Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia , dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi yang lebih berharga.
Tujuan pemilihan reaktor adalah :
1. Mendapat keuntungan yang besar
2. Biaya produksi rendah
3. Modal kecil/volume reaktor minimum
4. Operasinya sederhana dan murah
5. Keselamatan kerja terjamin
6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya
Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :
1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi
2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping
3. Kapasitas produksi
4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya
5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
Jenis-jenis reaktor
A. Berdasarkan bentuknya
1. 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.
2. 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.
B. Berdasarkan prosesnya
1. Reaktor Batch
Biasanya untuk reaksi fase cair
Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil
Keuntungan reactor batch:
- Lebih murah dibanding reactor alir
- Lebih mudah pengoperasiannya
- Lebih mudah dikontrol
Kerugian reactor batch:
- Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
- Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)
2. Reaktor Alir (Continous Flow)
Ada 2 jenis:
a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
Keuntungan:
Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama
Volume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reactor.
Kerugian:
Tidak effisien 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.
b. RAP
Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh 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.
3. Reaktor semi batch
Biasanya berbentuk tangki berpengaduk
C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya
1. Reaktor isotermal.
Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama.
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
D. Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat
1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR).
Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis.
2. Fluidized bed reaktor (FBR)
• Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.
• Operasinya: isotermal.
• Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR
E. Fluid-fluid reaktor
Biasa digunakan untuk reaksi gas-cair dan cair-cair.
1. Bubble Tank.
2. Agitate Tank
3. Spray Tower
Pertimbangan dalam pemilihan fluid-fluid reaktor.
1. Untuk gas yang sukar larut (Kl <) sehingga transfer massa kecil maka Kl harus diperbesar .Jenis spray tower tidak sesuai karena kg besar pada Spray Tower
2. Jika lapisan cairan yang dominan, berarti tahanan dilapisan cairan kecil maka Kl harus diperbesar
» jenis spray tower tidak sesuai.
3. Jika lapisan gas yang mengendalikan (maka Kg <)
» jenis bubble tank dihindari.
4. Untuk gas yang mudah larut dalam air
» jenis bubble tank dihindari.
Kamis, 31 Maret 2011
Distilasi
Distilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan. Distilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan, dan juga pemurnian komponen cair.
Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses distilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya.
Pemisahan menggunakan distilasi sederhana seringkali tidak memuaskan karena metode tersebut dikembangkan dengan menambahkan suatu kolom fraksinasi diantara labu didih dan klaisen (still head) dalam perangkat alat distilasi.
Pengaruh dari penambahan kolom fraksinasi akan mempersingkat beberapa pekerjaan pemisahan dari distilasi biasa menjadi hanya satu pekerjaan. Metode baru ini dikenal sebagai distilasi fraksional, kolom fraksinasi mengandung beberapa plate yang setiap plate equivalen dengan satu kali distilasi biasa. Semakin banyak plate makin baik suatu pemisahan komponen.
Distilasi fraksional sangat dibutuhkan untuk memisahkan suatu campuran yang mengandung multi komponen misalnya minyak bumi yang terdiri dari senyawa hidrokarbon jenuh dan tak jenuh baik rantai pendek maupun rantai panjang. Fraksi-fraksi pemisahan dari hasil distilasi fraksional dengan sampel minyak bumi mencerminkan jenis dari senyawa hidrokarbon penyusunnya.
Distilasi terhadap 2 campuran senyawa organik dilakukan melalui beberapa tahapan sebagai berikut: setelah pengotor dengan titik didih lebih rendah ditampung, labu erlenmeyer penampung segera diganti dengan yang baru untuk destilat senyawa A dengan titik didih yang lebih.
Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung pada karakteristik tekanan uap campuran liquid
Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih. Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya. Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.
Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile. Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat pemisahan yang tinggi.
Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:
1. Distilasi Atmosferik
• Dilakukan pada tekanan sedikit diatas tekanan atmosfir
• Minyak dipanaskan sampai temperatur tertentu sebelum terjadi perengkahan.
