Fixed Bed PDF

Preview

Summary

HALAM AN J UDUL MAKALAH REAKTOR FIXED BED TEKNIK REAKSI KIMIA Disusun oleh : Kelompok 5 1. Angga Oktyashari 021150053 2. Deny Septianto 021150057 3. Yuswari Aji Purnomo 021150064 4. Rifka Annisa Fitri 021150069 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIV...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Fixed Bed Angga Oktyashari

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

MAKALAH REAKT OR FIXED BED T EKNIK REAKSI KIMIA PROGRAM ST UDI DIPLOMA III T EKNIK … hilda kusuma

T EKNIK REAKSI KIMIA III DEACT IVAT ION CATALYST REACT OR, SLURRY REACT OR DAN PEMILIHAN REA… Hassan Assaqaf Macam-Macam Reakt or, Nat ural Gas Reforming, Downst ream Process Rizka Rachmaniar

HALAM AN J UDUL

MAKALAH REAKTOR FIXED BED TEKNIK REAKSI KIMIA

Disusun oleh : Kelompok 5 1. Angga Oktyashari

021150053

2. Deny Septianto

021150057

3. Yuswari Aji Purnomo

021150064

4. Rifka Annisa Fitri

021150069

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami bisa menyelesaikan makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Teknik Reaksi Kimia. Makalah ini disusun berdasarkan sumber dari buku dan ditambah dengan referensi dari berbagai internet yang tentunya berhubungan dengan mata kuliah ini. Dalam penyusunan makalah ini kami menyadari masih banyak kekeliruan dan kekurangannya, untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya kami ucapkan kepada: 1. Allah SWT, atas segala rahmat-Nya sehingga segala sesuatunya bisa berjalan lancar. 2. Ibu Ir. Endang Sulistyawati, MT selaku dosen mata kuliah Teknik Reaksi Kimia atas semua ilmu yang diberikan. 3. Rekan-rekan

lainnya

yang

turut

membantu

hingga

makalah

ini bisa

terselesaikan. Semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi para pembaca serta semua pihak yang membutuhkan.

Yogyakarta, 23 Oktober 2017

Penyusun

ii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................... i KATA PENGANTAR................................................................................................ ii DAFTAR ISI............................................................................................................ iii BAB I PENDAHULUAN............................................................................................1 1.1.

Latar Belakang.............................................................................................1

1.2.

Tujuan.........................................................................................................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................3 2.1.

Pengertian Reaktor Fixed Bed .......................................................................3

2.2.

Kelebihan dan Kekurangan Reaktor Fixed Bed...............................................6

2.3.

Macam-macam Reaktor Fixed Bed ................................................................7

2.4.

Aspek Teknis Pengoperasian atau Perancangan..............................................8

2.5.

Desain Umum Fixed Bed Reactor .................................................................9

BAB III PENUTUP .................................................................................................. 10 3.1

Kesimpulan ............................................................................................... 10

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 11

iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia, nuklir, dan biologis, dan bukan secara fisika. Ada berbagai macam jenis dan bentuk yang dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa faktor dan jenis-jenis reaktor. Untuk itulah alasan pemilihan jenis reaktor yang tepat tujuan pemilihannya serta parameter yang mempengaruhi rancangan nya untuk proses kimia tertentu perlu diketahui. Tujuan utama dalam memilih jenis reaktor adalah alasan ekonomis, keselamatan, dan kesehatan kerja, serta pengaruhnya terhadap lingkungan. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang menjadi pertimbangan dalam memilih jenis reaktor tertentu: 1. Mendapat keuntungan yang besar, konversi, dan efisiensi terbesar 2. Biaya produksi rendah 3. Modal kecil/volume reaktor minimum 4. Operasinya sederhana dan murah 5. Keselamatan kerja terjamin 6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya Dalam merancang suatu reaktor perlu diperhatikan parameter-parameter tertentu juga agar reaktor yang dibangun dapat memenuhi unjuk kerja yang diharapkan, seperti waktu tinggal, volum, temperatur, tekanan, konsentrasi, dan koefisien. Pada dasarnya dalam merancang reaktor perlu diperhatikan faktor neraca massa dan energinya. Secara garis besar, umumnya reaktor dianggap ideal atau beroperasi dalam keadaan steady state, dengan kata lain besarnya massa yang masuk akan sama dengan massa yg keluar ditambah akumulasi. Berdasarkan penjelasan singkat tentang reaktor di atas, tentu saja penyususnan reaktor bukanlah hal yang mudah.

dalam

Perlu diperhatikan sekali

penyusun-penyusunnya. Baik dari luar reaktor maupun dari dalam reaktor. Faktor 1

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 seperti pengadukan, dll. Oleh karena itu pentingnya mempelajari berbagai macam rekator yang ada dalam industri. Pada makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai reaktor jenis Fixed Bed Reactor.

