Upload
prita-tri-wulandari
View
234
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
1/18
EXAMPLE 4-7
Diketahui
Reaksi gas elementer :
2NOCl 2NO +Cl2
2 A→2B+C
Berlangsung dalam 10 microreactor paralel, setiap microreactor memiliki 100 channel
dengan luas penampang masuk 0,2 mm dan panjang 250 mm Reaktor dirancang untuk
mengahsilkan 20 ton NO per tahun
!ondisi operasi :
"ekanan 1#$1 !pa
"emperatur $25 oC
%n&ormasi tam'ahan :
• !on(ersi )ang diinginkan *5
• olume microreactor 10-5 dm.
• /O 2,2#10-5 mol3s
• k 0,24 dm.3mols saat 500!
• a 2$ kcal3mol
sumsi :
%sotermal
Ditanya
Buatlah plot molar &lo6 se'agai &ungsi (olume
Jawab
lgoritma neraca mol se'agai &ungsi konsentrasi dan mol &lo6rate
1 Neraca mol untuk tiap komponend F A
dV =r A
d F B
dV =r B
d F C
dV =rC
2 7ersamaan laju reaksi
−r A=kC A2
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
2/18
. 8tokiometri
Basis : !omponen
A →B+1
2C
•
9u'ungan antar lajurB=−r A
rC =−12
r A
• enentukan konsentrasi tiap komponen
C A=C T 0 F A
F T
C B=C T 0 F B
F T
C C =C T 0 F C
F T
F T = F A+ F B+ F C
$ engga'ungkan ersamaan laju dan molar &lo6 rate
−r A=k AC T 02
( F A
F T )2
d F A
dV =k A C T 0
2 ( F A F T )2
d F B
dV =k AC T 0
2 ( F A F T )2
d F C
dV =
1
2k A C T 0
2 ( F A F T )2
5 (aluasi
C T 0= P0
RT 0=
(1641 Kpa)
(8,314 Kpa.d m3
mol.K )698 K =0,286
mol
dm3=0,286
kmol
cm3
!etiga persamaan di e(aluasi dengan O; 7ol)math 51
d F A
dV =k A C T 02
( F A
F T )2
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
3/18
d F B
dV =k AC T 0
2 ( F A F T )2
d F C
dV =
1
2k A C T 0
2
(
F A
F T
)
2
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
4/18
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
5/18
SOAL 4.2 h
Berdasarkan contoh $-< 'agaimana plot )ang dihasilkan jika tekanan dinaikan 2 kali lipat dan
temperatur diturunkan 20oC=
Diketahui
Reaksi gas elementer :
2NOCl 2NO +Cl2
2 A→2B+C
Berlangsung dalam 10 microreactor paralel, setiap microreactor memiliki 100 channel
dengan luas penampang masuk 0,2 mm dan panjang 250 mm Reaktor dirancang untuk
mengahsilkan 20 ton NO per tahun
!ondisi operasi :
"ekanan .2*2 !pa
"emperatur $05 oC
%n&ormasi tam'ahan :
• !on(ersi )ang diinginkan *5
• olume microreactor 10-5 dm.
• /O 2,2#10-5 mol3s
• k 0,24 dm.3mols saat 500!
• a 2$ kcal3mol
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
6/18
sumsi :
%sotermal
Ditanya
Buatlah plot molar &lo6 se'agai &ungsi (olume
Jawab
lgoritma neraca mol se'agai &ungsi konsentrasi dan mol &lo6rate
1 Neraca mol untuk tiap komponend F A
dV =r A
d F B
dV =r B
d F C dV
=rC
2 7ersamaan laju reaksi
−r A=kC A2
. 8tokiometri
Basis : !omponen
A →B+1
2C
• 9u'ungan antar laju
rB=−r A
rC =−12
r A
• enentukan konsentrasi tiap komponen
C A=C T 0 F A
F T
C B=C T 0 F B
F T
C C =C T 0 F C
F T
F T = F A+ F B+ F C
$ engga'ungkan ersamaan laju dan molar &lo6 rate
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
7/18
−r A=k AC T 02 ( F A F T )
2
d F A
dV =k A C T 0
2
(
F A
F T
)
2
d F B
dV =k AC T 0
2 ( F A F T )2
d F C
dV =
1
2k A C T 0
2 ( F A F T )2
5 (aluasi
C T 0= P0
RT 0=
2 x (1641 Kpa)
(8,314 Kpa.d m3
mol.K )678 K =0,582
mol
dm3=0,582
kmol
cm3
!etiga persamaan di e(aluasi dengan O; 7ol)math 51
d F A
dV =k A C T 0
2 ( F A F T )2
d F B
dV
=k AC T 02
(
F A
F T
)
2
d F C
dV =
1
2k A C T 0
2 ( F A F T )2
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
8/18
9asil per'andingan dengan eample $-
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
9/18
&ek peru'ahan kenaikan tekanan dan peru'ahan temperatur :
• enurunkan kon(ersi
• Nilai /a mengalami penurunan sepanjang panjang reaktor >peningkatan (olume?
