lapres riak_31 jumat
DESCRIPTION
reaktor ideal aliran kontinyuTRANSCRIPT
-
LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM REKAYASA PROSES
Materi :
REAKTOR IDEAL ALIRAN KONTINYU
Disusun oleh:
Danugra Martantyo 21030112140054
Egananta Santoso 21030112130046
Nisrina Dyah Hapsari 21030110130140
LABORATORIUM PROSES KIMIA
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2014
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 ii
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Praktikum : Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
2. Anggota
1. Nama Lengkap : Danugra Martantyo
NIM : 21030112140054
Jurusan : S-1 Teknik Kimia
Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Diponegoro
2. Nama Lengkap : Egananta Santoso
NIM : 21030112130046
Jurusan : S-1 Teknik Kimia
Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Diponegoro
3. Nama Lengkap : Nisrina Dyah Hapsari
NIM : 21030112130140
Jurusan : S-1 Teknik Kimia
Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Diponegoro
Semarang, Juni 2014
Dosen pembimbing,
Ir. Didi Dwi Anggoro, M.Eng.,Ph.D NIP. 19671114 199303 1 001
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan
hidayahnya kami dapat menyelesaikan laporan resmi Praktikum Proses Kimia dengan lancar
dan sesuai dengan harapan kami.
Ucapan terimakasih juga kami ucapkan kepada Bapak Didi Dwi Anggoro selaku
dosen pembimbing Praktikum Rekayasa Proses, koordinator Laboratorium Rekayasa Proses
Bapak Purwanto, koordinator asisten Laboratorium Rekayasa Proses Winda Putri Haryanti ,
asisten Guntur Tri Nugroho sebagai asisten laporan praktikum Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
kami, laboran Proses Kimia dan segenap asisten yang telah membimbing sehingga tugas
laporan resmi ini dapat terselesaikan. Kepada teman-teman yang telah membantu baik dalam
segi waktu maupun motivasi apapun kami ucapkan terima kasih.
Kami menyadari bahwa laporan resmi ini masih banyak sekali kekurangannya.
Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan laporan ini sangat
kami harapkan. Semoga Laporan Resmi Praktikum Rekayasa Proses materi Reaktor Ideal Aliran
Kontonyu ini dapat berguna bagi para pembaca. Sekian dan terima kasih.
Semarang, Juni 2014
Penyusun
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 iv
DAFTAR ISI
HALAMAN COVER ....................................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................................... ii
KATA PENGANTAR.. .................................................................................................... iii
DAFTAR ISI .................................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................................ vii
INTISARI ......................................................................................................................... viii
SUMMARY...................................................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2. Tujuan Percobaan ...................................................................................... 1
1.3. Manfaat Percobaan .................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Reaktor Batch ............................................................................................ 3
2.2. Reaktor Ideal Aliran Kontinyu. ................................................................. 3
2.3. Tinjauan Termodinamika. ......................................................................... 7
2.4. Tinjauan Kinetika. ..................................................................................... 7
2.5. Sifat Fisis dan Kimia. ................................................................................ 8
2.6. Faktor Faktor yang Mempengaruhi Harga k. ............................................ 9
2.7. Menghitung Harga Konstanta Reaksi Penyabunan (K) Etil Asetat Dengan
NaOH ........................................................................................................ 9
2.8. Menghitung Orde Reaksi .......................................................................... 10
BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN
3.1. Bahan dan Alat yang digunakan................................................................ 11
3.2. Gambar Rangkaian Alat ............................................................................ 11
3.3. Variabel Percobaan ................................................................................... 12
3.4. Respon Uji Hasil ....................................................................................... 12
3.5. Prosedur Percobaan ................................................................................... 12
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Percobaan ......................................................................................... 14
4.2 Pembahasan ................................................................................................ 15
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 v
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan................................................................................................ 20
5.2. Saran .......................................................................................................... 20