• Aplikasi : Crude Distillation Unit
2. Distilasi Vakum
• Untuk minyak berat bertitik didih tinggi yang jika dipanaskan lebih lanjut pada tekanan atmosfir akan terjadi perengkahan.
• Dilakukan pada tekanan dbawah satu atmosfir (vakum).
• Aplikasi : Vacuum Unit
3. Distilasi Bertekanan
• Untuk minyak yang sudah menguap pada temperatur kamar.
• Aplikasi : Light End Unit (Debutanizer, Depropanizer, naptha splitter).
Sistem kompleks adalah adalah sistem yang terdiri dari banyak sekali komponen sehingga tidak layak untuk menentukan komposisi campuran tersebut dinyatakan dalam komponen-komponen murninya. Contohnya adalah campuran petroleum. Pada umumya analisa penentuan titik didih pada campuran petroleum menggunakan dua cara, yaitu distilasi ASTM (American Society for Testing and Material) dan distilasi TBP (True Boiling Point).
1. Distilasi TBP
• Disebut distilasi 15/5, kolom eqivalent dengan 15 tahap (plate) & perbandingan refluks 5/1.
• Derajat kemurnian relatif tinggi, setiap komponen terpisahkan dengan baik (dari komponen ringan sampai dengan komponen berat).
• Kondisi operasi, tekanan atmospferik & temperatur sampai dengan 316 oC (600 oF), kemudian dilanjutkan dengan tekanan vacum dengan tujuan mencegah perengkahan fraksi minyak yang berat.
• Volume minyak mentah 1000-5000 cc sehingga volume distilate setiap fraksi banyak dan cukup untuk analisa kualitas fraksi.
2. Distilasi ASTM atau distilasi Engler
• Derajat kemurnian relatif rendah (tidak ada kolom & refluks).
• Hasil distilasi ASTM dapat digunakan untuk menganalisa minyak mentah.
• Analisa cepat.
• Banyak digunakan untuk mengontrol operasi.
• Untuk minyak mentah dan produk – produk minyak mentah.
• Volume 100 cc.
• Tekanan atmosferik.
• Pemanasan diatur sedemikian rupa pada 5 – 10 menit diperoleh tetesan pertama, hasil dikumpulkan dengan kecepatan 4 – 5 cc per menit.
• Temperature uap tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point).
• Temperature selanjutnya dicatat setelah hasil distillate terkumpul 5 ml, 10 ml dan setiap mendapat 10 ml distilate berikutnya.
• Temperature uap maksimum pada tetesan terakhir disebut (End Point) .
Campuran dalam fasa cair yang dipanaskan dalam suatu kolom (bejana) akan mengalami keseimbangan fase uap dan fase cair yang berlangsung singkat, peristiwa ini disebut Equilibrium Flash Vaporization (EFV). Kurva Equlibrium Flash Vaporization dibuat berdasarkan data Distilasi TBP atau Distilasi ASTM dengan bantuan grafik. Kurva EFV bermanfaat untuk menetukan performance dari unit Flash Distillation pada campuran kompleks.
Variabel Operasi Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:
1. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas
2. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
3. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.
4. Refluks
Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor, dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya
Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses distilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya.
Pemisahan menggunakan distilasi sederhana seringkali tidak memuaskan karena metode tersebut dikembangkan dengan menambahkan suatu kolom fraksinasi diantara labu didih dan klaisen (still head) dalam perangkat alat distilasi.
Pengaruh dari penambahan kolom fraksinasi akan mempersingkat beberapa pekerjaan pemisahan dari distilasi biasa menjadi hanya satu pekerjaan. Metode baru ini dikenal sebagai distilasi fraksional, kolom fraksinasi mengandung beberapa plate yang setiap plate equivalen dengan satu kali distilasi biasa. Semakin banyak plate makin baik suatu pemisahan komponen.
Distilasi fraksional sangat dibutuhkan untuk memisahkan suatu campuran yang mengandung multi komponen misalnya minyak bumi yang terdiri dari senyawa hidrokarbon jenuh dan tak jenuh baik rantai pendek maupun rantai panjang. Fraksi-fraksi pemisahan dari hasil distilasi fraksional dengan sampel minyak bumi mencerminkan jenis dari senyawa hidrokarbon penyusunnya.
