Title | Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process |
---|---|
Author | Rizka Rachmaniar |
Pages | 25 |
File Size | 1.6 MB |
File Type | |
Total Downloads | 9 |
Total Views | 403 |
RESUME TEKNIK REAKSI KIMIA MACAM-MACAM REKTOR, NATURAL GAS REFORMING, DOWNSTREAM PROCESS DISUSUN OLEH : NAMA : RIZKA RACHMANIAR NIM : I8313055 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSIT...
Accelerat ing t he world's research.
Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process Rizka Rachmaniar
Related papers
Download a PDF Pack of t he best relat ed papers
T EKNIK REAKSI KIMIA III DEACT IVAT ION CATALYST REACT OR, SLURRY REACT OR DAN PEMILI… Hassan Assaqaf
ST UDI LAJU ALIR MINYAK JARAK MENJADI BIODIESEL PADA REAKSI Ardika Widyat ama Asam fromiat Redilla Sirya
RESUME TEKNIK REAKSI KIMIA MACAM-MACAM REKTOR, NATURAL GAS REFORMING, DOWNSTREAM PROCESS
DISUSUN OLEH :
NAMA
: RIZKA RACHMANIAR
NIM
: I8313055
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process Reaktor untuk Reaksi Homogen A. Reaktor Batch
Mekanisme Kerja Umpan yang dimasukkan ke dalam reaktor diproses selama beberapa waktu atau hari lalu dikeluarkan sebagai produk dengan catatan ketika proses terjadi tidak ada umpan atau produk yang mengalir.
Keuntungan
Lebih murah dibanding reactor alir
Lebih mudah pengoperasiannya
Lebih mudah dikontrol Kerugian
Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi) Aplikasi Fermentasi pembuatan alkohol
Gambar: Batch-reactor
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process B. Reaktor Kontinyu RATB
Mekanisme Kerja
Reaktan yang diumpankan ke dalam suatu tangki berpengaduk lalu akan dilakukan pengadukan dengan perangkat pengaduk dan menghasilkan produk secara kontinyu. Pada reaktor ini pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. Biasanya untuk mendapatkan konversi yang besar maka rekator disusun secara seri. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk sebenarnya sama dengan rekator batch namun yang membedakan adalah pada reaktor ini terjadi masukan reaktan dan keluaran produk secara kontinyu. Keuntungan
Suhu dan komposisi campuran dalam reaktor sama
Volume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reaktor. Kerugian
Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.
Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAP
Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP
Aplikasi
Industri farmasi
Pengolahan
air
limbah
hidrokarbon (bioremediasi)
yang
mengadung
banyak
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Gambar: RATB pada Aplikasi Fermentor
Gambar: Contoh Pengaduk pada RATB
RAP RAP (Reaktor Alir Pipa) adalah reaktor yang cocok untuk reaksi fasa gas. Reaksi ini berlangsung di sepanjang pipa. Oleh karena itu semakin panjang pipa, maka konversi yang dihasilkan semakin besar. Mekanisme Kerja
Umpan dimasukkan ke dalam reaktor alir pipa. Reaksi akan terjadi dan akan terjadi perbedaan komposisi, suhu, dan tekanan
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process di sepanjang dinding pipa. Produk dan reaktan yang tidak bereaksi mengalir keluar reaktor.
Keuntungan
Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk perolehan konversi yang sama
Kerugian:
Harga alat dan biaya instalasi tinggi.
Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state.
Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan .
Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.
Aplikasi
Produksi gasoline
Oil Cracking
Oksidasi sulfur dioksida menjadi sulfur trioksida
Oksidasi komponen nitrogen
Bioreaktor untuk skala kecil (Produksi Algae)
Gambar: RAP sebagai Bioreaktor untuk Produksi Alga
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Gambar : Varian Diameter Pipa (Pemilihan diameter pipa tergantung pada kecepatan alir yang diinginkan, bila diinginkan kecepatan alir yang tinggi maka dipilih diamter pipa yang kecil begitu sebaliknya)
C. Reaktor Semi-Batch
Mekanisme Kerja Reaktor jenis ini bekerja secara batch dan kontinyu secara bersamaan. Pada reaktor ini, dapat terjadi penambahan reaktan ataupun pengeluaran produk dalam waktu tertentu.
