TEKNIK REAKSI KIMIA III FIXED BED REAKTOR, FLUIDIZED BED REAKTOR DAN TRICKEL REAKTOR PDF

Preview

Summary

UPN VETERAN JAWA TIMUR UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR PAPER – TEKNIK REAKSI KIMIA III FIXED BED REAKTOR, FLUIDIZED BED REAKTOR DAN TRICKEL REAKTOR Disusun oleh : HASAN DJADID ASSEGAFF NPM 1431010056 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL“VE...

Description

UPN “VETERAN” JAWA TIMUR UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

PAPER – TEKNIK REAKSI KIMIA III FIXED BED REAKTOR, FLUIDIZED BED REAKTOR DAN TRICKEL REAKTOR

Disusun oleh : HASAN DJADID ASSEGAFF NPM 1431010056

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL“VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA 2017

A. Fixed Bed Reactor Fixed Bed Reactor merupakan suatu reaktor yang mana katalis berdiam di dalam reactor 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.

Secara spesifik, fixed bed reactor 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 fixed bed reactor untuk Unicracking akan berbeda dengan perancangan fixed bed reactor untuk MSDW Lube Catalytic Dewaxing. Hal ini terkait dengan kebutuhan proses, terutama terkait dengan kebutuhan katalis yang sangat spesifik tergantung pada vendornya masing masing. Keuntungannya : 

Biaya operasi dan perawatan murah dibanding



FBR Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi

Kerugiannya : 

Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yang seragam Bed yang kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi



Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen

Penggunaan dalam Industri : Pada perusahaan PT Indo Acidatama pembuatan Acetic Acid meliputi proses oksidasi uap Ethanol dengan udara menggunakan reaktor Fixed Bed menjadi Acetaldehyde Liquid dan selanjutnya dioksidasi dengan udara dalam reaktor bubble menjadi Acetic Acid. Dimana Ethanol sebagai bahan baku sendiri meliputi proses fermentasi bahan baku tetes tebu (molases) yang merupakan hasil samping pabrik gula menjadi mash yang kemudian didestilasi vacum menjadi Ethanol. Pembuatan Acetic melalui katalisator padatan, uap Ethanol dioksidasi dengan udara dalam reaktor Fixed Bed sehingga menghasilkan Acetaldehyde dengan kemurnian 99,99% bW, selanjutnya Acetaldehyde fase cair dioksidasi dengan dara didalam reaktor gelembung menggunakan katalisator cair untuk menghasilkan Acetic Acid kualitas Food Grade dengan kemurnian 99,8% bW. Reaksi Esterifikasi Acetic Acid dengan Ethanol dalam reaktor Fixed Bed dengan katalisator berbentuk butiran, menghasilkan Ethyl Acetate kemurnian 99,9% bW kadar air max 0,02% bW. Proses ini menggunakan Fixed Bed sebagai reaktornya karena katalisnya merupakan katalis padatan, kemudian reaktor ini dapat direaksikan dengan waktu tinggal dalam reaktor yang bervariasi, dan tidak ada masalah pada pemisahan katalis dari arus.

B. Fluidized Bed Reactor

Fluidized Bed Reactor adalah 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. Proses ini, dinamakan fluidasi. Fluidized Bed Reaktor dapat digunakan untuk pencampuran dan pemisahan antar fasa.

Kekurangan: • 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. • Rancang-Bangun kompleks sehingga biaya mahal • jarang digunakan di (dalam) laboratorium

Kapan alat ini digunakan? • Partikel fluidized sangat kecil • Konsentrasi intra partikel dan gradien temperaturnya diabaikan • Ketika terjadi regenerasi katalis dan reaksinya memiliki efek panas yang tinggi. Biasanya diameter reaktor 10-30 ft. • Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan. • Operasinya: isotermal. • Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta memberikan luas permukaan yang lebih besar

