Page 1
1
REAKTOR BATCH
XA1 d XA t = NAo ∫ ────── XA1 V ( -rA )
PADA SUHU TIDAK TETAP DAN PADA TEKANAN TETAP : T V = Vo ( 1 + εA XA ) ── ToTo = SUHU MULA-2 ( PADA XA = 0 )T = SUHU PADA XA TERTENTU
d XA t = CAo ────────────────── ( -rA ) ( 1 + εA XA ) ( T/To )
NERACA PANAS :SUHU DASAR = ToPANAS MASUK = PERUBAHAN PANAS SENSIBEL + PANAS UNTUK REAKSI
Q = m Cp dT + ( ∆ Hr )To nAo XA
PENGARUH SUHU DAN ENERGI
∫XA1
XA2
∫To
T
Page 2
2
m = MASA TOTAL CAMPURAN
Cp = KAPASITAS PANAS RATA2 PER SATUAN MASA
m Cp dT = ∑ ( ni Cpi dT )
ni = JUMLAH MOLE KOMPONEN i PADA AKHIR REAKSI
Cpi = KAPASITAS PANAS KOMPONEN i
Q = UA ( Tm – T ) dt
U = KOEFFISIEN PERPINDAHAN PANAS KESELURUHAN
A = LUAS PERMKAAN PERPINDAHAN PANAS
Tm = SUHU PENDINGIN/PEMANAS; T = SUHU CAMP. DALAM REAKTOR
UA ( Tm – T ) dt = ( ∆Hr )To nAo XA + ∑ ( ni Cpi dT )
JIKA Cp DIANGGAP KONSTAN DAN PROSES ADIABATIS ( Q = 0 )
( - ∆Hr )To nAo XA T = To + ───────────── ∑ ( ni Cpi )
∫ ∫
∫
∫ ∫
To To
TT
0
0
t
t
To
T
Page 3
3
REAKSI FASE GAS : 2 A R DIJALANKAN DALAM REAKTOR BATCH.
MULA2 KEDALAM REAKTOR DIMASUKKAN CAMPURAN YANG TERDIRI
DARI 60% A DAN 40% INERT ( % MOLE ) PADA SUHU 1270 C DAN TEKAN –
AN 2 ATM.
HITUNGLAH WAKTU YANG DIPERLUKAN UNTUK MENDAPATKAN KON –
VERSI A = 30% JIKA PROSESNYA ADIABATIS DAN DIGUNAKAN :
A. REAKTOR DENGAN VOLUME KONSTAN.
B. REAKTOR DENGAN TEKANAN KONSTAN
CpA = 12; CpR = 20; CpINERT = 10 ( CAL / ( MOLE ) ( 0K )
∆Hr = - 4.000 CAL / MOLE A PADA 1270K
k = 3000 e - 4000/T L / ( MOLE ) ( MEN.) ( T = 0K )
Page 4
4
PENYELESAIAN :
A. PADA VOLUME KONSTAN :
DASAR : 10 MOLE CAM.GAS A = 6 MOLE
INERT = 4 MOLE.
nA = nAo ( 1 - XA ) = 6 ( 1 – XA )
nB = ½ nAo XA = 3 XA
∑ ni Cpi = nA CpA + nB CpB + ni Cpi = 112 -12 XA
( -∆Hr ) nAo XA 6000 XA T = To + ─────────── T = 400 + ─────── ∑ ni Cpi 28 - 3 XA
- r A = k CA2 = k CAo ( 1 – XA )2
d XA 1 1 t = CAo ─────────── = ── ──────── d XA k CAo2 ( 1 - XA )2 CAo k ( 1 - XA )2
1 1 t = ─── P d XA P = ──────── CAo k ( 1 - XA )2
CAo = pAo/RT CAo = (0,6)(2)/(0,082)(400) = 0,037 MOLE/L
∫ ∫
∫
00
0
XA
XA
XA
Page 5
5
________________________________________________
XA T k P P1
________________________________________________
0 400 0,136 7,35 2941
0,1 421,7 0,228 5,41 2215
0,2 443,8 0,365 4,28 1768
0,3 466,4 0,566 3,61 1530
________________________________________________
1 0,1 t = ( ─── ) (─── ) [ 7,35 + 2 ( 5,41 + 4,28 ) + 3,61 ] 0,037 2
t = 44 MENIT
Page 6
6
B. PADA TEKANAN KONSTAN :
To ( 1 - XA ) CA = ── CAo ───────── T ( 1 + εA XA )
To 1 - XA - rA = k ── CAo2 ──────── T 1 + εA XA
εA = ( 0,7 - 1 ) / 1 = - 0,3
d XA t = CAo ────────────────── ( -rA ) ( 1 + εA XA ) ( T/To )
1 T ( 1 + εA XA ) = ───── ──────────── d XA To CAo k ( 1 - XA )2
R T ( 1 - 0,3 XA ) = ─── ─────────── d XA pAo k ( 1 - XA )2
T ( 1 - 0,3 XA ) = 0,068 P1 d XA P1 = ─────────── k ( 1 – XA )2
t = (0,068) (0,1/2) [ 2941 + 2 ( 2215 + 1786 ) + 1530 ]
t = 42,65 MENIT
[ [ ]]2 2
∫
∫
∫
∫
Page 7
7
REAKSI FASE CAIR TINGKAT 1 : A B DILAKUKAN DALAM REAKTOR
BATCH SECARA ADIABATIS.
