TUGAS 1 TEKNIK REAKSI KIMIA
KELOMPOK 3
Atik Suhrowati / 1406643066 Muhammad Radinal Sarip / 1406643103 Ivander Christian Sihombing / 1306449126 Prischa Jesica / 1306370726 Sheila Nabila Putri / 1306392821
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK
1.1
Buat list sesuatu yang penting yang pelajari dari pokok bahasan ini
Pengertian Teknik Reaksi Kimia secara umum
Kegunaan Teknik Reaksi Kimia
Tipe-tipe reaksi kimia -
Kombinasi
-
Dekomposisi
-
Subtitusi
-
Isomerasi
Dari tipe-tipe reaksi kimia akan dibahas kegunaan, kelebihan/kekurangan serta contohnya
Design reactor berdasarkan modus operasi atau jenis fase atau geometri faktor meliputi : steady atau continuous, fase homogen atau heterogen
Design reactor berdasarkan pola aliran dan cara dimana fase melakukan kontak stirredtank reacktor, tubular reactor, packed bed reactor, fluidized bed reactor
Perbandingan reaktor kimia berdasarkan prinsip kerja, kelebihan, kekurangan, dan aplikasinya
Pengaplikasian ilmu-ilmu yang telah dipelajari sebelumnya seperti stokiometri, termodinamika, kesetimbangan, kinetika, perpindahan kalor, neraca massa dan energi, dan lainnya.
Bahan-bahan kimia yang telah mengalami beserta contohnya
Memahami laju reaksi
-
Pengertian
-
Hukum laju reaksi
-
Satuan dalam laju reaksi
-
Fungsi aljabar laju reaksi
Pengertian kesetimbangan mol -
Reaktor kondisi batch
-
CSTR
-
PFR
-
Packed bed reactor
1.2
Jelaskan dengan singkat pengertian laju reaksi dan mekanisme reaksi
Laju reaksi Ilmu yang mempelajari laju reaksi atau dapat disebut juga kinetika kimia merupakan mengukur seberapa cepat proses reaksi berlangsung dalam waktu tertentu. Kinetika kimia menjelaskan hubungan antara konsentrasi reaktan dan produk sebagai fungsi waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinetika kimia adalah sebagai berikut: -
Konsentrasi
-
Suhu
-
Katalis
-
Energi
-
Bentuk Fisik
Laju Reaksi dapat diartikan sebagai laju menghilangnya suatu reaktan atau sebagai laju membentuknya suatu produk dari suatu reaksi. Dalam reaksi homogen biasanya laju reaksi didefinisikan sebagai banyaknya mol yang dibentuk atau reaktan yang hilang per satuan waktu per satuan volume. Sedangkan, pada reaksi heterogen, reaksi dianggap banyaknya mol yang terbentuk atau hilang per satuan waktu pere gram katalis Secara matematis, ditulis : misalnya pada reaksi A + B C Laju reaksi pengurangan komponen A : -rA = -k
= -k
Satuan laju reaksi adalah mol/waktu.volum atau konsentrasi/waktu Terdapat tiga cara yang dapat mempengaruhi identitas suatu spesi yaitu dekomposisi, kombinasi, dan isomerisasi
Mekanisme Reaksi Merupakan serangkaian tahap reaksi yang terjadi secara berturutan selama proses pengubahan reaktan menjadi produk. Kebanyakan reaksi tidak terjadi melalui suhu tahap melainkan beberapa tahap reaksi elementer. Setiap tahap disebut dengan dengan reaksi antara atau intermediet Misalnya mekanisme reaksi pembentukan HBr
H2 + Br 2 2HBr Mekanisme reaksi adalah : 1. Tahap inisiasi dan terminasi
2. Propagasi
3. Terminasi
Jadi
secara
umum,
mekanisme
reaksi
itu
meliputi
inisiasi, propagasi
(tergantung jenis reaksi kimia) serta terminasi sebagai tahap akhir dari mekanisme reaksi kimia.
1.3
Turunkan neraca mol untuk ke tiga jenis reactor ideal dan jelaskan asumsi dasarnya.
