8.1.docx

SOAL 8.1 Suatu sistem dari 3 reaksi parallel (Trambouze dan Piret,1959) yaitu ditunjukkan pada skema reaksi berikut : k2 k3 k1 A B A C A D Dimana reaksi diatas berturut-turut orde 0, orde 1 dan orde 2. Dengan nilai k1 = 0,025 mol/Lmenit, k2 = 0,2 menit-1 , dan k3 = 0,4 L/mol-menit. Dan konsentrasi awal dari CA = 1 mol/L. Gunakan algoritma dari attainable region untuk menemukan reactor network yang memberikan selektivitas C dari A yang maksimal. Jawab: A A A

k1

k2

k3

B

reaksi dengan orde 0, sehingga didapat : rB = k1 . CA0 rB = k1

C

reaksi dengan orde 1, sehingga didapat : rC = k2 . CA1

D

reaksi dengan orde 2, sehingga didapat : rD = k3 . CA2

Maka didapat rB = k1, dimana: 𝑑𝐶𝐵 𝑑𝑡

= 0,025 mol/L-menit

rC = k2 CA1 𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑡

= 0,2 menit-1 . (1 mol/L)

rD = k3 CA2 𝑑𝐶𝐷 𝑑𝑡

= 0,4 L/mol-menit . (12 mol/L)2

1. PFR Dari kesetimbangan mol dan rate laws pada PFR untuk reaksi di atas dalam fungsi space time adalah sebagai berikut : 𝑑𝐶𝐴 𝑑𝜏 𝑑𝐶𝐵 𝑑𝜏 𝑑𝐶𝐶 𝑑𝜏 𝑑𝐶𝐷 𝑑𝜏

= - k1 CA – k2 CA – k3 CA

(pers. 1)

= k1 CA

(pers. 2)

= k2 CA

(pers. 3)

= k3 CA

(pers. 4)

τ merupakan suatu symbol waktu tinggal pada PFR. Persamaan kinetika untuk senyawa B dan D tidak dibutuhkan dalam membentuk attainable region karena

senyawa tersebut tidak ada pada pers. 1 dan pers. 3 untuk mencari nilai maksimal selektivitas C dari A.

2. CSTR Dari kesetimbangan mol dan rate laws pada CSTR untuk reaksi di atas dalam fungsi space time adalah sebagai berikut : CA0 – CA = τ [- k1 CA – k2 CA – k3 CA ] (pers. 5) CB = τ [k1 CA] (pers. 6) CC = τ [k2 CA] (pers. 7) CD = τ [k3 CA] (pers. 8) Nilai untuk masing masing kinetika reaksi adalah k1 = 0,025 mol/L-menit, k2 = 0,2 menit-1 , dan k3 = 0,4 L/mol-menit. Dan konsentrasi awal dari CA0 = 1 mol/L.