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 21
LEMBAR PERHITUNGAN
LAPORAN SEMENTARA
REFERENSI
LEMBAR ASISTENSI
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Bagan Neraca Massa Suatu Sistem.............................................................. 3
Gambar 3.1. Gambar Alat Utama Proses Batch ............................................................... 11
Gambar 3.2. Gambar Alat Utama Proses Kontinyu ......................................................... 12
Gambar 4.1. Hubungan Konsentrasi NaOH Terhadap Waktu pada Reaktor Batch ...... 14
Gambar 4.2. Hubungan Konsentrasi NaOH Terhadap Waktu pada Reaktor Kontinyu ... 15
Gambar 4.3. Hubungan Tinggi Cairan dengan Nilai Konstanta Laju Reaksi (k) ............. 17
Gambar 4.4. Perbandingan Model Matematis Dengan Hasil Percobaan Pada Reaktor
Kontinyu 7cm............................................................................................ 18
Gambar 4.5. Perbandingan Model Matematis Dengan Hasil Percobaan Pada Reaktor
Kontinyu 8cm............................................................................................ 18
Gambar 4.6. Perbandingan Model Matematis Dengan Hasil Percobaan Pada Reaktor
Kontinyu 9cm............................................................................................ 19
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Kebutuhan titran HCl tiap variabel tinggi cairan dalam reaktor batch ......... 14
Tabel 4.2. Kebutuhan titran HCl tiap variabel tinggi cairan dalam reaktor kontinyu ...... 14
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 viii
INTISARI
Reaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Hal ini dikarenakan kemampuan operasinya yang dapat diatur kapasitasnya. Untuk itu perlu dilakukan percobaan reaktor alir kontinyu dengan tujuan untuk menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, mengetahui pengaruh tinggi reaktor terhadap konstanta reaksi penyabunan etil asetat dengan NaOH, mengetahui hubungan orde reaksi dengan harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, dan membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.
Pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk meliputi 3 tahap, yaitu pengisian reaktor tinggi overflow, kondisi kontinyu belum steady state, dan kondisi kontinyu steady state. Faktor-faktor yang mempengaruhi harga k sesuai persamaan Arhenius yaitu frekuensi tumbukan, energi aktivasi, suhu, dan katalis. Pada percobaan ini dilakukan 2 proses yaitu batch dan kontinyu. Variabel berubahnya adalah tinggi cairan dalam reactor, yaitu ketinggian 7cm, 8cm, dan 9cm. Percobaan dimulai dengan proses batch dan dilanjutkan dengan proses kontinyu. Pada proses batch dimasukkan etil asetat 0,1N dan NaOH 0,1N sampai ketinggian 7, 8, dan 9cm, nyalakan pengadukan, ambil sampel pada t=0 dan tiap 3 menit titrasi sampel dengan HCl 0,03N dan indicator MO sampai warna merah orange sehingga didapat volume titran 3 kali konstan.
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa konsentrasi reaktan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya waktu karena reaktan telah bereaksi membentuk produk. Semakin tinggi cairan dalam reaktor, nilai konstanta laju reaksi (k) semakin kecil; namun terjadi penyimpangan pada percobaan kami sehingga semakin tinggi cairan dalam reaktor, nilai konstanta laju reaksi (k) semakin besar. Semakin besar nilai k, maka orde reaksi semakin kecil karena orde reaksi berbanding terbalik dengan konstanta laju reaksi (k). Perhitungan CA model matematis dihitung dengan menggunakan persamaan Runge-Kutta karena kearutannya yang tinggi dan didapat bahwa CA model lebih besar dibandingkan CA yang didapat dari percobaan.
Kesimpulan dari percobaan kami adalah konsentrasi reaktan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya waktu; semakin tinggi cairan dalam reaktor, nilai konstanta laju reaksi (k) semakin besar; semakin besar nilai k, orde reaksi semakin kecil; dan CA model lebih besar dibandingkan CA yang didapat dari percobaan. Saran untuk percobaan ini adalah saat melakukan percobaan, laju alir output diatur sedemikian rupa agar laju alir tetap dan kecepatan pengaduk
diusahakan untuk semua variabel sama.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 ix
SUMMARY
Flow stirred tank reactor is a reactor of the most often encountered in chemical industry. This is because the ability operations to set up capacity. It is necessary for continuous flow reactor experiments in order to calculate the value of saponification constant (k) of ethyl acetate with NaOH, determine the effect of the constant stirring ethyl acetate saponification constants with NaOH, determine the relationship of the reaction order with saponification constant (k) value of ethyl acetate with NaOH, comparing experimental results with mathematical models of computation saponification reaction in a continuous flow reactor ideal.
Operation flow stirred tank reactor includes 3 stages: charging high reactor overflow, not continuous steady state conditions, and the conditions of continuous steady state. Factors affecting the k value according to the equation Archenius the collision frequency, activation energy, temperature, and catalysts.
