1. PERALATAN INDUSTRI PROSES 2 REAKTOR Kelompok 5 Arief Ferdiansyah (061230401032) Hilya Fithri (061230401040) Sari Tilawati (061230401049) Dosen Pembimbing : Ir. Irawan Rusnadi,M.T
2. PENDAHULUAN Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, berlangsun g, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Reaktor Kimia adalah segala tempat terjadinya reaksikimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri
3. REAKTOR Macam - Macam Reaktor (Reactor) Reaktor terbagi terbagi menjadi 2 yaitu : • Reaktor kimia, tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya berubah dari satu bahan ke bahan lain. • Reaktor nuklir, ada perubahan massa yang berubah jadi energi yang sangat besar.
Jumlah fasa dan jenis fasa yang terlibat : o Sistim homogen o heterogen Pola aliran yang terjadi dalam reaktor : o Pola alir ideal (plug flow dan Mixed flow) o Pola alir non-ideal Besarnya efek panas berpengaruh berpengaruh pada reaksi yang terjadi : o Reaktor Isotermal o Reaktor non isotermal. 4. Klasifikasi Reaktor Kimia
5. Reaktor Nuklir Jenis: • Reaktor fisi (pemecahan) Reaktor yang memanfaatkan pemecahan pemecahan suatu atom berat menggunakan neutron, suatu sub-atom, yang dipercepat sehingga melepaskan suatu energi. • Reaktor fusi (penggabungan) Bekerja dengan menggabungkan dua atom ringan sehingga dari penggabungannya didapatkan suatu energi
6. Penggunaan reaktor nuklir • Pembangkit tenaga listrik • Rekayasa genetik
7. JENIS-JENIS REAKTOR Berdasarkan bentuknya: bentuknya: o Reaktor tangki o Reaktor pipa Berdasarkan prosesnya: prosesnya: o Reaktor batch o Reaktor semi batch o Proses kontinyu (reaktor pipa, reaktor tanki) Berdasarkan keadaan operasinya: operasinya: o Reaktor isotermal o Reaktor Adiabatis o Reaktor gas- cair dengan katalis padat
8. Tujuan pemilihan reaktor adalah : • Mendapat keuntungan yang besar • Biaya produksi rendah • Modal kecil/volume reaktor minimum • Operasinya sederhana dan murah • Keselamatan kerja terjamin • Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecilkecilnya Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi dipengaruhi oleh : • Fase zat pereaksi dan hasil reaksi • Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping • Kapasitas produksi • Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya • Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
9. Jenis reaktor berdasarkan keadaan keadaan operasinya 1. Reaktor isotermal. Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama. 2. Reaktor adiabatis. Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan –rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek). 3. Reaktor Non-Adiabatis
10. Berdasarkan Bentuknya : 1. Reaktor Tangki : Dikatakan reaktor tangki ideal jika pengadukannya sempurna,sehingga komposisi dan suhu di dalamreaktor setiap saat uniform. Dapat di pakai untuk proses batch, semi batch dan proses alir 2.Reaktor Alir pipa : Biasanya digunakan tanpa pengaduk pengaduk sehingga disebut reaktor alir pipa. Dikatakan ideal jika zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir di dalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
11. Klasifikasi reaktor berdasarkan Fase : • Reaktor homogen : Reactant, product dan/atau katalis berada pada phase yang sama (single phase) • Reaktor heterogen : Reactant, product dan/atau katalis beradapada phase yang berbeda (two or more phases)
12. Berdasarkan prosesnya prosesnya reaktor ada 3 : 1. Sistem batch : • Memiliki pengaduk pengaduk yang berisi reactant • Tidak ada aliran inlet atau outlet selama operasi Penggunaan Batch Reactor • Reaktor jenis ini biasanya biasanya sangat cocok cocok digunakan digunakan • untuk produksi produksi berkapasitas berkapasitas kecil misalnya misalnya dalam •
proses pelarutan padatan, pencampuran produk, reaksi • kimia, Batch distillation, kristalisasi, ekstraksi caircair, • polimerisasi, farmasi dan fermentasi.