Distilasi terhadap 2 campuran senyawa organik dilakukan melalui beberapa tahapan sebagai berikut: setelah pengotor dengan titik didih lebih rendah ditampung, labu erlenmeyer penampung segera diganti dengan yang baru untuk destilat senyawa A dengan titik didih yang lebih.
Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung pada karakteristik tekanan uap campuran liquid
Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih. Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya. Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.
Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile. Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat pemisahan yang tinggi.
Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:
1. Distilasi Atmosferik
• Dilakukan pada tekanan sedikit diatas tekanan atmosfir
• Minyak dipanaskan sampai temperatur tertentu sebelum terjadi perengkahan.
• Aplikasi : Crude Distillation Unit
2. Distilasi Vakum
• Untuk minyak berat bertitik didih tinggi yang jika dipanaskan lebih lanjut pada tekanan atmosfir akan terjadi perengkahan.
• Dilakukan pada tekanan dbawah satu atmosfir (vakum).
• Aplikasi : Vacuum Unit
3. Distilasi Bertekanan
• Untuk minyak yang sudah menguap pada temperatur kamar.
• Aplikasi : Light End Unit (Debutanizer, Depropanizer, naptha splitter).
Sistem kompleks adalah adalah sistem yang terdiri dari banyak sekali komponen sehingga tidak layak untuk menentukan komposisi campuran tersebut dinyatakan dalam komponen-komponen murninya. Contohnya adalah campuran petroleum. Pada umumya analisa penentuan titik didih pada campuran petroleum menggunakan dua cara, yaitu distilasi ASTM (American Society for Testing and Material) dan distilasi TBP (True Boiling Point).
1. Distilasi TBP
• Disebut distilasi 15/5, kolom eqivalent dengan 15 tahap (plate) & perbandingan refluks 5/1.
• Derajat kemurnian relatif tinggi, setiap komponen terpisahkan dengan baik (dari komponen ringan sampai dengan komponen berat).
• Kondisi operasi, tekanan atmospferik & temperatur sampai dengan 316 oC (600 oF), kemudian dilanjutkan dengan tekanan vacum dengan tujuan mencegah perengkahan fraksi minyak yang berat.
• Volume minyak mentah 1000-5000 cc sehingga volume distilate setiap fraksi banyak dan cukup untuk analisa kualitas fraksi.
2. Distilasi ASTM atau distilasi Engler
• Derajat kemurnian relatif rendah (tidak ada kolom & refluks).
• Hasil distilasi ASTM dapat digunakan untuk menganalisa minyak mentah.
• Analisa cepat.
• Banyak digunakan untuk mengontrol operasi.
• Untuk minyak mentah dan produk – produk minyak mentah.
• Volume 100 cc.
• Tekanan atmosferik.
• Pemanasan diatur sedemikian rupa pada 5 – 10 menit diperoleh tetesan pertama, hasil dikumpulkan dengan kecepatan 4 – 5 cc per menit.
• Temperature uap tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point).
• Temperature selanjutnya dicatat setelah hasil distillate terkumpul 5 ml, 10 ml dan setiap mendapat 10 ml distilate berikutnya.
• Temperature uap maksimum pada tetesan terakhir disebut (End Point) .
Campuran dalam fasa cair yang dipanaskan dalam suatu kolom (bejana) akan mengalami keseimbangan fase uap dan fase cair yang berlangsung singkat, peristiwa ini disebut Equilibrium Flash Vaporization (EFV). Kurva Equlibrium Flash Vaporization dibuat berdasarkan data Distilasi TBP atau Distilasi ASTM dengan bantuan grafik. Kurva EFV bermanfaat untuk menetukan performance dari unit Flash Distillation pada campuran kompleks.
Variabel Operasi Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:
1. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas
2. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
3. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.
4. Refluks
Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor, dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya
Langganan:
Postingan (Atom)