SUHU MULA-MULA = 1630 C.
HITUNG VOLUME REAKTOR UNTUK MENGHASILKAN 2 JUTA LB B DALAM
7000 JAM OPERASI JIKA KONVERSI A = 97 %.
ADTA-DATA :
k PADA 1630 C = 0,8 JAM-1
E = 28.960 KAL/MOLE
∆ Hr = - 83 KAL / G
CpA = CpB = 0,5 KAL / (G) (0C)
ρA = ρB = 0,9 G / CC
WAKTU UNTUK PEGISIAN DAN PENGOSONGAN = 10 DAN 12 MEN.
WAKTU UNTUK PEMANASAN SAMPAI 1630 C = 14 MEN.
( DIANGGAP SELAMA PEMANASAN BELUM TERJADI REAKSI ).
Page 8
8
PENYELESAIAN : ( - ∆Hr ) nAo XANERACA PANAS : T = To + ───────────── nA CpA + nB CpB
( 83 ) nAo XAT = 436 + ─────────────────────── { nAo ( 1 – XA ) + nAo XA } ( 0,5 )
T = 436 - 166 XA ........................................................................... (1)
d XA d XAt = CAo ──── = CAo ─────────── - rA k CAo ( 1 - XA )
d XAt = ──────── k ( 1 - XA )
1t = P d XA P = ──────── ..................................(2) k ( 1 - XA )
∫
∫
∫
∫
Page 9
9
k E 1 1ln ── = ── ( ── - ── ) k1 R T1 T
k 28.980 1 1ln ── = ───── ( ─── - ── ) 0,8 1,987 436 T
k = 2,64 x 1014 e ( - 14.575/T ) ........................................................(3)
__________________________________________
XA T (1) k (3) P (2) __________________________________________
0,0 436 0,8 1,250
0,2 469,2 8,51 0,147
0,4 502,4 66,3 0,025
0,6 535,6 400 0,006
0,8 568,8 1957 0,003
0,97 597 5657 0,005 __________________________________________
Page 10
10
t = ( 0,2 / 3) [ 1,250 + (4) (0,147) + (2) (0,025) + (4) (0,006) + 0,003 ]
+ ( 0,17 / 2 ) ( 0,003 + 0,005 )
t = 0,13 JAM
10 + 12 + 14t BATCH = 0,13 + ────────── = 0,73 JAM 60
JUMLAH BATCH = ( 7000 ) / ( 0,73 ) = 9589
DALAM 1 BATCH JUMLAH A YANG MASUK REAKTOR
2.000.000 = ────────── = 215 LB ( 9589 ) ( 0,97 )
215VOLUME REAKTOR = ──────── ( 0,9 ) ( 62,5 )
VOLUME REAKTOR = 3,8 CUFT = 28,4 GALL
Page 11
11
REAKTOR ALIR BENTUK PIPA
NERACA PANAS PADA PROSES ADIABATIS :
∑ ( Fi Cpi ) dT + FAo XA ( ∆Hr )To = 0
JIKA Cp KONSTAN :
∑ ( Fi Cpi ) ( T – To ) = - ( ∆Hr )To FAo XA
( - ∆Hr )To FAo XA T = To + ─────────── ∑ Fi Cpi
PADA To DAN P KONSTAN :
V = Vo ( 1 + εA XA )
JIKA ADA PERUBAHAN SUHU, PADA SUHU T :
V = Vo ( 1 + εA XA ) ( T/To )
HUBUNGAN ANTARA CA DENGAN XA ( PADA SUHU To )
1 - XA CA = CAo ─────── 1 + εA XA
( )
Page 12
12
JIKA ADA PERUBAHAN SUHU, MAKA PADA SUHU T : nAo nAo ( 1 – XA ) CA = ─── = ───────────────── V Vo ( 1 + εA XA ) ( T/To )
