Fluid-fluid Reactor Design.pptx

Fluid-Fluid Reactors : Design Kelompok 1: Nur Haniza Roviqoh D. (21030115120022) Wiwik Dwi Novia K. (21030115120032) Ratna Juwita Sari (21030115140162) Daniel Asdi Baskoro S. (21030115140184 ) Shela Sofiana (21030116120034 ) Renyka Dwi F. (21030116120038)

Ada dua jenis alat kontak, yaitu menara dan tangki. Alat kontak ini memiliki perbedaan yang besar rasio volume G/L, daerah antarmuka, kg dan kl, dan konsentrasi penggerak.

Gambar 24.1 alat kontak menara dan tangki untuk gas/liquid reaksi

Faktor-Faktor yang Harus Diperhatikan dalam Memilih Alat Kontak

• Pola Kontak

Driving force perpindahan massa terbesar terjadi pada kontaktor berjenis Tower/Menara, sedangkan yang terkecil adalah tangki berpengaduk.

• 𝒌𝒈 dan 𝒌𝒍 Jika kondisi operasi adalah butiran air pada gas maka kg besar dan kl kecil. Sedangkan untuk kondisi gelembung udara pada cairan maka nilai kg kecil dan kl besar.

• Laju alir Packed beds akan bekerja maksimal ketika laju alir relative Fl/Fg ≈ 10 pada tekanan 1 bar. Alat kontak lainnya lebih fleksibel karena memiliki range Fl/Fg yang lebih besar.

• Posisi Hambatan Jika hambatan berada di lapisan film gas/cair dan diinginkan luas permukaan interfasial yang besar, maka alat kontak yang umum digunakan adalah alat kontak berpengaduk dan kolom. Jika lapisan film cair lebih dominan, hindari penggunanaan alat kontak semprot. Sedangkan jika lapisan film gas lebih dominan, hindari alat kontak gelembung

Jika hambatan di badan utama dari cairan, dan diinginkan fl = Vl/Vr maka hindari penggunaan menara/tower dan gunakan alat kontak tangki.

• Kelarutan Untuk gas yang sangat mudah larut (nilai konstanta Henry kecil) contoh amonia, hindari pemakaian alat kontak gelembung. Sedangkan untuk gas yang tidak mudah larut (nilai H besar) contoh O2, N2, hindari alat kontak spray tower.

• Reaksi dengan hambatan lapisan film cair yang rendah Untuk absorpsi gas mudah larut, reaksi kimia tidak berefek Untuk absorpsi gas sukar larut, reaksi kimia sangat membantu dan dapat mempercepat laju absorpsi.

24.1 Straight Mass Transfer Tranfer Massa untuk Plug Flow G/Plug Flow L pada tower dengan aliran Countercurrent

Tranfer Massa untuk Plug Flow G/Plug Flow L pada tower dengan aliran Countercurrent

24.2 TRANFER MASSA DENGAN REAKSI YANG TIDAK TERLALU LAMBAT Diasumsikan lajunya cukup cepat supaya tidak ada A yang tidak bereaksi yang memasuki main body dari liquid.

Tranfer Massa dan Reaksi untuk Plug Flow G/Plug Flow L pada tower dengan aliran Countercurrent Untuk bagian diferensial dari absorber-reactor kita menuliskan

Kemudian ditata ulamg dan diintegrasikan I dan II, II dan III, I dan III sehingga didapatkan persamaan dibawah

 Untuk Mengetahui Nilai Vr, Tentukan beberapa nilai PA, umumnya menggunakan PA1, PA2, dan satu nilai antara nilai tersebut. Cari nilai CB terhadap nilai PA yang ditentukan. Evaluasi kecepatan reaksi dari setiap poin dengan persamaan berikut

Mengintegrasikan persamaan tersebut dalam grafik

Tranfer Massa dan Reaksi untuk Plug Flow G/Plug Flow L pada tower dengan aliran Cocurrent  Untuk Mengetahui Nilai Vr, Tentukan beberapa nilai PA, umumnya menggunakan PA1, PA2, dan satu nilai antara nilai tersebut. Cari nilai CB terhadap nilai PA yang ditentukan. Evaluasi kecepatan reaksi dari setiap poin dengan persamaan berikut

Mengintegrasikan persamaan tersebut dalam grafik

hampir sama dengan tower countercurrent, namun nilai Fl menjadi –Fl atau Fg menjadi –Fg. Algoritma penyelesaian sama

Tranfer Massa dan Reaksi untuk Mixed Flow G/Mixed Flow L pada Reaktor Tangki Berpengaduk

•

•

Untuk mengetahui nilai Vr , mengevaluasi nilai –rA’’’’ dari komposisi yang diketahui pada persamaan diatas. Untuk mengetahui nilai CBout dan pAout dengan Vr diketahui, menebak nilai pAout, mengavaluasi nilai CBout, kemudian –rA’’’’, kemudian Vr. Membandinkan nilai Vr hasil trial dan data. Jika berbeda tebak nilai pAout lain.

Tranfer Massa dan Reaksi untuk Plug Flow G/Mixed Flow L pada Kontaktor Tangki Bubble • Pada kontaktor ini harus dikaji melaui 2 pendekatan, Pendekatan pertama melalui sebuah differensial dari besar fraksi A yang hilang oleh gas karena G ada pada Plug Flow, dan yang kedua melalui kesetimbangan total untuk B karena L pada Mixed Flow. • kenaikan gas

• Untuk cairan secara keseluruhan dan untuk gas secara keseluruhan, keseimbangan tentang keseluruhan reaktor memberikan

• Sehingga

• Jika Vr diketahui dan kondisi keluar diketahui, maka prosedur ini langsung. Memilih sejumlah nilai pA dan mengintegrasikan secara grafis. Jika pout dan CBout , ditemukan di volume reaktor dikenal Vr maka kita memerlukan solusi trial and error. Cukup menebak CBout dan kemudian melihat apakah Vcalculated = Vgiven

Tranfer Massa dan Reaksi untuk Mixed Flow G/Batch Uniform L pada Kontaktor Tangki Agitasi Batch

Untuk Menemukan Waktu yang dibutuhkan untuk Operasi 1.Pilih jumlah nilai CB , dinyatakan dengan nilai CB0, CBf dan nilai CB tengah. Nilai kira kira pAout untuk setiap CB. 2.Berikutnya menghitung MH, Ei, dan kemudian E dan –rA’’’. Pada step ini kadang membutuhkan trial and error. 3.Lihat apakah I dan III adalah satu sama lain.

Dan terus menyesuaikan pAoutSebagai jalan pintas : jika pA < π dan jika E = MH maka E independen dari pA di mana kasus I dan III bergabung untuk memberikan

4.Kemudian kombinasi II dan III untuk menemukan waktu proses

5.Kali ini dapat dibandingkan dengan minimum yang diperlukan jika semua A bereaksi dan tidak lolos. Situasi ini diwakili oleh pAout = 0 pada semua waktu

6. Kombinasi t dan tmin memberikan effisiensi dari A

TERIMA KASIH