MAKALAH REAKTOR
MATA KULIAH : PERANCANGAN PABRIK
 |
DOSEN : GUSNI SUSHANTI, ST., MT
OLEH:
NAMA :
SYAMSUL BAHRI
PROGRAM STUDI
DIV-AGROINDUSTRI
JURUSAN TEKNOLOGI
PENGOLAHAN HASIL PERIKANAN
POLITEKNIK PERTANIAN
NEGERI PANGKEP
2017
KATA PENGANTAR
Puji
syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT., karena dengan rahmat, karunia, serta taufik
dan hidayah-Nyalah sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah
wawasan bagi para pembaca dan untuk diri kami sendiri.
Kami
juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat
kekurangan-kekurangan dan jauh dari apa yang diharapkan. Untuk itu, kami
berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan di masa yang akan
datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.
Semoga
makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya
makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi diri kami sendiri maupun
orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan
kata-kata yang kurang berkenan dan saya memohon kritik dan saran yang membangun
demi perbaikan di masa depan.
MANDALLE, 20 MARET 2017
SYAMSUL BAHRI
DAFTAR ISI
SAMPUL........................................................................................................................... i
KATA
PENGANTAR...................................................................................................... ii
DAFTAR
ISI................................................................................................................... iii
BAB
I PENDAHULUAN................................................................................................ 1
BAB
II PEMBAHASAN................................................................................................
5
BAB
III PENUTUP.......................................................................................................
20
DAFTAR
PUSTAKA....................................................................................................
21
BAB I
PENDAHULUAN
Reaktor
kimia adalah sebuah alat industri kimia, dimana terjadi reaksi bahan mentah
menjadi produk yang lebih berharga. CSTR ( Contiunuous Stirred Tank Reactor)
merupakan salah satu jenis reaktor berdasarkan prosesnya. CSTR dirancang untuk
mempelajari proses-proses penting dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini termasuk
salah satu dari tipe reaktor interchangeable pada unit service reactor (CEX Mk
II).
 |
CSTR bisa berbentuk dalam satu tangki atau lebih dalam rangkaian seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fasa cair dan biasanya digunakan dalam industri kimia organic seperti pabrik pembuatan etil asetat. Keuntungan dari CSTR adalah kualitas produk yang bagus, kontrol yang otomatis dan tidak membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor ini adalah beroperasi pada kondisi steady state dengan aliran reaktan dan produk secara kontinyu. Dalam industri, CSTR lazim digunakan karena beroperasi dalam skala yang besar.
BAB II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
A.
Proses
Batch
Produksi
partaian, ( bahasa Inggris: batch ), adalah proses produksi yang tidak
berlangsung secara kontinu . Proses produksi secara partaian pada umumnya
dilakukan oleh industri proses kimia dengan skala produksi kecil atau menengah
dan industri manufaktur. Contoh dari industri yang umumnya melakukan proses
produksi secara partaian adalah industri manufaktur seperti industri sepatu dan
industri proses kimia seperti industri farmasi , tinta , cat, dan perekat.
Pada
proses produksi partaian tinta dan cat, dikenal teknik colour-run . Teknik ini
berlangsung dengan memproduksi warna paling muda terlebih dahulu, seperti
misalnya kuning muda, dilanjutkan dengan warna yang lebih tua, seperti misalnya
jingga, kemudian merah dan seterusnya hingga mencapai warna hitam dan proses
produksi diulang lagi. Dengan menggunakan teknik ini, pencucian dan
rekonfigurasi mesin antar partai dapat diminimalkan. Namun, warna putih (yaitu
warna opaque, bukan transparan), adalah satu-satunya warna yang tidak dapat
diproduksi dengan menggunakan teknik ini karena pigmen putih dapat memengaruhi
warna lain.
Bila
dibandingkan dengan proses produksi secara kontinu, proses produksi secara
partaian lebih tidak efisien. Pada setiap akhir proses produksi partaian,
peralatan proses harus dihentikan, dikonfigurasi ulang, dan dilakukan
pengecekan terhadap kualitas produk sebelum partai selanjutnya diproduksi. Hal
ini menyebabkan adanya waktu jeda antar proses produksi.