This experiment was done 2 process: batch and continuous processes. Variables that change is fluid level 7cm, 8cm and 9 cm. Stages of the experiment started with a batch process and proceed with the process continuously. In the batch process included ethyl acetate and 0.1 N NaOH 0.1 N to a height according the variabel, stirring turn, take the sample at t = 0 and every 3 minutes titration sample with 0.03 N HCl to red orange in order to get the volume of titrant 3 time constant.
Based on the experimental results obtained that the reactant concentrations decreased with increasing time, this happens because the reactants has reacted to form a product. If the high level of the fluid is higher , the saponification constants (k) will be smaller, but there is an error in our experiment, the high level of the fluid is higher, the saponification constant (k) is greater. If the saponification constant (k) is greater, so the oreder reaction is smaller, because the value of order reaction is inversely with the value of k. The value of models consentrarion is counted with Range Kutta methode, and we have that Ca model is larger than the experiments.
The conclusion of our experiments is the reactant concentration decreased with increasing time, the high of fluid is higher, the saponification constants (k) the smaller, the greater the value of k, the smaller the order of the reaction, Ca model larger than the experiment. Suggestions from our observations are accurate in TAT and stirring setting must match the variable.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Reaktor tangki berpengaduk merupakan reaktor yang paling sering dijumpai
dalam industri kimia. Pada industri berskala besar, reaktor alir tangki berpengaduk
lebih sering diaplikasikan karena kemampuan operasinya yang dapat diatur
kapasitasnya. Unjuk kerja reaktor alir berpengaduk perlu dipelajari untuk mengetahui
karakteristik aliran fluida, reaksi yang terjadi secara optimasi pengoperasian reaktor.
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.
Pemodelan matematik diperlukan untuk mempermudah analisa permasalahan
yang timbul dalam pengoperasian reaktor alir tangki berpengaduk. Model matematika
yang diusulkan diuji keakuratannya dengan membandingkan dengan data-data
percobaan. Model matematika yang diusulkan diselesaikan dengan cara analisis jika
persamaan itu mudah diselesaikan. Namun untuk reaksi yang kompleks akan diperoleh
model matematika yang kompleks juga. Penyelesaian numerik sangat dianjurkan
untuk memperoleh nilai k, tetapan transfer massa, dan orde reaksi yang merupakan
adjustable parameter.
1.2 Tujuan Percobaan
1. Menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH.
2. Mengetahui pengaruh tinggi cairan terhadap konstanta reaksi penyabunan etil
asetat (k) dengan NaOH.
3. Mengetahui hubungan orde reaksi dengan harga konstanta reaksi penyabunan (k)
etil asetat dengan NaOH.
4. Membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi
penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 2
1.3 Manfaat Percobaan
1. Mahasiswa dapat menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat
dengan NaOH.
2. Mahasiswa mampu mengetahui pengaruh tinggi cairan terhadap konstanta reaksi
penyabunan etil asetat (k) dengan NaOH.
3. Mahasiswa mampu mengetahui hubungan orde reaksi dengan harga konstanta
reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH.
4. Mahasiswa dapat membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model
matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Reaktor Batch
Neraca bahan pada reaktor secara simultan
output
input reaktan bereaksi
akumulasi
Gambar 2. 1 Bagan Neraca Massa Suatu Sistem
input = 0
output = 0
Reaktan yang bereaksi = (-rA)
Input = output + reaktan yang bereaksi + akumulasi
0 = 0 + v (-rA) + (1)
0 = Vi (-rA) + (2)
0 = Vi (-rA) (3)
dt = (4)
t = NAo (5)
Pada volume konstan
CA = CAo (1-XA)
dCA = -CAo.dXA (6)
Pers. (6) masuk ke pers. (5) diperoleh
t = CAo = - (7)
2.2. Reaktor Ideal Aliran Kontinyu / Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (CSTR)
Tahapan yang terjadi pada reactor CSTR ini terbagi dalam 3 tahap proses, yaitu :
a. Tahap Pertama
Tahap pertama dimulai saat t = 0 sampai terjadi overflow
Dari hukum kekekalan massa
Akumulasi = input-output
Reaktor
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 4
= Fo 0 (8)
dV = Fo.dt , pada t = 0 V = 0
karena density laju alir dianggap konstan maka volumenya hanya merupakan fungsi
dari waktu.
V = Fo. T (9)
Sedangkan dari neraca komponen :
Akumulasi = input output laju konsumsi karena reaksi
= Fo. Co 0 V (-rA) (10)
Dalam hal ini :
V = volume bahan dalam reaktor (l)
C = kondentrasi molar reaktan dalam reaktor (mol/l)
Fo = laju alir reaktan masuk (l/ menit)
Co = konsentrasi molar reaktan dalam feed (mol/l)
t = waktu reaksi (menit)
-rA = kecepatan reaksi (mol/menit)
Reaksi yang terjadi :
A + B C + D
- rA = k CA CB , karena CA = CB maka
- rA = k CA2 = k C2 (11)
Pers. (11) pers.(10)
= Fo. Co V.k.C2
V + C = Fo. Co V.k.C2 (12)
Pers. (9) pers. (12)
Fo.t. + C.Fo = Fo.Co F.t.k.C2 (13)
= - - k.C2 (14)
Dengan menggunakan boundary condition pada t=0 , C = Co dan substitusi U = exp
[k maka pers.14 menjadi :
t2 + t - k.U. Co. t = 0 (15)
Pers. (15) diubah menjadi fungsi Bessel dengan substitusi z = t0,5 , menjadi :
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 5
z2. + z - 4.k.Co.z2.u = 0 (16)
Pers. (16) merupakan modifikasi pers.Bessel yang mempunyai bentuk umum sebagai
berikut:
x2. + x (a + 2bxr) + [c + dx2s b(1-a-r) x.r + b2.x2.r].y = 0 ...(17)
Dari pers.(5) didapatkan :
a = 1
r = 0
p = = 0
b = 0 s = 0 p = 0
c = 0 d = -4.k.Co = imajiner
Sehingga penyelesaian pers. (16) adalah :
U = C1. zp. ( ) + Cz. zp.( ) (18)
Pada t = 0, z = 0 zp = ~
Sehingga Cz = 0
U = C1. Zp ( )
Karena p = 0 dan = imaginer
Maka = U = C1. I0 ( )
= C1. I0 ( ) (19)
Dari Sherwood halaman 178 pers. (5.83) didapatkan
= C1. ( ) I0 ( ) (20)
Dari substitusi semula, diperoleh :
= 2.k. Cz. C1. I0 ( ) (21)
Maka pers. (14) dan (15) diperoleh :
C1. ( ) I0 ( ) =k. C. C1. I0 ( )
C =
C = (22)
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 6
b. Tahap Kedua
Pada tahap ini proses berjalan kontinyu, namun belum tercapai kondisi steady state.
Dapat dinyatakan dengan :
C = f(t) dan V= konstan = 0
Dari neraca massa komponen diperoleh :
= F.Co F.C k.V.C2 (23)
V - C = F.Co F.C - k.V.C2 (24)
Apabila T = t waktu, menit
= konstanta waktu
Pers. (24) menjadi
= - k. C 2 (25)
Pada keadaan steady state C = Co
Penyelesaian partikular pers. (25) adalah C Cs, dimana Cs adalah konsentrasi pada
keadaan steady.
Substitusikan C = Cs +
Pers. (25) berubah menjadi pers.differential orde 1 yang mana dapat diselesaikan
dengan metode factor integrasi
C Co = (26)
C1 adalah konsentrasi awal tiap tahap kedua yaitu pada saat t = yang diperoleh
dengan pengukuran konsentrasi contoh.
c. Tahap Ketiga
Pada tahap ini proses berjalan dalam keadaan steady state dan akumulasi = 0
Dari neraca komponen , diperoleh :
F Co = F.C + Vr (27)
F Co = F.C + V.k.Cs2 (28)
Co = Cs + k. Cs 2 (29)
k. . Cs 2 + Cs Co = 0 (30)
Apabila k diketahui maka Cs dapat diprediksikan. Sebaliknya apabila Cs diukur
maka nilai k dapat dihitung. Pers. (30) merupakan persamaan aljabar biasa dan dapat
diselesaikan dengan mudah.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 7
2.3. Tinjauan Thermodinamika
Reaksi = CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH
Untuk menetukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis / endotermis maka perlu
membuktikan dengan menggunakan panas permbentukan standart (Hf) pada 1 atm
dan 298 K dari reaktan dan produk
H298 = Hreaktan - Hproduk
Diketahui data sebagai berikut :
H CH3COOC2H5 = -444.500 J/mol
H NaOH = -425.609 J/mol
H CH3COONa = -726.100 J/mol
H C2H5OH = -235 J/mol
Sehingga
H reaksi = (HCH3COONa + H C2H5OH) (HCH3COOC2H5 + HNaOH)
= (-726.100 + -235.609) (-444.500 - 425.609)
= -91600 J/mol
Karena H bernilai negative maka reaksi yang berlangsung adalah reaksi eksotermis
yang menghasilkan panas.