Tidak beroperasi secara steady state Reactant (massa) yang masuk bisa dihentikan dan product bisa dipindahkan selama operasi waktu tertentu. Ada material masuk selama operasi tanpa dipindahkan 13. 2. Sistem semi batch Biasanya berbentuk tangki yang berpengaduk. Cara operasinya dengan jalan memasukkan sebagian zat pereaksi ke dalam reaktor, sedangkan zat pereaksi yang lain atau sisanya dimasukkan secara kontinu ke dalam reaktor.
Tidak beroperasi secara steady state Reactant (massa) yang masuk bisa dihentikan dan product bisa dipindahkan selama operasi waktu tertentu. Ada material masuk selama operasi tanpa dipindahkan 14. 2. Sistem semi batch Biasanya berbentuk tangki yang berpengaduk. Cara operasinya dengan jalan memasukkan sebagian zat pereaksi ke dalam reaktor, sedangkan zat pereaksi yang lain atau sisanya dimasukkan secara kontinu ke dalam reaktor.
15. 3. Sistem kontinyu • Reaktor kontinyu mempunyai aliran masukan dan keluaran (inlet/outlet) yang terdiri dari campuran homogen/heterogen . Reaksi kontinue di operasikan pada kondisi steady. Dimana arus aliran masuk sama dengan arus aliran keluar . Reaktor kontinyu dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu : 1. Reaktor AlirTangki Berpengaduk (RATB) atau Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) 2. Reaktor Alir Pipa (RAP) atu Plug Flow Reaktor (PFR).
16. 1. Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair
17. 2. Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor ) Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor ) merupakan suatu reaktor berbentuk pipa yang beroperasi secara kontinyu. Dalam PFR selama operasiberlangsung bahan baku dimasukkan terus menerus dan produk reaksi akandikeluarkan secara terus menerus sehinga disini tidak terjadi pencampuranke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di dalamreaktor sama besar.
18. ada 2 yaitu : Mixed flow reactor Plug flow reactor (reaktor aliran campuran) (reaktor aliran sumbat)
19. Jenis-Jenis PFR Reaktor PFR ada bermacam-macam antara lain : 1) Reaktor Alir PipaBiasanya berupa gasgas,cair-cair dimana reaksi tidak menimbulkan panas yang terlalu tinggi. Reaktor memiliki aliran plug flow yang optimal untuk kecepatan reaksi tetapi cukup sulit untuk alattransfer panasnya.
20. 2.Reaktor Pipa Shell And Tube Seperti reaktor pipa di atas tetapi berupa beberapa pipa yangdisusun dalam sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa pipa danpemanas/pending in di shell. Alat ini digunakan apabila dibutuhkan sistem transfer panas dalam reaktor
21. 3)Fixed BedReaktor berbentuk pipa besar yang didalamnya berisi katalisatorpadat. Bisanya digunakan untuk reaksi fasa gas dengan katalisator padat.Apabila diperlukan proses transfer panas yang cukup besar biasanyaberbentuk fixed bed multitube, dimana reaktan bereaksi di dalam tube2berisi katalisator dan pemanas/pendingin mengalir di luar tube di dalamshell.
22. • 4)Fluidized Bed Reactor Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat denganumur katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat diregenerasi.Atau padatan dalam reactor adalah reaktan yang bereaksi menjadiproduk.
23. Reactor katalitik • • • • Fixed bed reactor Fluidized bed reactor Trickle bed reactor Slurry reactor
Reaktor Trickle bed • Reaktor trickle bed adalah reaktor dengan packing katalis dimana fasa cair dan gas mengalir searah ke bawah yang mengalami interaksi pada katalis padatan. 24.
