MAKALAH TEKNIK REAKSI KIMIA 2 JENIS-JENIS REAKTOR
Disusun Oleh: Fianna Utomo
1406552894
Martha Ivana Sintauli
1406607924
Mustika Saraswati
1406552906
Sheila Nadhifa
1406607905
Yoga Wiranoto
1506800350
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2017
A. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN SISTEM 1. Reaktor Ideal
Definisi: reaktor adalah sistem (volume) dengan batas-batas. Massa dapat memasuki dan meninggalkan batas. Karakteristik reaktor ideal:
Sistem: o
Ditutup atau intermiten: tidak ada massa memasuki atau meninggalkan selama reaksi adalah reaktor batch atau semi-batch
o
Terbuka (volume control): massa dapat masuk atau keluar selama reaksi adalah reaktor aliran kontinu
Pencampuran: o
o
Tercampur seluruhnya: massa homogen di seluruh sistem
Batch / semi-batch
Kontinyu reaktor tangki berpengaduk (CSTR)
Sepenuhnya terpisah: massa tidak bercampur, tidak ada dispersi dengan kondisi heterogen reaktor aliran plug (PFR)
Reaktor
tangki
Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir. Reaktor
pipa
Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut reaktor alir pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
2. Reaktor Non-Ideal
Perubahan suatu pemanasan
energi
dalam
suatu
reaktor
atau pendinginan, penambahan
kimia
bisa
karena
adanya
atau pengurangan tekanan, gaya
gesekan (pengaduk dan cairan), dan lainnya. Dalam hal ini ada beberapa faktor yang menyebabkan reaktor menjadi tidak ideal bias karena pola aliran, maupun faktorfaktor lainnya. Reaktor tidak memenuhi kondisi ideal dari aliran dan pencampuran karena:
Dispersi menyimpang dari kondisi aliran plug yang ideal
Hubungan arus sirkuit pendek dan zona mati menyimpang dari pencampuran ideal dan kondisi aliran plug
Mengisi dan menggambar menyimpang dari kondisi bets yang ideal
Zona Mati dan Sirkuit Pendek
Jadi yang disebut zona mati atau wilayah stagnan adalah daerah dengan rendah atau tidak ada pencampuran yang dapat muncul dalam reaktor. Hal ini mengurangi volume efektif reaksi yang tersedia. Efek lebih lanjut dalam reaktor nonideal adalah arus sirkuit pendek. Lokasi yang tidak menguntungkan untuk input dan output menyebabkan sebagian dari reaktan diangkut langsung ke output sebelum bagian itu terjadi reaksi.
Gambar 1 . Zona Mati & Short Circuit
Angka ini menunjukkan khas "Zona Mati" (1), "Short Circuit" (2) dan ideal pencampuran (3) dan aliran plug ideal (4) perilaku dalam yang sesuai reaktor. Kombinasi zona mati dan efek hubungan pendek dapat terjadi baik dalam reaktor tangki terus diaduk dan reaktor aliran.
Profil Aliran dan Jenis Aliran
Gambar 2 . Jenis Aliran
Sebuah kriteria lebih lanjut dari reaktor aliran non-ideal adalah profil aliran yang menyimpang dari aliran plug ideal (1). konsentrasi dan suhu radial perbedaan terjadi, tergantung pada kondisi aliran tertentu mis alnya (3) laminar atau (2) turbulen.
Pemisahan
Kondisi non-ideal lanjut dapat terjadi tergantung pada keadaan pencampuran cairan reaksi. Sebuah pencampuran lengkap reaktan hanya terjadi dengan cairan viskositas rendah dan gas - menghasilkan cairan mikro. Dalam campuran lengkap, perbedaan konsentrasi lokal akan ada. Efek ini disebut segregasi. Efek segregasi selalu terjadi dalam sistem heterogen (misalnya suspensi dan emulsi). Unsur terpisah dalam reaktor dapat menyebabkan berbagai distribusi waktu tinggal yang berbeda dari perilaku yang ideal dan dapat mempengaruhi kinerja sistem bereaksi. Jenis khusus dari kondisi non-ideal juga dapat ditentukan oleh penentuan eksperimental distribusi waktu tinggal.
B. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN ALIRAN 1. Reaktor Batch
Batch Reactor adalah tempat terjadinya reaksi, dimana tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan produk mengalir. Reaktor batch umumnya digunakan untuk:
Fase cair
Skala proses yang kecil
Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan
Memproduksi produk yang mahal
Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu
Jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan
Proses memerlukan waktu lama
Karakteristik reaktor batch yaitu:
Sederhana dan tidak memerlukan banyak peralatan pendukung.
