Laporan Tetap Reaktor Kontinyu (Cstr)

7/26/2019 Laporan Tetap Reaktor Kontinyu (Cstr)

1/14

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM

SATUAN OPERASI II

Disusun oleh :

1 Abdillah Prasetya (0614404201!"

2 A#dri $a#i (06144042016"

! %&i I#dah Lestari (06144042021"

4 'ahy )ati Ks*a (061440420!6"

+ A,#, Nrsya&ali (061440421-41"

6 A#di .itra Sa/itri (061440421-44"

- M Mala#a (061440421-+1"

.e#y Ay Lestari (0614404220!6"

Instruktur : Dr. Ir. Leila Kalsum, MT.

Judul Percobaan : Reatr K#ti#y (3STR"

Jurusan : Teknik Kimia

Program Studi : Teknologi Kimia Industri

Kelas : 4 KI. ! 4 KI."

P#LIT$K%IK %$&$'I S'I(IJ)

Tahun kademik *+- *+/

REAKTOR KONTIN$U

I TU)UAN


2/14

Da0at mengetahui 0rinsi0 ker1a dan alur 0roses dari 2ST', Pack "ed

'eactor dan P3'

Da0at men1elaskan uraian 0roses dari masingmasing ti0e reactor

Da0at menghitung kosentrasi dari data 5ang dida0at

Da0at membuat gra6ik hubungan antara 7aktu dengan kosentarasi

II ALAT %AN A5AN

. latalat 5ang digunakan:

8 Se0erangkat alat &P2 '2 9'eactor 2ontinous8

*8 &elas Kimia

". "ahanbahan 5ang digunakan:

8 2uS#4 +, M

*8 2l +, M

III %ASAR TEORI

'eaktor adalah suatu alat 0roses tem0at dimana ter1adin5a suatu reaksi

berlangsung, baik itu reaksi kimia atau reaksi nuklir dan bukan secara 6isika. 'eaktor

kimia adalah segala tem0at ter1adin5a reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil se0erti

tabung reaksi sam0ai ukuran 5ang besar se0erti reaktor skala industr5. 'eaktor 2ST'

bero0erasi 0ada kondisi steady state dan mudah dalam controltem0eratur, teta0i 7aktu

tinggal reaktan dalam reaktor ditentukan oleh la1u alir dari um0an 5ang masuk atau

keluar, maka 7aktu tinggal sangat terbatas sehingga sulit menca0ai kon;ersi reaktan

0er;olume reaktor 5ang tinggi karena dibutuhkan reaktor dengan ;olume 5ang sangat

besar.

'eaktor Kimia adalah segala tem0at ter1adin5a reaksi kimia, baik dalam ukuran

kecil se0ertitabung reaksi sam0ai ukuran 5ang besarse0erti reaktor skala industri. Tidak

se0erti skala kecil dalam tabung reaksi, reaktor ukuran komersil industri 0erlu

0erhitungan 5ang teliti karena men5angkut 1umlah massa dan energi 5ang besar.

A Pe*iliha# )e#is Reatr T7a##ya

'eaktor kimia memiliki berbagai macam 1enis dan bentuk 5ang da0at

diklasi6ikasikan berdasarkan bebera0a 6aktor, 1enis1enis reaktor ini akan di bahas

lebih lan1ut 0ada bab berikutn5a.


3/14

b8 Ti0e reaksi dan 0ersamaan kece0atan reaksi, serta ada tidakn5a reaksi

sam0ing

c8 Ka0asitas 0roduksi

d8 arga alat 9reaktor8 dan bia5a instalasin5a

e8 Kemam0uan reactor untuk men5ediakan luas 0ermukaan 5ang cuku0 untuk

0er0indahan 0anas

*. Tu1uan dalam memilih 1enis reaktor

Tu1uan utama dalam memilih 1enis reaktor adalah alasan ekonomis,

keselamatan, dan kesehatan ker1a, serta 0engaruhn5a terhada0 lingkungan.

