Download - perancangan reaktor alir berpengaduk
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
1/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
PERANCANGAN REAKTOR
A. TUGAS ALAT
Mereaksikan formaldehid (CH2O) menjadi trioxan (CH!O) dengan katalis
asam s"lfat (H2#O$)%
B. JENIS ALAT
Reaktor &lir Tangki 'erengad"k (R&T')%
C. KONDISI OPERASI
asa * Cair
Temerat"r * +,o
CTekanan * - atm.akt" tinggal * 2/0 jamKondisi * non1adiaatik dan isothermalKatalis * H2#O$
D. URAIAN PROSES
Reaksi trimerisasi formaldehid (CH2O) menjadi trioxan (CH!O)
mer"akan reaksi irre3ersile dengan ant"an katalis asam (H2#O$)% Kondisi
oerasi reaktor ini adalah non1adiaatik isothermal dengan s"h" di dalamreaktor diertahankan +,oC dan tekanan - atm% .akt" reaksi trimerisasi di
dalam reakto terjadi selama 2/0 jam dengan 4ield reaksi fermentasi seesar
0,5%
E. REAKSI YANG TERJADI
Proses em"atan trioxan dari formaldehid dengan katalis asam s"lfat/
erdasarkan ada reaksi trimerisasi6 reaksi 4ang terjadi/ 4ait"*
3C H 2OH 2SO4→
C 3 H 6O3
H 7 1-0,
k89mol %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% (-)
F. MEKANISME REAKSI
Mekanisme 4ang terjadi ada trimerisasi formaldehid menjadi trioxan
adalah seagai erik"t*
Intan Khotimah / I0512028 1
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
2/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
Reaksi ini terdiri dari tiga taha/ 4ait"*
-% Reaksi :nisiasi
Taha reaksi (2) mer"akan reaksi emic"an/ roton dialihkan dari
asam ke monomer sehinngga menghasilkan ion%
2% Reaksi Proagasi
Pada taha ini terjadi ert"m"han rantai dengan enamahan
monomer1monomer formaldehid% Pert"m"han 4ang terjadi er"a
adisi monomer formaldehid ada ion 4ang dihasilkan dari reaksi (2)/selanj"tn4a terjadi lagi adisi monomer formaldehid ada ion 4ang s"dah
dihasilkan dari reaksi ()%
% Taha Terminasi
Taha reaksi (;) mer"akan taha enghentian ada trimerisasi
formaldehid karena monomer formaldehid telah hais ereaksi/ di mana
terjadi erleasan molek"l H
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
3/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
KomponenHarga Hf
0
!"J#mo$%
Harga Gf0
!"J#mo$%ormaldehid (CH2O) –--;/0@- –-,+/+-Trioxan (CH!O) –$!;/++- –@/22
(Aa=s/ -+++)
Pada roses ement"kan trioxan/ terjadi reaksi seagai erik"t*
3 CH 2 O H 2 SO4↔
C 3 H 6 O3
? HR0
7 ? Hf0
rod"k – ? Hf0
reaktan
7 ? Hf0
trioxan – ? Hf0
formaldehid
7 –$!;/++- – (–--;/0@-)
7 –--0/@0 k89mol
Karena harga ?H! negatif/ maka reaksi ersifat eksotermis%
'ila ditinja" dari energi Bis/ dieroleh*
? GR0
7 ? Gf0
rod"k – ? Gf0
reaktan
7 ? Gf0
trioxan – ? Gf0
formaldehid
7 –@/22 – (–-,+/+-)
7 –@/$+ k89mol
ari ersamaan (-;%-$) #mith Dan Eess edisi ;*
ln K 2+0 7−∆ GR