Ideal untuk operasi skala kecil.
Operasinya berupa operasi tak tunak/unsteady state, dengan komposisi yang bervariasi dengan waktu.
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
Penggunaan reaktor batch: Reaktor jenis ini biasanya sangat cocok digunakan untuk produksi berkapasitas kecil misalnya dalam proses pelarutan padatan, pencampuran produk, reaksi kimia, batch distillation, kristalisasi, ekstraksi cair-cair, polimerisasi, farmasi dan fermentasi. Keuntungan:
Lebih murah dan ongkos atau harga instrumentasi rendah.
Lebih mudah pengoperasian dan pengontrolan (penambahan bahan per volume) atau penggunaannya fleksibel, artinya dapat dihentikan secara mudah dan cepat kapan saja diinginkan.
Terjadi pengadukan sempurna sehingga konsentrasi disetiap titik dalam reaktor sama pada waktu yang sama.
Pada reaktor batch dengan volume berubah, maka perubahan volume dapat dianggap linier terhadap konversi.
Penggunaan yang multifungsi dan reaktor ini dapat digunakan untuk reaksi yang menggunakan campuran kuat dan beracun.
Mudah dibersihkan.
Kerugian:
Pengendalian suhu bermasalah dan pengendalian kualitas dari produk jelek atau susah.
Lebih banyak pekerja, karena diperlukan utk pengawasan kondisi & prosedur yg berubah terus dari awal sampai akhir sehingga biaya buruh dan handling tinggi.
Tidak baik utk fase gas, karena rentan bocor pada masukan pengaduknya dan banyak waktu yang terbuang.
Tidak efektif utk skala besar karena waktu yang lama (tidak produktif) sehinggaskala produksi yang kecil.
Tidak dapat dijalankan pada proses-proses yang sulit,karena harus diubah menjadi proses kontinue
Saat terjadi reaksi tidak ada reaktan yang masuk dan produk yang keluar.
Kadang-kadang
waktu
shut
down
nya
besar,
yaitu
waktu
untuk
mengosongkan, membersihkan dan mengisi kembali.
Gambar 3 . Reaktor Batch
2. Reaktor Alir (Continuous Flow) RATB
(Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Pada industri berskala besar pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk meliputi tiga tahap yaitu pengisian reactor tinggi
overflow, kondisi kontinyu dan kontinyu steady state. Evaluasi variabel-variabel operasi sangat mudah dilakukan pada kondisi steady state. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) ini dipanaskan baik menggunakan system tertutup di dalam tangki atau jaket yang mengelilingi tangki. Pada tangki pencampur yang digunakan pada reaktor kimia, dua fluida atau lebih direaksikan bersama untuk menghasilkan suatu fluida yang berbeda dari fluida sebelumnya. Reaksi ini terjadi pada temperature tertentu yang harus dipertahankan tetap besarnya atau konstan agar dapat dihasilkan temperature dan jenis fluida keluaran yang diinginkan. Keuntungan: -
Suhu dan komposisi campuran dalam reactor sama
-
Volume reaktor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reaktor.
Kerugian: -
Tidak efisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.
-
Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAP
-
Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.
Gambar 4 . Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
RAP
(Reaktor Alir Pipa)
Reaktor alir pipa disebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama di seluruh pemampang pipa. Di reactor komposisi, suhu dan tekanan di seluruh penampang reactor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu
dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor. Reaktor jenis ini banyak digunakan dalam industri dengan zat pereaksi atau reaktan berupafase gas atau cair dengan kapasitas produksi yang cukup besar. Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama di seluruh penampang pipa. Keuntungan: Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk konversi yang sama. Kerugian: 1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi. 2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state. 3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan. Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.
Gambar 5 . Reaktor Alir Pipa
3. Reaktor Semi Batch
Biasanya berbentuk tangki berpengaduk. Para reaktor semi batch mungkin adalah jenis yang paling sering reactor dalam industry kimia, terutama di cabang kimia halus, di laboratorium kimia organic dan dalam proses bioteknologi. Penggunaan semi-batch reactor:
Kontrol konsentrasi reaktan untuk meningkatkan selektivitas reaksi.
Penambahan reaksi sedikit demi sedikit untuk mengontrol distribusi komposisi produk (e.g polimerisasi).