"erikut ini meru0akan 6aktor6aktor 5ang men1adi 0ertimbangan dalam

memilih 1enis reaktor tertentu:

a8 Menda0at keuntungan 5ang besar, kon;ersi, dan e6isiensi terbesar

b8 "ia5a 0roduksi rendah

c8 Modal kecil>;olume reaktor minimum

d8 #0erasin5a sederhana dan murah

e8 Keselamatan ker1a ter1amin

68 Polusi terhada0 sekelilingn5a 9lingkungan8 di1aga sekecilkeciln5a

?. "ebera0a 0arameter 5ang memengaruhi rancangan reaktor

Dalam merancang suatu reaktor 0erlu di0erhatikan 0arameter0arameter

tertentu agar reaktor 5ang dibangun da0at memenuhi un1uk ker1a 5ang

dihara0kan. Parameter n5a antara lain:

a8 (aktu tinggal

b8 @olum 9@8

c8 Tem0eratur 9T8d8 Tekanan 9P8

e8 Konsentrasi sen5a7a 92, 2*, 2?, A,2n

68 Koe6isien 0er0indahan 0anas 9h,


4/14

. 'eaktor batch

'eaktor 1enis ini biasan5a sangat cocok digunakan untuk 0roduksi

berka0asitas kecil misaln5a dalam 0roses 0elarutan 0adatan, 0encam0uran

0roduk, Batch distillation, kristalisasi, ekstraksi cair-cair, 6armasi dan

6ermentasi.

'eaktor 1enis ini memiliki ciri tidak terda0at aliran inlet atau outlet selama

o0erasi, memiliki 0engaduk untuk mencam0ur reaktan, dan dalam 0rosesn5a

harus berutan 9tidak da0at dilakukan bersamaan8 antara mengisi bahan baku,

o0erasi, 0engeluaran 0roduk, cleaning, dan conditioninguntuk mengolah bahan

baku berikutn5a.

*. 'eaktor semibatch

'eaktor semibatch umumn5a berbentuk tangki ber0engaduk, cara

o0erasin5a adalah dengan 1alan memasukan sebagian =at 0ereaksi ke dalam

reaktor, sedangkan =at 0ereaksi 5ang lain atau sisan5a dimasukan secara

kontin5u ke dalam reaktor.

da material 5ang masuk selama o0erasi 5tan0a di0indahkan. 'eaktan

5ang masuk bisa dihentikan, dan 0roduk bisa di0indahkan selama o0erasi 7aktu

tertentu. Tidak bero0erasi secara stead5 state.

2ontoh 0aling sederhana misaln5a tangki 6ermentor, ragi dimasukkan

sekali ke dalam tangki 9secara batch8 namun 2#* 5ang dihasilkann5a

dikeluarkan secara kontin5u. 2ontoh lainn5a adalah klorinasi, suatu reaksi cair

gas, gas digelembungkan secara kontin5u dari dasar tangki agar bereaksi dengan

cairan di tangki 5ang diam 9batch8.

'eaktor kontin5u

'eaktor kontin5u mem0un5ai aliran masukan dan keluaran 9inlet>outlet8

5ang terdiri dari cam0uran homogen>heterogen. 'eaksi kontin5u di o0erasikan

0ada kondisi stead5, dimana arus aliran masuk sama dengan arus aliran keluar.

'eaktor kontin5u dibagi men1adi dua 1enis utama, 5aitu :a8 'eaktor lirTangki "er0engaduk 9'T"8 atauContinous Stirred Tank

Reaktor 92ST'8

"iasan5a beru0a tangki ber0engaduk dengan asumsi 0engadukan

sem0urna, konsentrasi tia0 kom0onen dalam reactor seragam sebesar

konsentrasi aliran 5ang keluar dari reaktor. Model ini biasan5a digunakan

0ada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisn5a ber6asa cair,

atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair.

'eaktor 2ST' da0at disusun secara seri mau0un 0aralel se0erti 5angterlihat 0ada gambar berikut:


5/14

Pemasangan secara seri akan meningkatkan kemam0uan kon;ersi

reaktor 2ST', semakin ban5ak 1umlah 5ang di0asang seri maka

kon;ersin5a akan semakin mendekati reaktor P3' denganh ;olume 5ang

sama. Sementara 0emasangan secara 0aralel umumn5a bertu1uan untuk

meningkatkan ka0asitas 0rodusi dengan kon;ersi 5ang sama.

Kelebihan:

Kontrol tem0erature 5ang baik da0at mudah di1aga

'ealti6 murah dalam instalasi

'eaktor memiliki ka0asitas 0anas 5ang besar

"agian dalam reaktor da0at mudah diakses saat 0era7atan

Kekurangan:

Kon;ersi reaktan men1adi 0roduk 0er ;olume reaktor relati6 kecilbila dibandingkan dengan 1enis reaktor kontin5u lainn5a.

