REAKTOR
Tugas
: Mereaksikan Benzyl Chloride
dan
Sodium Cyanide
menjadi Benzyl Cyanide dengan hasil samping berupa Sodium Chloride.
Jenis : Reaktor Alir
Tangki Berpengaduk (RATB)
Kondisi
Operasi : P = 1 atm
T = 100 oC
Reaksi :
Perbandingan mol C6H5CH5CL : NaCN
= 1 : 1 ( US.Patent No.
4056509)
1.
Umpan
Masuk Reaktor
Tabel
1. Umpan Masuk Reaktor
|
Komponen |
BM (kg/kmol) |
Masuk |
Densitas |
Q |
|
|
kmol/jam |
kg/jam |
(kg/m3) |
(m3/jam) |
||
|
C6H5CH5CL |
126,58 |
67,3902 |
8.530,2218 |
1.023,282 |
8,3361 |
|
NaCN |
49,0072 |
67,3902 |
3.302,593 |
1.429,089 |
2,3109 |
|
C6H5CH5CN |
117,15 |
0,6464 |
75,7575 |
1.003,427 |
0,0754 |
|
NaCl |
58,44 |
0 |
0 |
1.898,362 |
0 |
|
H2O |
18 |
373,530 |
6.724,998 |
955,7621 |
7,0362 |
|
Total |
509,5261 |
18.667,2709 |
18.674,945 |
17,774 |
|
Q0 = 17,774 m3/jam
ρ
campuran =
= 1050,212 kg/m3 = 65,5626 lbm/ft3
2.
Neraca
Massa pada Reaktor dan Menentukan Volume Cairan
Data yang didapat dari literatur adalah
sebagai berikut :
Konversi = 95%
Perbandingan mol C6H5CH5CL : NaCN
= 1 : 1 ( US.Patent No.
4056509)
Reaksi
pembentukan Benzyl Cyanide merupakan
reaksi orde 2. Persamaan konstanta kecepatan reaksi ditentukan dari percobaan
atau eksperimen. Berikut ini merupakan konstanta kecepatan reaksi :
k = 1.109 exp (-14800/RT) (Fukunaga,
1977)
Persamaan kecepatan reaksi :
-rA
= k.CA.CB
Keterangan :
rA = kecepatan reaksi, kmol/m3.j
CA =
konsentrasi C6H5CH2Cl, kmol/m3
CB = konsentrasi NaCN, kmol/m3
k = konstanta
kecepatan reaksi, m3/j.kmol
Reaksi
:
A B C D
XA = 95%
Tabel
2. Stoikiometri pada Reaksi
|
Komponen |
Masuk |
Bereaksi |
Keluar |
|
A |
FA0 |
- FA0.XA |
FA0 − FA0.XA |
|
B |
FB0 |
- FA0.XA |
FB0 − FA0.XA |
|
C |
0 |
FA0.XA |
FA0.XA |
|
D |
0 |
FA0.XA |
FA0.XA |
|
Total |
Fto |
|
Ft |
· Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
Pada keadaan tunak, akumulasi = 0
FA0 –
FA0.(1−XA) + rA.V = 0
FA0 – FA0 + FA0.XA
+ rA.V = 0
FA0.XA + rA.V
= 0
−
rA.V = FA0.XA........................................................................................... (1)
Dimana,
CA =
=
=
Dimana
Maka,
Substitusi
persamaan (1) dan (2),
Maka,
Harga k :
k = 1.109 exp (-14800/RT)
Maka, volume cairan :
3.
Optimasi
Reaktor
Diinginkan volume dan waktu pada tiap
reaktor adalah sama, maka reaktor disusun secara seri dimana V1=V2=Vi=VN=V
dan t1=t2=ti=tN=t.
a. Menggunakan
1 reaktor
Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
FA0 –
FA0.(1−XA1) + rA.V = 0
FA0 – FA0 + FA0.XA1
+ rA.V = 0
FA0.XA1 + rA.V
= 0
−
rA.V = FA0.XA1.......................................................................................... (3)
Dimana,
CA =
=
=
Dimana
Maka,
Substitusi
persamaan (3) dan (4),
Maka,
Maka diperoleh :
XA0 =
0
XA1 =
0,95
V1 = 484,97 m3
b. Menggunakan
2 reaktor
Reaktor 1
Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
FA0 –
FA0.(1−XA1) + rA.V = 0
FA0 – FA0 + FA0.XA1
+ rA.V = 0
FA0.XA + rA.V
= 0
−
rA.V = FA0.XA1.......................................................................................... (5)
Dimana,
CA =
=
=
Dimana
Maka,
Substitusi
persamaan (5) dan (6),
Reaktor
2
Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
FA0.(1−XA1)
- FA0.(1−XA2) + rA.V = 0
FA0.(XA2− XA1)
+ rA.V = 0
−
rA.V = FA0.(XA2− XA1).............................................................................. (7)
Dimana,
CA =
=
=
Dimana
Maka,
Substitusi
persamaan (7) dan (8),
Maka,
XA0 = 0
XA2 = 0,95
XA1 = 0,85231
Maka,
= 50,88 m3
= 50,88 m3
c. Menggunakan
3 reaktor
Reaktor 1
Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
FA0 –
FA0.(1−XA1) + rA.V = 0
FA0 – FA0 + FA0.XA1
+ rA.V = 0
FA0.XA + rA.V
= 0
−
rA.V = FA0.XA1.......................................................................................... (9)
Dimana,
CA =
=
=
Dimana
Maka,
Substitusi
persamaan (9) dan (10),
Maka,
Reaktor 2
Neraca Massa Komponen A
Rin – Rout – Rgen = Racc
FA0.(1−XA1)
- FA0.(1−XA2) + rA.V = 0
FA0.(XA2− XA1)
+ rA.V = 0
−
rA.V = FA0.(XA2− XA1)............................................................................ (11)
Dimana,
CA =
=
=
Tidak ada komentar:
Posting Komentar