0
RT =
−−74900
8,314 ∙ 298
K 2+0 7 -/$@ · -,-
K ada s"h" +,oC dihit"ng dengan ersamaan (-;%-@) dari #mith Dan Eess*
lnK1
K2 = -
∆ H0
R (1T1 -1
T2 )#ehingga didaatkan nilai K ada +,oC seesar -/$,! · -,-% Karena harga K
esar/ reaksi diangga erjalan sat" arah ke kanan (irreversible)%H. TINJAUAN KINETIKA
Intan Khotimah / I0512028 3
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
4/28
1 (Umpan
2
3
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
Trimerisasi formaldehid menjadi trioxan dengan katalis asam s"lfat di
dalam Reaktor &lir Tangki 'erengad"k (R&T') selama - jam dengan
ersamaan keceatan reaksi kimia*
k(t) = A (TTreff )n
e−Ea
RT
dimana*
Fa 7 Fnergi akti3asi (-/-- x -,; 89mol)
& 7 Konstanta ($/@0 x -,-;)
Treff 7 2+0/-; K
n 7 -
R 7 Konstanta gas ideal (0/-$$@2 89mol K)
(US Patent 4504670)%
I. MENGHITUNG NERACA MASSA KOMPONEN PADA REAKTOR
.akt" oerasi 7 , hari9tah"nKaasitas 7 ,%,,, ton9tah"n
& ,%,,, ton9tah"n G - Tah"n9, hari G - hari92$jam& @0@/0@0@+ kg9jam
'asis 7 - jam oerasiAield trioxan 0,5 dari formaldeh4de 4ang di"mankan%
Katalis H2#O$ 4ang di"mankan sean4ak 25 =t dari reaction mixture%
CH2O CH!Om
'-/2 kmol 1
(' ,/++ kmol ,/ kmol
)' ,/2; kmol ,/ kmol
Intan Khotimah / I0512028 4
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
5/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
Bamar - Reaktor
Tael 2 Komosisi >man Mas"k Reaktor (&r"s -)
KomponenMa))a
(kg9jam)*
Ma))a
Mo$
(kmol9jam)* Mo$
CH2O $%@$/0$ !,/,5 -2!/2! $@/;,5
CHOH +/$;@- ,/;5 ,/+0! ,/@5
H2O %--@/-,+ +%;5 -0/;0 ;2/-5
To+a$ @%0-/20 -,,5 2!;/@0@ -,,5
Tael Komosisi Katalis Reaktor (&r"s 2)
KomponenMa))a
(kg9jam)*
Ma))a
Mo$
(kmol9jam)* Mo$
H2O /22 25 ,/-0 -,5
H2#O$ -;@/02 +05 -/!- +,5
To+a$ -!-/,; -,,5 -/@+ -,,5
Tael $ Komosisi Prod"k Kel"aran Reaktor (&r"s )
Tael ;
Eeraca
Massa di
#ekitar
Reaktor Komponen Inp,+ O,+p,+
kg9jam kmol9jam kg9jam kmol9jamCH2O $@$/0; -;@/0 +$!/+@ -/;@
H2O -2,/ -@/; -2,/ -@/;CH!O ,/,, ,/,, @0@/00 $2/,+CHOH +/$! -/2 +/$! -/2H2#O$ -;@/0 -/!- -;@/0 -/!-Total 0,;2/$! $/,2 0,;2/$! 2$+/0;
J. MENENTUKAN FA- F/ F0 1an CA-
Intan Khotimah / I0512028 5
KomponenMa))a
(kg9jam)*
Ma))a
Mo$
(kmol9jam)* Mo$
CH2O +$!/+! --/@!5 -/;! -2/!5
CHOH +/$; ,/$+5 -/2 ,/$+5
H2O %-2,/2 0/;@5 -@/; !+/+5
CH!O %@0@/0@ $@/,$5 $2/,0 -!/0;5H2#O$ -;@/02 -/+!5 -/!- ,/!$5
To+a$ 0%,;2/$! -,,5 2$+/0$ -,,5
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
6/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
CH2O CH!O
2. Ke3epa+an Umpan CH4O !FA-%&, 7 CH2O mas"k reaktor 7 -/;@/020 kmol9jam
4. Ke3epa+an Umpan Ma)," !F/%
Tael ! Keceatan >man Mas"k (i)
KOMPONE
NBM
Ar,) Inp,+
"mo$#5a
m "g#5am
CH2O ,/,,, -;@/020 $@$/0$0;
CHOH 2/,,, -/2, +/$;@-H2O -0/,,, -@/;-! -2,/2+!