Kontrol produksi panas reaksi (reaksi eksoterm). Menghindari toksisitas substrat untuk memproduksi organism atau enzim yang terisolasi.
Penghapusan produk untuk meningkatkan konversi dan selektivitas.
Hindari akumulasi member reaksi terhadap dekomposisi termal.
Simulasikan produksi berkelanjutan terutama untuk skala kecil.
Dalam kontras yang mengejutkan, reaktor semi batch adalah yang paling dibahas dalam kimia dan biokimia industri. Alasan utama bagi perbedaan ini adalah kesulitan dalam mendapatkan solusi analitis dari persamaan diferensial yang menggambarkan suatu jenis reaktor. Selain itu, di reaktor semi-batch segalanya biasanya bervariasi, konsentrasi, suhu dan volume. Memberikan pendekatan yang lurus ke depan untuk solusi dari masalah ini, mulai dari bahan dasar dan menyeimbangkan energi, solusi dari persamaan diferensial yang mengatur mudah diperoleh dengan integrasi numerik, misalnya menggunakan Berkeley Madonna. Alat tersebut juga memungkinkan lurus ke depan optimasi profil makan.
Gambar 6 . Reaktor Semi Batch
C. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN BENTUK 1. CSTR (Continued Stirred Tank Reactor)
Reaktor CSTR ini digunakan hampir di seluruh industry kimia dan untuk reaksireaksi dari senyawa dengan fasa cair. Bentuk dari reaktor ini adalah tangki berpengaduk. Di dalam reactor ini, proses yang terjadi dianggap tunak dimana semua reaktan yang masuk tercampur sempurna sehingga dianggap tidak ada perbedaan temperatur, konsentrasi, dan laju reaksi di setiap titik di dalam reaktor. Pada CSTR ideal, semua spesi yang masuk ke dalam reaktor memiliki waktu tinggal yang sama dan pengadukannya merata ke semua arah/dimensi. Reaktor CSTR digunakan pada bidang pangan, perminyakan, petrokimia, dan consumer goods.
. Contoh Skema CSTR Gambar 7 (Sumber: https://www.mathworks.com)
Reaktor CSTR dapat tersusun, baik secara seri maupun secara paralel. Ketika kualitas
(nilai konversi dari produk) ingin ditingkatkan, reactor ini dapat
disusun secara seri. Ketika kapasitas ingin ditingkatkan, reactor ini dapat disusun secara paralel.
Gambar 8 . CSTR tersusun seri untuk meningkatkan kualitas (konversi
atau kemurnian) (Sumber: www.ivoryresearch.com)
Gambar 9 . CSTR tersusun parallel untuk meningkatkan kapasitas
produksi (Sumber: Fogler, 2006)
2. PFR (Plug Flow Reactor)
Gambar 10 . Desain PFR untuk industri biodiesel dari minyak kelapa sawit
dengan katalis CH3OH+NaOH (Sumber: http://www.essentialchemicalindustry.org)
PFR merupakan reactor berbentuk pipa yang bekerja secara tunak. Reaktor ini dapat digunakan untuk fluida berfasa cair dan gas. Umumnya digunakan untuk fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi. Berbeda dengan CSTR, pada PFR
terdapat profil konsentrasi pada sumbu aksial di sepanjang reaktor. Ini disebabkan reaktan secara kontinu terkonsumsi sepanjang reaktor, sehingga laju reaksi yang merupakan fungsi dari konsentrasi reaktan juga berubah sepanjang reactor (kecuali jika reaksi berorde nol). Pada reactor ini, aliran bersifat turbulen dan waktu tinggal molekul reaktan sama pada arah radial. Reaktor PFR digunakan pada industri biodiesel dan produksi bensin.
Gambar 11 . Profil aliran pada PFR dimana kecepatan sama seperti pada
aliran turbulen (Sumber: http://www.learnthermo.com/)
Keuntungan dari PFR adalah memiliki konversi yang cukup tinggi dan waktu relatif yang lebih singkat. Sementara itu, kelemahan/kerugian dari PFR adalah memiliki biaya perawatan yang mahal dan reaktor ini memerlukan waktu untuk mencapai kondisi tunak. Sebagian besar reaktor alir homogen fasa cair adalah CSTR sedangkan sebagian besar reaktor alir homogen fasa gas adalah tubular.