Keuntungan
Tepat untuk digunakan pada reaksi eksotermis
Meminimalisir reaksi samping
Kerugian
Biaya mahal untuk menghasilkan satu unit produk
Sulit untuk menghasilkan produk dalam skala yang besar
Aplikasi
Tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara kontinyu.
Klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di tangki yang diam (batch).
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Gambar: Reaktor Slurry Semi-Batch pada Proses Metalosenakatalis Polimerisasi Alkena
Reaktor untuk Reaksi Heterogen A. Fixed Bed Reactor
Mekanisme Kerja Reaktor yang telah dilengkapi katalis heterogen yang telah dipadatkan sehingga katalis tidak akan terpengaruh oleh arus dari umpan. Fixed Bed Reactor terdiri dari beberapa jenis: Single Bed Reactor
Konsep:
Katalis ditempatkan pada vessel sebanyak satu tumpukan
Keuntungan
Konstruksinya sangat mudah Cukup murah
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process Sangat tepat untuk penggunaan pada kondisi yang tidak terlalu eksotermik maupun endotermik
Gambar: Single-Bed Reactor
Multiple Bed Reactor Konsep:
Katalisator diisi lebih dari satu tumpuk katalisator. Mekanisme Kerja Jika reaksi yang terjadi sangat eksotermis pada konversi yang masih kecil sedangkan suhu gas sudah naik sampai lebih tinggi dari suhu maksimum yang diperbolehkan untuk katalisator, maka gas harus di dinginkan terlebih dahulu kedalam heat exchanger diluar reactor untuk di dinginkan dan selanjutnya dialirkan kembali ke reaktor melalui tumpukan katalisator kedua, bila keadaan yang sama terjadi maka dilakukan hal yang sama yangitu pendinginan dengan heat exchanger.
Keuntungan
Sangat tepat untuk penggunaan pada kondisi yang tidak terlalu eksotermik maupun endotermik
Aplikasi
Reaksi amonia Reaksi cumene
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Gambar: Multiple-Bed Reactor
Multiple Tube Reactor Konsep
Pipa-pipa(tubes) diisi oleh partikel kecil yang berperan sebagai katalis. Pemilihan rekator ini digunakan di mana reaktor membutuhkan transfer panas.
Mekanisme Kerja
Reaksi berjalan di dalam tube-tube yang berisi katalis sedangkan pemanas maupun pendingin berada di luar tube di dalam shell.
Keuntungan
Luas area permukaan tempat terjadi pertukaran panas sangat baik
Tepat untuk penggunaan pada keadaan reaksi yang sangat eksotermik maupun endotermik
Kerugian
Harganya mahal
Aplikasi
Preparation of phthalic anhydride (PA)
Acrylic acid
Methacrylic acid (MAA)
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process Acrolein
Maleic anhydride (MA)
Gambar: Multi Tube Reactor
Gambar: Fixed-Bed (umum)
Secara general Fixed Bed Reactor memiliki batasan-batasan atau hambatan, yakni:
Kontrol temperature Penurunan tekanan
Gesekan antaragas dan partikel menyebabkan pressure drop Semakin
besar
penurunan
tekanan
maka
pemeliharaan semakin besar pula Beberapa sistem tidak dapat mentolerir akan terjadinya pressure drop Pressure drop tergantung pada panjang pipa, partikel diameter, kecepatan alir gas, fraksi void.
