7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

1/25

KINETIKA DAN KATALIS

REACTOR PLUG FLOW

KELOMPOK IIMAULANA HARIS MUHAJIR / H1D105014

INDRA PRANA / H1D105016

FATHUL HAMIDI / H1D105028

M. JOKO ADI NUGROHO / H1D105063

I PUTU ARYA Y / H1D205002

SUGIANTORO / H1D205004

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

2/25

T U J U A N

Untuk mengetahui karakteristik jenis Plug

Flow ReaktorMengetahui unit operasi penggunaan

reactor pipa sambung (Plug Flow Reaktor)

untuk mencapai atau menghasilkan outputyang sudah ditetapkan.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

3/25

I N F O R M A S I

U M U M

Model matematikanya dapat diterapkan untuk semua jenisfluida: gas, cairan, dan slurries (setengah cairan yangmerupakan campuran dari air dan semen, tanah liat, atau

pupuk)

Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yangsama sehingga waktu tinggal () sama untuk semua elemenfluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui reactor idealdisebutplug. Saatplugmengalir sepanjang PFR, fluida

bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arahaxial (dari arah depan atau belakang). Setiapplugdenganvolume berbeda dinyatakan sebagai kesatuan yangterpisah-pisah (hampir seperti batch reactor) saat diamengalir turun melalui pipa PFR

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

4/25

D E F I N I S I

REACTOR PLUG FLOWAdalah suatu alat yang digunakan untukmereaksikan suatu reaktan dalam hal inifluida dan mengubahnya menjadi produkdengan cara mengalirkan fluida tersebutdalam pipa secara berkelanjutan(continuous). Biasanya reaktor inidipakai untuk mempelajari berbagaiproses kimia yang penting sepertiperubahan kimia senyawa, reaksi termal,dan lain-lain. Di mana katalis diletakkanpada suatu pipa lalu dari sela-sela katalisdilewatkan bahan baku seperti airmelewati sela-sela pasir pada saringan

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

5/25

PERBEDAAN CSTR DAN PFR

CSTR

adalah reaktor model berupatangki berpengaduk dandiasumsikan pengaduk yang

bekerja dalam tanki sangatsempurna sehingga konsentrasitiap komponen dalam reaktorseragam sebesar konsentrasialiran yang keluar dari reaktor.Model ini biasanya digunakanpada reaksi homogen di mana

semua bahan baku dankatalisnya berfasa cair, ataureaksi antara cair dan gasdengan katalis cair

PFR

Untuk reaksi heterogen,misalnya antara bahan baku gasdengan katalis padat

menggunakan model PFR. PFRmirip saringan air dari pasir.Katalis diletakkan pada suatupipa lalu dari sela-sela katalisdilewatkan bahan baku sepertiair melewati sela-sela pasir padasaringan. Asumsi yang

digunakan adalah tidak adaperbedaan konsentrasi tiapkomponen yang terlibat disepanjang arah jari-jari pipa.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

6/25

PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses

penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma

dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis. Dalambeberapa 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

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

7/25

Di dalam PRF, konsentrasi produk meningkat

sepanjang perjalanan dalam reaktor

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

8/25

HUBUNGAN TEMPERATUR DALAM PRF

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

9/25

S I S T E M

P E N G O P E R A S I A N

Reaktan diinjeksikan ke dalam lintasan

tengah, sementara itu gas inertdisalurkan melalui dinding pipa. Kitaberasumsi bahwa hanya pada dasar pipaterdapat endapan, akibat kondisi pipayang panas.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

10/25

Karena kecepatan gas adalah sama dimana-mana maka terjadi jalur arus secara konveksidan difusi dengan arah yang berbeda. Transportsepanjang jalur arus terjadi akibat konveksi,sementara sepanjang tegak lurus arus terjadi

akibat difusi. Setelah melalui prosespemanasan , kemudian produk yang diinginkanakan keluar menuju exhaust

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

11/25

CONTOH REAKSI

Reaksi Etana dalam PFRMendapatkan etena dari etana melibatkanreaksi kimia yang bertempat di dalam pipakalor panjang. Pipa ini biasa disebut unitpemecahan dengan arus panas (a thermalcracking unit) yang merupakan salah satu tipedari plug flow reactor. Gambar skema proses

dalam plug flow reactor :

Pipa yang besar adalah tungku pemanas yangmemanaskan etana ketika mengalir sepanjangpipa. Pemanasan yang dilakukan pada bahankimia di dalam pipa, memudahkan terjadinyareaksi kimia. Seperti dapat kita lihat dalamgambar, ethana adalah molekul yangdimasukkan ke dalam plug flow reactor, dan

setelah jalannya reaksi kimia, etena keluar daripipa.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

12/25

Dua persamaan reaksi awal yang terjadidengan memasukkan gas alami:

CH4 + H2O --> 3H2 + CO

CO + H2O H2 + CO2Reaksi kedua ditujukan untuk menghilangkanCO yang dapat menjadi inhibitor bagi katalis.Hal ini penting terutama untuk prosespembentukan ammonia. Reaksi keduamerupakan reaksi bolak-balik Peningkatan

suhu dapat menyebabkan reaksi berjalan kekanan

Reaksi Awal pada Produksi

Ammonia dan Metanol

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

13/25

A P L I K A S I

Reaksi Skala Besar

Reaksi Cepat

Reaksi homogen

Reaksi heterogen

Produksi terus-menerus

Reaksi pada Suhu Tinggi

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

14/25

PFR

Mole Balance:

Rate Law:

Stoichiometry: Gas: T = T0, P = P0

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

15/25

Combine:

For X = 0.9: V = 45.3 dm3

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

16/25

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

Reaksi : 2A B

Informasi tambahan :

CA0 = 0.2 mol/dm3KC = 100 dm3/mol k = 2 dm3/mol-minFA0 = 5 mol/min

First calculate Xe:

Xe = 0.89

X = 0.8Xe = 0.711

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

17/25

K E U N T U N G A N

Tingkat perubahannnya besar dalamsetiap volumenya

Bekerja dalam periode waktu yangcukup lama tanpa tenaga kerjasehingga upah produksi rendah

Perpindahan kalornya baik sekali

Operasinya terus-menerus

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

18/25

K E R U G I A N

Sulit mengontrol temperaturnya

Tingginya temperature yang tidak

diinginkan dapat terjadi Proses pemberhentian dan

pembersihannya mahal

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

19/25

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 300C.

Reaktor panjang pada bagian sebelah kiri gambar digunakan untuk

memasukkan katalis padat.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

20/25

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.

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

21/25

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

22/25

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

23/25

KESIMPULAN

Plug Flow Reaktor untuk operasi terus-menerus.

PFR digunakan untuk mempelajaribeberapa proses penting seperti reaksitermal dan reaksi kimia dalam alirangas yang cepat serta daerah katalisis.

PFR Untuk reaksi heterogen, misalnyaantara bahan baku gas dengan katalispadat

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

24/25

DAFTAR PUSTAKA

www.pilot-plant.com/reaction.htmlwww.pilot-plant.com/images/plug-flow-

reactor.jpg

Web Kimia Indonesia _ Fokus BelajarMerancang Pabrik Kimia_ Sistem Prosesdan Sistem Pemroses.htm

www. Boundry. Lyr.html

www.kamus.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/plug_flow_

reactor_model

http://en.wikipedia.org/wiki/Plug_flow_reactor_modelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Plug_flow_reactor_model

7/27/2019 51777118 Plug Flow Reactor

25/25

_terimakasih_