TK 5201 TEKNIK REAKSI KIMIA LANJUT TUGAS
Hans Kristian Irawan (23016041)
TK 5201 TEKNIK REAKSI KIMIA LANJUT
TUGAS 1
“BATCH REACTOR (FLEX-PDE)”
Nama dan NIM:
Hans Kristian Irawan
(23016041)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Bandung
Januari 2017
Hans Kristian Irawan (23016041)
PR (Batch Reactor : Reaksi Kompleks, Volume Berubah)
Tinjau sebuah reaksi 2A B, yang diselenggarakan dalam fasa gas pada tekanan tetap dan isothermal.
Jika gas-gas tersebut dianggap berkelakuan sebagai gas ideal, turunkan persamaan rancangan reaktor
batch yang menggambarkan perubahan mol A sebagai fungsi dari waktu. Alurkan kurva nA dan nB sebagai
fungsi dari waktu (0-10 s). Persamaan laju reaksi adalah: -rA = 2kCA2. Sistem mengandung sejumlah gas
inert ni = 1 mol/m3, nAo = 1 mol/m3, nBo = 0 mol/m3, k = 0.01 m3/mol/s, P= 1 atm, T= 200 oC, R= 0,0821 L
atm/ (mol.K)= 0,0821 x10-3 m3 atm/ (mol.K).
Pertanyaan lanjutan:
Tentukan tekanan operasi supaya XA = 90%
Desain volume reaktor
Jawaban:
Penurunan persamaan rancangan reaktor batch yang menggambarkan perubahan mol A sebagai
fungsi dari waktu
Gas ideal:
PV= ntotal RT
PV= (nA+nB+ni)RT
Berdasarkan persamaan stoikiometri:
n A−n Ao
−2
nB −nB o
+1
=
sehingga nB = nBo -
Dengan demikian, PV = (nA + (nBo Sehingga: V = (
n A +n Ao
2
n A−n Ao
2
+ nBo + ni)
n A−n Ao
2
) +ni) RT= (
n A +n Ao
2
+ nBo + ni) RT
RT
P
Sementara itu,
-rA.V = -
d nA
dt
n A2
))= V
; dengan: -rA = 2kCA2 = 2k (
nA 2
nA 2
) sehingga: (2k (
))V=V
V
d nA
dt
(2k (
d nA
dt
Dengan memasukkan nilai V yang diperoelh dari penurunan persamaan gas ideal di atas, maka
diperoleh:
Hans Kristian Irawan (23016041)
2 k nA
2
n +n
RT
( A Ao +n Bo+ ni)
2
P
=-
d nA
dt
k nA2
Sementara itu, untuk senyawa B, diperoleh persamaan:
n +n
RT
( A Ao +n Bo+ ni)
2
P
Persamaan di atas diselesaikan secara numerik dengan bantuan software Flex-PDE
Pada Flex-PDE,
Variabel yang disimulasikan adalah nA dan nB.
Data yang di-input di bagian definition, adalah sebagai berikut:
nAo = 1 mol/m3 ; nBo =0 mol/m3 ; ni = 1 mol/m3
P = 1 atm; Temp= 473,15K; R= 0,0821*0.001 m 3 atm/ (mol.K)
k = 0,01 ; rA = 2knA2
waktu reaksi= 10 detik
Konversi dihitung dari XA = (1- (nA/nAo))*100%
Initial value: nA = nAo dan nB = nBo
Hasil pengaluran kurva nA dan nB sebagai fungsi dari waktu (0-10 s)
=
d nB
dt
Hans Kristian Irawan (23016041)
dimana pada waktu 10 detik, nilai XA = 74,82%
Dari pertanyaan lanjutan diminta menentukan P agar XA =90% saat waktu reaksi= 10 s
Dari trial and error dengan menebak P agar XA = 90% menggunakan Flex-PDE,
diperoleh: P = 2,87 atm (XA = 90,08%)
Untuk melakukan hal tersebut, diperlukan volume reaktor sebesar 0,02097 m 3
Sementara itu, design volume reaktor dihitung sebagai berikut.