CH!O +,/,,, ,/,,,, ,/,,,,H2#O$ +0/,,, -/!-,; -;@/020
Total $/,2; 0,;2/$!$
6. Ke3epa+an Umpan 7o$,me+r/" !F0% !L/+er#5am%
i
i v
ρ Σ=
= A!"-(1-TT # )
n
Tael @ ata >nt"k Perhit"ngan ensitas
Komponen A B N T3
CH2O ,/2!-+2 ,/222$, ,/20;@, $,0/,,
CHOH ,/2@-+@ ,/2@-+2 ,/2-, ;-2/;0
H2O ,/$@-, ,/2@$,, ,/20;@- !$@/-
H2#O$ ,/$2-!+ ,/-+;! ,/20;@, +2;/,,
#"h" oerasi 7 +,oC 7 !/-; K Tenanan oerasi 7 - atm 7 -,-/ kPaTael 0 Keceatan >man Dol"metrik (3)
Kompone /np,+ !"g#5% !"g#L% F/#
Intan Khotimah / I0512028 6
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
7/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
n !L#5am%
CH2O $@$/0$0; ,/0-;
;0,@/$+2
CHOH +/$;@- ,/++!; +/;+;@
H2O-2,/2+! ,/+!;-
2/-!@-
H2#O$ -;@/020 -/@+;0 0@/00@;
To+a$
829:2;4
<
;. Kon)en+ra)/ CH4O M,$a=m,$a !CA-%
&, 7 3 x C&,
C&, 7 F A0
F v
71$7,8283 kmol/ jam
9168,142$ Liter / jam
7 ,/,-@2- kmol9jam
K. MENGHITUNG KECEPATAN REAKSI
Reaksi trimerisasi*3CH 2OH 2SO4
→
C 3 H 6O3
& 'Pen4"s"nan keceatan reaksi dari reaksi di atas adalah seagai erik"t*
ari Ie3ensiel/ diketah"i ah=a keceatan ement"kan trioxan daat
dit"liskan dengan ersamaan*1rA & "CA1r & 7 kC&,(-1J&)
dimana* 1r & 7 keceatan eng"rangan reaktan (kmol9Is)
C& 7 konsetrasi reaktan (kmol9I)
C&, 7 konsentrasi reaktan m"la1m"la (kmol9I)
J& 7 ko3ersi
k 7 konstanta (s1-)%
>nt"k menghit"ng konstanta keceatan reaksi (k)/ dig"nakan r"m"s*
k(T) = %A (T&298 K)n e
-Ea&RT
dimana* k 7 konstanta keceatan reaksi (s1-)
C 7 ersen erat "man katalis H2#O$ terhada "man
Intan Khotimah / I0512028 7
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
8/28
T = 90 oC
ΔH1
T = 25 oC
ΔHR
T = 25 oC
ΔH2
T =90 oC
1 (Umpan
2
3
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
& 7 konstanta ($/@0 x -,-;)
Fa 7 energi akti3asi (-/-- x -,; 8o"le9mol)
R 7 0/-$$@2 8o"le9mol K
Treff 7 2+0/-; K
dengan s"h" reaksi +,oC/ didaatkan nilai k(T) seesar -/$-; s1-%
Eilai C&, didaatkan dari erhit"ngan dengan mengg"nakan ersamaan*'A0 = %A0'
%A0 ='A0
'
dimana C&, 7 konsentrasi reaktan m"la1m"la (kmol9I)
&, 7 j"mlah mol "man mas"k reaktor (kmol9jam)
3 7 keceatan 3ol"metrik lar"tan (kmol9jam)
iketah"i j"mlah mol formaldehid "man reaktor (&,) seesar
-;@/020 kmol9jam dan dari erhit"ngan Ms% Fxcel didaatkan nilai keceatan
3ol"metrik lar"an (3) seesar +-!0/-$2; I9jam% ilak"kan erhit"ngan C&,
dan didaatkan nilai seesar ,/,-@2- kmol9I
engan memas"kkan nilai C&,/ k/ dan kon3ersi (J&) seesar 0,5/
didaatkan nilai –r & seesar ,/,,$0@ kmol9Is ata" -@/;-+; kmol9IGjam%
L. MENGHITUNG NERACA PANAS PADA REAKTOR
Bamar 2 'agan Perhit"ngan Eeraca Panas Reaktor
Meng>/+,ng
H Ma)/ng=ma)/ng Komponen
Intan Khotimah / I0512028 8
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
9/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
H 7 L 7 ni C dT
C 7 CdT
∫% *T = AT +"
2T
2+
%
3T
3+
4T
4
(C dalam 89mol·K dan T
dalam K)Tael + ata >nt"k Perhit"ngan Kaasitas Panas Cairan
Komponen A B C D
CH2O $$/22 ;/!!F1,- 1-/@2F1, 2/20F1,!