Penggunaan Dalam Industri Pada industri pembuatan Methanol dengan Gasifikasi Batubara, salah satunya menggunakan jenis reaktor fluidized bed. Gasifikasi batubara pada prinsipnya adalah suatu proses perubahan batubara menjadi gas yang mudah terbakar. Proses ini melalui beberapa proses kimia dalam reaktor gasifikasi (gasifier). Proses yang menggunakan prinsip fluidized bed adalah High-Temperature Winkler, Kellog Rust Westinghouse, dan U-gas. Dalam fluidized bed gaya dorong dari uap dan O2 akan setimbang dengan gaya gravitasi sehingga serbuk batubara dalam keadaan mengambang pada saat terjadi proses gasifikasi. Serbuk batubara yang digunakan lebih halus dan berukuran antara 1– 5 mm. Dalam entrained flow serbuk batubara yang berukuran 0.1 mm dicampur dengan uap dan O2 sebelum diumpankan ke dalam reaktor. Proses ini telah digunakan untuk memproduksi gas sintetis dengan nama proses Koppers-Totzek. Proses yang sejenis kemudian muncul seperti proses PRENFLO,Shell, Texaco , dan DOW. Proses molten iron bath merupakan pengembangan dalam proses industri baja. Serbuk batubara diumpankan ke dalam reaktor bersama-sama dengan kapur dan O2. Kecuali prose molten iron bath semua proses telah digunakan untuk keperluan pembangkit listrik.

Keunggulan: Pada industri proses pembuatan metanol dari batubara, menggunakan reaktor Fluidized Bed karena memiliki keunggulan yaitu: 1. Mampu memproses bahan baku berkualitas rendah, 2. Kontak antara padatan dan gas bagus, 3. Luas permukaan reaksi besar sehingga reaksi dapat berlangsung dengan cepat, 4. Efisiensi tinggi, dan 5. Emisi rendah.

C. Trickle Bed Reaktor

Reaktor trickle bed adalah reaktor dengan packing katalis dimana fasa cair dan gas mengalir searah ke bawah yang mengalami interaksi pada katalis padatan. Reaktor ini banyak digunakan pada industri perminyakan dan aplikasinya dalam bidang proses kimia, petroleum, industri biokimia dan pengolahan limbah. Kata “trickle” mendeskripsikan karakteristik operasional reactor ini dimana liquid mengalir secara bertahap melewati katalis solid dalam bentuk film, anak air ataupun droplet. Biasanya, partikel padatan katalis di pak secara acak didalam bed dimana fase gas dan liquid mengalir. Dalam sebagian besar industri reactor trickle bed, partikel katalis yang digunakan biasanya berpori dan berbentuk bermacam-macam seperti bola, silinder, ektrudat, trilobe, atau multilobe seperti pada gambar berikut :

Reaktor trickle bed memberikan performa yang lebih baik dalam pengontakan gas-liquidsolid dengan memberikan efisiensi yang tinggi dibandingkan oleh reactor lain seperti stirred slurry reactors yang memberikan keterbatasan pengaplikasisan pada system reaksi yang cepat membutuhkan muatan katalis yang rendah dengan tekanan operasi rendah dan volume sedang seperti bahan kimia khusus dan kecil, ejector loop reactors digunakan untuk reactor cepat yang menyirkulasikan slurry menggunakan tekanan tinggi mempunyai keterbatasan dalam mengatasi pemuatan solid, Bubble column slurry reactors dan packed bubble bed reactors memberikan pengadukan kembali didalam reactor yang bisa menyebabkan konversi rendah dan memicu terbentuknya produk samping. Konfigurasi reactor trickle bed diklasifikasikan menjadi tiga tipe : 1. Reaktor trickle bed konvensional : berisikan partikel katalis berpori secara acak didalam packed bed. 2. Reaktor trickle bed semi-struktur : berisikan partikel yang di pak teratur atau katalis yang dilapiskan pada packing terstruktur. 3. Reaktor trickle bed-mikro : berisikan beberapa saluran-mikro yang di pak dengan partikel katalis Ketiga tipe ini ditampilkan secara skematik dalam gambar di bawah ini :

TUGAS TEKNIK REAKSI KIMIA III PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

UPN “VETERAN” JAWA TIMUR UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR...