Alat Reaktor

Alat Reaktor

Reaktor adalah suatu alat proses tempat dimana terjadinya suatu reaksi berlangsung,baik itu reaksi kimia atau reaksi nuklir dan bukan secara fisika. Reaktor kimia adalah segalatempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuranyang besar seperti reaktor skala industry. Reaktor CSTR beroperasi pada kondisi steady statedan mudah dalam controltemperatur, tetapi waktu tinggal reaktan dalam reaktor ditentukanoleh laju alir dari umpan yang masuk atau keluar, maka waktu tinggal sangat terbatassehingga sulit mencapai konversi reaktan pervolume reaktor yang tinggi karena dibutuhkanreaktor dengan volume yang sangat besar (Smith, 1981).Reaktor adalah jantung dari proses kimia. Reaktor adalah suatu tempat proses dimanabahan-bahan diubah menjadi produk, dan perancangan reaktor untuk industri kimia harusmengikuti keperluan:1.Faktor kimia : reaksi kimia.2.Faktor transfer panas.3.Faktor transfer massa.4.Faktor keselamatan (Coulson, 1983).Continuous Stirred Tank Reactor adalah reaktor yang dirancang untuk mempelajariproses-proses penting dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini merupakan salah satu dari 3 tipereaktor yang bisa bersifat interchangeablepada unit service reaktor. Reaksi dimonitor olehprobekonduktivitas dari larutan yang berubah dengan konversi dari reaktan menjadi produk.Artinya ini merupakan proses titrasi yang tidak akurat dan tidak efisien dimana ini digunakanuntuk memonitor perkembangan reaksi yang tidak begitu penting. Reaksi yang terjadi adalahreaksi safonifikasietil asetat dengan menggunakan NaOH yang dilakukan pada kondisitekanan dan temperatur yang aman (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009).
Video alat-alat kimia dapat di lihat di link berikut : https://www.youtube.com/watch?v=vhOpIrUjdw0

Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi yang paling umum). Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan bahan bukan fase misalnya dari air menjadi uap yang merupakan reaksi fisika.

Dalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. Tentu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. Biaya operasi biasanya termasuk besarnya energi yang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator, dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasan atau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, gaya gesekan (pengaduk dan cairan), dll.

Berikut ini merupakan macam-macam reaktor:

1. Reaktor Batch

    a. Reaktor Semi Batch

3. Reaktor Konyinyu

    a. CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor)

    b. PFR (Plug Flow Reaktor)

    c. PBR (Packed Bed Reaktor)

4. Bio Reaktor

Diatas merupakan macam-macam rektor,. dan untuk pengertiannya yaitu sebagai berikut:

1. Reaktor Batch

Reaktor Batch merupakan raktor yang menghasilkan produk dengan basis tiap satuan batch. Dalam satu kali proses batch, reaktan dikonversi menjadi produk dalam waktu tertentu hingga kesetimbangan tercapai atau reaktan habis bereaksi. Dalam reaktor batch, konversi (X) berubah setiap saat sebagai fungsi waktu hingga kesetimbangan tercapai atau reaktan habis bereaksi dalam satu batch.

a. Dalam reaktor Batch, terdapat juga reaktor semibatch. Reaktor Semi Batch merupakan jenis reaktor yang digunakan untuk meningkatkan selektivitas reaksi fase cair. Sebagai contoh, dua reaksi simultan berikut ini:

Reaksi pertama menghasilkan produk D

A + B  è  D

Kecepatan reaksinya:

rD = kC2ACB

Reaksi kedua menghasilkan produk U

A + B  è  U

Kecepatan reaksinya:

rU = kUCAC2B

Selektivitas (S D/U) = kD.C^2A.CB  / kU.CA.C^2B  =  kD.CA  / kU.CB

Selektivitas merupakan angka yang menunjukkan seberapa besar reaksi membentuk produk yang kita inginkan (D) dibandingkan produk yang tidak kita inginkan (U), yaitu dengan menjaga konsentrasi A tetap tinggi dan konsentrasi B rendah, dengan begitu maka dapat meningkatkan pembentukan produk D dan menurunkan pembentukan produk U.

2. Reaktor Kontinyu

Reaktor kontinyu merupakan reaktor yang beroperasi secara terus-meneru dimana reaktan akan terus mengalir dan diikuti reaksi disepanjang reaktor. Semakin besar/panjang ukuran reaktor maka kesempatan reaktan untuk bereaksi akan semakin besar karena waktu reaksinya lebih lama. Dengan kata lain, waktu tinggal berbanding lurus dengan volume reaktor, sehingga dapat dikatakan konversi (X) merupakan fungsi volume reaktor. Ada beberapa macam reaktor yang masuk kedalam reaktor kontinyu, yaitu: Reaktor CSTR, PFR dan PBR. Berikut akan penulis jelaskan definisi dari macam-macam reaktor kontinyu.

a. CSTR (Continuous Stirred Tank Reaktor)

Reaktor CSTR yaitu reaktor yang dapat digunakan untuk reaksi homogen dimana suhu, konsentrasi dan kecepatan reaksi diantara zat-zat yang bereaksi sama di semua posisi reaktor atau dapat dikatakan konsentrasi dan kecepatan reaksi bukan fungsi waktu dan posisi dalam reaktor.

b. PFR (Plug-Flow Reactor)

Reaktor PFR merupakan reaktor jenis kontinyu yang berbentuk pipa, sehingga di sepanjang reaktor terjadi perubahan konsentrasi, suhu dan kecepatan reaksi baik arah axial maupun radial. Reaktan masuk kemudian mengalir disepanjang reaktor dan bereaksi sehingga konversi meningkat dengan meningkatnya panjang reaktor.

c. PBR (Packed-Bed Reaktor)

Reaktor PBR merupakan reaktor tubular yang didalamnya terdapat partikel katalis. Pada dasarnya persamaan neraca massa PBR sama dengan neraca massa PFR, hanya perhitungan pada berat katalisnya (w) yang berbeda.

3. Bioreaktor

Dari yang paling sederhana sampai yang paling kompleks, proses biologis dapat digolongkan sebagai fermentasi, proses fisiologis dasar dan tindakan hidup entitas. Selanjutnya fermentasi dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:

1. mereka dipromosikan dan dikatalisasi oleh mikroganisme atau mikroba (ragi, bakteri, ganggang, jamur dan protozoa),

2. mereka dipromosikan oleh enzim (bahan kimia yang diproduksi oleh mikroganisme). Secara umum fermentasi adalah reaksi dimana bahan baku organik diubah menjadi produk oleh aksi mikroba atau oleh aksi enzim didalam sebuah tempat yang disebut bioreaktor atau fermentor.

Berdasarkan Bentuknya Reaktor Alir Pipa Reaktor alir pipa desebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh pemampang pipa. Di reaktor komposisi , suhu dan tekanan diseluruh penampang reaktor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor. Reaktor jenis ini banyak digunakan dalam industri dengan zat pereaksi atau reaktan berupa fase gas atau cair dengan kapasitas produksi yang cukup besar.            

Reaktor tangki ideal adalah bila pengadukan sempurna, sehingga komposisi dan suhu di dalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat di pakai untuk proses batch, semi baatch dan proses alir   Reaktor Batch Reaktor batch adalah tempat terjadinya suatu reaksi kimia tunggal, yaitu reaksi berlangsung dengan hanya satu persamaan laju reaksi yang berpasangan dengan persamaan kesetimbangan dan stoikiometri.Reaktor ini biasanya sangat cocok untuk pokduksi berkapasitas kecil. Reaktor alir ada dua jenis yaitu:  Reaktor Alir Tangki Berpengaduk    Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB ) merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Pada industri berskala besar pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk meliputi tiga tahap yaitu pengisian reaktor tinggi overflow, kondisi kontinyu dan kontinyu steady state. Evaluasi variabel-variabel operasi sangat mudah dilakukan pada kondisi steady state.

Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB ) ini dipanaskan baik menggunakan sistim tertutup di dalam tangki atau jaket yang mengelilingi tangki. Pada tangki pencampur yang digunakan pada reaktor kimia, dua fluida atau lebih direaksikan bersama untuk menghasilkan suatu fluida yang berbeda dari fluida sebelumnya. Reaksi ini terjadi pada temperatur tertentu yang harus dipertahankan tetap besarnya atau konstans agar dapat dihasilkan temperatur dan jenis fluida keluaran yang diinginkan.      

