TUGAS 04_K06A

TEKNIK

REAKSI

KIMIA

KELOMPOK 61. MUHAMMAD DWI PERMANA

33351220992. MANNUELA ANUGRAHING MARWINDI

33351306993. PRASETYO KINANTA

3335130617

Plug Flow Reactor

Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor) merupakan suatu reaktor berbentuk pipa yang beroperasi secara kontinyu. Reaktor ini biasanya dipakai untuk proses alir atau kontinyu tanpa pengadukan. Di dalam RAP, fluida mengalir dengan pola seperti plug flow (aliran sumbat). Fluida mengalir di dalam pipa dengan arah yang sejajar dengan sumbu pipa, dengan kecepatan yang sama di seluruh penampang pipa.

PLUG FLOW REACTOR

Plug Flow Reactor

PLUG FLOW REACTOR

Plug Flow Reactor1. Reaktan terus dikonsumsi karena reaktan

mengalir di sepanjang reaktor.2. Yang dimaksud dengan plug-flow: Pada posisi

tertentu, untuk penampang tidak ada suhu atau komposisi.

3. Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tinggal (τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui reactor ideal disebut plug.

PLUG FLOW REACTOR

Jenis Plug Flow Reactor

Adapun jenis dari plug flow reactor adalah sebagai berikut:a. Reakor Alir Pipab. Fixed Bed Reactorc. Fluidized Bed Reactor

0 )( 0 dVrFF AAA

0dt

dN ASteady State:dt

dNdVrFF A

AAA )( 0

A

A

X

X AA r

dXFV

0)(0

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Mol

dV

dFr AA )(

XFFF AAA 00 Dimana:

dXFdF AA 0

dV

dXFr AA 0)(

Keadaan steady state :

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Massa

Sehingga

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Massa

Dengan demikian untuk densitas berubah (change density) :

Untuk densitas konstan (constant density) :

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Massa

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Massa

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Energi

PLUG FLOW REACTOR

Neraca Energi

A gas-phase reaction between methane (A) and sulfur (B) is conducted at 600°C and 101 kPa in a PFR, to produce carbon disulfide and hydrogen sulfide. The reaction is fi rst-order with respect to each reactant, with kB = 12 m3/mole.h (basedupon the disappearance of sulfur). The inlet molar flow rates of methane and sulfur are 23.8 and 47.6 mol/h, respectively. Determine the volume (V) required to achieve 18% conversion of methane, and the resulting residence or space time.

Penyelesaian:- fB = fA = 0.18.- Maka, cA = cB/2.

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

Persamaan laju reaksi:

Karena Fbo Cbo.q oDan untuk densitas konstanCB = Cbo (1-fB)

Volume yang dibutuhkan:

Result of space time

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

RAP TERHUBUNG SERI

Untuk mencari volume pada reaktor alir pipa yang terhubung seri digunakan

2 1 2

10 0

000 )()()(

X X X

X AA

AA

AA r

dXF

r

dXF

r

dXFV

RAP TERHUBUNG PARALEL

BAtotal VVV

)()( 00A

BB

A

AA r

dXF

r

dXFV

0F

AX

BX

0AF

0BF

Reaktor 1: Reaktor 2: Reaktor 3: ketika V=0, X=X2

V=V3, X=X3

PLUG FLOW REACTOR

Kombinasi PFR dan CSTR

Calculate the volume of each of the reactors for an entering molar flow rate of n-utane of 50 kmol/hr!

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

Maka:

PLUG FLOW REACTOR

Contoh SoalPenyelesaian:

Reaktor 1:

Reaktor 2:

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

Reaktor 3:

PLUG FLOW REACTOR

Contoh Soal

CSTR

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 reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair

PFR

Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir. Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-jari pipa.

PLUG FLOW REACTOR

Perbedaan PFR dan CSTR

Keuntungan1. Lebih mudah untuk dikontrol.2. Lebih mudah dalam perawatan.3. Biaya operasi lebih murah.4. Konversi per volume lebih besar.

Kerugian:1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi.2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi

steady state.3. Karena tidak ada pengadukan sukar untuk

mengatur suhu.

PLUG FLOW REACTOR

Keuntungan dan Kerugian