CHOH $,/-;2 /-,F1,- 1-/,F1, -/$!F1,!
H2O +2/,; 1$/,,F1,2 12/--F1,$ ;/;F1,@
CH!O 1-2@/+20 -/+@F
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
10/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
H2#O$ -/!- @,-/!! -/-, G -,2
To+a$ 28 228: @ 2-6
6. Pana) Ke$,aran Rea"+or !Ar,) 6%
T kel"ar 7 +,/,, oC 7 !/-; K
Tael -2 Panas Kel"aran Reaktor
Komponen n !"mo$#5am% ∫T 0
T 1
Cp∙dT !"J#"mo$% ?H !"J#5am%
CH2O -/;@ 0%-0;/!0 2/;0$ G -,;
CHOH -/2 ;%$,0/++ !/!!+ G -,
H2O -@/; $%000/@+ 0/$@; G -,;
CH!O $2/,+ +%0-0/!+ $/-2 G -,;
H2#O$ -/!- +%02/$0 -/;-- G -,$
To+a$ 4;8:< 2
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
11/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
Hf o Reaksi 7 (mol rod"k teent"k xHf o Prod"k) 1 (mol reaktan ereaksi x
Hf o Prod"k)7 ($2/,+ kmol9jam x (1 $/!+0F
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
12/28
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
13/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
7 +/+$!0 ft
D cairan total 7 2;+$;/,!+, I
7 +-!/2$2 ft D dalam shell 7 D cairan total – D head7 +-!/2$2 ft – +/+$!0 ft
7 022/2+;! ft
Tinggi cairan dalam shell (QI)* D dalam shell 7 ,/2; 2 QI
QI 7 +/$0- ft7 --/@@!, in7 2/00++ m
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
14/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
#ehingga didaatkan teal dinding (ts) seesar ,/22! in ata" ,/,-0! ft%
ig"nakan teal standar dinding reaktor (-9$ in) 7 ,/2;,, in 7 ,/,2,0 ft 7
,/,,!$ m%O reaktor 7 t < 2 ts
7 -,/;;2@ ft < (2 · ,/,2,0 ft)7 -,/;;2@ ft7 /2-!; m7 -2!/!2- in
9. Menen+,"an Te(a$ A$a) 1an Hea1 Rea"+or
Teal head dihit"ng dengan ersamaan dari 'ro=nell*
t / = r #
2 f E−0,2 +%
dimana* th 7 teal head reaktor/ inr c 7 ra"ius o' cro&n/ in. 7 stress(intensi'ication 'actor 'or toris%herical "ishea" hea"
O head 7 : shell < 2 tshell 7 O reaktor 7 -,/;;2! ft
7 -2!/!2- in
iakai O standar -2 in 7 -- ft 7 /;20 m% ari tael ;%@ 'ro=nell/"nt"k O 7 -2 in/ didaatkan* t 7 90 7 ,/@;, in icr 7 0 in r 7 -, inMaka*
=1
4 (3+r0,$
#r )idaatkan . 7 -/@;@0
th 7 ,/,; in>nt"k erancangan diamil teal standar in 7 ,/-2; in 7 ,/,2!, ft 7
,/,,@+ m%
. Menen+,"an T/ngg/ Hea1
>nt"k teal head in maka dari tael ;%$ 'ro=nell dieroleh stan"ar"
strai#ht 'lan#e (sf) 7 -/; – in iilih nilai sf 7 2/; in
Intan Khotimah / I0512028 14
D-7
(12)
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
15/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
OD
b
icr
B A
ID
a
sf
OA
r C
C
th
7 ,/,!; m
Bamar Penamang Head
'C 7 r – icr7 -22 in
A" =
2- #r
7 ;;/,!!- in
A% = √ "%2−A%2
7 -,0/0!;! in
7 r – &C
7 2-/-$$ in
Tinggi head (O&) 7 th < < sf
7 2/+$!+ in
7 -/++;! ft
Intan Khotimah / I0512028 15
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
16/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