2.4. Tinjauan Kinetika
Reaksi = CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH
Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan searah atau bolak balik dapat diketahui
dari nilai konstanta keseimbangan reaksi. Pada suhu kamar diperoleh data :
G CH3COOC2H5 = -328 000 J/mol
G NaOH = -379 494 J/mol
G CH3COONa = -631 200 J/mol
G C2H5OH = -168 490 J/mol
Sehingga,
G reaksi = G produk - G reaktan
= [GCH3COONa + GC2H5OH] [GCH3COOC2H5 + GNaOH]
= [-631 200 - 168 490] J/mol [-328 000 -379 494]
= -92196 J/mol
=
G = RT ln K
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 8
K pada standar 298 K =
Dari data di atas diperoleh nilai konstanta keseimbangan pada temperature 298 K
adalah 4,179 x 1067. Pada temperature operasi, harga K dihitung dengan persamaan:
ln = -
ln = -
= 20, 1827
k = 7, 715 . 1058
Karena harga konstanta keseimbangan besar, maka reaksi berlangsung searah
(irreversible).
2.5. Sifat Fisis Dan Kimia Reagen
1) NaOH
Sifat fisis :
- Berat Molekul = 40 gr/mol
- Titik didih = 134 C
- Titik lebur = 318, 4 C
- Berat jenis = 2, 130 gr/mol
- Kelarutan dalam 100 bagian air dingin 10 C = 42
- Kelarutan dalam 100 bagian air panas 100C = 32
Sifat kimia :
- Dengan Pb(NO3)2 membentuk endapan Pb(OH)2 yang larut dalam reagen
excess, merupakan basa kuat, mudah larut dalam air.
2) Etil Asetat
Sifat fisis : Berat jenis = 1, 356 gr/mol
Titik didih = 85 C
Berat molekul = 88 gr/mol
Titik lebur = -111 C
Sifat kimia:
Bereaksi dengan Hg+ membentuk endapan Hg2Cl2 putih yang tidak larut dalam air
panas dan asam encer tetapi larut dalam ammonia encer dan KCN tiosulfat, beraksi
dengan Pb2+ membentuk PbCl2 putih, mudah menguap apabila dipanaskan.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 9
2.6. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Harga k
Persamaan Arhenius
1. Frekuensi tumbukan
Pengadukan akan memperbesar tumbukan partikel sehingga akan menurunkan
energi aktivasi, jika energi aktivasi turun, maka kecepatan reaksi juga naik
2. Energi aktivasi
Energi aktivasi merupakan energi minimum yang diperlukan bagi reaksi untuk
berlangsung. Semakin rendah energi aktivasi, maka reaksi akan berjaan semakin
cepat. Tinggi larutan berpengaruh pada volume larutan. Dalam konsentrasi yang
sama, jika volume larutan semakin besar maka mol larutan akan semakin besar
pula, sehingga energi yang dibutuhkan untuk bereaksi akan semakin besar dan
memperlampat laju reaksinya (k)
3. Suhu
Semakin tinggi suhu, maka reaksi akan berjalan semakin cepat.
4. Katalis
Katalis dapat mempercepat reaksi karena kemammpuannya mengadakan reaksi
dengan paling sedikit satu molekul reaktan untuk menghasilkan senyawa yang
lebih aktif. Interaksi ini akan meningkatkan laju reaksi (Levenspiel, 1999).
2.7. Menghitung Harga Konstanta Reaksi Penyabunan (k) Etil Asetat dengan NaOH
Reaksi : NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
A + B C + D
Persamaan kecepatan reaksi:
dimana Ca=Cb
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 10
y = mx + c
Harga k didapat dari least square. Dimana harga k merupakan nilai dari m.
(Levenspiel. O., 1999, Chemical Reaction Engineering)
2.8. MENGHITUNG ORDE REAKSI
Untuk menghitung orde reaksi menggunakan persamaan:
y = mx + c m = n = orde reaksi
Orde reaksi didapat dari least square. Dimana orde reaksi merupakan nilai dari m.