Reaktor disebut ideal jika pada setiap posisi di dalam reaktor pada suatu saat tertentu komposisinya uniform/seragam. Berikut 3 jenis reaktor ideal : a) Batch Reactor Batch Reactor adalah tempat terjadinya suatu reaksi kimia tunggal, yaitu reaksi yang berlangsung dengan hanya satu persamaan laju reaksi yang berpasangan dengan persamaan kesetimbangan dan stokiometri. Reaktor jenis ini biasanya sangat cocok digunakan untuk produksi berkapasitas kecil misalnya dalam proses pelarutan padatan, pencampuran produk, reaksi kimia, Batch distillation, kristalisasi, ekstraksi caircair, polimerisasi, farmasi dan fermentasi. Beberapa ketetapan menggunakan reaktor tipe Batch :
Selama reaksi berlangsung tidak terjadi perubahan temperatur
Pengadukan dilakukan dengan sempurna, konsentrasi di semua titik dalam reaktor adalah sama atau homogen pada waktu yang sama
Reaktor ideal
Dalam Batch Reactor tidak ada fluida yang masuk ke ataupun yang keluar dari reactor (sistem tertutup), maka neraca massa komponen A dapat dituliskan : I nput = ou tput + disappearan ce +accumu lati on
∫
∫
∫
-
Pada campuran reaktan yang tercampur sempurna ( perfectly mixed ) tidak terdapat variasi pada laju reaksi di sepanjang volume reaktor, sehingga r AV dapat keluar dari integral.
-
∫ -
Asumsi volume konstan atau tekanan konstan Constant-volume
batch
: Reaktor tercampur sempurna sehingga reactor
konsentrasi dari spesies yang bereaksi bersifat uniform. Karena volume bersifat konstan, maka V dapat keluar dari integral r A dV dan V = V0. Sehingga
: Untuk reaktor jenis ini, penurunan rumus Constant-pressur e batch r eactor dilakukan dengan mensubtitusikan rumus NA = CAV.
b) CSTR (CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR) CSTR adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reactor. Beberapa aspek penting dalam CSTR
Dalam keadaan tetap, fluida yang masuk harus sama dengan fluida yang keluar
Semua kalkulasi yang dilakukan CSTR diasumsikan sebagai pencampuran sempurna
Untuk mendapatkan hasil yang lebih banyak dalam waktu yang sama, dapat dilakukan dengan memparalelkan CSTR
CSTR secara normal beroperasi dalam keadaan steady state, sehingga tidak terdapat akumulasi dalam sistem,
= 0.
I nput = ou tput + disappearan ce +accumu lati on
∫
∫
∫ CSTR merupakan reaktor dengan stir yang terus berputar secara kontinu sehingga dapat diasumsikan reaktan tercampur secara sempurna. Pada campuran yang tercampur sempurna ( perfectly mixed ) tidak terdapat variasi atau perubahan baik pada temperatur, konsentrasi maupun perubahan laju reaksi terhadap waktu dan posisi di sepanjang volume reaktor, sehingga persamaannya menjadi sebagai berikut :
c) Plug Flow Reactor (PFR) Reaktor tubular atau juga dikenal sebagai plug flow reactor (PFR) ialah reaktor yang terdiri dari pipa silinder. Pada reaktor tubular, reaktan secara kontinu digunakan saat mengalir sepanjang reaktor. Pada permodelannya, diasumsikan konsentrasi bervariasi secara kontinu pada arah axial sepanjang reaktor sehingga laju reaksi yang merupakan fungsi konsentrasi juga akan bervariasi. Beberapa aspek penting pada PFR
Untuk reaksi homogen, umumnya fasa gas
Reaksi berlangsung steady state
Diasumsikan konsetrasi bervariasi sehingga laju reaksi yang merupakan fungsi konsentrasi akan bervariasi
Reaksi berada pada keadaan steady state sehingga tidak ada akumulasi
I nput - output + generation = accumul ation
[ ] Persamaan diatas berlaku untuk model reaktor yang dikemukakan oeh Pablo Picasso walaupun tidak semua jenis reaktor berbentuk seperti itu. Sehingga tercapainya tingkat penyempurnaan sebuah reaksi pada reaktor aliran plug ideal tidak bergantung pada bentuknya, melainkan pada volume totalnya. Jika A adalah reaktan dan B adalah produk, maka laju alir molar A akan berkurang seiring dengan bertambahnya laju alir molar B. Untuk mengurangi laju alir molar A ataupun menambah laju alir molar B, tergantung pada volume, V1. Berikut persamaannya untuk produk A yang laju alir molarnya ingin dikurangi dari FA0 menjadi FA1
∫ ∫
