TUGAS REAKTOR KIMIA “FLUIDIZED
BED REACTOR”
Dosen Pengampu: Isna Syauqiah, MT
Nama NIM
: Sofyan Hadi : H1D107003
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU 2011 FLUIDIZED BED REACTOR
A. Pengertian
Fluidized Bed Reaktor adalah adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga. Proses ini, dinamakan fluidasi. Fluidisasi adalah metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi.
Sebagai ilustrasi tinjau suatu kolom berisi sejumlah
partikel padat berbentuk bola. Pada laju alir yang cukup rendah butiran padat akan tetap diam karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan yang demikian disebut unggun diam. B.
Gambar Fluidized Bed Reactor
Gambar 1. Fluidized Bed Reactor C.
Mekanisme Kerja Fluidized Bed Reactor •
Reaktan dimasukkan dari bagian bawah reaktor
Sebagian kecil katalis disuspensikan oleh reaktan yang berwujud gas ke dalam
•
fluidized bed •
Sebagian padatan kecil dari katalis dapat lepas dari atas reaktor
•
Padatan terlepas dari reaktor dipisahkan dengan menggunakan siklon untuk membuang padatan Kemudian gas tersebut digunakan kembali ke dalam reaktor
•
A.
Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan dari Fluidized Bed Reactor yakni: •
Reaktor mempunyai kemampuan untuk memproses fluida dalam jumlah yang besar
•
Pengendalian temperatur lebih baik
•
Pencampuran (mixing) yang bagus untuk katalis dan reaktan
Kelemahan dari Fluidized Bed Reactor yakni: Partikel mengalami keausan yang dapat menyebabkan mengecilnya ukuran partikel
•
yang berada di dalam reaktor dan ikut mengalir bersama aliran gas sehingga perlu digunakan alat cyclone separators dan aliran listrik yang disambungkan pada garis antara reaktor dan generator. Adanya peningkatan keabrasivan dimana penyebabnya adalah partikel padat di dalam
•
proses cracking pada fluidized bed . •
A.
Tidak mempunyai fleksibilitas terhadap perubahan panas.
Aplikasi Fluidized Bed Reactor
Beberapa aplikasi dari Fluidized Bed Reactor : 1.
Pembuatan LLDPE ( Linear Low Density Polyethylene ) Salah satu produk polietilen adalah LLDPE ( Linear Low Density Polyethylene ). Teknologi yang dapat dipakai dalam pembuatan LLDPE diantaranya polimerisasi fase gas ( gas-phase fluidized-bed polymerization ). Proses ini memiliki spesifikasi katalis tertentu yang membantu jalannya reaksi. Proses polimerisasi fase gas pertama kali dibangun oleh Union Carbide pada tahun 1977, dan dipatenkan dengan nama Unipol process . Teknologi ini juga dikembangkan oleh British Petroleum Company. Teknologi ini hemat secara ekonomi, fleksibel, dan memiliki kisaran yang luas dalam penggunaan katalis padat.
Gambar 2. Polimerisasi fasa gas ( Union Carbide )
Proses Unipol menggunakan reaktor fluidized bed d engan bagian untuk berlangsungnya reaksi berbentuk silinder, dan bagian yang mengembang untuk menurunkan
kecepatan
gas
sehingga
memungkinkan entrained
particles
polymer jatuh kembali ke dalam unggun ( bed ). Tinggi reaktor dapat mencapai 25 meter, reaktor beroperasi pada tekanan 1,5-2,5 MPa (15-25 atm) dengan temperatur 70 sampai 95 oC. Gas ethylene , comonomer (1-butene ) dan hidrogen dimasukkan ke dalam reaktor melalui perforated distribution plate di bagian bawah reaktor yang sebelumnya telah
melewati tahapan
pemurnian. Katalis
diumpankan ke dalam
reaktor
melalui catalyst feeder yang terletak disamping reaktor. Katalis padat yang digunakan adalah katalis TiCl4 digabungkan dengan Co-catalyst TEAL (Try Ethyl Alumunium) sehingga membentuk katalis Ziegler-Natta. Partikel katalis tinggal dalam reaktor selama 2.5 sampai 4 jam. Aliran Gas dari bawah dan katalis dari samping akan membentuk fluidisasi, sehingga diharapkan akan terjadi reaksi polimerisasi yang akan membentuk resin polyethylene . Pada saat start updigunakan benih resin untuk membantu mempercepat proses polimerisasi, diharapkan dengan adanya benih resin tersebut proses fluidisasi dapat berlangsung sempurna. Mekanisme
reaksi
berikut : ΔH = Kcal/kg produk
pembentukan polyethylene dari ethylene adalah
sebagai
Panas yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi ditransfer ke dalam Cycle Gas
Cooler dengan bantuan air pendingin untuk menjaga kestabilan temperatur di reaktor. Jika diperlukan, sebagian dari aliran Cycle Gas dibuang ke flare melalui Product
Binuntuk
Purge
menjaga
ditambahkan condensing
kestabilan
agent untuk
tekanan
membantu
reaktor
transfer
dapat
panas
juga
di Cooler .
