Laporan Tetap Plug Flow Reactor

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM SATUAN OPERASI 1 “ PLUG FLOW REACTOR (Continous) ”

Kelompok 1 Adhe Julian Pertananda 0615 4042 1929 Dinna Khoiruummah

0615 4042 1936

Dwi Ayu Pratiwi

0615 4042 1939

Febi Dwi Kania

0615 4042 1942

Nur Annisa Yuliasdini

0615 4042 1947

Ricki Noufal Hadi

0615 4042 1951

Kelas : 3 KI B Instruktur : Ir.Robert Junaidi,M.T. POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2016

PLUG FLOW REACTOR (Continous)

1.TUJUAN PERCOBAAN   

Mengetahui proses operasi unit Plug Flow Reactor Continous Mengetahui proses reaksi bahan dengan menggunakan Plug Flow Reactor Dapat menjalankan proses dengan berbagai variasi (contoh : temperature,konduktivitas)

2.ALAT DAN BAHAN 2.1 Alat yang digunakan        

Unit Plug Flow Reactor Ember Gelas ukur Gelas kimia Erlenmeyer Biuret Pipet ukur Pipet tetes

2.2 Bahan yang digunakan 

Larutan ( ±5 liter ¿

 

NaOH HCl

3.DASAR TEORI

Plug Flow Reactor adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dan mengubahnya dalam pipa secara berkelanjutan (continuous).Biasanya reactor ini dipakai untuk memepelajari berbagai proses kimia yang penting seperti perubahan menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida (senyawa kimia),reaksi termal,dan lain-lain.

Gambar 1.Ilustrasi Sederhana Plug Flow Reactor

Gambar 2. Mekanisme Bagaimana Berubah Menjadi Produk di Dalam PFR

Untuk rekasi 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. PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalis.Dalam beberapa kasus,hasil yang didapat tidak hanya membantu kita dalam memahami karakteristik prosesproses kimia yang penting. Model matematikanya dapat diterapkan untuk semua jenis fluida : gas,cairan,dan slurries (setengah cairan yang merupakan campuran dari air dan semen,tanah liat,atau pupuk). 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.Saat plug mengalir sepanjang PFR,fluida bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arah axial (dari arah depan atau belakang).Setiap plug dengan volume berbeda dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batch reactor) saat dia mengalir turun melalui pipa PFR.

Di dalam PFR,konsentrasi produk meningkat sepanjang perjalanan dalam reactor.Reaktor ini memiliki karakteristik dalam mekanisme reaksi.Pada umumnya karakteristik reactor alir pipa pada kondisi ideal yaitu : 1.Reaktor ini biasanya berupa tube (tabung) yang bereaksi dengan aliran fluida 2.Diasumsikan tidak terjadi pengadukan (mixing) 3.Aliran plug merupakan jenis aliran yang terjadi pada reactor ini (reactor alir) 4.Sebagian besar mixing dari jenis reactor ini beroperasi pada level intermediet 5.Pencampuran sempurna dalam dimensi radial (konsentrasi seragam) 6.Tidak ada pencampuran (mixing) pada aliran aksial atau tidak terjadi disperse aksial (aliran terpisah) 4.LANGKAH KERJA 4.1 Pembuatan Larutan 1.Menyiapkan 2 larutan masing-masing 2 liter (untuk 1x run). 2.Membuat larutan 1 dengan pH 8 dan larutan 2 dengan pH 6,mencatat pH. 3.Memastikan tidak menggunakan larutan yang dapat mengkorosi wadah. 4.2 Proses Operasi Unit 1.Menyiapkan larutan yang akan diuji. 2.Menyambungkan alat ke power supply. 3.Memastikan semua katup mengarah ke aliran yang diinginkan (menghindari melakukan dengan terburu-buru). 4.Memasukkan larutan 1 pada wadah 1 (D1). 5.Memasukkan larutan 2 pada wadah 2 (D2).