1.2. Tujuan 1. Mahasiswa mampu memahami pengertian Reactor. 2. Mahasiswa mampu memahami pengertian Fixed Bed Reactor 3. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi yang terjadi dalam Fixed Bed Reactor.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Reaktor Fixed Bed Reaktor Fixed Bed merupakan suatu reaktor yang mana katalis berdiam di dalam reaktor bed. Di dalam reaktor, katalis ditopang oleh suatu struktur catalyst support berupa perforated tray dengan tambahan lapisan inert semacam ceramic balls dengan diameter bervariasi sesuai dengan ukuran partikel katalis baik di sisi terbawah maupun di lapisan teratas bed katalisator. Fixed-bed reaktor adalah jenis yang paling penting dari reaktor-reaktor yang telah ada untuk dapat menunjang sintesis kimia. Dalam suatu reaktor , reaksi berlangsung dengan katalis heterogen pada permukaan katalis yang disusun sebagai pipa dalam reaktor . Selain sintesis kimia yang berharga , reaktor fixed-bed semakin sering

digunakan dalam

beberapa industri penting yang menunjukkan peran vital penggunaannya . Secara spesifik, reaktor fixed bed yang ada di unit pengolahan minyak bumi dirancang oleh vendor berdasarkan kebutuhan proses. Struktur internal reaktor pun berbeda dari vendor satu dengan lainnya. Karena sifatnya yang sangat spesifik, perancangan reaktor itu sendiri biasanya juga terkait dengan lisensor prosesnya, misalnya perancangan reaktor fixed bed untuk unicracking akan berbeda dengan perancangan reaktor fixed bed untuk MSDW Lube Catalytic Dewaxing. Hal ini terkait dengan kebutuhan proses, terutama terkait dengan kebutuhan katalis yang sangat spesifik tergantung pada vendornya masingmasing. Meskipun demikian, secara umum bagian-bagian internal reaktor tetap sama, hanya saja tiap lisensor proses maupun vendor reaktor tersebut memiliki typical design masing-masing yang diharapkan mampu mengoptimalkan fungsi dari reaktor tersebut.

3

Bagian utama dari sebuah reaktor fixed bed adalah reaktor vessel, reaktor internals, katalisator, inert dan graded katalisator. 1. Reaktor vessel Merupakan bagian yang menyediakan tempat bagi katalis dan tempat berlangsungnya kontak antara minyak umpan dan katalis yang kemudian terjadi reaksi. Reaktor vessel dirancang dengan dasar perancangan pressure vessel . Kunci dari perancangan reaktor vessel ini adalah pemilihan material, allowable working pressure, dimensi dan ketebalan dinding vessel. Reaktor fixed bed biasanya digunakan untuk umpan (pereaktan) yang mempunyai viskositas kecil. 2. Reaktor Internal Selain reaktor vessel, struktur internal reaktor juga sangat menunjang optimalnya kinerja dari sistem reaksi yang terjadi di dalam reaktor tersebut. Beberapa kata kunci seperti distribusi umpan, distribusi panas, fouling, distribusi lapisan katalisator, dan juga temperatur reaksi merupakan beberapa hal yang mewakili peran dari struktur internal reaktor tersebut. Secara umum struktur internal terdiri atas feed distributor, distribution tray, scale basket, quench distributor, collector ring, inert and catalyst graded. 3. Katalisator Katalisator merupakan salah satu hal vital dalam sistem reaksi di dalam reaktor. Fixed Bed Reactor atau Packed Bed Reactor (PBR) menggunakan katalis heterogen seperti halnya FBR (Fluidized Bed Reactor) , namun katalis yang

digunakan

tidak

difluidisasikan,

melainkan

katalis yang digunakan

dipadatkan atau dengan kata lain tidak terpengaruh oleh arus dari umpan . Proses yang terjadi pada PBR merupakan kebalikan dari proses yang terjadi pada FBR. Umpan akan lebih banyak melakukan kontak pada katalis karena katalis mengikuti gaya gravitasi sehingga umpan harus melewati celah-celah yang ada pada katalis. Dalam pemilihan katalis PBR ada hal-hal yang harus diperhatikan, seperti: a. Umur aktif katalis, merupakan lama katalis yang dapat dipakai sebelum diregenerasi atau diganti dengan yang baru.