(Levenspiel. O., 1999, Chemical Reaction Engineering)
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 11
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1. Bahan dan Alat yang Digunakan
3.1.1. Bahan yang Digunakan
1. NaOH 0.1N
2. Etil asetat 0.1N
3. HCl 0.03N
4. Indikator MO
5. Aquadest
3.1.2. Alat yang Digunakan
1. Pipet
2. Termometer
3. Stirrer
4. Reaktor batch
5. Gelas ukur
6. Buret, statif, dan klem
7. Erlenmeyer
8. Rangkaian alat reaktor aliran kontinyu
3.2. Gambar Rangkaian Alat Percobaan
a. Proses Batch
Gambar 3.1. Gambar alat utama proses batch
Keterangan:
1. Reaktor batch
2. Stirrer
3. Statif
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 12
b. Proses Kontinyu
Gambar III.2. Gambar alat utama proses kontinyu
Keterangan:
1. Reaktor kontinyu
2. Stirrer
3. Statif
4. Tangki umpan NaOH
5. Tangki umpan etil asetat
6. Pompa
3.3. Variabel Percobaan
Variabel berubah
Ketinggian reaktor: 7cm, 8cm, 9cm
Variabel tetap
Konsentrasi NaOH : 0.1N
Konsentrasi etil asetat : 0.1N
Konsentrasi HCl : 0.03N
3.4. Respon Uji Hasil
Konsentrasi NaOH sisa yang dapat diamati dengan konsentrasi titran HCl sampai TAT
3.5. Prosedur Percobaan
Percobaan Batch
1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0.1N, HCl 0.03N, dan NaOH 0.1N.
2. Masukkan etil asetat 0.1N dan NaOH 0.1N sampai ketinggian 7 cm, 8 cm, dan
9 cm ke dalam reaktor batch.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 13
3. Ambil sampel 5 ml tiap 3 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke
dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi
dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.
4. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa).
5. Lakukan langkah 1 sampai 4 dengan variabel yang berbeda.
Percobaan Kontinyu
1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0.1N, HCl 0.03N, dan NaOH 0.1N.
2. Masukkan etil asetat dan NaOH ke dalam tangki umpan masing-masing.
3. Pompa masing-masing reaktan ke dalam CSTR yang kosong dan menjaga
konstan laju alirnya serta mereaksikannya.
4. Ambil sampel 5 ml tiap 3 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke
dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi
dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.
5. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa).
6. Lakukan langkah 1 sampai 5 dengan variabel yang berbeda.
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 14
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Percobaan
4.1.1. Proses Batch
Tabel 4.1. Kebutuhan titran HCl tiap variabel tinggi cairan dalam reaktor batch
Waktu Tinggal
(menit)
Volume HCl (ml)
7 cm 8 cm 9 cm
0 6.8 6 6.8
3 6.8 5.8 5.6
6 6.8 5.4 5.5
9 6.8 5.4 5.4
12 6.8 5.3 5.4
15 6.8
4.1.2. Proses Kontinyu
Tabel 4.2. Kebutuhan titran HCl tiap variabel tinggi cairan dalam reaktor kontinyu
Waktu Tinggal
(menit)
Volume HCl (ml)
7 cm 8 cm 9 cm
0 7.9 7.8 9
3 7.7 8 10
6 7.5 7.9 7.8
9 7.8 7.8 7.8
12 7.6 7.7 7.7
15 7.4 7.7
18 7.4
21 7.3
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 15
4.2. Pembahasan
4.2.1. Hubungan konsentrasi NaOH sisa terhadap waktu
a. Proses Batch
Gambar 4.1. Hubungan konsentrasi NaOH terhadap waktu pada reaktor
batch
Dari grafik 4.1 di atas, dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH dalam
reaktor batch cenderung mengalami penurunan tiap menitnya. Hal ini
dikarenakan semakin lama waktu reaksi, maka NaOH yang bereaksi dengan
etil asetat menjadi natrium asetat semakin banyak, sehingga konsentrasi NaOH
dalam reaktor akan berkurang sesuai reaksi:
NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
Penurunan konsentrasi NaOH ini sesuai dengan rumus:
dengan CA = konsentrasi NaOH sisa
CAO = konsentrasi NaOH mula-mula
k = konstanta laju reaksi
t = waktu tinggal
Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa nilai t berbanding terbalik dengan
CA, sehingga semakin lama waktu reaksi, konsentrasi NaOH dalam reaktor
akan menurun.