7 ,/!,0 m
8. Menen+,"an T/ngg/ Rea"+or
Tinggi reaktor 7 H < 2 O&7 /2,0 m < (2 G ,/!,0 m)7 $/$2, m
P. MENGHITUNG DIMENSI PENGADUK DAN DAYA PENGADUK
2. Menen+,"an D/men)/ Penga1,"
>nt"k menent"kan jenis engad"k 4ang dig"nakan dierl"kan data
3iskositas cam"ran dalam reaktor%
l5 = A +
"
T + %T + T
2
(S dalam centioise dan T
dalam K)#"h" oerasi 7 +,oC 7 !/-; K Tenanan oerasi 7 - atm 7 -,-/ kPaTael -$ ata >nt"k Perhit"ngan Diskositas Cairan
Komponen A B C D
CH2O 1!/!@ !;0/$0 -/+$-$F1,2 12/@2@+F1,;
CHOH 1+/,;!2 -2;$/2, 2/20F1,2 12/;0F1,;H2O 1-,/2-;0 -@+2/;, -/@@,F1,2 1-/2!-F1,;
CH!O 1!/@;;+ -,-, -/;-,,F1,2 1-/$$2;F1,-
H2#O$ 1-0/@,$; $+!/2, /,0,F1,2 -/@,-0F1,;
Tael -; Diskositas Cairan dalam Reaktor
"omponen o,+p,+ !"g#5% ra")/ (era+ !/% 0/)3 !3p% /#0/)3
CH2O +$!/+!+@ ,/-2,, 0++/;,,$ ,/,,,,CHOH +/$;@- ,/,,;, ,/2!@0 ,/,-0@
H2O -2,/2+! ,/+;2 ,/,-! -/-,!H2#O$ @0@/0@00 ,/$@+0 ;/-$+- ,/,+2J,m$a> :8;96
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
17/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
7 ,/@,, cP7 ,/,,,; lm9ft%s
7 -/@,-2 lm9ft%jam'erdasarkan fig% 0%$ Rase/ diilih jenis engad"k* t"rin dengan flat
lade%Pertimangann4a*
1 Range 3iskositas engad"k jenis ini ses"ai dengan 3iskositas ahan
di reaktor (,/@,, cP)1 'affle daat memeraiki transfer anas di dalam reaktor
Bamar $ Penamang Pengad"k
ari McCae/ didaat ersamaan*
a9t 7 -9
H9t 7 -
89t 7 -9-2
F9t 7 -9
H9a 7 -9;
I9a 7 -9$
dengan* a * diameter engad"k
t * diameter dalam reaktor
F * jarak engad"k dari dasar reaktor
H * tinggi cairan dalam reaktor
. * tinggi imeller
I * lear imeller
8 * lear affle
t 7 -,/;--, ft
7 -2!/-2- in
7 /2,0 m
a 7 t9
7 /;,@ ft
7 $2/,$$, in
Intan Khotimah / I0512028 17
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
18/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
7 -/,!@+ m
H 7 QI
7 +/$0- ft
7 --/@@!, in
7 2/00++ m 8 7 t9-2
7 ,/0@;+ ft7 -,/;--, in7 ,/2!@, m
F 7 t9
7 /;,@ ft
7 $2/,$$, in
7 -/,!@+ m
. 7 a9;
7 ,/@,,@ ft
7 0/$,00 in
7 ,/2-! m
I 7 a9$
7 ,/0@;+ ft
7 -,/;--, in
7 ,/2!@, m
4. Meng>/+,ng Ke3epa+an Penga1,"
ig"nakan ers% 0%0 Rase*
EH
2
=
(
600
)
2
dimana* i 7 diameter imeller 7 a 7 /;,@ ft E 7 keceatan "tar engad"k (rm).FIH7 =ater e"i3alent li"id height (ft).FIH7 tinggi cairan G secific gra3it4 cairan
:)e#f# 5ra(t; =enran
en
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
19/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
=0,8783 k5&
0,81$3 k5&
= 1,0773
.FIH 7 tinggi cairan G secific gra3it4 cairan7 2/00++ m G -/,@@7 /-- m7 -,/2-$- ft
ari ers% 0%+% Rase*
?>la/ T>r@n =
EH
t
¿3,1133m
3,2038m
7 ,/+@-0
U -
Ial" dilak"kan erhit"ngan dengan ers% ()*
EH2
= ( 600 )
2
10,2141
7,0073 =
121,1$63
360000
2
E 7 !;/0--$ rm7 +$0/!0;2 rh7 -/,+!+ rs
8adi/ standar rm 4ang diilih adalah 7 !0 rm 7 $,0, rh 7 -/- rs%