4

b. Bentuk dan ukuran katalis. Katalis yang digunakan pada PBR biasanya berbentuk granular dan berukuran 1-5 mm. c. Pressure Loss. Proses penggunaan katalis yang mengalir pada industri umumnya menyebabkan hilang tekan, hilangnya tekanan pada flow system yang

membuat

pompa atau compressor bekerja lebih keras untuk

menghasilkan laju yang diinginkan. Biasanya katalis yang digunakan pada PBR merupakan gabungan dari senyawa nikel, tembaga, platinum, atau rhodium. Berikut merupakan contoh – contoh jenis/bentuk beberapa katalis padatan :

Pertimbangan karakteristik dalam pemilihan partikel dan katalis dalam reaktor Fixed-bed reactor : a. Komposisi kimia : aktivitas katalis b. Sifat-sifat fisika : ukuran ,bentuk ,densitas, dan porositas c. Bentuk katalis : silinder ,bola ,dan plat d. Volume reaktor e. Densitas bulk f. Rongga katalis Fixed bed reactor umumnya digunakan untuk metode cracking pada batu bara dan minyak bumi. Katalis yang digunakan berupa senyawa alumina (biasanya alumunium klorida), katalis ini mampu memutuskan rantai karbon panjang pada batubara serta minyak bumi. Namun katalis ini mengalami deaktivasi dikarenakan deposit coke yang dihasilkan selama proses cracking berlangsung. 5

Katalis yang sudah terdeaktivasi sulit untuk diregenerasi .Oleh karena itu diperlukan proses tambahan untuk mengurangi coke yang dihasilkan agar waktu aktif katalis menjadi lebih lama. Pada Fixed bed reactor, coke yg terdeposit dibakar lalu katalis yang telah digunakan dialirkan ke converter lain untuk

diregenerasi,

dikarenakan

ukuran

namun partikel

produkm katalis

yang

dihasilkan

terlampau

besar,

kurang

efesien

sehingga

untuk

memperoleh konversi yang maksimum digunakan fluidized reactor. 4. Inert dan Catalytst Graded Pada bed katalisator, inert balls diletakkan di bagian atas dan bawah katalisator. Di bagian atas katalisator, inert balls berfungsi meredam energi tumbukan dari aliran umpan guna menjaga distribusi katalisator di dalam bed katalisator. Di bagian bawah bed katalisator, inert balls berfungsi sebagai support untuk menopang katalisator dan juga menjaga agar katalisator tidak ikut mengalir keluar bed katalisator bersama aliran umpan. Graded katalisator merupakan partikel-partikel yang ditambahkan di atas ataupun di bawah katalisator di dalam bed katalisator yang memiliki fungsifungsi tertentu sesuai komposisinya. Fungsi graded katalisator antara lain sebagai treatment awal, menahan deposit, menyerap logam, dan lain-lain. Beberapa jenis graded katalisator ditambahkan ke dalam bed katalisator guna mengoptimalkan aktivitas katalisator.

2.2. Kelebihan dan Kekurangan Reaktor Fixed Bed 1. Kelebihan Reaktor Fixed Bed a. Dapat digunakan untuk mereaksikan dua macam gas sekaligus, b. Kapasitas produksi cukup tinggi, c. Pemakaian tidak terbatas pada kondisi reaksi tertentu (eksoterm atau endoterm) sehingga pemakaian lebih fleksibel, d. Aliran fluida mendekati plug flow, sehingga dapat diperoleh hasil konversi yang tinggi, e. Pressure drop rendah,

6

f. Oleh

karena

menghasilkan

adanya

hold-up

yang

tinggi,

maka

pencampuran radial yang lebih baik dan tidak ditemukan

pembentukan saluran (channeling), g. Pemasokan katalis per unit volume reaktor besar, h. Hold up liquid tinggi, i. Katalis benar-benar dibasahi, j. Kontrol temperature lebih baik, k. Transfer massa gas-liquid lebih tinggi daripada reaktor trickle bed karena interaksi gas-liquid lebih besar.

2. Kekurangan Reaktor Fixed Bed a. Resistansi difusi intra partikel sangat besar, b. Nilai transfer massa dan transfer panas rendah, c. Pemindahan katalis sangat sulit dan memerlukan shut down alat, d. Konversi lebih rendah, e. Ada kemungkinan terjadi reaksi samping homogen pada liquid.