3. Lain-lain
Berdasarkan bentuknya, selain CSTR dan PFR, terdapat reaktor berbentuk bola, microreaktor, plat, dan sebagainya.
D. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN KATALIS 1. Reaktor Katalitik
Reaktor katalitik adalah reaktor yang memakai katalis. Salah satu contoh dari reaktor katalitik adalah fixed-bed reactor . Pada fixed-bed reactor , pelet katalis ditempatkan di dalam reaktor dan berada pada kondisi tetap sesuai dengan frame dari fixed-bed reactor tersebut. Diperlukan kesetimbangan material dan
energi antara fluida yang menempati bagian rongga dari partikel katalis dan patrikel katalis itu sendiri.Katalis digunakan karena pada dasarnya, laju produksi spesi yang terjadi nyaris tidak ada, oleh karena itu katalis digunakan untuk menurunkan energi aktivasi dan mempercepat produksi reaktan. Semua reaksi yang terjadi dalam reaktor ini terjadi dalam partikel-partikel katalis.
Gambar 12 . Gambar dari f ixed-bed r eactor
(Sumber: http://jbrwww.che.wisc.edu)
2. Reaktor Non-Katalitik
Reaktor non-katalitik adalah reaktor dimana tidak ada katalis digunakan di dalamnya. Tipe reaktor non-katalitik paling sederhana adalah reaktor sederhana dengan vessel dan reaktan mengalir di dalamnya. Salah satu contoh reaktor nonkatalitik adalah lime kiln. Lime kiln digunakan untuk proses pengapuran kalsium karbonat dalam pembentukan kapuryang disebut dengan quicklime (kalsium oksida).
D. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN JUMLAH FASA 1. Reaktor Homogen
Reaktan, produk dan/atau katalis berada pada fase yang sama (satu fasa). 2. Reaktor Heterogen
Reaktan, produk dan/atau katalis berada pada fase yang berbeda (dua fasa atau lebih).
E.
JENIS-JENIS
REAKTOR
BERDASARKAN
KONDISI
OPERASI 1. Reaktor Isotermal
Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama. Keadaan awal secara operasionil sulit dilaksanakan sebab perpindahan panas yang terjadi harus selalu dapat mengimbangi panas reaksi yang terjadi (untuk reaksi eksoterm) arau panas diperlukan untuk reaksi endoterm. Reaktor isotermal digunakan untuk mempertahankan suhu agar tetap (konstan) sesuai suhu yang diinginkan. Reaktor isotermal adalah reaktor proses yang terjadi pada keadaan suhu yang tidak berubah selama berlangsungnya proses tersebut. Umumnya berkaitan dengan perubahan fasa. Misalnya pencairan dan penguapan. Pada perubahan isotermal suhu dipertahankan agar konstan (tetap). Hal ini dilakukan dengan menempatkan silinder yang dihubungkan dengan sumber air pada suhu yang di inginkan. Silinder mempunyai dinding yang tipis yang terbuat dari bahan yang dapat menghantarkan panas, misalnya tembaga, sehingga panas dengan mudah mengalir secara bolak-balik antara sumber air dan gas. Sumber air cukup besar dengan suhu yang tidak dapat dipengaruhi oleh jumlah perubahan panas dan gas. Selama ekspansi isothermal, panas mengalir ke gas untuk menjaga suhu agar konstan (ingat, suhu gas menurun jika panas terhalangi untuk mengalir ke gas selama ekspansi terjadi). Sistem yang mengikuti keadaan isoterm terjadi dari keadaan awal A ke keadaan akhir B’.
2. Reaktor Adiabatis
Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya. Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor (K naik dan – rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).
3. Reaktor Non-Adiabatis
F. JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN SISTEM PROSES YANG TERJADI 1. Reaktor Monolith Reaktor
monolit
pada
awalnya
dikembangkan
dan
diterapkan
pada
pertengahan tahun 1970-an untuk industry otomotif sebagai converter emisi mesin kendaraan untuk menghapus NOx, CO dan hidrokarbon melalui reaksi gas-padat. Dibandingkan dengan katalis tradisional yang digunakan untuk reaksi fase gas, monolit yang ditawarkan jauh lebih rendah dalam penurunan tekanan, yang jelas sangat menguntungkan. Diluar rendah penurunan tekanan, penerapan hasil monolit selektivitas
tinggi,
penghapusan
hot-spot,
dan
meningkatkan
katalis
factor
efektivitas. Dengan cepat perkembangan teknologi computer dan numerik alat komputasi, komputasi dinamika fluida (CFD) dan metode pemodelan/simulasi lainnya telah berhasil digunakan untuk mengoptimalkan desain dan operasi monolit catalytic converter untuk mencapai kinerja tertinggi. Reaktor monolitik dipenuhi dengan monolit yang terbuat dari catalytic berpori atau bahan katalitik diendapkan disaluran inert monolitik.