6.Menaikkan sekring hingga lampu indicator menyala. 7.Menakan tombol power (warna hijau). 8.Memposisikan G1,G2,G3 ke angka 1 (on). 9.Melihat pada rotameter (alat ukur aliran) hingga laju alir yang diinginkan dengan memutar tombol di atas masing-masing tombol on. 10.Mencatat perubahan suhu dan konduktivitas pada wadah penampungan (D3) tiap 30 detik. 11.Mencatat pula pH akhir dan waktu kedua bahan baku hingga habis. 12.Mengulangi percobaan untuk tiap laju alir yang berbeda. 4.3 Pembersihan Alat 1.Mengalirkan air bersih masing-masing wadah penampung (D1 dan D2). 2.Mengalirkan hingga habis kemudian menghentikan proses dengan menutup aliran. 3.Kemudian mematikan popmpa (G1,G2,G3). 4.Selanjutnya menurunkan sekring dan mencabut alat dari power supply. 5.DATA PENGAMATAN Laju alir (L/jam)

Volume (ml) Waktu

Suhu

No

NaOH

HCl

(menit)

(˚ C)

sampel

titran

Perubahan warna

. 1

2

2

5

27

10

0,396

Pink menjadi bening

2

2

2

10

27

10

0,46

Pink menjadi bening

3

2

2

15

27

10

0,412

Pink menjadi bening

4

2

2

20

27

10

0,441

Pink menjadi bening

5

2

2

25

27

10

0,452

Pink menjadi bening

6.PERHITUNGAN

* Flow HCl = 2 L/h

* Flow NaOH = 2 L/h

M HCl = 1,36 M

M NaOH = 0,996 M

1.tt = 5 menit NaOH V=f × t = 2 L/h × 5 .

60 menit 1000ml

= 0,6 ml

n (a) = M × V = 0,996 M × 0,6 ml = 0,5976 mol

M (x) =

0,396 ml ×1,36 M 10 ml

= 0,05386 M

n (x) = M × V = 0,053856 M × 10 ml = 0,53856 mol (a – x) = (0,5976 - 0,53856) mol = 0,05904 mol HCl bereaksi, n = M × V = 1,36 M × 0,6 ml = 0,816 mol 2. tt = 10 menit NaOH V=f × t = 2 L/h × 10 .

60 menit 1000ml

= 1,2 ml

n (a) = M × V = 0,996 M × 1,2 ml = 1,1952 mol

M (x) =

0,46 ml ×1,36 M 10 ml

= 0,06256 M

n (x) = M × V = 0,06256 M × 10 ml = 0,6256 mol (a – x) = (1,1952 - 0,6256) mol = 0,5696 mol HCl bereaksi, n = M × V = 1,36 M × 1,2 ml = 1,632 mol 3. tt = 15 menit V=f × t = 2 L/h × 15 .

60 menit 1000ml

= 1,8 ml

n (a) = M × V = 0,996 M × 1,8 ml = 1,7928 mol

M (x) =

0,412ml × 1,36 M 10 ml

= 0,056032 M

n (x) = M × V = 0,056032 M × 10 ml = 0,56032 mol (a – x) = (1,7928 - 0,056032) mol = 1,23248 mol HCl bereaksi, n = M × V = 1,36 M × 1,8 ml = 2,448 mol 4. tt = 20 menit NaOH V=f × t

= 2 L/h × 20 .

60 menit 1000ml

= 2,4 ml

n (a) = M × V = 0,996 M × 2,4 ml = 2,3904 mol

M (x) =

0,441ml × 1,36 M 10 ml

= 0,059976 M

n (x) = M × V = 0,059976 M × 10 ml = 0,59976 mol (a – x) = (2,3904 - 0,59976) mol = 1,79064 mol HCl bereaksi, n = M × V = 1,36 M × 2,4 ml = 3,264 mol

5. tt = 25 menit NaOH V=f × t = 2 L/h × 25 .