2.3. Macam-macam Reaktor Fixed Bed Bentuk reaktor fixed bed dapat dibagi menjadi : 1. Single Bed Sebagai penyangga katalisator dipakai butir-butir alumunia (bersifat inert terhadap zat pereaksi) dan pada dasar reaktor disusun dari butir yang besar makin keatas makin kecil, tetapi pada bagian atas katalisator disusun dari butir kecil makin keatas makin besar. 2. Multi tube Katalisator diisi lebih dari satu tumpuk katalisator, fixed bed dengan katalisator lebih dari satu tumpuk banyak dipakai dalam proses adiabatik. Jika reaksi yang terjadi sangat eksotermis pada konversi yang masih kecil suhu gas sudah naik sampai lebih tinggi dari suhu maksimum yang diperbolehkan untuk katalisator. Maka gas harus di dinginkan terlebih dahulu kedalam alat penukar

7

panas di luar reaktor untuk di dinginkan dan selanjutnya dialirkan kembali ke reaktor melalui tumpukan katalisator kedua. Jika konversi gas yang keluar dari tumpukan kedua belum mencapai yang direncanakan, tetapi suhu gas sudah lebih tinggi dari yang diperbolehkan maka dilakukan pendinginan lagi dengan mengalirkan gas kea lat penukar panas kedua kemudian di kembalikan ke reaktor yang masuk melalui tumpukan katalisator ketiga dan seterusnya sampai diperoleh konversi yang diinginkan. Jika reaksi bersifat endotermis maka penukar panas diluar reactor dapat digunakan untuk pemanas gas reaksi.

2.4. Aspek Teknis Pengoperasian atau Perancangan

Note FBCR : Fixed-Bed Catalytic Reactor

8

2.5. Desain Umum Fixed Bed Reactor

Gambar 1. Desain umum Fixed Bed Reactor

Gambar 2. Multi tube fixed bed reactor

Gambar 3. Single bed – fixed bed reactor

9

BAB III PENUTUP

3.1

Kesimpulan Terdapat berbagai jenis reaktor yang digunakan dalam industri kimia. Reaktor sendiri berfungsi untuk tempat yang digunakan untuk mereaksikan dalam bidang industri. Salah satu jenis reaktor adalah Fixed Bed Reactor. Pada jenis ini termasuk jenis reaktor untuk fase cair atau gas dengan katalisnya adalah padatan. Di mana katalis tersebut hanya diam (bed/ tertidur) dalam reaktor, tidak bergerak. Karena yang bergerak adalah cairan atau gasnya. Bagian utama dari sebuah reaktor fixed bed adalah reaktor vessel, reaktor internals,

katalisator,

inert

dan graded katalisator. Reaktor vessel sendiri

digunakan sebagai tempat katalis pada Fixed Bed Reactor. Reaktor internal yang dimaksud pada susunan ini adalah semua kebutuhan yang digunakan reaktor seperti kebutuhan distribusi panas, fouling, distribusi lapisan katalisator, dan juga temperatur reaksi. Intinya reaktor internal adalah kebutuhan di dalam reaktor Fixed Bed. Katalis, inert, dan graded merupakan bahan penunjang agar reaktor Fixed Bed berjalan sempurna. Katalis pada Fixed Bed Reactor terletak pada pipa tempat dilewatkannya cairan atau gas yang nantinya akan direaksikan pada reaktor fixed bed. Inert, dan graded nya diletakkan pada atas atau bawah katalis. Terdapat dua macam Fixed Bed Reactor, yaitu Single Bed dan Multi Tube Reactor. letak perbedaannya terletak pada katalisnya. Kalau Single hanya ada 1 tumpuk katalis, tetapi kalau Multi ada berbagai tumpuk katalis di dala reaktor Fixed Bed.

10

DAFTAR PUSTAKA Achmad Irfani. 2007. “Reaktor”. https://achmadirfani.files.wordpress.com/2007/ 11/reaktor.doc. (diakses pada 29 Oktober 2017). Caesar

Very.

2012.

“Macam-Macam

Reaktor

(Reactor)”.

http://www.caesarvery.com/2012/11/macam-macam-reaktor-reactor.html. (diakses pada 29 Oktober 2017). Fromesa. 2012. “Fixed Bed Reactor Basic Design Consideration (Part 1)”. http://refiners-notes.blogspot.co.id/2012/11/fixed-bed-reactor-basic-design. html. (diakses pada 29 Oktober 2017). _____._____.”Makalah Reaktor Industri Kimia”. https://dokumen.tips/download /link/makalah-reaktor-industri-kimia. (diakses pada 29 Oktober 2017).

11...