6. Menen+,"an Poer Penga1,"
ig"nakan ersamaan dari Rase*
Re =
2
μ %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%()
dengan* i 7 /;,@ ft
E 7 -/- rs
Intan Khotimah / I0512028 19
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
20/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
V cam%7 ,/,,,; lm9ft s W cam%7 ,/0@0 kg9I
7 ;$/0- lm9ftmaka didaatkan nilai E Re 7 -/!- x -,!%ari fig% 0%0% Rase/ dieroleh E seesar 7 ;/;% #ehingga esarn4a da4a
4ang di"t"hkan "nt"k engad"kan*
= 3,$2 A 10-3
A 9) A(62,43 )(960 )3
(12 )$
dengan* P 7 da4a engad"k/ h
E 7 keceatan engad"k/ rm 7 !0 rm W 7 densitas cairan/ l9ft 7 ;$/0- lm9ft
i 7 diamter engad"k/ in 7 $2/,$$, in E 7 %o&er number 7 ;/;
dan didaatkan P 7 -/,@ h%
>nt"k erancangan/ da4a motor engad"k ditamah -,5 dari hasil
erhit"ngan dan ,/; H/ maka*
P 7 (-/,@ h x -/-) < (,/; H)7 -$/0@;+ h7 --/,+2+ k.
iilih motor engad"k dengan da4a -; h%
. PERANCANGAN PENDINGIN REAKTOR
2. Menen+,"an L,a) Tran)er Pana) Ber1a)ar"an U",ran Rea"+or
A r = H + 0,2$ 2
&r 7 /-$ % /2,0m % /2,0m < ,/2; % /-$ % (/2,0m)2
&r 7 2/22+ m2 < 2/;-$+;! m2
&r 7 $/@$$ m2
>nt"k mens"lai endingin dig"nakan air ada kondisi*Tin 7 ,oC
7 ,/-; K 7 0!o
To"t 7 $,oC7 -/-; K 7 -,$o
Trata1rata 7 ;oC7 ,0/-; K 7 +;o
P 7 - atm
Intan Khotimah / I0512028 20
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
21/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
C 7 - 't"9lm 7 $-/$0 k89kg K
V 7 ,/@, cP7 -/@- lm9ft jam W 7 -,-@/0 kg9m
k 7 ,/;0,-2 't"9jam ft Rd 7 ,/,,- ft2 hr 9't"
4.
∆∆
∆−∆=∆
-
2
-2
ln$
$
$ $ $ )*$+
Menen+,"an T LMTD
t- 7 ,oC t2 7 $,oC T- 7 +,oC T2 7 +,oC
idaatkan nilai T IMT 7 ;$/0$0- oC7 2@/00+ K 7 !22/+@ o
6. Menen+,"an Ma))a Pen1/ng/n ,n+," Rea"+or
( )-2 (C m
t t
, P
−=
L (ean endingin) 7 !20;,,2 k89jam
Massa endingin "nt"k reaktor 7 -;-;-/0! kg9jam7 $/-, l9jam
Karena air 7 - kg9I/ maka laj" air endingin 4ang dierl"kan adalah
-;-;-/0! I9jam%
$%
[ ] [ ] [ ][ ] [ ] [ ]
%V%k %V
V%V%C%%E%WI,/!%
k
%h,%-$
=-
2
,%-$-
P2
2
ii=
Menent"kan Koefisien Transfer
Panas dalam Reaktor
imana * i 7 diameter reaktor 7 -,/;-,+- ft
Intan Khotimah / I0512028 21
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
22/28
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
23/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
[ ] [ ]
[ ] [ ]
%
V%k %
V%V%C%k% jh
,%-$
=
-
,%-$-
Ph, =
Keterangan
k 7 kond"kti3itas termal endingin 7 ,/;0,-+!;! 't"9h%ft%
W 7 densitas endingin 7 2!/,-$+! l9ft
Y 7 3iskositas endingin 7 -/@-!,@,!0 l9ft%jam
C 7 kaasitas anas endingin 7 -,/,,,,-$$ 't"9lm%
& 7 l"as enamang aliran 7 !0/@;-$2@ ft2
B 7 Keceatan alir massa 7 $0$/0$+$+@! l9ft2%jame(j21 t2)9t 7 diameter e"i3alen (jZ2 1tZ2)9t 7 0/$-;02@-@; ft
Re 7 7 2@@/@!--@
idaatkan nilai koefisien transfer anas dalam jaket ke dinding reaktor
