A B
A Al
t
dN 1
r = = k C C
V dt
- -
Dapat ditulis reaksi pada film gas dan cairan :
A Ag
A A
Ai Ai
r = k p
p = k C E
- -
C
Ai
dan p
Ai
dapat dieliminasi dengan persamaan :
A Ai
Ai
p = H C Maka diperoleh :
A A
A Ag
Ai
1 r =
p H
1 +
k k
E -
persamaan ini dipakai untuk menghitung dimensi
reaktor dan waktu tinggal bahan dalam reaktor. Karena H
A
1, semua reaksi terjadi di film cairan dan banyaknya interfacial area yang mengendalikan, paling
cocok digunakan packed tower atau tangki berpengaduk. Perry 7
th
, hal 23.43
2.2.3. Tinjauan Termodinamika
Pembentukan asam terephthalat melalui oksidasi p-xylene dengan udara merupakan reaksi eksotermis, karena reaksi eksotermis maka kenaikan temperatur
dalam tekanan tetap akan mengurangi konversi dan akan rnenyebabkan asam terephthalat yang dihasilkan akan semakin berkurang.
Selain itu untuk menentukan apakah reaksi berjalan eksotermis atau endotermis maka perlu dibukikan dengan menggunakan panas pembentukan standard
ΔHf pada 1 atm dan temperatur 298°C dan reaktan dan produk.
Reaksi : H
3
C-C
6
H
4
-CH
3l
+ 3O
2g
HOOC-C
6
H
4
-COOH
s
+ 2H
2
O
l
ΔHf reaksi = ΔHf produk – ΔHf reaktan
Jika ΔHf reaksi berharga negatif maka reaksi akan bersifat eksotermis, dan sebaliknya jika berharga positif maka reaksi bersifat endotermis.
ΔH
f
H
3
C-C
6
H
4
-CH
3l
= 17,95 kjoulemol ΔH
f
HOOC- C
6
H
4
-COOH
s
= -717,9 kjoulemol ΔH
f
H
2
O = -0,2847 kjoulemol
ΔH
f
reaksi = -717,9 + 2
x -0,2847 - 17,95
= -736,4194 kjoulemol Dan perhitungan ΔHf reaksi di atas maka dapat disimpulkan bahwa reaksi
pembentukan asam terephthalat bersifat eksotermis. Reaksi dapat bersifat reversible dapat balik atau irreversible tidak dapat balik, hal ini dapat
ditentukan secara thermodinamika yaitu berdasarkan persamaan Van’hoff : d
G RT H
dT RT
D D
= - Dengan :
ΔG = -RT ln K J.M. Smith and H.C. Van Ness, 1975
Sehingga :
2
d ln K H
dT RT
D =
Jika ΔH merupakan enthalpi standart panas reaksi dan dapat diasumsikan
konstan terhadap temperatur, persamaan di atas dapat diintegrasikan menjadi:
298 498
298 498
K H
1 1
ln K
R T
T é
ù æ
ö D
= - -
ç ÷
ê ú
ë û
è ø
Data-data energi gibs gibs heat of formation : ΔG
f H
3
C – C
6
H
4
– CH
3l
= -4.192 kkalkmol ΔG
f HOOC – C
6
H
4
– COOH
s
= -17.913,70 kkalkmol
ΔG f H
2
O = -56.910,96 kkalkmol
ΔG f Total = 2 × -56.910,96 + -17.913,70--4.192
= -127.543,62 kkalkmol K standar pada 298°C :
K = expΔG
RT K
298
= exp127.543,621,987 ×
298 K
298
= 4,03.10
93
Dengan cara yang sama diperoleh nilai K pada suhu operasi reaktor adalah : K
498
=
9,5017.10
55
harga K yang sangat besar mengindikasikan bahwa reaksi pembentukan asam terephthalat bersifat searah irreversible.
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
