MAKALAH

KINETIKA REAKTOR IDEAL

Chapter 9

Oleh:

Aprilia Fitri I 08.2010.1.01464 Renita Agustiana 08.2010.1.01484 Evi Wijayanti 08.2010.1.01485 Angela Theresia P 08.2010.1.01490

INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYAFAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK KIMIA2013

EFEK SUHU DAN TEKANAN

Kondisi yang menguntungkan bagi reaksi yang perlu dipertimbangkan adalah bagaimana jenis reaktor dan ukuran mempengaruhi tingkat konversi dan distribusi produk. Suhu reaksi dan tekanan juga mempengaruhi kemajuan reaksi, dan itu adalah peran dari variabel-variabel yang sekarang dipertimbangkan.

Ada 3 prosedur yang harus diikuti yaitu :

Pertama, kita harus mengetahui bagaimana komposisi kesetimbangan,laju reaksi, dan distribusi produk dipengaruhi oleh perubahan dalam operasi suhu dan tekanan. Ini akan memungkinkan kita untuk menentukan optimal perkembangan suhu, dan inilah yang kita berusaha untuk mendekati dengan nyata desain.

Kedua, reaksi kimia biasanya disertai dengan efek panas, dan kita harus tahu bagaimana ini akan mengubah suhu campuran bereaksi. Dengan informasi ini kita dapat mengusulkan sejumlah reaktor yang menguntungkan dan panas sistem mereka yang erat mendekati optimum pertukaran.

Akhirnya, pertimbangan ekonomi akan memilih salah satu sistem ini menguntungkan sebagai yang terbaik.

9.1 SINGLE REACTIONS

Dengan reaksi tunggal kita perhatikan tingkat konversi dan stabilitas reaktor serta distribusi produk tidak terjadi. Termodinamika memberikan dua informasi penting, yang pertamapanas yang dibebaskan atau diserap untuk batas tertentu reaksi, yang kedua adalahkemungkinan konversi maksimum.

Heats of Reaction from Thermodynamics

Panas dibebaskan atau diserap selama reaksi pada suhu T, tergantung pada sifat dari sistem bereaksi, jumlah bahan bereaksi, dan suhu dan tekanan dari sistem bereaksi, dan dihitung dari panas ∆H reaksi,, untuk reaksi tersebut. Bila ini tidak diketahui,maka bisa dihitung dari data termokimia dikenal dan disusun dalam pemanaskan ∆H formasi, atau memanaskan ∆H pembakaran, bahan bereaksi. Ini ditabulasikan pada temperatur standar, T1, biasanya 25 ° C. aA + rR + sS,

Dengan konvensi tersebut kita mendefinisikan panas reaksi pada suhu T sebagai panasditransfer ke sistem bereaksi dari lingkungan ketika mol A menghilang untuk menghasilkan mol r R dan s mol S dengan sistem diukur pada suhu dan tekanan yang sama sebelum dan setelah perubahan.

Heats of Reaction and Temperature. Masalah pertama adalah mengevaluasi panas reaksi pada suhu T2 mengetahui panas reaksi pada suhu T. Hal ini didapatkan dari hukum kekekalan energi sebagai berikut:

Dalam hal entalpi reaktan dan produk ini menjadi

di mana subskrip 1 dan 2 mengacu pada jumlah diukur pada suhu TI dan T, masing-masing. Dan untukpemanasan spesifik didapat :

Dimana

Ketika spesifik molar memanas maka fungsi dari suhu dapat sebagai berikut,

kita memperoleh

Dimana

Mengetahui panas reaksi pada setiap suhu serta spesifik pemanaskan reaktan dan produk dalam kisaran suhu yang bersangkutan memungkinkan kita untuk menghitung panas reaksi pada setiap suhu lainnya. Maka efek panas reaksi dapat ditemukan.

Equilibrium Constants from Thermodynamics

Dari hukum kedua termodinamika konstanta kesetimbangan, maka ekuilibrium komposisi sistem bereaksi, dapat dihitung. Kita harus ingat, bagaimanapun, bahwa sistem real tidak selalu mencapai konversi ini.Sebagai pengingat singkat, standar energi bebas Kejagung untuk reaksi Pers. 1 pada suhu T didefinisikan sebagai

dimana f adalah Fugasitas komponen pada kondisi ekuilibrium; f O adalahFugasitas komponen pada keadaan standar, Go adalah energi bebas standar daribereaksi komponen, ditabulasi untuk banyak senyawa, dan K adalah termodinamika yangkonstan untuk reaksi kesetimbangan. Standar menyatakan pada temperatur yang diberikanumumnya dipilih sebagai berikut:

Komponen gas-murni pada satu suasana, di mana tekanan perilaku gas ideal ini diperkirakan erat

Komponen padat Solid-murni pada tekanan Unit Cair cair-murni pada tekanan uapnya Zat terlarut dalam cairan-1 solusi molar, atau pada konsentrasi encer sehingga

aktivitas kesatuan.