(ho) 7 220/020 't"98 ft2 %
9. Menen+,"an Koe/)/en Tran)er Pana) L,ar Rea"+or
O
%:h h iio =
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%()
dengan* hi 7 2+0/0!;+ 't"98 ft2
: 7 -,/$@!, ft
O 7 -- ft
idaatkan nilai koefisien transfer anas l"ar reaktor (hio) 7 20@/2$ 't"98
ft2 %
.i,o
i,oC
hh
%hxh >
+=
Menen+,"an N/$a, U3
)
dengan* ho 7 200/020 't"98 ft2
Intan Khotimah / I0512028 23
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
24/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
hio 7 20@/2$ 't"98 ft2
idaatkan nilai >C 7 --2/@2 't"9ft2 jam
:.
C
R >
- > +=
Menen+,"an N/$a/ UD
dengan* >C 7 --2/@2 't"9ft2 jam
R 7 ,/,,-
idaatkan nilai > 7 -,-/,- 't"9ft2 jam 7 ,/-!+ kkal9m2 s C
8. Menen+,"an L,a) Perp/n1a>an Pana) ang D//5/n"an
IMT KT%>
L&j=
dengan* L 7 !20;,,2 k8
7 $-@/2!$@ kkal9s
> 7 ,/-!+ kkal9m2 s oC
T IMT 7 ;$/0$0-; oC
idaat nilai l"as erindahan anas 4ang diijinkan (& j) 7 ;;/@$ m2%
Karena nilai &r 4ang tersedia [ & j 4ang ingin diindahkan/ maka jaket isa
dig"nakan seagai media endingin%
2-. Menen+,"an Le(ar Ja"e+
Iear jaket dirancang 7 ! in7 ,/$+++++ ft7 ,/-;2$ m
iameter jaket 7 t < 2 teal jaket < 2 lear jaketidaatkan diameter jaket 7 -!+/2;@$0 in
7 -$/-,$!$ ft7 $/2++-; m
22. Menen+,"an T/ngg/ Ja"e+
Intan Khotimah / I0512028 24
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
25/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
H B =A B - 0,2$
2
dengan* & j 7 ;;/@$ m2
7 $/2++-; m
idaat tinggi jaket (H j) 7 /,2@-; m2
24. Menen+,"an Te(a$ D/n1/ng Ja"e+
c,/!%P1f%F
P%r t i +=
dengan* P 7 -/2 atm
7 -@/!$ sia
f 7 -@%,,, sia
F 7 ,/-2;
r i 7 --,/!@;- in
c 7 ,/0idaat teal jaket (t j) 7 ,/2!0@%
#ehingga dig"nakan teal jaket standar 7 ,/-2; in
7 ,/,,@+ m
7 ,/,2!, ft
R. PERANCANGAN PIPA PENGELUARAN DAN PIPA PEMASUKAN
ari .alllas (-++0)/ dig"nakan ersamaan ia otim"m*i otim"m 7 /+ L,/$ W,/-
dengan* i 7 diameter otim"m/ in L 7 deit/ ft9s W 7 densitas/ l9ft
2. P/pa Pema),"an Rea"+an
Tael -0 Komosisi Komonen Pia Pemas"kan Reaktan
KomponenMa))a
(kg9jam)/ (g9ml) / /
CH2O $%@$/0$ ,/;++0 ,/0-; ,/$0+2
Intan Khotimah / I0512028 25
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
26/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
CHOH +/$;@- ,/,,;, ,/++!; ,/,,;,
H2O %-2,/2 ,%+;2 ,/+!;- ,/0-2To+a$ @%0-/20- - ,/0@;$
ensitas cam"ran7 ,/0@;$ g9ml7 0@;/$-! kg9m
7 ;$/!;,! l9ft
eit cam"ran 7 +/,-02 m9jam7 -0/$@+ ft9jam7 ,/,00; ft9s
#ehingga didaat i otim"m 7 2/2,2+ inari tael -- Kern (-+;,)/ diilih ia dengan sesifikasi*
iamater dalam (:) 7 2/$!+ iniameter l"ar (O) 7 2/00 in -ormal %i%e si.e :P#7 2 in lo& area %er %i%e 7 $/@+ in2
-umber sche"ule 7 $,
4. P/pa Pema),"an Ka+a$/) H4SO;
Tael -+ Komosisi Komonen Pia Pemas"kan Katalis
KomponenMa))a
(kg9jam)/ (g9ml) / /
H2O %-2,/2+! ,/+;-+ ,/+!;- ,/+-0!