60 menit 1000ml

= 3 ml

n (a) = M × V = 0,996 M × 3 ml = 2,988 mol

M (x) =

0,452ml × 1,36 M 10 ml

= 0,061472 M

n (x) = M × V = 0,061472 M × 10 ml = 0,061472 mol (a – x) = (2,988 - 0,61472) mol = 2,37928 mol

HCl bereaksi, n = M × V = 1,36 M × 3 ml = 4,08 mol

Grafik Hubungan Antara Mol dan Waktu

n (mol)

4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

f(x) = 0.16x + 0 R² = 1

NaOH sisa Linear (NaOH sisa) NaOH bereaksi

f(x) = 0.12x - 0.55 R² = 1

Linear (NaOH bereaksi) HCl bereaksi Linear (HCl bereaksi)

0

f(x) = 0x + 0.55 R² = 0.29 5 10 15 20 Waktu (menit)

K = - slope = - 0,117 Penentuan Orde Reaksi A.NaOH −dCA dt

= K . CA

−dCA dt

= K . dt

−dCA dt

= K . CA

. CB

25

30

1 t1 1 t2

K K

=

A × 1 A2

( )

1 300 1 600

=

600 300

= ( 0,103656 )

(

X

0,006907 0,06664

)

X

X

X 2 = ( 0,103656 )

X = - 0,306 B.HCl −dCB dt 1 t1 1 t2

= K . CB

=

K K

A × 1 A3

( )

1 300 1 600

=

600 300

= ( 0,04789 )

(

0,006907 0,144200

X

)

X

X

2 = ( 0,04789 )

X

X = - 0,228 X

V = [ A] [B]

X

a.pada tt = 5 menit X

V = K [ A ] [B]

X

= 0,117 [ 0,5904 ]

0,30

[ 0,816 ]

0,30

[ 1,632 ]

0,23

= 0,09532 b.pada tt = 10 menit X

V = K [ A ] [B]

X

= 0,117 [ 0,5696 ]

0,23

= 0,11060 c.pada tt = 15 menit X

V = K [ A ] [B]

X

0,30

= 0,117 [ 1,232348 ] = 0,15305 d.pada tt = 20 menit

[ 2,448 ]

0,23

X

V = K [ A ] [B]

X

0,30

[ 3,264 ] 0,23

0,30

[ 4,08 ]0,23 = 0,20830

= 0,117 [ 1,79064 ] = 0,18291 e.pada tt = 25 menit X

V = K [ A ] [B]

X

= 0,117 [ 1,37328 ]

Hubungan Antara Kecepatan Reaksi dan Waktu 0.25 0.2

f(x) = 0x + 0.06 R² = 0.98

0.15 V (kecepatan reaksi) V (kecepatan reaksi (M/s))

Linear (V (kecepatan reaksi))

0.1 0.05 0 200

400

600

800

1000

Waktu (detik)

1200

1400

1600

7.ANALISA PERCOBAAN Pada praktikum kali ini kami melakukan percobaan pada Plug Flow Reactor (PFR) dan Continous Stirred Reactor (CSTR).Dimana PFR adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dan mengubahnya dalam pipa secara berkelanjutan (continuous). Prinsip dari PFR ini adalah,fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tingaal ( τ ¿ sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui rekator ideal disebut dengan plug.Saat plug mengalir sepangjang PFR,fluida bercampur sempurna dalam arah radial. Di dalam PFR ini,konsentrasi produk meningkat sepanjang perjalanan dalam reactor.PFR memiliki konveksi yang lebih besar dibanding Continous Stirred Reactor (CSTR) dalam volume yang sama.Dimana dengan waktu yang sama PFR memberikan hasil yang lebih besar disbanding CSTR. Fluida yang digunakan yaitu NaOH dan HCl dengan variasi konsentrasi dan waktu.Dari data pengamatan dan perhitungan didapatkan bahwa semakin lama waktu,maka semakin besar pula volume titrannya.

Selain itu juga didaptkan bahwa semakin lama waktu yang digunakan maka akan semakin besar pula nilai mol dari fluida yang bereaksi. 8.KESIMPULAN Setelah melakukan percobaan,dapat disimpulkan bahwa : 

Proses dari PFR ini adalah fluida megalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tinggal (τ ) sama untuk semua elemen fluida.



Semakin lama waktu yang digunakan,maka akan semakin besar pula volume titran dan nilai mol dari fluida yang bereaksi.

9.DAFTAR PUSTAKA Jobsheet.2016.Penuntun Praktikum Satuan Operasi.Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya. GAMBAR ALAT

SEPERANGKAT ALAT PLUG FLOW REACTOR

GELAS KIMIA

PIPET TETES

ERLENMEYER

PIPET UKUR

BOLA KARET

GELAS UKUR

BIURET