Namun,
proses produksi secara partaian memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan
dengan proses produksi secara kontinu. Proses produksi secara partaian cocok
untuk industri yang memproduksi produk-produk musiman atau produk yang tuntutan
pasarnya sulit diprediksi. Selain itu, industri yang proses produksinya
berlangsung secara partaian lebih dinamis dibandingkan industri yang proses
produksinya berlangsung secara kontinu. Karena bersifat partaian, satu jalur
produksi dapat digunakan untuk memproduksi berbagai jenis produk. Industri juga
dapat menggunakan proses produksi partaian untuk membuat produk contoh. Jika
produk ternyata tidak sesuai dengan keinginan pasar, maka produksi dapat
dihentikan tanpa kerugian yang besar.
B.
Proses
Kontinu
Produksi
kontinu adalah suatu metode proses produksi di mana proses berlangsung secara
terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi kontinu adalah kebalikan dari
proses produksi partaian.
Proses
produksi secara kontinu dilakukan pada industri dengan skala produksi besar.
Contoh industri yang melakukan produksi secara kontinu adalah industri gelas .
Gelas dipanaskan sehingga berbentuk lunak dan kemudian dialirkan ke mesin
pencetak untuk dibentuk. Proses pencairan dan pencetakan berlangsung secara
terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi pada umumnya dihentikan
berdasarkan keperluan perawatan dan perbaikan. Secara rutin (bisa sebulan
sekali, enam bulan sekali, atau setahun sekali) proses produksi dihentikan dan
dilakukan perawatan dan pemeriksaan menyeluruh ( overhaul) terhadap alat-alat
proses.
Pada
proses produksi secara kontinu umum digunakan sistem yang terotomatisasi.
Dengan bantuan PLC ( Programmable Logic Controller ) atau pengontrol otomatis
lain, kesalahan proses produksi akibat kecerobohan manusia dapat dikurangi
sehingga proses produksi dapat berlangsung terus menerus dengan kondisi yang stabil
atau bahkan mendekati tunak (semua keadaan konstan dan tidak berubah).
Bila
dibandingkan dengan proses produksi secara partaian, proses produksi secara
kontinu bersifat lebih efisien karena waktu jeda yang terdapat pada proses
produksi partaian dapat dihindari. Kelemahan yang dimiliki proses produksi
secara kontinu adalah sifat alatnya yang tidak dapat dimodifikasi. Pada
umumnya, satu jalur produksi hanya dapat digunakan untuk memproduksi satu jenis
produk.
C.
Reaksi Homogen
Kesetimbangan
homogen adalah kesetimbangan kimia dimana seluruh zat yang terlibat dalam
persamaan reaksi mempunyai wujud sama. Misalnya,
1. Kesetimbangan antara gas-gas
Contoh : N 2 (g) + 3H 2
(g) ↔ 2 NH 3 (g)
2. Kesetimbangan antara ion-ion dalam larutan
Contoh : Fe3+ (aq) +
SCN - (aq) ↔ Fe(SCN) 2+ (aq)
D.
Reaksi
Heterogen
Kesetimbangan
heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam
persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda. Reaktor heterogen atau reaktor
multifasa adalah reaktor yang digunakan untuk mereaksikan komponen-komponen
lebih dari satu fasa dan minimal terdapat 2 fasa.
·
Tipe Reaksi Heterogen
•
Reaksi katalitik gas-padat Æ Cracking HC (katalis Si-Al)
•
Reaksi non katalitik gas-padat Æ Pembuatan batubara
•
Reaksi cair-padat Æ Pembuatan asetilin dari CaS2 dan air
•
Reaksi padat-padat Æ Pembuatan semen, kalsium karbida dari batu kapur dan
karbon
•
Reaksi gas-cair Æ Hidrogenasi minyak
•
Reactor fixed bed
– Submerge fixed bed reactor with upward
gas bubbling
•
Trickle bed reactor
•
Reactor moving bed
–
Stirred slurry reactor
–
Bubbling slurry columns
–
Fluidized slurry reactor
–
Co current up flow reactors with fluidized pellets
1. Kesetimbangan
dalam sistem padat dan gas
Contoh : CaO(s) + SO 2
(g) ↔ CaSO 3 (s)
2. Kesetimbangan
dalam sistem padat dan larutan
Contoh : Fe3 O 4 (s) +
4 CO(g) ↔ 3Fe(s) + 4CO 2 (g)
Pada
saat terjadi kesetimbangan reaksi, ada beberapa kemungkinan perubahan
konsentrasi pada pereaksi dan hasil reaksi.
Gambar.
Grafik kemungki pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang
Pada
gambar di samping, diketahui 3 kemungkinan yang terjadi pada pereaksi dan hasil
reaksi saat tercapai keadaan setimbang, yaitu:
1.