To ( 1 - XA ) CA = ( ── ) CAo ──────── T ( 1 + εA XA )
REAKSI TINGKAT 1 :
To ( 1 - XA ) - r A = k ( ── ) CAo ──────── T ( 1 + εA XA )
SPACE TIME :
d XA d XA = CAo ──── = CAo ──────────────── - r A k ( ) CAo ( )
T ( 1 + εA XA ) = ( ── ) ───────── d XA To k ( 1 – XA )
1 T ( 1 + εA XA ) = ── ────────── d XA To k ( 1 - XA )
∫∫
∫
∫
To--- T
1 - XA--------------- 1 + εA XA
ح
ح
ح
Page 13
13
REAKSI FASE GAS : A B DIJALANKAN DALAM SEBUAH REAKTOR
ALIR BENTUK PIPA SECARA ADIABATIS.
GAS A MASUK REAKTOR PADA SUHU 1270C DAN TEKANAN 2 ATM DAN
TERDIRI DARI 50% A DAN 50% INERT.
JIKA FEED MASUK REAKTOR DENGAN KECEPATAN 1000 MOLE/JAM,
HITUNGLAH VOLUME REAKTOR DAN SPACE TIME UNTUK MENDAPAT -
KAN KONVERSI A = 80%.
CpA = 20 ; CpB = 10; CpINERT = 10 ( KAL / (MOLE) (0K) )
∆Hr = - 5000 KAL / ( MOLE A YANG BEREAKSI ) PADA 1270C
k = 3000 e ( - 4000/T ) ( MENIT ) -1 ( T = 0K )
Page 14
14
PENYELESAIAN : ( -∆Hr ) FAo XANERACA PANAS : T = To + ─────────── ∑ Fi Cpi
FA = FAo ( 1 – XA ) = 500 ( 1 – XA )
FB = 2 FAo XA = 1000 XA
FI = 500
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB + FI CpI = 15.000
( 5.000 ) 500 XAT = 400 + ─────────── T = 400 + 167 XA ...................(1) 15.000
εA = ( 3 – 2 ) / 2 = 0,5
CAo = pAo / RT = (0,5) (2) / (0,082) (400) = 0,03 M0LE/L
400 ( 1 - XA )- rA = k ( ─── ) CAo ───────── T ( 1 + 0,5 XA )
Page 15
15
d XA d XAV = FAo ───── = FAo ───────────────── - rA k ( ) ( 0,03 )
500 T ( 1 + 0,5 XA )V = (─── ) ( 0,083 ) ── ────────── d XA 60 k ( 1 - XA )
T ( 1 + 0,5 XA )V = (500/60) (0,083) P d XA P = ── ───────── ............(2) k ( 1 - XA )
d XA = CAo ──── = (0,03) (0,083) P dXA - r A
____________________________________________________
XA 0 0,2 0,4 0,6 0,8
T (1) 400 433,4 466,8 500,2 533,6
k 0,136 0,296 0,570 1,010 1,665
P (2) 2.941 2.013 1.638 1.609 2.243____________________________________________________
DENGAN M.TRAPEZOIDAL P dXA = 1528,78
V = 1062,5 LITER = 3,81 MENIT
400----- T
(1 – XA)----------------(1 + 0,5 XA)
ح ح
ح
∫
∫
∫
∫
∫
∫
0 0
0
0
0
0XA
XAXA
XA
XA
XA
∫0
XA
Page 16
16
REAKSI FASE GAS : 2 A B DIJALANKAN DALAM REAKTOR ALIR
BENTUK PIPA YANG BEKERJA ADIABATIS.
FEED MASUK REAKTOR TERDIRI DARI A MURNI PADA SUHU 5600R
DAN TEKANAN 2 ATM DENGAN KECEPATAN 12 LB A / JAM.