Reaktor Alir Pipa     Reaktor alir pipa desebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh pemampang pipa. Di reaktor komposisi , suhu dan tekanan diseluruh penampang reaktor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor. Reaktor jenis ini banyak digunakan dalam industri dengan zat pereaksi atau reaktan berupa fase gas atau cair dengan kapasitas produksi yang cukup besar.  

Reaktor Semi Batch Para reaktor batch semi mungkin adalah jenis yang palingsering reaktor dalam industri kimia,terutama di cabang kimia halus, di laboratorium kimia organik dan dalam proses bioteknologi. Motivasi untuk Menggunakan Semi-Batch Reaktor       

1. Kontrol konsentrasi reaktan untuk meningkatkan selektivitas reaksi.       

2. Penambahan reaksi sedikit demi sedikit untuk mengontrol istribusi komposisi produk (e.g polimerisasi).       

3. Kontrol produksi panas reaksi (reaksi eksoterm).       

4. Hindari toksisitas substrat untuk memproduksi organisme atau enzim yang terisolasi.        5. Penghapusan produk untuk meningkatkan konversi dan selektivitas.      

 6. Hindari akumulasi memberi reaksi terhadap dekomposisi termal.       

7. Simulasikan produksi berkelanjutan terutama untuk skala kecil.            

Dalam kontras yang mengejutkan, reaktor batch semi adalah yang paling dibahas dalam kimia dan biokimia industri. Alasan utama bagiperbedaan ini adalah kesulitan dalam mendapatkan solusi analitis dari persamaan diferensial yang menggambarkan suatu jenis reaktor. Selain itu, di reaktor semi-batch segalanya biasanya bervariasi, konsentrasi, suhu dan volume. Metodologi yang kami gunakan dalam Tentu saja, bagaimanapun, memberikan pendekatan yang lurus ke depan untuk solusi dari masalah ini. mulai dari bahan dasar dan menyeimbangkan energi,solusi dari persamaan diferensial yang mengatur mudah diperoleh denganintegrasi numerik, misalnya menggunakan BerkeleyMadonna. Alat tersebutjuga memungkinkan lurus ke depan optimasi profil makan.   Berdasarkan Keadan Operasinya   Reaktor Isotermal Reaktor Isotermal adalah jika umpan atau fluida yang masuk dan tercampur dalam reaktor  maka aliran fluida yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama  Reaktor Adiabatis     Reaktor Adiabatis adalah tidak ada perpindahan panas antara reactor dengan sekelilingnya. Ditinjau dari segi operasionalnya, reactor adiabatic yang paling sederhana, cukup dengan menyekat reactor, sehingga tidak ada panas yang hilang ke sekelilingnya.  Reaktor Fixed Bed     Reaktor Fixed Bed adalah reaktor dengan menggunakan katalis padat yang diam dan zat pereaksi berfase gas. Butiran-butiran katalisator yang biasa dipakai dalam reaktor fixed bed adalah katalisator yang berlubang di bagian tengah, karena luas permukaan persatuan berat lebih besar jika dibandingkan dengan butiran katalisator berbentuk silinder, dan aliran gas lebih lancar.  Reaktor Fluidized Bed      Reaktor Fluidzed Bed adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga  Bubble Tank       Bubble Tank adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga.   Agitate Tank      Agitate Tank adalah digunakan untuk menyediakan reservoir penyimpanan untuk batch campuran dari mixer kecepatan geser tinggi. Tiiga fungsi utama dari Agitate Tank :

1.Persamaan gelembung udara terjebak selama proses pencampuran.

2.Agitate bertindk sebagai reservoir penyimpanan untuk batch campuran yang memungkinkan kelangsungan penyediaan dipertahankan untuk pompa.

3.Agitate dari dayung khusus bebentuk menjaga campuran dalam suspensi sebelum pemompaan.      Spray Tower       Spray Tower adalah perangkat kontrol terutama digunakan untuk pengkondisian gas ( pendingin dan pelembab ) atau untuk tahap pertama atau penghapus partikel gas. Mereka juga digunakan di banyak gas cerombnong desulfurisasi sistem untuk mngurangi penumpukan plugging dan skala oleh polutan. 

Share this post