2ST' umum digunakan 0ada industri 0roses, terutama dengan reaksi

homogen 6asa cair, dimana di0erlukan 0engadukan 5ang konstan.2ST' 1uga

ban5ak digunakan 0ada 0roses biologi di industri dan dikenal dengan

sebutanFermentor.

2ontohn5a 0ada industri antibiotik, dan 7aste 7ater treatment.

Fermentor Mendegradasi atau menghancurkan molekul berukuran besar

men1adi berukuran lebih kecil dengan hasil sam0ing 0ada umumn5a adalah

alkohol.

b8 'eaktor lir Pi0a 9'P8 atuPlug Flow Reaktor 9P3'8

Meru0akan suatu reaktor berbentuk 0i0a 5ang bero0erasi secara

kontin5u. Dalam P3' selama o0erasi berlangsung bahan baku dimasukkan

terus menerus dan 0roduk reaksi akan dikeluarkan secara terus menerus

sehingga tidak ter1adi 0encam0uran ke arah aksial dan semua molekul

mem0un5ai 7aktu tinggal di dalam reaktor sama besar.


6/14

Seluruh reaktan masuk melalui bagian inlet reaktor, semua

0erhitungan dalam merancang P3' harus dengan asusmsi bah7a tidak

ter1adi back miBing, do7nstream, dan u0stream.P3' memiliki e6isiensi 5ang

lebih tinggi dibanding 2ST' 0ada ;olume 5ang sama.

Se0erti 0ada reaktor 2ST', reaktor P3' 1uga da0at disusun secara seri

mau0un 0aralel se0erti 5ang terlihat 0ada gambar berikut:

P3' 5ang di0asang seri maka kon;ersin5a akan sama dengan P3' tunggal

5ang 0an1angn5a sama dengan 1umlah dari 0an1ang tia0 reaktor P3'

0en5usun, sementara untuk 5ang di0asang 0aralel tu1uan n5a sama dengan

2ST', 5akni meningkatkan ka0asitas 0roduksi dengan kon;ersi 5ang sama.

P3' memiliki a0likasi 5ang luas, baik dalam sistem 6asa gas, mau0un 6asa

cair.


7/14

"ed 5g kecil lebih e6ekti6 karena internal area 5ang besar ta0i 0ressure

dro0 tinggi

'egenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung 0ermanen

d8 Reatr .lidi9ed ed

adalah 1enis reaktor kimia 5ang da0at digunakan untuk mereaksikan

bahan dalam keadaan ban5ak 6asa. 'eaktor 1enis ini menggunakan 6luida

9cairan atau gas8 5ang dialirkan melalui katalis 0adatan 9biasan5a berbentuk

butiranbutiran kecil8 dengan kece0atan 5ang cuku0 sehingga katalis akan

terolak sedemikian ru0a dan akhirn5a katalis tersebut da0at dianalogikan

sebagai 6luida 1uga

.lidi9ed ed Rea:tr (.R"

'eaktor dg bed terangkat oleh gas reaktan

3ungsi utk mem0rediksikan 0enurunan kon;ersi

0ada 0encam0uran di dalam reaktor

Jumlah bed lebih sedikit dari0ada P"'

Luas 0ermukaan lebih besar dari0ada P"'

"ero0erasi isotermal

Ke#t#,a##ya ;

Suhu konstan shg mudah dikontrol

'egenerasi bed 5g mudah

'eaksin5a memiliki e6ek 0anas 5ang tinggi

Kera#,a##ya:

"isa men5ebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed 5g terusmenerus

bergesekan dg dinding

Karena bergerak terusmenerus dan antar bed bergesekan, bisa men5ebabkan

0artikel bed mengecil dan terikut keluar sbg 0roduk. Sehingga 0erlu ditambahkan

c5clone se0arator.

1 bble Ta#

"ubble Tank adalah 1enis reaktor kimia 5ang

da0at digunakan untuk mereaksikan bahan dalam

keadaan ban5ak 6asa. 'eaktor 1enis ini

menggunakan 6luida 9cairan atau gas8 5angdialirkan melalui katalis 0adatan 9biasan5a


8/14

berbentuk butiranbutiran kecil8 dengan kece0atan 5ang cuku0 sehingga katalis akan

terolak sedemikian ru0a dan akhirn5a katalis tersebut da0at dianalogikan sebagai 6luida

1uga.