JIKA DIAMETER REAKTOR = 6 IN, TENTUKAN PANJANG REAKTOR YG.
DIPERLUKAN SUPAYA SUHU YG. KELUAR DARI REAKTOR = 6000R.
DATA-DATA :
k = 4,4 + 0,08 ( T – 600 ) CUFT/(LBMOLE)(JAM) ( T = 0R )
CpA = 20; CpB = 30 ( BTU / LBMOLE 0R )
∆Hr = - 5.000 BTU/LBMOLE A YANG BEREAKSI PADA 6000R
BM GAS A = 60
Page 17
17
PENYELESAIAN :
( -∆Hr )To FAo XANERACA PANAS : T = To + ─────────── ∑ Fi Cpi
∆HrT1 = ∆HrTo + ∆Cp ( T1 - To )
∆Hr600 = ∆Hr560 + ( -10 ) (600 - 560 )
∆Hr600 = (2) (-5000) = - 10.000 BTU / 2 LBMOLE A YANG BEREAKSI
∆Hr560 = -10.000 + 400 = - 9.600 BTU / 2 LBMOLE A
∆Hr560 = - 4.800 BTU / LBMOLE A
DASAR : 10 LBMOLE A FA = 10 ( 1 – XA )
FB = 5 XA
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB = 200 - 50 XA
( 4.800 ) ( 10 ) XA 480 XAT = 560 + ─────────── T = 560 + ─────── ........... (1) 200 - 50 XA 2 - 0,5 XA
Page 18
18
T = 600 XA = 0,16
V dXA─── = ──── FAo - rA
To 2 1 - XA 2 -rA = k ── CAo2 ──────── T 1 + εA XA
T2 ( 1 - 0,5 XA )2V = FAo ─────────────── d XA k To2 CAo2 ( 1 – XA )2
R 2 T2 1 - 0,5 XA 2V = FAo ─── ── ─────── dXA pAo k 1 - XA
0,2 0,73 2V = ── ─── P d XA 60 2
[ [] ]
[ [ [ ] ] ]
∫
∫
∫]][ [
∫
0
0
0
0
XA
XA
XA
XA
Page 19
19
T2 1 - 0,5 XA 2 P = ── ─────── ................................................. (2) k 1 - XA
V = ( 44,4 ) ( 10-5 ) P dXA
___________________________________________
XA T (1) k P x 10-5 (2)
____________________________________________
0 560 1,2 2,61
0,08 580 2,8 1,31
0,16 600 4,4 0,98
____________________________________________
DENGAN M. TRAPEZOIDAL P dXA = 0,25 x 105
V = 11 CUFT
V = ( π D2 / 4 ) L L = 4 V / π D2 L = 56,1 FT
[ [] ]
∫
∫
Page 20
20
WAKTU TINGGAL RATA-RATA
DALAM REAKTOR ALIR BENTUK PIPA :
_ d Vt = ─── v
Tv = vo ( 1 + εA XA ) ( ── ) To
FAo dXAdV = ────── - r A
_ FAo d XAt = ──────────────────── ( - rA ) vo ( 1 + εA XA ) ( T/To )
_ dXAt = CAo ─────────────────── ( - rA ) ( 1 + εA XA ) ( T/To )
∫
∫
∫
0
0
0
V
XA
XA
Page 21
21
REAKSI FASE GAS : A + B R DIJALANKAN DALAM REAKTOR ALIR
BENTUK PIPA.
FEED MASUK REAKTOR PADA SUHU 2000F DAN TEKANAN 15 ATM DAN
TERDIRI DARI 40 % A, 50 % B DAN 10 % INERT.