Konsentrasi hasil reaksi lebih besar daripada konsentrasi pereaksi (Gambar a)
2.
Konsentrasi hasil reaksi lebih kecil daripada konsentrasi pereaksi (Gambar b)
3.
Konsentrasi hasil reaksi sama dengan konsentrasi pereaksi (Gambar c)
Dari
Gambar di atas juga terlihat bahwa pada saat setimbang, jumlah pereaksi dan
hasil reaksi adalah konstan, sehingga perbandingannya juga konstan.
E.
Geometri
Reaktor
v Stirred
Tank Reactor dan Reaktor Tubular
Reaktor
CSTR beroperasi pada kondisi steady state dan mudah dalam kontrol temperatur,
tetapi waktu tinggal reaktan dalam reaktor ditentukan oleh laju alir dari feed
masuk dan keluar, maka waktu tinggal sangat terbatas sehingga sulit mencapai
konversi reaktan per volume reaktor yang tinggi, karena dibutuhkan reaktor dengan
volume yang sangat besar (Smith, 198: 325).
Ada
dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam pereaksian kimia yang
beroperasi dalam keadaan tunak (steady-state ), yaitu CSTR ( Continuos Stirred
Tank Reactor) dan plug Flow Reaktor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar
asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR merupakan
reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja
dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor
seragam sebesar konsentrasi aliran konsentrasi tiap komponen dalam reaktor
seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya
digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalis cair
(Nauman, 2002: 23).
Reaktor
tangki berpengaduk yang ideal beroperasi secara isotermal pada kecepatan alir
yang konstan. Bagaimanapun kesetimbangan energi diperlukan untuk memprediksi
temperatur agar konstan pada saat panas dari reaksi cukup (atau pertukaran
panas antara lingkungan dengan reaktor tidak mencukupi) untuk membuat perbedaan
antara suhu umpan dengan reaktor. Tangki berpengaduk dapat memberikan pilihan
yang lebih baik atau bahkan lebih buruk daripada tubular flow unit pada sistem
reaksi ganda. Biasanya hal terpenting adalah nilai relatif atau energi aktivas
(Smith,1981: 327).
Continuous
Stirred Tank Reactor (CSTR) bisa berbentuk dalam tanki satu atau lebih dari
satu dalam bentuk seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fase cair dan
biasanya digunakan dalam industri kimia organik. Keuntungan dari reaktor ini
adalah kualitas produk yang bagus, kontrol yang otomatis dan tidak banyak
membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor jenis ini adalah
beroperasi pada kondisi steady state dengan aliran reaktan dan produk secara
kontinu. Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) adalah reaktor yang dirancang
untuk mempelajari proses-proses pening dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini
merupakan salah satu dari 3 tipe reaktor yang bisa bersifat interchangble pada
unit service reaktor (CEX Mk II). Reaksi dimonitor oleh probe konduktivitas
sebagai konduktivitas dari larutan yang berubah dengan konversi dari reaktan
menjadi produk. Artinya, ini merupakan proses titrasi yang tidak akurat dan
tidak efisien di mana ini digunakan untuk memonitor perkembangan reaksi yang
tidak begitu penting (Tim Dosen Teknik Kimia, 2010: 1 ).
Coil
stainless didalam reaktor CSTR berguna sebagai pemindah panas permukaan untuk
memanaskan atau mendinginkan reaktan kimia. Coil itu dihubungkan untuk memanaskan
sirkulator air atau disebut juga CW-16 chiller . Coil inlet ini berada pada
posisi didepan reaktor dan return reaktor itu berada pada bagian belakang dari
reaktor. Agitator (pengaduk) turbin bekerja pada sambungan dengan mengatur
baffle (suatu alat untuk mencegah aliran) untuk menghasilkan pengadukan dan
perpindahan panas yang sempurna. Agitator ini bekerja dengan menggunakan motor
listrik yang ditaruh pada penutup reaktor. Motor ini dijalankan dengan variable
speed unit yang ditaruh didepan sevice unit. Tombol untuk plug motor listrik
ini diletakkan pada bagian belakang service unit (Tim Dosen Teknik Kimia, 2010:
3).
Agitator
(pengaduk) biasanya juga digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, misalnya
dalam hidrogenasi katalitik pada zat cair. Dalam bejana hidrogenasi, gas
hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat pertikel-partikel
katalis padat dalam keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut keluar
melalui kumparan atau mantel (McCabe, 2003: 253).
