Plug Flow Reactor

KINETIKA DAN KATALIS 

REACTOR PLUG FLOW

KELOMPOK II MAULANA HARIS MUHAJIR / H1D105014 INDRA PRANA / H1D105016 FATHUL HAMIDI / H1D105028 M. JOKO ADI NUGROHO / H1D105063 I PUTU ARYA Y / H1D205002 SUGIANTORO / H1D205004

 T U J U A N

 Untuk

mengetahui me ngetahui karakteristik jenis Plug Flow Reaktor 

 Mengetahui

unit operasi penggunaan reactor pipa sambung (Plug Flow Reaktor) untuk mencapai mencapai atau menghasilkan output yang sudah ditetapkan. ditetapkan.

INFORMASI

UMUM 

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 () 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 

D E F I N I S I  REACTOR

PLUG FLOW««

Adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dalam hal ini fluida dan mengubahnya menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida tersebut dalam pipa secara berkelanjutan (continuous). Biasanya reaktor ini dipakai untuk mempelajari berbagai proses kimia yang penting seperti perubahan kimia senyawa, reaksi termal, dan lain-lain. Di mana katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan

PERBEDAAN CSTR DAN PFR  PFR 

CSTR  

adalah 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



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.



PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses  penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis. Dalam  beberapa kasus, hasil yang didapat tidak hanya membantu kita dalam memahami karakteristik proses-proses kimia, tetapi juga dapat memberikan kita pengertian praktis dari  proses-proses kimia yang penting

Di dalam PRF, konsentrasi produk meningkat sepanjang perjalanan dalam reaktor 

HUBUNGAN TEMPERATUR DALAM PRF

 S I S T E M PENGOPERASIAN

Reaktan diinjeksikan ke dalam lintasan tengah, sementara itu gas inert disalurkan melalui dinding pipa. Kita  berasumsi bahwa hanya pada dasar pipa terdapat endapan, akibat kondisi pipa yang panas.

Karena kecepatan gas adalah sama dimanamana maka terjadi jalur arus secara konveksi dan difusi dengan arah yang berbeda. Transport sepanjang jalur arus terjadi akibat konveksi, sementara sepanjang tegak lurus arus terjadi akibat difusi. Setelah melalui proses  pemanasan , kemudian produk yang diinginkan akan keluar menuju exhaust

CONTOH REAKSI 

Reaksi Etana dalam PFR  Mendapatkan etena dari etana melibatkan reaksi kimia yang bertempat di dalam pipa kalor panjang. Pipa ini biasa disebut unit pemecahan dengan arus panas (a thermal cracking unit) yang merupakan salah satu tipe dari plug flow reactor. Gambar skema proses dalam plug flow reactor :

Pipa yang besar adalah tungku pemanas yang memanaskan etana ketika mengalir sepanjang pipa. Pemanasan yang dilakukan pada bahan kimia di dalam pipa, memudahkan terjadinya reaksi kimia. Seperti dapat kita lihat dalam gambar, ethana adalah molekul yang dimasukkan ke dalam plug flow reactor, dan setelah jalannya reaksi kimia, etena keluar dari pipa.

Reaksi Awal pada Produksi Ammonia dan Metanol

Dua persamaan reaksi awal yang terjadi dengan memasukkan gas alami: CH4 + H2O --> 3H2 + CO CO + H2O H2 + CO2 Reaksi kedua ditujukan untuk menghilangkan CO yang dapat menjadi inhibitor bagi katalis. Hal ini penting terutama untuk proses pembentukan ammonia. Reaksi kedua merupakan reaksi bolak-balik Peningkatan suhu dapat menyebabkan reaksi berjalan ke kanan

A P L I K A S I      

Reaksi Skala Besar Reaksi Cepat Reaksi homogen Reaksi heterogen Produksi terus-menerus Reaksi pada Suhu Tinggi

PFR  Mole Balance:

Rate Law: Stoichiometry:

Gas: T = T0, P = P0

Combine:

For X = 0.9:

V

= 45.3 dm3

Contoh soal :     



 

Tentukan Xe untuk sebuah reactor plug flow tanpa pressure drop, P = P0 Jika diketahui sistim berada pada fase gas dan pada keadaan isothermal, dengan X = 0.8 Xe. Penyelesaian R eaksi : 2A B Informasi tambahan : CA0 = 0.2 mol/dm3 KC = 100 dm3/mol k = 2 dm3/mol-min FA0 = 5 mol/min First calculate Xe:

Xe = 0.89 X = 0.8Xe = 0.711

K 



 

EUNTUNGAN

Tingkat perubahannnya besar dalam setiap volumenya Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja sehingga upah produksi rendah Perpindahan kalornya baik sekali Operasinya terus-menerus

K

 



ERUGIAN

Sulit mengontrol temperaturnya Tingginya temperature yang tidak diinginkan dapat terjadi Proses pemberhentian dan pembersihannya mahal

Plug-flow reactors untuk Konversi Biomass

Pada percobaan, tekanan maksimumnya dapat mencapai 35 MPa.   Terdapat beberapa ukuran reakor di dalamnya sehingga waktu tinggalnya dapat ditempuh dari 0,5 sampai 600s. Di kanan kirinya terdapat 2 thermostats yang berjalan bersama perpindahan kalor minyak dan dapat dioperasikan hingga mencapai suhu 300 C. Reaktor panjang pada bagian sebelah kiri gambar digunakan untuk memasukkan katalis padat. °

Continuous plug-flow reactor plant for reactions in supercritical water 

Alat ini digunakan untuk menyelidiki reaksi dalam supercritical water. Maksimal kondisi reaksi adalah 50 MPa and 500 C. Komponen utama dalam peraltan ini adalah continuous plug-flow reactor (sebelah kiri gambar) yang terbuat dari Inconel 625 dengan panjang 1 m. Volumenya sekitar 50 ml. °

KESIMPULAN  Plug

Flow Reaktor untuk operasi terusmenerus.  PFR digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis.  PFR Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat

DAFTAR PUSTAKA  www.pilot-plant.com/reaction.html  www.pilot-plant.com/images/plug-flow-

reactor.jpg  Web Kimia Indonesia _ Fokus ± Belajar Merancang Pabrik Kimia_ Sistem Proses dan Sistem Pemroses.htm  www. Boundry. Lyr.html  www.kamus.htm  http://en.wikipedia.org/wiki/plug_flow_ reactor_model

 _terima kasih_