TENTUKAN WAKTU TINGGAL RATA2 UNTUK MENDAPATKAN KONVERSI
A = 60 % JIKA PROSESNYA :
A. ISOTHERMAL
B. ADIABATIS
DATA-DATA :
CpA = 10; CpB = 15; CpR = 25; CpI = 10 ( CAL / MOLE 0K )
∆Hr = 3000 BTU/LBMOLE PADA 2000F
k = 10.000 e - 5.000/T ( CUFT / LBMOLE MENIT ) ( T = 0R )
Page 22
22
PENYELESAIAN :
A. PROSES ISOTHERMAL
- rA = k CA CB
CAo ( 1 - XA ) ( CBo - CAo XA ) = k ───────────────────── ( 1 + εA XA )2
CAo2 ( 1 - XA ) ( 1,25 - XA ) = k ──────────────────── ( 1 - 0,4 XA )2
_ dXA 1 ( 1 - 0,4 XA ) t = CAo ───────────── = ─── ───────────── dXA ( - rA ) ( 1 + εA XA ) kCAo (1 – XA ) ( 1,25 – XA )
RT 1 (1,25 - XA ) = ──── 2,4 ln ────── + 2 ln ──────── k pAo ( 1 - XA ) 1,25
( 0,73 ) ( 660 ) = ─────────── 2,4 ln 2,5 + ln 0,52 ( 5,13 ) ( 0,4 ) (15 ) _ t = 13,93 MENIT
∫ ∫
[ ]
[ ]
Page 23
23
B. PROSES ADIABATIS
( -∆Hr ) FAo XA NERACA PANAS : T = To + ────────── ∑ Fi Cpi
DASAR : 100 LBMOLE FEED FAo = 4 LBMOLE
FBo = 5 LBMOLE
FI = 1 LBMOLE
FA = FAo ( 1 - XA ) = 4 ( 1 – XA )
FB = FBo - FAo XA = 5 – 4 XA
FR = FAo XA = 4 XA
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB + FR CpR + FI CpI = 125
( - 3000 ) ( 4 ) XA T = 660 + ─────────── T = 660 - 96 XA ..........................(1) 125
Page 24
24
To 2 ( 1 – XA ) ( 1,25 – XA )- rA = k CA CB = = k ── CAo2 ─────────────── T ( 1 – 0,4 XA )2
- d XA t = CAo ───────────────── ( - rA ) ( 1 + εA XA ) ( T/To)
1 T ( 1 – 0,4 XA ) = ───── ──────────────── To CAo k ( 1 – XA ) ( 1,25 – XA )
R = ─── P dXA t = 0,122 P dXA pAo ______________________________________________
XA 0 0,2 0,4 0,6
T, 0R 660 640,8 621,6 622,4
k 5,13 4,09 3,21 2,48
P x 10-3 67,93 101,16 166,53 325,06 ______________________________________________ _ DENGAN METODE TRAPEZOIDAL t = 21,89 MENIT
( )
∫
∫
∫∫
Page 25
25
CSTR
DIGUNAKAN SEBUAH REAKTOR :
NERACA PANAS :
Q
XA=0To
XA
T
PROSES NON ADIABATIS :
Q = FAo XA (∆Hr)To + ∑ Fi Cpi ( T – To )
PROSES ADIABATIS :
Q = 0 FAo XA (∆Hr)To+ ∑ Fi Cpi (T – To) = 0T
DIGUNAKAN REAKTOR BERGANDA ( MISAL 2 REAKTOR ) :
NER.PANAS (NON ADIABATIS):
REAKTOR I :
Q1 = FAo XA1 (∆Hr)To + ∑ FiCpi ( T – To )
REAKTOR II :
Q2 = FAo ( XA2 – XA1 ) (∆Hr)T
Q1 Q2
To T T
XA1 XA2XAo=0
Page 26
26
REAKSI FASE CAIR : A + B R DIJALANKAN DALAM CSTR.
FEED MASUK DENGAN KECEPATAN 100 L/JAM PADA SUHU 3000K DAN
REAKTOR BEROPERASI PADA 4000K.
CAo = CBo = 10 MOLE/L.
HITUNGLAH VOLUME REAKTOR DAN KEBUTUHAN PERPINDAHAN PANAS-
NYA JIKA DIINGINKAN KONVERSI A = 60 % DAN DIGUNAKAN :