• Nilai / ' dan /c meningkat sepanjang >peningkatan (olume?
• Nilai k turun karena penuruna suhu
• r ' dan r c turun• Cto naik karena kenaikan tekanan le'ih 'erdampak di'andingkan penurunan temperatur
• Ca naik kenaikan nilai Cto
• Nilai r a naik karena kenaikan Ca
Soal P4-9
re(ersi'le li@uid-phase isomeriAation ⇋ B is carried out isothermall) in a 1000
gal C8"R "he reaction is second order in 'oth the &or6ard and re(erse directions "he li@uidenters at the top o& the reactor and eits at the 'ottom perimental data taken in a 'atch
reactor sho6s the C8"R con(ersion to 'e $0 "he reaction is re(ersi'le 6ith ! c .0 at .00
!, and 9R -25,000 cal3mol ssuming that the 'atch data taken at .00 ! are accurate and
that 15,000 cal3mol, 6hat C8"R temperature do )ou recommend to o'tain maimum
con(ersion= Hint : Read ppendi C and assume C p 0 in the appendi @uation >C-*?:
K c (T )= K c (T 0 )exp [ ∆ H Rx R ( 1T 0− 1T )]
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
10/18
se 7ol)math to make a plot o& D (ersus " ;oes it go through a maimum= %& so, eplain
6h)
ns6er:
1 enentukan parameter )ang telah di'erikan
• 1000 gal 1000 gal × >.,
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
11/18
−r A=k A0(C A2−C B2
K c )F di mana:
K C = k A0
k − A 0
c? 8toikiometri
N A= N AO− N AO X
N A= N A0(1− X )
N B= N A0 X
F olume C8"R diasumsikan konstan:
C A=C A0(1− X )
C B=C A0 X
. enentukan persamaan 'aru )ang merupakan kom'inasi dari ketigan)a
V = F A0 X
k A 0(C A2−C B2
K c )V =
F A0 X
k A 0((C A0(1− X ))2− (C A 0 X )2
K c )V =
F A 0 X
k A 0C A02((1− X )2− X
2
K c )F 7emisalan (aria'el G pada parameter )ang tidak diketahui nilain)a
Z = F A0
k A0C A 02
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
12/18
7emisalan persamaan ini dimaksudkan untuk menunjukkan 'ah6a nilai kon(ersi
'eru'ah-u'ah ketika nilai temperature 'eru'ah karena peru'ahan nilai temperature
mempengaruhi nilai k0 )ang pada akhirn)a mempengaruhi nilai " Nilai G disini
menunjukkan 'ah6a
F A0
k A0C A 02 memiliki nilai tertentu saat " .00 !
V =Z X
( (1− X )2− X 2
K c )
$ encari nilai G
Z =
V ( (1− X )2− X 2
K c ) X
Z =
(3785,41 L)((1−0,4 )2−(0,4 )2
3 )0,4
Z =2902,2 L
5 encari nilai D dan nilai " )ang menghasilkan &>D? 0
F 7ersamaan ksplisit
z= k A
k A0=exp [ R ( 1T o− 1T )]
K C = K C 0 exp
[∆ H Rx
R
( 1
T 0−
1
T
)]F 7ersamaan %mplisit
! ( X )=0
Z
" ( X
(1− X )2− X
2
K c)−V =0
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
13/18
emasukkan persamaan-persamaan )ang diperlukan di program nonlinear e@uations pada
pol)math dengan setting sa&ene6t
!emudian klik gam'ar panah ungu >perintah sol(e? kan didapat hasil untuk temperatur
.05,5 !el(in
engulangi pen)elesaian numeris di atas untuk temperatur-temperatur lainn)a dengan range
suhu .00 ! H .0* !, didapat ta'el se'agai 'erikut
T X !X"
#$$ 0$ 25#-
0*
#$$.% 0$0.4.0
5
.2*-
0*#$& 0$0
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
14/18
4 0*
#$&.% 0$10
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
15/18
V =Z
z
X
[(1− X 2 )− X 2
K c ]dalah &ungsi dimana temperatur dan kon(ersi 'erada di ruas )ang sama sehinggamen)ulitkan untuk mem'uat X =! (T ) , maka diasumsikan )ang dimaksud pada soal
adalah meman&aatkan data di ta'el se'elumn)a )ang telah didapat dari pol)math untuk di'uat
plot-n)a di ecel, sehingga didapat plot-n)a se'agai 'erikut:
2993003013023033043053063073083090.39
0.39
0.4
0.4
0.41
0.41
0.42
0.42
0.43
Hubungan Suhu dengan Konversi
T (K)
X
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
16/18
SOAL P 4-2$
SOAL P 4-2&
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
17/18
8/18/2019 Soal Bab 4 TRK
18/18