25. • Reactor ini digunakan untuk memanaskan • feed (umpan) menjadi vapour
. Reaktor slurry • Reactor ini menggunakan liquid sebagai reactant dan solid sbg katalis • Biasanya terdiri dari liquid stirred tank • Pada bbr keadaan, gas sbg reactant juga diembunkan melalui reactant 26.
27. • Keberadaan katalis sebagai slurry membuat penambahan dan pengambilan katalis secara online menjadi mudah.
28. 3. Reaktor seri Ada 2 yaitu : 3.1 . Reaktor aluran plug dalam susunan seri
29. 3.2. CSTR dalam susunan seri
30. 4. Reaktor paralel Ada 2 yaitu : 4.1. Reaktor aluran plug dalam susunan paralel
31. 4.2. CSTR dalam susunan parale
Reaktor kimia Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas Belum Diperiksa
Dalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. Tentu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. Biaya operasi biasanya termasuk besarnya energiyang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator , dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasan atau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, gaya gesekan (pengaduk dan cairan), dll. Daftar isi [sembunyikan]
1 Gambaran Umum
2 Jenis o
2.1 RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
o
2.2 RAP (Reaktor Alir Pipa)
o
2.3 Reaktor Semi-Batch
3 Lihat pula
4 Pranala luar
Gambaran Umum[sunting | sunting sumber ] Ada dua jenis utama reaktor kimia:
Reaktor tangki atau bejana
Reaktor pipa
Kedua jenis reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian/batch. Biasanya, reaktor beroperasi dalam keadaan ajeg namun kadang-kadang bisa juga beroperasi secara transien. Biasanya keadaan reaktor yang transien adalah ketika reaktor pertama kali dioperasikan (mis: setelah perbaikan atau pembelian baru) di mana komponenproduk masih berubah terhadap waktu. Biasanya bahan yang direaksikan dalam reaktor kimia adalah cairan dan gas, namun kadang-kadang ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis: katalisator , regent, inert). Tentu saja perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda. Ada tiga tipe pendekatan utama yang digunakan dalam pengoperasian reaktor:
Model reaktor batch
Model Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) atau dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu)
Model Reaktor Alir Pipa (RAP) atau dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat)
Lebih jauh lagi, reaktor dengan katalisator (padatan) membutuhkan pendekatan yang terpisah dari ketiga model tersebut dikarenakan banyaknya asumsi sehingga menyebabkan tiga model perhitungan di atas tidak lagi akurat. Beberapa ubahan yang memengaruhi rancangan reaktor:
Waktu tinggal
Volum (V)
Temperatur (T)
Tekanan (P)
Konsentrasi senyawa (C1, C2, C3, ...,Cn
Koefisien perpindahan panas (h, U), dll
Jenis[sunting | sunting sumber ] RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) [sunting | sunting sumber ]
Bagian dalam suatu RATB.
RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. W aktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui. Beberapa hal penting mengenai RATB:
Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya.
Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.
Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya.
Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP.
RAP (Reaktor Alir Pipa)[sunting | sunting sumber ] RAP dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat). Dalam RAP, satu atau lebih reaktan dipompa ke dalam suatu pipa. Biasanya reaksi yang menggunakan RAP adalah reaksi fase gas. Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini menaikkan konversi, dalam RAP konversi terjadi secara gradien, pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin lambat seiring panjangnya pipa. Artinya, untuk mencapai konversi 100% panjang pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga. Beberapa hal penting mengenai RAP:
Perhitungan dalam model RAP mengasumsikan tidak terjadi pencampuran, dan reaktan bergerak secara aksial bukan radial.
Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan terjadi penghematan.
Biasanya, RAP memiliki konversi yang lebih besar dibanding RATB dalam volum yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama RAP memberikan hasil yang lebih besar dibanding RATB.
Reaktor Semi-Batch [sunting | sunting sumber ] Reaktor jenis berlangsung secara batch dan kontinyu secara bersamaan. Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor , ragi dimasukkan sekali ke dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara kontinyu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di tangki yang diam (batch)