Selain itu, dari grafik juga terlihat bahwa nilai CA pada waktu tertentu
memiliki nilai konstan. Hal ini terjadi karena reaktan NaOH telah bereaksi
dengan etil asetat hingga konsentrasinya menjadi kecil karena konsentrasinya
yang kecil sehingga perbedaan konsentrasi NaOH sisa dari waktu ke waktu
menjadi konstan , dengan kata lain reaktan telah menjadi produk yang
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 16
diinginkan. Oleh karena itu, konsentrasi CA akan selalu konstan/tidak berubah
lagi.
(Levenspiel, O.1999. Chemical Reaction Engineering)
b. Proses Kontinyu
Gambar 4.2. Hubungan konsentrasi NaOH terhadap waktu pada reaktor
kontinyu
Dari grafik 4.2 di atas, dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH dalam
reaktor kontinyu cenderung mengalami penurunan tiap menitnya. Hal ini
dikarenakan semakin lama waktu reaksi, maka NaOH yang bereaksi dengan
etil asetat menjadi natrium asetat semakin banyak, sehingga konsentrasi NaOH
dalam reaktor akan berkurang sesuai reaksi:
NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
Reaktor kontinyu CSTR biasanya beroperasi pada kondisi steady state
dan diasumsikan tercampur sempurna. Kondisi steady state pada percobaan ini
berarti konsentrasi reaktan dalam reaktor tetap, sehingga konsentrasi NaOH
sisa (CA) cenderung konstan. Jika terjadi penurunan CA yang sangat tajam
seperti pada variabel tinggi reaktor 9cm, menunjukkan bahwa pada saat itu
kondisi steady state belum tercapai.
(Levenspiel, O.1999. Chemical Reaction Engineering)
(Fogler, H. Scott. 2010)
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 17
4.2.2. Hubungan tinggi cairan dalam reaktor dengan konstanta laju reaksi (k)
Gambar 4.3. Hubungan tinggi cairan dalam reaktor dengan nilai konstanta
laju reaksi (k)
Secara teoritis, nilai konstanta laju reaksi (k) berbanding terbalik
dengan tinggi cairan dalam reaktor batch menurut persamaan:
Dari persamaan di atas didapat bahwa semakin besar volume cairan
dalam reaktor, maka nilai k akan turun. Selain itu, semakin kecil volume cairan
dalam reaktor, maka energi yang dibutuhkan untuk bereaksi (energi aktivasi)
semakin kecil, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk melakukan reaksi juga
semakin cepat dan harga konstanta laju reaksinya besar berdasarkan
persamaan:
dengan: k = konstanta kecepatan reaksi
k0 = frekuensi atau faktor pre-eksponensial
E = energi aktivasi
Sehingga, semakin besar volume cairan dalam reaktor, maka nilai
konstanta laju alirnya semakin kecil. Namun, terjadi penyimpangan pada
percobaan kami seperti yang terlihat pada grafik 4.3 bahwa semakin besar
volume cairan dalam reaktor, nilai konstanta laju alirnya juga semakin besar.
Salah satu yang berpengaruh pada error yang terjadi dalam percobaan ini
karena efesiensi alat yang menurun dan dapat dilihat pada kerja stirrer, pada
saat tertentu putaran stirrer akan melambat dan pada saat tertentu stirrer akan
menjadi cepat, sehingga pengadukan tidak konstan. Berdasarkan persamaan
Arhennius:
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 18
Dimana k0 adalah faktor tumbukan, sehingga jika pengadukan tidak konstan
maka berpengaruh pada nilai konstanta penyabunannya. Sehingga pada
percobaan kami terjadi penyimpangan.
(Levenspiel, O.1999. Chemical Reaction Engineering)
4.2.3. Hubungan konstanta laju reaksi dengan orde reaksi
Pada percobaan, reaksi yang terjadi adalah:
NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
Orde reaksi persamaan tersebut dapat dicari dengan persamaan:
, dimana
,
, orde reaksi
Orde reaksi menyatakan besarnya pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju
reaksi. Dari perhitungan, didapatkan orde reaksi pada variabel tinggi cairan
dalam reaktor 7 cm; 8 cm; dan 9 cm berturut-turut adalah 0.82; 0.79; dan 0.78.