2 A,itate Ta#

gitate Tank adalah digunakan untuk men5ediakan

reser;oir 0en5im0anan untuk batch cam0uran dari miBer

kece0atan geser tinggi.

Tiga 6ungsi utama dari gitate Tank :

. Persamaan gelembung udara ter1ebak selama 0roses

0encam0uran.

*. gitate bertindk sebagai reser;oir 0en5im0anan untuk batch cam0uran 5ang

memungkinkan kelangsungan 0en5ediaan di0ertahankan untuk 0om0a.?. gitate dari da5ung khusus bebentuk men1aga cam0uran dalam sus0ensi sebelum

0emom0aan.

! SKA5 KER)A

. Menghubungkan kabel alat ke sto0 kontak

*. Memutar tombol 0anel ber7arna merah kea rah #%?. Mengatur katu0 aliran menu1u 2ST'

4. Menghidu0kan 0om0a dan 0om0a *

-. Mengatur la1u alir

/. Mencatat data 5ang dihasilkan beru0a suhu, TDS, dan Kondukti;itas dengan

7aktu + menit

C. Setelah selesai, alat dimatikan dengan memutar tombol 0anel kearah #66 dan

mele0as kabel dari sto0 kontak

= %ATA PEN>AMATAN

Kondisi a7al 6eed:


9/14

T TDS S


10/14

00m mg

l

Konsentrasi 9M8

mg

l

grmol

+

?

mol

l

"M 2uS#4 /gr

mol

"M 2l ?/,-gr

mol

Kosentrasi 2uS#4:

K ?C,/ mS>dm 9asumsi mS>dm8 terlebih dahulu diubah ke 00m

TDS 900m8 K B +,- ?C,/ B +,- E,E mg>L E,E B +?gr>L

Setelah itu nilai TDS 5ang dida0at dibagi dengan "M9berat molekul8 =at.

Kosentrasi 2uS#4TDS

BM=18,8x10

3/161

+,/C B +? mol>L

Kosentrasi 2l :

K /F,E mS>dm 9asumsi mS>dm8 terlebih dahulu diubah ke 00m

TDS 900m8 K B +,- /F,E B +,- ?4,F mg>L ?4,F B +?gr>L


Kosentrasi 2uS#4TDS

BM=34,9x10

3/36,5

+,F-/ B +? mol>L

Menghitung kosentrasi 2u2l*dari data kondukti;itas :

2ST' 90ada + menit8

K *E,F mS>dm 9asumsi mS>dm8 terlebih dahulu diubah ke 00m

TDS 900m8 K B +,- *E,F B +,- 4,4- mg>L 4,4- B +?gr>L


Kosentrasi 2uS#4TDS

BM=14,4510

3/136

+,/ B +- mol>L

7aktu

9menit8

TDS

900m

8

Kondukti;ita

s 9mS>dm8

kosentrasi

2u2l 9mol>L8

/. ?*.* +.+++E

* ?E. C/.* +.+++*E


11/14

? 4*.- E4.? +.+++?

4 44./- EF.? +.+++?*E

- 4- F+ +.+++??

/ 44.E EF./ +.+++?*F

C 44./- EF.? +.+++?*E

E 44.-- EF. +.+++?*E

F 44.- EF +.+++?*C

+ 44.4- EE.F +.+++?*C

Pack "ed 90ada + menit8

K E* mS>dm 9asumsi mS>dm8 terlebih dahulu diubah ke 00m

TDS 900m8 K B +,- E* B +,- 4 mg>L 4 B +?gr>L


Kosentrasi 2uS#4TDS

BM=41x 10

3/136

?+,B +- mol>L

7aktu

9menit

8

TDS

900m

8

Kondukti;it

as

9mS>dm8

Kosentra

si

9mol>L8

4+./ E.* +.+++*FF

* 4+.C

-

E.- +.+++?

? ?F.E

-

CF.C +.+++*F?

4 ?E C/ +.+++*CF

- ?E.

-

C/.? +.+++*E

/ ?C.E C-./ +.+++*CE

C ?C.

-

C4.? +.+++*C?

E ?C.

-

C4.? +.+++*C?

F ?4.