Dengan
reaksi sebagai berikut :
NaOH
+ CH3 COOC 2 H 5 ®
CH3
COONa + C 2 H 5 OH
Reaksi
ini terjadi berasarkan persamaan molar dan reaksi order pertama yang bergantung
kepada larutan Na hidroksida dan etil asetat. Konsentrasi yang digunakan
berkisar antara 0 sampai 0.1 M dengan temperature berkisar 20-40 o C. Reaksi
ini berlangsung dalam reaktor CSTR atau reaktor tubular yang bisa mencapai
keadaan steady state ketika konversi dan konsentrasi reagen telah tercapai.
Keadaan steady state akan bervariasi berdasarkan konsentrasi reagen, flowrate,
dan volume reaktor secara temperature reaksi. Kecepatan reaksi dihitung dengan
mengonversikan reaktan menjadi produk dalam waktu tertentu. Agar reaksi bisa
terjadi, partikel dari reaktan-reaktan tersebut harus berkontak agar
menghasilkan suatu interaksi. Kecepatan reaksi bergantung pada frekuensi
tumbukan dan efffisiensi tumbukan partikel dari larutan yang bereaksi.
Faktor-faktor ini didukung dengan pengadukan reaktan dengan menggunakan stirred
(pengaduk) dan baffle di dalam reaktor. Pengadukan yang tidak sempurna akan
menghasilkan kecepatan reaksi yang kurang pula.
v Packed
Bed Tank (Packed Bed Reactor (PBR))
- Terdri dari satu atau
lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertikal
- Beroperasi adiabatis
Keuntungannya
:
·
Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR
· Bisa digunakan di
suhu dan tekanan tinggi
· Bisa dioperasikan
dengan waktu tinggal yang bervariasi
Kerugiannya :
· Sulit dalam penjagaan
distribusi aliran yg seragam
· Bed yg kecil lebih
efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi
· Regenerasi bed sulit
dilakukan karena cenderung permanen
v Fluidised
Bed Tank (FBR)
- Reaktor dengan bed
terangkat oleh gas reaktan
- Fungsi utk
memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reaktor
- Jumlah bed lebih
sedikit daripada PBR
- Luas permukaan lebih
besar daripada PBR
- Beroperasi isotermal
Keuntungannya
:
· Suhu konstan shg
mudah dikontrol
· Regenerasi bed yg
mudah
· Reaksinya memiliki
efek panas yang tinggi
Kekurangannya :
· Bisa menyebabkan
keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg
dinding
· Karena bergerak
terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil
dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.
Figure 23.1 Schematic representation of (incipient)
particle movement brought about by
upward flow of a fluid, leading to fluidization
•
These range from a fixed-bed reactor to a fluidized-bed reactor without significant carryover of solid
particles, to a fast-fluidized-bed reactor
with significant carryover of
particles, and ultimately a pneumatic-transport or transport-riser reactor in
which solid particles are completely entrained in the
rising fluid.
F.
Efek
Temperatur & Energi pada Reaktor
v Dew
Point
Dew point (titik embun)
adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali terbentuk dari dalam
uap/gas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat
dinyatakan sebagai suhu dimana uap/gas mulai mengembuh sesuai dengan tekanan
yang diberikan.
v Bubble
Point
Bubble point adalah
temperatur dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalam cairan pada
saat dipanaskan seseuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan
sebagai tempertur dimana cairan mulai membentuk gelembung uap sesuai dengan
tekanan yang diberikan.
v Temperatur
Pemisah
Aktivitas
Katalis, Selektivitas & Densitas
BAB III
PENUTUP
1. Produksi
partaian, ( bahasa Inggris: batch ), adalah proses produksi yang tidak
berlangsung secara kontinu . Proses produksi secara partaian pada umumnya
dilakukan oleh industri proses kimia dengan skala produksi kecil atau menengah
dan industri manufaktur. Contoh dari industri yang umumnya melakukan proses
produksi secara partaian adalah industri manufaktur seperti industri sepatu dan
industri proses kimia seperti industri farmasi , tinta , cat, dan perekat.
2. Produksi
kontinu adalah suatu metode proses produksi di mana proses berlangsung secara
terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi kontinu adalah kebalikan dari
proses produksi partaian.
3. Kesetimbangan
homogen adalah kesetimbangan kimia dimana seluruh zat yang terlibat dalam
persamaan reaksi mempunyai wujud sama.
4. Kesetimbangan
heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam
persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda.
DAFTAR PUSTAKA
No comments:
Post a Comment