A. SEBUAH REAKTOR
B. 2 BUAH REAKTOR DENGAN VOLUME SAMA DAN DISUSUN SERI.
DATA-DATA :
k PADA 4000K = 0,205 L / (MOLE) (JAM)
CpA = CpB = 10 ; CpR = 20 ( CAL/ MOLE 0K )
∆Hr = - 6.000 KAL / MOLE A YANG BEREAKSI PADA 3000K
Page 27
27
PENYELESAIAN :
V XAA. ─── = ─── = ─── FAo CAo - rA
- rA = k CA2 = k CAo2 ( 1 – XA )2 -rA = 3,28 MOLE / (L) (JAM)
FAo XA v CAo XA (100) (10) (0,6) V = ───── = ─────── = ───────── V = 183 LITER - rA - rA 3,28
PERPINDAHAN PANAS DALAM REAKTOR :
Q = FAo XA ∆Hr + ∑ Fi Cpi ( T – To )
FAo = v CAo = 1000 MOLE / JAM
FA = FB = FAo ( 1 – XA ) = 400
FR = FAo XA = 600
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB + FR CpR = 20.000
Q = (1000) (0,6) (- 6000) + (20.000) (400 – 300)
Q = - 1.600.000 KAL / JAM = - 1.600 KKAL / JAM
DARI REAKTOR HARUS DIKELUARKAN PANAS = 1.600. KKAL/JAM
ح
Page 28
28
B. V1 CAo XA1 XA1 ── = ──────────── = ─────────── v k CAo2 ( 1 – XA1 )2 k CAo ( 1 – XA1 )2
V2 CAo ( XA2 – XA1 ) XA2 – XA1 ── = ──────────── = ─────────── v k CAo2 ( 1 – XA2 )2 kCAo ( 1 – XA2 )2
( 0,6 – XA1 ) ( 1 – XA1 )2
XA2 = 0,6 ──────────────── = 0,16 XA1 = 0,41 XA1
V1 0,41 = ── = ──────────── = 0,575 JAM V1 = V2 = 57,5 v (0,205) (10) (0,59)2
REAKTOR I :
Q1 = FAo XA1 (∆Hr) + ∑ Fi Cpi ( T – To )
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB + FR CpR = 20.000
Q1 = (1000) (0,41) (-6000) + (20.000) (100) = - 460 KKAL/JAM
DARI REAKTOR I DIKELUARKAN PANAS = 460 KKAL/JAM
REAKTOR II
Q2 = FAo (XA2 – XA1) (∆Hr) = (1000) (0,6 – 0,41) (-6000) = - 1.140KKAL/JAM
DARI REAKTOR II DIKELUARKAN PANAS = 1140 KKAL/JAM
XA1 XA2 – XA1 ────── = ─────── ( 1 – XA1 )2 ( 1 – XA2 )2 }
ح
Page 29
29
REAKSI FASE CAIR : A 2R DIJALANKAN DALAM CSTR SECARA
ADIABATIS. FEED MASUK REAKTOR PADA SUHU 6000R DENGAN KE-
CEPATAN 100 LBMOLE A / MENIT DAN CAo = 2 LBMOLE / CUFT.
TENTUKAN KOMPOSISI CAMPURAN YANG KELUAR DARI REAKTOR JIKA
DIGUNAKAN :
A. SEBUAH REAKTOR YANG VOLUMENYA 500 CUFT.
B. DUA BUAH REAKTOR YANG DISUSUN SERI MASING2 VOLUMENYA =
100 CUFT.
DATA-DATA :
CpA = 20 ; CpR = 10 ( BTU / LBMOLE 0R )
∆Hr = - 2.000 BTU / LBMOLE A YANG BEREAKSI PADA 6000R
k = 150 e–3000/T ( MENIT )-1 ( T = 0R )
Page 30
30
PENYELESAIAN :
A. NERACA PANAS :
FAo XA ( ∆Hr ) + ∑ Fi Cpi ( T – To ) = 0
[ FAo ( 1 – XA ) ( 20 ) + 2FAo XA ( 10 ) ] ( T – 600 ) = 2000 FAo XA
T - 600 = 100 XA XA = 0,01 T - 6 ..........................(A)
V = 500 CUFT
v = FAo/CAo = 100/2 = 50 CUFT/MENIT
= 10 MENIT
CAo XA CAo XA XA = ───── = ─────────── = ──────── - rA k CAo ( 1 – XA ) k ( 1 – XA ) XA 10 k ─────── = 10 XA = ───── ............................(B) k ( 1 – XA ) 10 k + 1
k = 150 e- 3000/T ....................................................................(C)
DARI PERS. A, B DAN C T = 6950K ; XA = 0,95
CA = 0,1 LBMOLE / CUFT
CR = 3,8 LBMOLE / CUFT
ح
ح
Page 31
31
B. REAKTOR I :
NERACA PANAS :
FAo XA1 (∆Hr)To + ∑ Fi Cpi ( T1 – To ) = 0 XA1 = 0,01 T1 - 6 .........(D)
V = 100 CUFT
v = 50 CUFT/MEN = 2 MENIT
XA1 2 k 2 = ──────── XA1 = ───── ........................................,,,,(E) k ( 1 – XA1 ) 2k + 1
DARI PERSAMAAN C, D DAN E T1 = 6780R ; XA1 = 0,78
REAKTOR II :
FAo (XA2 – XA1) (∆Hr)T1 + ∑ Fi Cpi (T2 – T1) = 0 XA2 = 0,01 T2 + 6 ....(F)
XA2 – XA1 0,78 + 2 k 2 = ──────── XA2 = ─────── ...............................................(G) k ( 1 – XA2 ) 1 + 2k
DARI PERS. C, F DAN G T2 = 6960R ; XA2 = 0,96
CA = 0,08 LBMOLE/CUFT
CR = 3,84 LBMOLE/CUFT
ح
Page 32
32
REAKSI FASE CAIR : A + B R DIJALANKAN DALAM CSTR SECARA
ADIABATIS.