Kecepatan Superficial Cycle Gas yang masuk ke dalam reaktor berkisar antara 0.680.72 m/s, kecepatan ini dianggap dapat memfluidisasi resin dengan sempurna untuk membantu mempercepat proses polimerisasi. Reaktor dilengkapi dengan dua sistem pengeluaran produk yang dapat bekerja secara bergantian (Cross tie mode) dalam keadaan normal. Cara kerjanya berdasarkan perbedaan ketinggian unggun di dalam reaktor pada Control Set Reactor . Karena setiap
terbentuk
resin polyethylene baru,
ketinggian
unggun hingga
ketinggian
tertentu
yang
ketinggian telah
akan
memberikan
tertentu.
ditetapkan
dan
variabel
Setelah Level ketinggian
naiknya
Set mendeteksi tersebut
telah
mencapai delay time yang telah ditetapkan biasanya selama 5 detik, maka terjadi pengeluaran produk secara otomatis. Jika Level Set t elah dicapai namundelay
time belum terpenuhi maka pengeluaran produk tidak akan terjadi. Resin polyethylene yang berupa powder (Ø= 500-900 μm, tergantung tipe katalis yang digunakan) dikeluarkan dari reaktor menuju Pruduct Chamber untuk selanjutnya ditranfer lagi ke Product Blow Tank (PBT), dari PBT di transfer ke Pruduct Purge Bin(PPB). Keseluruhan sistem pengeluaran sistem kemudian disebut Product Discharge System (PDS). Pada proses Unipol, reaktor polimerisasi fluidized bed dioperasikan tanpa zona pengurangan kecepatan atau cyclone untuk memisahkan partikel yang bagus dari gas, ternyata
memiliki
beberapa
keuntungan.
Keuntungan yang pertama adalah
pembentukan lembaran yang curam di dinding atau kerak pada zona transisi dapat dihilangkan. Hasilnya akan mengurangi shutdown pada reaktor. Keuntungan yang kedua adalah kedalaman dari area bed polimerisasi dapat divariasikan sehingga output reaktor dapat ditingkatkan dengan kondisi operasi yang bagus pula. Pada proses polimerisasi fase gas untuk teknologi BP ( British Petroleum), katalis
Ziegler-Natta dan metallocene dimasukan
dalam
reaktor fluidized-bed .
Pengendalian terhadap sifat propertis produk, seperti titik lebur dan densitas dilakukan oleh komposisi gas proses dan kondisi operasi. Reaktor didesain agar terjadi mixing yang sempurna dan temperatur yang seragam. 2.
Gasifikasi Batubara
Di bidang teknik kimia, gasifikasi digunakan
sebagai
teknik untuk
mengkonversi bahan bakar padat menjadi gas. Gas yang dihasilkan pada gasifikasi disebut gas produser yang kandungannya didominasi oleh gas CO, H 2, dan CH 4. Bahan bakar yang umum digunakan pada gasifikasi adalah bahan bakar padat, salah satunya adalah batubara. Jika ditinjau dari produk yang dihasilkan, pengolahan batubara dengan gasifikasi lebih menguntungkan dibandingkan pengolahan dengan pembakaran langsung. Dengan teknik gasifikasi, produk pengolahan batubara lebih bersifat fleksibel karena dapat diarahkan menjadi bahan bakar gas atau bahan baku industri kimia yang tentunya memiliki nilai jual yang lebih tinggi. Untuk melangsungkan gasifikasi diperlukan suatu suatu reaktor. Reaktor tersebut dikenal dengan nama gasifier. Ketika gasifikasi dilangsungkan, terjadi kontak antara bahan bakar dengan medium penggasifikasi di dalam gasifier . Kontak antara bahan bakar dengan medium tersebut menentukan jenis gasifier yang digunakan. Diantara jenis gasifier yang biasa digunakan adalah gasifier jenis fluidized bed (reaktor gasifikasi unggun terfluidakan).
Gambar 3. Salah satu reaktor gasifikasi unggun terfluidakan di sebuah pembangkit listrik dari batubara.
Gasifikasi unggun terfluidakan dioperasikan dengan cara memfluidisasi partikel bahan bakar dengan gas pendorong yang berupa udara/oksigen, baik dicampur dengan kukus maupun tidak dicampur. Gas pendorong tersebut memiliki dua fungsi, yaitu sebagai reaktan dan sebagai medium fluidisasi. Pada gasifikasi unggun terfluidakan, gas pendorong yang umum digunakan adalah udara. Pada gasifier jenis ini, udara dan bahan bakar terca mpur pada unggun yang terdiri dari
padatan inert berupa pasir. Keberadaan padatan inert tersebut sangat penting karena berfungsi sebagai medium penyimpan panas. Gasifikasi unggun terfluidakan dioperasikan pada temperatur relatif rendah, yaitu 800 – 1000 °C. Temperatur operasi tersebut berada di bawah temperatur leleh abu sehingga penghilangan abu yang dihasilkan pada gasifikasi jenis ini lebih mudah. Hal inilah yang menyebabkan gasifikasi unggun terfluidakan dapat digunakan pada pengolahan bahan bakar dengan kandungan abu tinggi sehingga rentang penerapan gasifikasi unggun terfluidakan lebih luas daripada gasifikasi jenis lainnya. Gasifier unggun terfluidakan memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan gasifier jenis lainnya, yaitu: •
Rentang penanganan jenis bahan bakar lebar.
•
Tingkat perpindahan panas dan massa bahan bakar tinggi.
•
•
A.
Nilai pemanasan tinggi. Kadar arang rendah.
Daftar Pustaka 1.
http://damzone89.wordpress.com/2011/06/14/teknologi-lldpe-linear-low-density polyethylene/. Diakses tanggal 21 Juni 2011.
2.
http://majarimagazine.com/2008/06/gasifikasi-batubara-dengan-unggun-terfluidakan/. Diakses tanggal 21 Juni 2011.
3.
http://muthiaelma.zoomshare.com/FLUIDIZED_BED_REACTOR . Diakses tanggal 21 Juni 2011.
4.
http://www.scribd.com/doc/56710010/Fluidisasi-Laporan-Teknik-Kimia-IV-ZeffaAprilasani. Diakses tanggal 21 Juni 2011.