Karena reaksi adalah reaksi fasa gas maka volume reaktor= volume reaksi karena gas bersifat memenuhi
ruangan. Asumsi reaktor berbentuk silinder dengan L/D dari rule of thumb ditetapkan sebesar 1,5 maka:
Vreaktor = 0,25
π
D2 L = 0,25
π
D2 (1,5D) = 0,02097 m3
diperoleh: D = 0,2611 m dan L (tinggi reaktor)= 0,3916 m
TK 5201 TEKNIK REAKSI KIMIA LANJUT
TUGAS 1
“BATCH REACTOR (FLEX-PDE)”
Nama dan NIM:
Hans Kristian Irawan
(23016041)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Bandung
Januari 2017
Hans Kristian Irawan (23016041)
PR (Batch Reactor : Reaksi Kompleks, Volume Berubah)
Tinjau sebuah reaksi 2A B, yang diselenggarakan dalam fasa gas pada tekanan tetap dan isothermal.
Jika gas-gas tersebut dianggap berkelakuan sebagai gas ideal, turunkan persamaan rancangan reaktor
batch yang menggambarkan perubahan mol A sebagai fungsi dari waktu. Alurkan kurva nA dan nB sebagai
fungsi dari waktu (0-10 s). Persamaan laju reaksi adalah: -rA = 2kCA2. Sistem mengandung sejumlah gas
inert ni = 1 mol/m3, nAo = 1 mol/m3, nBo = 0 mol/m3, k = 0.01 m3/mol/s, P= 1 atm, T= 200 oC, R= 0,0821 L
atm/ (mol.K)= 0,0821 x10-3 m3 atm/ (mol.K).
Pertanyaan lanjutan:
Tentukan tekanan operasi supaya XA = 90%
Desain volume reaktor
Jawaban:
Penurunan persamaan rancangan reaktor batch yang menggambarkan perubahan mol A sebagai
fungsi dari waktu
Gas ideal:
PV= ntotal RT
PV= (nA+nB+ni)RT
Berdasarkan persamaan stoikiometri:
n A−n Ao
−2
nB −nB o
+1
=
sehingga nB = nBo -
Dengan demikian, PV = (nA + (nBo Sehingga: V = (
n A +n Ao
2
n A−n Ao
2
+ nBo + ni)
n A−n Ao
2
) +ni) RT= (
n A +n Ao
2
+ nBo + ni) RT
RT
P
Sementara itu,
-rA.V = -
d nA
dt
n A2
))= V
; dengan: -rA = 2kCA2 = 2k (
nA 2
nA 2
) sehingga: (2k (
))V=V
V
d nA
dt
(2k (
d nA
dt
Dengan memasukkan nilai V yang diperoelh dari penurunan persamaan gas ideal di atas, maka
diperoleh:
Hans Kristian Irawan (23016041)
2 k nA
2
n +n
RT
( A Ao +n Bo+ ni)
2
P
=-
d nA
dt
k nA2
Sementara itu, untuk senyawa B, diperoleh persamaan:
n +n
RT
( A Ao +n Bo+ ni)
2
P
Persamaan di atas diselesaikan secara numerik dengan bantuan software Flex-PDE
Pada Flex-PDE,
Variabel yang disimulasikan adalah nA dan nB.
Data yang di-input di bagian definition, adalah sebagai berikut:
nAo = 1 mol/m3 ; nBo =0 mol/m3 ; ni = 1 mol/m3
P = 1 atm; Temp= 473,15K; R= 0,0821*0.001 m 3 atm/ (mol.K)
k = 0,01 ; rA = 2knA2
waktu reaksi= 10 detik
Konversi dihitung dari XA = (1- (nA/nAo))*100%
Initial value: nA = nAo dan nB = nBo
Hasil pengaluran kurva nA dan nB sebagai fungsi dari waktu (0-10 s)
=
d nB
dt
Hans Kristian Irawan (23016041)
dimana pada waktu 10 detik, nilai XA = 74,82%
Dari pertanyaan lanjutan diminta menentukan P agar XA =90% saat waktu reaksi= 10 s
Dari trial and error dengan menebak P agar XA = 90% menggunakan Flex-PDE,
diperoleh: P = 2,87 atm (XA = 90,08%)
Untuk melakukan hal tersebut, diperlukan volume reaktor sebesar 0,02097 m 3
Sementara itu, design volume reaktor dihitung sebagai berikut.
Karena reaksi adalah reaksi fasa gas maka volume reaktor= volume reaksi karena gas bersifat memenuhi
ruangan. Asumsi reaktor berbentuk silinder dengan L/D dari rule of thumb ditetapkan sebesar 1,5 maka:
Vreaktor = 0,25
π
D2 L = 0,25
π
D2 (1,5D) = 0,02097 m3
diperoleh: D = 0,2611 m dan L (tinggi reaktor)= 0,3916 m