Gambar 13 . Reaktor Monolith
Keuntungan: 1. Penurunan tekanan rendah terutama di bawah throughput cairan yang tinggi; 2. Luas permukaan katalis eksternal yang lebih tinggi khusus untuk perpindahan massa dan reaksi; 3. Pengurangan perpindahan massa eksternal ketika digunakan untuk reactor multiphase dan penghapusan pembatasan difusi internal saat dinding tipis yang digunakan;
4. Dispersi aksial lebih rendah dan pencampuran kembali, dan karena itu produk yang dihasilkan memiliki selektivitas tinggi; 5. Pengurangan fouling dan dengan demikian memperpanjang masa katalis; 6. Pembersihan mudah terutama akumulasi partikulat di dinding saluran; dan 7. Mudah scale-up. Kerugian: 1.Potensi laju perpindahan panas radial rendah dengan demikian, kesulitan dalam kontrol suhu untuk dinding tipis mendukung monolit; 2. Perpindahan panas dari monolit ke dinding reaktor internal, 3. Potensi distribusi fluida tidak seragam dengan demikian, efektivitas reaktor yang lebih rendah; 4. Kesulitan dan biaya yang lebih tinggi di ekstrusi dan inst alasi skala industri besar.
2. Reaktor Membran
Reaktor membran adalah sistem reactor baru yang mengkombinasikan pemisahan dengan membran dan reaksi kimia. Reaktor membran memiliki dua tipe, yaitu reactor membrane packed-bed dan reactor membrane katalitik. Reaktor membrane dengan katalis packed-bed memiliki area pemisahan yang terpisah dari area reaksi, sedangkan pada reactor membrane katalitik, reaksi dan pemisahan terjadi secara simultan. Membran dalam reaktor ini merupakan penghalang yang hanya dapat melewatkan komponen tertentu. Selektivitas pada membrane ini dikontrol oleh ukuran diameter pori membran.
Lapisan membrane ini sangat berguna untuk
melumpuhkan seluruh sel (bakteri, jamur, sel hewan dan sel tumbuhan),
molekul
bioaktif seperti enzim digunakan untuk menghasilkan berbagai macam bahan kimia. Reaktor membrane merupakan PFR dengan tambahan silinder dari material berpori di dalamnya, semacam tabung dengan shell dari shell-and-tube heat exchanger. Silinder berpori-pori di dalamnya adalah membran yang memberikan nama reactor ini.
Gambar 14 . Skematik Membran Reaktor dan penjelasannya
Membran berfungsi layaknya penghalang yang hanya memperbolehkan beberapa komponen melewatinya. Selektivitas dari membran dikendalikan oleh diameter pori-porinya, dimana bias merupakan orde dari Angstroms untuk lapisan mikropori, atau orde micron untuk lapisan makropori. Reaktor
membran
menggabungkan
reaksi
dengan
separasi
untuk
meningkatkan konversinya. Salah satu produk yang dijelaskan oleh reaksi dikeluarkan dari reactor melalui membran, memaksa kesetimbangan reaksi bergeser ke kanan (sesuai dengan asas Le Chatelier), sehingga akan lebih banyak produk yang terbentuk. Reaktor membran biasa digunakan pada reaksi dehidrogenasi, dimana hanya terdapat satu produk yang cukup kecil untuk melewati membran. Kenaikan konversi dari reaksi, membuat proses menjadi lebih ekonomis. Reaktor membran umum digunakan ketika reaksi yang terjadi melibatkan beberapa bentuk katalis, dan terdapat dua tipe utama dari reactor membran: Inert membrane reactor dan catalytic membrane reactor.