-

/E.? +.+++*-

+ ?/.* C*.4 +.+++*//


12/14

0 2 4 6 8 10 12

0

0

0

0

0

0

0

0f(x) = 0x + 0

R = 0.56

Grafk Hubungan antara waktu dengan Kosentrasi pada CSTR 1

kosentrasi CuCl

Linear (kosentrasi CuCl)

waktu

Kosentrasi

0 2 4 6 8 10 12

0

0

0

0

0

0

0

0

f(x) = - 0x + 0

R = 0.8

Grafk Hubungan Antara Waktu dan Kosentrasi

kosentrasi

Linear (kosentrasi)

Waktu

Kosentrasi

=II ANALISA PER3OAAN


13/14

'eaktor meru0akan tem0at dimana ter1adi atau berlangsungn5a suatu reaksi. Pada

se0erangkat alat reactor 5ang akan digunakan, terda0at ? 1enis>t50e reactor. Ketiga 1enis

reactor tersebut adalah 2ST' 9continuous reactor8, Pack6iBed bed, dan P3' 9reactor

alir sumbat8. %amun saat di0erhatikan aliran dari masingmasing reactor, dida0ati

bah7a 0ada reactor 2ST' da0at menggunakan reactor batch. al ini dikarenakan

a0abila katub 0ada aliran 0ertama ke reactor kedua tidak dibuka dan katub keluaran

reactor dibuka 5ang untuk langsung menda0atkan 0roduk maka s5stem atau 0roses 5ang

berlaku adalah 0roses batch.

Sebenarn5a 2STr itu sendiri meru0akan gabungan dari bebera0a reactor batch 5ang

disusun secara seri atau 0arallel. Menga0a dibuat demikian Ini dikarenakan agar

menda0atkan nilai kon;ersei 5ang lebih dibandingkan dengan hadil reactor batch.

Dengan bebera0a reactor tersebut maka distribusin5a akan semakin luas. Selain itu

7aktu tinggal dalam reactor singkat, 1ika 7aktu tinggal singkat maka kon;ersin5a akan

rendah. 2ontohn5a 1ika didalam reactor bacth 7aktu tinggaln5a 1am menghasilkan

kon;ersi 4+, maka 0ada 2ST' untuk masingmasing reactor 9? reactor batch8 akan

menghasilkan kon;ersi 4+.

Prinsi0 ini 1uga berlaku 0ada 0ack bed dan P3'. Jika menggunakan Pack bed, hasil

kon;ersi tergantung 0ada 1enis aliran 9co atau cunter current8, dan tinggi kolom isian.

Jika aliran tersebut concurrent maka 7aktu kontak anatar kedua =at tersebut akan sangat

ce0at dibandingkan dengan counter. Lalu 1ika semakin ban5ak isian atau tinggi kolom

maka 7aktu tinggal dalam reactor akan semakin lama, hal ini akan men5ebabkan hasil

kon;ersi 5ang tinggi. P3' lebih baik digunakan untuk gas, karena ;olume reactor n5a

5ang lebih kecil dibandingkan reactor lain.

Pada 0raktikum ini dilakukan reaksi antara 2uS#4 dan *S#4 5ang akan

menghasilkan suatu reaksi sebagai berikut :

* 2uS#4 H * 2l 2u2l* H *S#4Dari data 0ercobaan 5ang ada da0at dicari kosentrai dari 2u2l *dengan menghubungkan

antara kondukti;itas dengan TDS 5ang kemudian akan dibandingkan dengan nilai "M

sehingga dida0at kosentrasi n5a.

Dari kosentrasi itu maka da0at dibuat gra6ik antara kosentrasi dengan 7aktu.

Dari gra6ik 0ertama da0at di1elaskan bah7a ter1adi ke1enuhan kosentrasi. al ini terlihat

dari 0enurunan nilai kondukti;itas n5a serta kosentrasi n5a. Kosentrasi larutan itu

sendiri men1elaskan ban5akn5a =at terlarut dalam suatu larutan. Maka dari itu semakin

lama 7aktu maka akan semakin kecil nilai kondukti;itasn5a.

Membandingkan hasil antara 2ST' 90roses batch8 dengan Pack bed da0at

dilihat bah7a kosentrasi 5ang dida0at lebih ban5ak 0ada 0ack bed. al ini


14/14

membuktikan 0en1elasan sebelumn5a.

Laporan Tetap Reaktor Kontinyu (Cstr)

Documents