VOLUME REAKTOR = 500 CUFT.
FEED MASUK REAKTOR PADA SUHU 1400F DAN KECEPATAN = 250
CUFT/MEN.
CAo = 4 ; CBo = 8 ( LBMOLE/CUFT ).
TENTUKAN KADAR MASING2 KOMPONEN DARI CAMPURAN YANG KE-
LUAR DARI REAKTOR.
DATA-DATA :
CpA = 10 ; CpB = 15 ; CpR = 25 ( BTU/LBMOLE 0R )
∆Hr = 4.000 BTU/LBMOLE A PADA 1400F.
k = 425 e- 4.000/T CUFT/LBMOLE MEN ( T = 0R )
Page 33
33
PENYELESAIAN :
FAo XA ∆Hr + ∑ Fi Cpi ( T – To ) = 0
∑ Fi Cpi = FAo ( 1 – XA ) ( 10 ) + FAo ( 2 – XA ) ( 15 ) + FAo XA ( 25 )
= 40 FAo
FAo XA ( 4.000 ) + 40 FAo ( T – 600 ) = 0 T = 600 - 100 XA ..........(1)
CAo XA XA XA = ────── = ───────────────── = ─────────────── - rA k CAo ( 1 – XA ) ( 2 – XA ) 4 k ( 1 – XA ) ( 2 – XA )
XA = V/v = 500/250 = 2 k = ────────────── ..................(2) 8 ( 1 – XA ) ( 2 – XA )
k = 425 e- 4.000/T .....................................................................................(3)
DARI PERSAMAAN 1, 2 DAN 3 XA = 0,7 ; T = 5300R
CA = 1,2 LBMOLE / CUFT
CB = 5,2 LBMOLE / CUFT
CR = 2,8 LBMOLE / CUFT
ح
ح
Page 34
34
REAKSI FASE CAIR : A + B R DIJALANKAN DALAM CSTR SECARA
ADIABATIS.
FEED MASUK REAKTOR PADA SUHU 1400F DENGAN KECEPATAN
200 CUFT / MENIT.
CA0 = CB0 = 5 LBMOLE / CUFT
TENTUKAN VOLUME REAKTOR UNTUK MENDAPATKAN KONVERSI A = 50%.
DATA-DATA :
CpA = CpB = 10 ; CpR = 25 ( BTU / LBMOLE 0F )
∆Hr = 3.000 BTU / LBMOLE
k = 300 e – 4.000/T CUFT / (LBMOLE) (MENIT)
Page 35
35
PENYELESAIAN :
FAo XA ∆Hr + ∑ Fi Cpi ( T – T0 ) = 0
∑ Fi Cpi = FA CpA + FB CpB + FR CpR
= 2 FA0 ( 1 – XA ) ( 10 ) + FA0 XA ( 25 )
XA = 0,5 ∑ Fi CPi = 22,5 FA0
0,5 FA0 ( - 3000 ) + 22,5 FA0 ( T – 600 ) = 0
T = 666,670R k = 0,74 CUFT / LBMOLE MENIT
rA = k CA2 = k CA0 ( 1 – XA )2 = 0,925 LBMOLE / CUFT MENIT
FAo = v CAo = 1000 LBMOLE/MENIT
FA0 XAV = ───── V = 108,11 CUFT - rA