Inert membrane reactor memperbolehkan aliran pellet katalis untuk mengalir bersama dengan reaktan pada sisi umpan. Biasa dikenal dengan IMRCF, yang memiliki kepanjangan untuk Inert Membrane Reactor with Catalyst on the Feed Side. Untuk membrane reactor jenis ini, membrane tidak berpartisipasi secara langsung dalam reaksi, membrane hanya bertindak sebagai penghalang dari reaktan dan beberapa produk. Catalytic Membrane Reactor (CMR) memiliki membran yang bias telah dilapisi dengan katalis atau terbuat dari material yang mengandung katalis, dimana berarti membrane bertindak juga di dalam reaksi. Beberapa produk reaksi melewati membran dan keluar dari reactor menuju sisi permeat.
3. Reaktor Distilasi
Seperti pada umumnya reaktor distilasi juga sebagai alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, tetapi dalam reaktor tersebut tidak hanya sebagai tempat reaksi namun juga terjadi proses pemisahan. kolom destilasi disediakan memiliki nampan khusus diatur dalam kolom untuk memberikan pencampuran yang lebih baik dan dengan demikian mencapai massa dan energi transfer yang lebih baik antara cair, uap dan katalis. Baki terdiri dari dukungan piring slot untuk katalis dengan bukaan untuk memungkinkan bagian uap melalui katalis dari baki bawah. Tudung disertakan di ujung atas cerobong asap untuk mengarahkan aliran katalis uap cair kembali turun ke nampan.
Gambar 15. Reaktor Distilasi
4. Reaktor Fotokatalitik
Fotokatalitik merupakan hasil proses dari eksitasi dengan sinar UV-terlihat dari semikonduktor solid, menghasilkan electron bebas dan l ubang, yang mengarah ke proses redoks di permukaan dan serangan molekul teradsorpsi. Serangan langsung molekul organik di permukaan, dan pembentukan radikal hidroksil yang sangat reaktif, adanya oksigen, oksidasi organic molekul, yang dalam banyak kasus menyebabkan mineralisasi.
. Reaktor fotokatalitik dan bagian-bagiannya Gambar 16
5. Rotating Packed Bed Reactor
Sebuah RPB dapat memberikan efisiensi perpindahan massa intensif dan lingkungan micro mixing lebih baik. RPB adalah reactor menarik dan efektif untuk sintesis enzimatik, maka mampu berkontribusi terhadap produksi industri biodiesel . RPB dan menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam efisiensi katalis, dibandingkan dengan CSTR. RPB banyak digunakan dalam sintesis biodiesel dengan metode yang berbeda-beda misalnya dengan penambahan enzim dan lain-lain.
Gambar 17 . Rotating Packed Bed Ractor dan bagian-bagiannya
6. Spinning Disk Reactor
Reaktor Spin didasarkan pada rotor-stator teknologi cakram berputar dipatenkan. Secara tradisional, dua jenis reaktor disk berputar dikenal di industry kimia. Pertama, reaktor disc film yang berputar tipis terdiri dari disk yang berputar dalam tangki koleksi besar. Cairan diumpankan di atas disc dekat sumbu rotasi dan mengalir keluar dalam bentuk film tipis. Cairan tersebut kemudian jatuh ke lantai dari tangki membungkus dari yang dikumpulkan di bagian bawah. Luas permukaan yang tersedia untuk transfer massa kira-kira sama dengan luas permukaan disk, dan jumlah sedang geser dalam film cair meningkatkan perpindahan massa. Waktu tinggal dalam reactor tidak sangat tergantung pada tingkat berputar dari disk, sehingga geser tinggi dating pada biaya waktu tinggal pendek. Reaktor Spin adalah jenis lain dari reaktor disc berputar; yaitu dari jenis rotorstator. Dalam konfigurasi ini, disk berputar tertutupdalam silinder pembungkus yang sempit. Biasanya, jarak antara rotor dan stator adalah milimeter, sehingga jauh lebih kecil dari jarak antara rotor antar bagian di reaktor disc film yang berputar tipis. Hal ini menyebabkan laju geser secara signifikan lebih besar dalam gas dan cairan, yang pada gilirannya mengarah ke daerah antar muka yang jauh lebih besar yang tersedia untuk perpindahan massa dan tingkat yang lebih tinggi dari turbulensi dan pencampuran mikro. Selain itu, volume reactor terisi penuh dengan cairan. Waktu tinggal dalam reactor sehingga dapat dikontrol secara independen dari kecepatan disk, yang memungkinkan kombinasi yang kuat dari pengenalan geser tinggi tanpa kehilangan waktu tinggal. Akhirnya, penggabungan pendinginan dan pemanasan lapisan sejajar dan di dekat dari disk dalam kombinasi dengan geser tinggi turbulensi juga memungkinkan untuk penambahan sesaat dekat dan penghapusan panas.