Didefinisikan :

Sederhana bentuk Pers. 9 dapat diperoleh untuk berbagai sistem. Untuk reaksi gas Standar menyatakan biasanya dipilih pada tekanan 1 atm. Pada tekanan rendah deviasi dari idealistis selalu kecil, maka Fugasitas dan tekanan yang identik dan f "= p0 = 1 atm. Jadi :

Untuk setiap komponen i gas ideal

Untuk komponen padat mengambil bagian dalam reaksi, variasi Fugasitas dengan tekanankecil dan biasanya dapat diabaikan. Karenanya

Equilibrium Conversion

Komposisi kesetimbangan, sebagaimana diatur dalam konstanta kesetimbangan, perubahan dengan suhu, dan dari termodinamika yang laju perubahan diberikan oleh

Pada mengintegrasikan Persamaan. 15, kita melihat bagaimana perubahan konstanta kesetimbangan dengan suhu. Ketika panas AH reaksi, dapat dianggap konstan dalam selang suhu, hasil integrasi

Ekspresi ini memungkinkan kita untuk menemukan variasi dari konstanta kesetimbangan,karenanya, konversi ekuilibrium, dengan suhu.

Kesimpulan berikut bisa diambil dari termodinamika. ini adalahdiilustrasikan pada sebagian oleh Fig.9.1.

1. Termodinamika konstanta kesetimbangan tidak terpengaruh oleh tekanan sistem, dengan ada atau tidak adanya inerts, atau oleh kinetika reaksi, tetapi dipengaruhi oleh suhu sistem.

2. Meskipun konstanta kesetimbangan termodinamika tidak dipengaruhi oleh tekanan atau inerts, konsentrasi kesetimbangan bahan dan konversi kesetimbangan reaktan dapat dipengaruhi oleh variabel-variabel ini.

3. K > 1 menunjukkan bahwa konversi praktis lengkap dapat dibuat dan bahwa reaksi dapat dianggap ireversibel. K < 1 menunjukkan bahwa Reaksi tidak akan melanjutkan ke tingkat yang cukup.

4. Untuk peningkatan suhu : konversi ekuilibrium naik untuk endotermik, reaksi turun untuk reaksi eksotermis.

5. Untuk peningkatan tekanan dalam reaksi gas : konversi naik ketika jumlah mol berkurang dengan reaksi, konversi turun ketika nomor mol meningkat dengan reaksi.

6. Penurunan inerts untuk semua reaksi terjadi dalam cara peningkatan. Tekanan terjadi untuk reaksi gas.

General Graphical Design Procedure

Suhu, komposisi, dan laju reaksi secara unik terkait untuk setiap satu reaksi homogen, dan ini dapat diwakili oleh grafis dalam salah satu dari tiga cara, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 9.2. Yang pertama, plot-suhu komposisi, adalah yang paling baik sehingga kita akan menggunakannya untuk mewakili seluruh data, untuk menghitung ukuran reaktor, dan untuk membandingkan alternatif desain.

Untuk menggunakan konversi komponen kunci sebagai ukuran komposisi dan tingkat reaksi, XA vs T petak telah bentuk umum ditunjukkan pada Gambar. 9.3. Plot ini dapat digunakan baik dari tingkat termodinamika konsisten untuk reaksi (tingkat keharusan menjadi nol pada ekuilibrium) atau dengan interpolasi dari data kinetik dan hubungannya dengan informasi termodinamika pada kesetimbangan). Oleh karena itu, sangat penting untuk mendapatkan data kinetik terlebih dahulu sebelum membuat grafik.

Ukuran reaktor yang diperlukan untuk temperatur tertentu dapat ditemukan sebagai berikut:

1. Gambar jalur reaksi pada XA vs T petak. Ini adalah garis operasi untuk operasi.2. Menemukan harga di berbagai XA di sepanjang garis ini3. Plot l / (-rA) dibandingkan XA kurva untuk garis ini.4. Cari daerah di bawah kurva ini. Untuk menemukan nilai V/FAo.

Untuk reaksi eksotermis prosedurnya digambarkan pada Gambar. 9.4 untuk tiga garis:1. garis AB untuk plug flow dengan profil temperatur sewenang-wenang,2. garis CD untuk nonisothermal plug flow dengan 50% daur ulang, dan3. titik E untuk aliran campuran. Perhatikan bahwa untuk aliran campuran garis operasi

tereduksi menjadi satu titik.

Prosedur ini cukup umum, berlaku untuk setiap kinetika, peningkatan suhu apa pun, dan jenis reaktor atau serangkaian reaktor. Jadi, sekali operasi garis diketahui. ukuran reaktor dapat ditemukan.

‘