Deaktivasi Katalis
biaya
Katalis akan terdeaktivasi jika terkontaminasi Perlu regenerasi katalis
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Hasil samping berupa karbon dapat menonaktifkan katalis dan menyebabkan kerusakan pada reaktor
B. Fluidized Bed Reactor Konsep
Partikel padat akan terdispersi secara kontinyu
Partikel dapat berperan sebagai adsorben, katalis, maupun pembawa panas
Adanya aliran kontiyu dari gas maupun cairan
Katalis pada FBR biasanya berbentuk padatan, biasanya berbentuk seperti pasir. Ukuran katalis pada reaktor ini biasanya berukuran 10-300 microns, dengan tujuan agar partikel katalis dapat mudah difluidisasikan.
Mekanisme Kerja
Gas dialirkan melalui distributor yaitu berupa pelat logam berlubang secara kontinyu. Kondisi bed setelah fluidisasi awal tergantung
pada
keadaan
reaktan.
Jika
reaktan
yang
diumpankan adalah cairan bed akan mengembang seragam dengan peningkatan aliran reaktan menuju atas. Keadaan Ini disebut fluidisasi homogen. Jika reaktan yang diumpankan adalah gas bed akan tidak akan seragam karena terbentuk gelembung gas pada bed, sehingga terjadi fluidisasi agregatif. Kadang-kadang gelembung pada bahan kasar bisa tumbuh lebih besar dari dua pertiga dari diameter bed, yang dapat menyebabkan timbulnya
slugging.
variabel
Slugging
tekanan,
dapat
getaran
mengakibatkan
pada
bed,
dan
pengurangan perpindahan panas. Peningkatan kecepatan gas menimbulkan adanya rezim fluidisasi di mana apabila peningkatan gas terjadi lebih lanjut dalam transportasi pneumatik, maka bed benar-benar hilang. Selama proses ini
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process reaktan bereaksi karena adanya pelet katalis, membentuk produk yang dikeluarkan terus menerus.
Keuntungan
Menghasilkan temperature yang seragam Pertukaran panas yang efisien Regenerasi dapat terjadi secara kontinyu
Kerugian
Partikel mengalami keausan yang dapat menyebabkan mengecilnya ukuran partikel yang berada di dalam reaktor dan ikut mengalir bersama aliran gas sehingga perlu digunakan alat cyclone separators dan aliran listrik yang disambungkan pada garis antara reaktor dan generator.
Adanya peningkatan keabrasivan dimana penyebabnya adalah partikel padat di dalam proses cracking pada fluidized bed.
Tidak mempunyai fleksibilitas terhadap perubahan panas.
Aplikasi
Polimerisasi
Pengeringan
Proses cracking
Waste combustion Sintesis Fischer-Tropsch
Gambar: Fludized Bed Reactor
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Gambar: Rezim Fluidisasi C. Slurry Loop Reactor Konsep
Jenis katalis yang biasa digunakan dalam reaktor slurry adalah katalis berbasis kobalt (Co) dan besi (Fe)
Katalis padat terdispersi dalam fase cair
Slurry disirkulasikan pada kecepatan yang tinggi dengan adanya dorongan dari pompa axial
Pola pencampuran sangat intesif dan dapat dikatakan baik Mekanisme Kerja Reaktan (Gas) dimasukkan ke dalam reaktor. Gas diserap ke dalam cairan dari permukaan gelembung . Gas diserap kemudian berdifusi melalui cairan ke permukaan katalis , di mana titik itu berdifusi ke dalam pelet katalis dan reaksi berlangsung . Keuntungan
Kontrol temperatur yang baik Pemulihan panas yang baik
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Konstan aktivitas katalitik keseluruhan dipertahankan dengan mudah dengan penambahan sejumlah kecil katalis . Berguna untuk katalis yang tidak dapat dibentuk dalam bentuk pelet . Kapasitas panas dari reaktor bertindak sebagai mode keamanan terhadap ledakan