. Spinning Disk Reactor dan bagian-bagiannya Gambar 18
G. ANALISIS PEMODELAN REAKTOR TERHADAP SALAH SATU FENOMENA ALAM Dalam Plug Flow Reactor (PFR), nutrisi (dan kadang-kadang organisme) yang dimasukkan ke dalam reaktor terus menerus dan bergerak melalui reaktor sebagai "plug". Sistem seperti pada(pipa pengairan air utama, pipa minyak, atau pembuluh darah) ataupun sistem yang terbuka(aliran air atau reesapan ngarai) . Dalam reaktor aliran plug ideal, diasumsikan bahwa tidak ada pencampuran media sepanjang sumbu panjang (X-axis) dari reaktor walaupun mungkin ada pencampuran sampingan dalam medium pada setiap titik sepanjang sumbu panjang (yaitu Y sumbu). Karena aktivitas metabolik organisme dalam biofilm, konstituen dari reaktor akan mengubah arus sebagai media sepanjang sumbu panjang karena konsumsi nutrisi dan penghapusan produk limbah. Kondisi gizi pada suatu titik tertentu di sepanjang sumbu panjang ini harus, bagaimanapun, tetap konstan dalam reaktor stabil. Di sisi lain, sebagai suatu organisme bergerak melalui PFR itu pertemuan terus berubah konsentrasi nutrisi, oksigen dan limbah produk.
. Model yang menjadi acuan Gambar 19
Reaktor PFR di atas dapat digambarkan sebagai "yang tertutup", menjelaskan bahwareaktor tersebut tertutup dalam pipa dari geometrinya. Jenis lain dari reaktor aliran plug bisa digambarkan sebagai "yang terbuka". Sebuah tirai kamar mandi, dinding bak mandi, atau dinding ngarai meresap semua menunjukkan sifat-sifat reaktor aliran plug terbuka. Geometri reaktor seperti ini sangat umum di alam di habitat apapun di mana air mengalir di atas permukaan baik terus menerus atau sebentar-sebentar. Salah satu jenis reaktor yang dirancang untuk model kondisi ini adalah Drip Flow Reactor
(DFR). Reaktor DFR biasanya menghasilkan biofilm yang tumbuh di bawah low shear dan kondisi aliran laminar.
Gambar 20 . Open Plug F low Bi ofilms , yang terbentuk pada dinding batu yang
merembes kebawah di reruntuhanWhite House, Monumen Nasional Canyon de Chelly, AZ
Tentu saja, drip flow reactor tersedia secara komersial, tetapi peralatan tersebut mahal untuk sebagian besar laboratorium mengajar. Seperti dalam koleksi laboratorium biofilm yang sudah ada menjelaskan pembangunan reaktor aliran menetes dari wadah penyimpanan yang tersedia serta bahan murah dan umumnya tersedia. reaktor ini tidak autoclavable tetapi dapat didesinfeksi dalam 1/10 Clorox®bath.
Gambar 21 . Dr ip F low Reactor yang dibangun dari wadah penyimpanan
makanan
DAFTAR PUSTAKA 1. Laboratory
experiment:
Residence
Time
Distribution
(Cascade)
-
Chemgapedia. 2017. Laboratory experiment: Residence Time Distribution (Cascade)
-
Chemgapedia.
[ONLINE]
Available
at:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/en/ch/7/vwz/praktikum/vwz_en gl.vlu/Page/vsc/en/ch/7/vwz/praktikum/einfuehrung/reale_reaktoren.vscml.ht ml. [Accessed 12 February 2017]. 2. Ideal
Reactors.
2017.
Ideal
Reactors.
http://ceae.colorado.edu/~silverst/cven5534/IDEAL%20REACTORS.pdf. [Accessed 12 February 2017]. 3. Collins.
2017.
Definition
of
'Noncatalytic
Reactor'.
[Online]
https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/noncatalytic-reactor. Diakses pada 12 Februari 2017. 4. Fogler, Scott H. 2006. Element of Chemical Reaction Engineering, 4th Edition. New Jersey: Prentice Hall. 5. Nob
Hill
Publishing. 2016.
Fixed-Bed
Catalytic
Reactors.
http://jbrwww.che.wisc.edu/home/jbraw/chemreacfun/ch7/slidesmasswrxn.pdf. Diakses 12 Februari 2017.
[Online]