KINETIKA REAKSI BERKATALIS PADAT
SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2010/2011 PRODI TEKNIK KIMIA FTI UPNVY
Contoh-contoh reaksi berkatalis padat di dalam industri:
Sumber: Hill, 1977 ∆∆∆∆
Sumber: Missen, 1999 ∆∆∆∆
!" #$ % & # → → → →
' Schematic Representation of Heterogeneous Catalytic
Reaction on A Porous Catalyst (' )
Tahap proses (1), (2), (6), dan (7): transfer massa Tahap proses (3), (4), dan (5): reaksi kimia
- * +
%
( ) $ # .
θθθθ ' θθθθ ! "
)
' " " " " " " " " " " # &
( ! -
% &
'
$ % & ,
% % &
#
! " # $ " +
$ %
# "
Tiga tahap yang berlangsung di permukaan:
! "
- ! +,
- ! +,
- ,
- ,
$ . / % .
- * %
2
- - /
% .
#
% % . %
$ /
%
%
- +,
. . %
1
$ - .
&
3 " .
. .
'
Kasus I (Hill, 1977): (Lanjutan) Kasus I (Hill, 1977):
Keterangan :
E = Ea = energi aktivasi reaksi di permukaan
chemosorption
∆H = perubahan entalpi proses
Secara Umum: Kasus II
The exponent n
on the adsorption term is equal
(Hill, 1977):
to the number of surface sites participating in the reaction, whether they hold adsorbed reactants or participate as vacant sites.
Solution: Rate determining step:
RS … (2) Desorpsi R : RS
Dari kesetimbang- an tahap (1) Dari kesetimbang- an tahap (2)
Dari kesetimbang- an tahap (3) Desorpsi produk R (3)
Adsorpsi reaktan A (1) Dari kesetimbang- an tahap (2)
Dari kesetimbang- an tahap (1) Dari kesetimbang- an tahap (3)
Surface reaction (2)
V = 1 Yang menjadi rds θθθθ A θθθθ R
θθθθ
θθθθ A
R + S … (3) Jika: A dan R teradsorp maka:
⇔
Surface reaction : AS ⇔
Two types of mechanisms on surface-reactions: single-site (mekanisme Eley-Rideal (ER))
AS … (1)
⇔
Adsorpsi A : A + S
Hinshelwood sbb:
⇔ ⇔ ⇔ ⇔ R dengan mekanisme Langmuir-
Untuk reaksi: A
- + θθθθ R +
PS + QS Secara Umum:
⇔ ⇔ ⇔ ⇔
PS + Q dual-sites (mekanisme Hougen-Watson atau Langmuir-Hinshelwood (LH)) Contoh: AS + BS
Contoh: A + BS ⇔ ⇔ ⇔ ⇔
Isoterm adsorpsi Langmuir: Example: CO Oxidation Reaction
! ⇔ ⇔ ⇔ ⇔
" ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ " #
→ → → → " " ⇔ ⇔ ⇔ ⇔ " $ " % &
' % & & ' % & CO is much more strongly bound to the surface Reaksi fase-gas berkatalis padat: A B.
↔
Reaksi fase-gas berkatalis padat: A menjadi
2 Hanya A yang teradsorpsi di permukaan
B. Mula-mula hanya ada gas A . Reaksi-
2 katalis. Tahap penentu kecepatan reaksi permukaan merupakan tahap penentu (rds) dianggap berlangsung searah. kecepatan reaksi (rds).
Berdasarkan data: Berdasarkan data initial rate
a. manakah yang menjadi rds (r ) vs tekanan gas total
(adsorpsi A ke permukaan
sistem reaksi di samping,
atau reaksi permukaan)?
ujilah apakah adsorpsi gas A
2
b. tentukan nilai parameter
disertai disosiasi atau tidak?
kinetikanya!
Problem 6-7 (Hill, 1977):
Reaksi fase-gas berkatalis padat: hidrometilasi toluena (T) menjadi metana (M) dan benzena (B). T dan B teradsorpsi di permukaan katalis, sedangkan H dan
2 M tidak. Reaksi-permukaan menjadi tahap penentu kecepatan reaksi (rds).
Jabarkanlah persamaan surface-kinetics untuk kasus ini! Lanjutan: Jawaban Problem 6.7 (Hill, 1977):
Beberapa Contoh Soal !
Reaksi fase-gas berkatalis padat: A R
→
berlangsung isotermal dalam sebuah reaktor
2
packed-bed. Kinetika reaksinya: -r ’ = k’ C
A A (-r ’ mol A/(kg katalis.jam)). Umpan reaktor
≡
A
3 berupa gas A murni (C = 100 mol/m )
A0
3 dengan laju 1000 m /jam. Jika penggunaan katalis seberat 5 kg menghasilkan konversi A sebesar 80% pada keluaran reaktor, berapakah k’?
UAS KinKat Gasal 2010-2011 (Remidi) UAS KinKat Gasal 2010-2011
UAS KinKat Pendek 2009-2010 UAS KinKat Genap 2009-2010 UAS KinKat Gasal 2009-2010 UAS KinKat Genap 2008-2009
UAS KinKat Gasal 2008-2009 siti diyar kholisoh & i gusti suinarcana budiaman Kamis, 30 Juni 2011