Kerugian
Kemungkinan terjadi penyumbatan pada reaktor Rasio liquid lebih besar dari katalis dibandingkan dengan reaktor lain Sulitnya
menemukan
cairan
yang
tepat
digunakan
Aplikasi
Polimerisasi
Konversi gas alam ke GTL (Gas-To-Liquid) Diesel
Hidrogenasi
Hidroformasi
Etinilasi
Sintesis metanol
Gambar: Slurry Loop Reactor
untuk
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process D. Bubble Column Reactor Konsep
Gas terdispersi secara kontinyu di dalam fase cair
Tepat untuk reaksi dua fase yaitu liquid-gas
Atau tiga fase yaitu slurry-gas
Mekanisme Kerja
Gas diumpankan dari bagian bawah kolom lalu menuju ke atas dan bereaksi dengan cairan lalu meninggalkan kolom. Penggunaan gas pada jumlah yang lebih banyak atau lebih kecil
tergantung
kepada
intensitas
reaksi
kimia
dan
perpindahan massa yang terjadi. Gas yang masih mengandung banyak reaktan akan disirkulasikan kembali sebagai umpan. Begitu seterusnya. Keuntungan
Biaya operasi murah Menghasilkan panas dan perpindahan massa yang maksimal dan seragam
Kerugian Produk yang dihasilkan kemungkinan tidak seragam apabila gas diumpankan pada kecepatan tinggi, karena kemungkinan terjadi pembentukan aliran yang heterogen. (Sesuai dengan analisis rezim pada bubble column) Aplikasi
Konversi gas alam Bioproses Pengolahan air limbah Klorinasi Alkilasi
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Industri metalurgi Contoh proses: (pembentukan metanol)
Syngas masuk dari bagian bawah reaktor dan bereaksi dengan minyak mineral yang dipanaskan. Gas kemudian bereaksi dengan bantuan katalis untuk membentuk produk metanol . Gas yang tidak bereaksi dan metanol menguap dan keluar lewat bagian atas reaktor. Setelah keluar dari reaktor , metanol terkondensasi menjadi cairan . E. Stirred Tank Reactor
Konsep
Pengadukan secara paksa oleh impeller Dapat diaplikasikan pada sistem yang sangat reaktif Dapat digunakan untuk reaksi satu fasa (pencampuran liquid), dua fasa (liquid-gas atau liquid-partikel), dan tiga
fasa (liquid-gas- partikel) Mekanisme Kerja Mekanisme kerja stirred tank reactor sama dengan RATB. Keuntungan:
Temperatur seragam
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
Perpindahan panas yang effisien (kecuali pada slurry dengan konsentrasi yang tinggi, karena pengadukan sulit
dilakukan) Aplikasi
Fermentor Industri makanan dan kertas Polimerisasi/ konversi gas alam
Faktor yang mempengaruhi pengadukan:
Kecepatan pengadukan Berat cairan Design dari baffle Ukuran dan geometri tanki Ukuran dan geometri alat pemanas Ukuran dan jenis impeller
Gambar: Stirred Tank Reactor
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process
STEAM REFORMING
PARTIAL OXIDATION
AUTOTHERMAL REFORMING
Panas Reaksi Katalis
Endotermik
Eksotermik
Eksotermik
Tempera tur Tekanan
1100-1200 K 15-30 bar
→150 bar
20-100 bar
Rasio H2/CO Keuntun gan
>3
Neutron, Z, ‘Multi Reaction Of Fluidized Bed Membrane
Reactor’,
Nima, A, ‘Reaktor’,< https://www.academia.edu/5479938/Reaktor> NN, ‘Multi-tube fixed-bed reactor, especially for catalytic gas phase reactions US 7226567 B1’, NN,‘Chemical Reactors and Their Application’,
RIZKA RACHMANIAR – I8313055 2015 D-III TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Macam-Macam Reaktor, Natural Gas Reforming, Downstream Process Pamungkas, G,’Pemilihan Tipe dan Ukuran Katalis dalam Reaktor Berkatalis Padatan’,
Vanhallen, G, ‘Reaktor Kimia’, Winda 2010, ‘Macam-Macam Reaktor Heterogen’, Zehner, P,’Bubble Columns’,...