H2#O$ -;@/020 ,/,$0- -/@+;0 ,/,0!;
To+a$ -;+/$;$@ - -/,,;-
ensitas cam"ran7 -/,,;- g9ml7 -%,,;/,+$$ kg9m
7 !2/@$! l9ft
eit cam"ran 7 /2!-; m9jam7 --;/-0, ft9jam
7 ,/,-++ ft9s#ehingga didaat i otim"m 7 -/$-+2 inari tael -- Kern (-+;,)/ diilih ia dengan sesifikasi*iameter dalam (:) 7 -/; iniamter l"ar (O) 7 -/!! in
-ormal %i%e si.e :P#7 - in lo& area %er %i%e 7 -/; in2
-umber sche"ule 7 $,
Intan Khotimah / I0512028 26
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
27/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
6. P/pa Penge$/aran Pro1,"
Tael 2, Komosisi Komonen Pia Pengel"aran Prod"k
KomponenMa))a
(kg9jam)/ (g9ml) / /
CH2O +$!/+@ ,/--@; ,/+,, ,/-,!2
CHOH +/$;@- ,/,,$+ ,/@;2; ,/,,@H2O %-2,/2+! ,%0@; -/-+2; ,/$!2-
CH!O %@0@/0@00 ,/$@,$ -/!@$$ ,/@0@@
H2#O$ -;@/020 ,/,-+! -/-+-0 ,/,2$
To+a$ 0%,;2/$!$ - ;/@-$$ -/0,
ensitas cam"ran7 -/0, g9ml7 -0/+@;! kg9m
7 0!/!0 l9fteit cam"ran 7 ;/022! m9jam7 2,;/!2-+ ft9jam7 ,/,;@- ft9s
#ehingga didaat i otim"m 7 -/+2,- inari tael -- Kern (-+;,)/ diilih ia dengan sesifikasi*iamater dalam (:) 7 2/,!@ iniameter l"ar (O) 7 2/0 in
-ormal %i%e si.e :P#7 2 in lo& area %er %i%e 7 /; in2
-umber sche"ule 7 $,
;. P/pa Pema),"an A/r Pen1/ng/n
>man &ir Pendingin 7 2%!,!/+,; kg9jamensitas cam"ran 7 2!%,-/$+! kg9m
7 -%!$-/+;0 l9ft
eit cam"ran 7 ,/,++- m9jam7 /;, ft9jam7 ,/,,,- ft9s
#ehingga didaat i otim"m 7 ,/$;, inari tael -- Kern (-+;,)/ diilih ia dengan sesifikasi*iamater dalam (:) 7 -/,$+ iniameter l"ar (O) 7 -/2 in
Intan Khotimah / I0512028 27
-
8/18/2019 perancangan reaktor alir berpengaduk
28/28
Perancangan Reaktor – Teknik Reaksi Kimia 2
-ormal %i%e si.e :P# 7 - in lo& area %er %i%e 7 ,/0!$ in2
-umber sche"ule 7 $,
o$e
&s"msi lear man"sia rata1rata 7 $,1;; cm7 -;/@;12-/!; in
iakai ia standar/ dari tael -- Kern (-+;,) dengan sesifikasi*:P# 7 2$#E 7 2,O 7 2$ in
: 7 2/2;
\
La O,+ Rea"+or
Bamar ; Penamang Mem"j"r Reaktor
Bamar ! Tamak &tas Reaktor