Hal ini sesuai dengan persamaan di atas yang menyatakan bahwa semakin
besar nilai CA dan k, maka orde reaksi semakin kecil.
(Levenspiel, O.1999. Chemical Reaction Engineering)
4.2.4. Perbandingan model matematis dengan hasil percobaan
Gambar 4.4. Perbandingan model matematis dengan hasil percobaan pada
reaktor kontinyu 7cm
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 19
Grafik 4.5. Perbandingan model matematis dengan hasil percobaan pada
reaktor kontinyu 8cm
Gambar 4.6. Perbandingan model matematis dengan hasil percobaan pada
reaktor kontinyu 9cm
Berdasarkan grafik 4.4, 4.5, dan 4.6, dapat dilihat bahwa pada setiap
variabel percobaan, nilai konsentrasi NaOH sisa (CA) pada perhitungan model
matematis lebih besar dibandingkan dengan nilai CA yang didapat dari
percobaan. Perhitungan model matematis tidak dipengaruhi oleh variabel
percobaan, dan digunakan metode Runge-Kutta orde 4 karena keakuratannya
yang tinggi, sehingga dapat dikatakan nilai CA yang diperoleh dari model
matematis ini mendekati ideal. Nilai CA dari percobaan lebih kecil dari nilai
dari model matematis karena pada percobaan dipengaruhi oleh variabel tinggi
cairan dalam reaktor (volume reaktan dalam reaktor).
(Supriyanto.2006. Runge-Kutta Orde Empat)
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 20
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
1. Semakin lama waktu reaksi, konsentrasi NaOH dalam reaktor akan menurun.
2. Semakin tinggi cairan di dalam reaktor, nilai konstanta laju reaksi akan semakin
kecil. Akan tetapi pada percobaan kami tinggi cairan yang semakin tinggi, nilai
konstanta laju reaksi akan semakin besar, hal ini terjadi karena pengadukan yang
tidak konstan.
3. Semakin besar nilai konstanta laju reaksi, maka orde reaksi semakin kecil.
4. Nilai CA dari percobaan lebih kecil dari nilai model matematis karena pada
percobaan dipengaruhi oleh variabel tinggi cairan dalam reaktor.
5.2. Saran
1. Saat melakukan percobaan, laju alir output diatur sedemikian rupa agar laju alir
tetap
2. Kecepatan pengaduk diusahakan agar semua variabel sama
3. Cermat dalam mengamati TAT saat titrasi
4. Dilakukan perawatan alat sehingga tidak menimbulkan error yang besar pada
percobaan
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 21
DAFTAR PUSTAKA
Abu Khalaf, A.M., Chemical Engineering Education, 28 (1), 48. 1994
Charles, E. R, Harold, SM and Thomas K.S., Applied Mathematics in Chemical Engineering
2nd end.,Mc. Graw Hill Book Ltd. 1987, New York
Fogler, H. Scott. 2010. Essentials of Chemical Reaction Engineering: Mole Balances.
www.informit.com. Diakses pada tanggal 2 Mei 2014.
Hill, G.C., An Introduction to Chemical Engineering Kinetika and Reactor Design. 1st
ed, John Willey, New York, N.Y, 1977
Levenspiel, Octave. 1999. Chemical Engineering Reaction 3rd Edition. USA : John Wiley and
Sons, Inc.
Supriyanto. 2006. Range Kutta Orde Empat. Depok : Universitas Indonesia.
http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1652026http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1652026&seqNum=4
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 22
LEMBAR PERHITUNGAN
Perhitungan Reagen
1. NaOH 0.1 N 2 liter
2. Etil asetat 0.1 N 2 liter
3. HCl 0.03 N 500 ml
Perhitungan Proses Batch
NaOH 0.1 N
Etil asetat 0.1 N
HCl 0.03 N
t pengambilan = 3 menit
V yang dititrasi = 5 ml
Konsentrasi NaOH sisa (Ca) =
Reaksi: NaOH +CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
A + B C + D
Persamaan kecepatan reaksi
dimana Ca=Cb
y = mx+c
Variabel 7cm
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 13
t (x) V HCl (ml) CA 1/CA (y) xy x2
0 7.3 0.0438 22.8311 0 0
3 7.3 0.0438 22.8311 68.4932 9
6 6.9 0.0414 24.1546 144.9275 36
9 6.9 0.0414 24.1546 217.3913 81
12 6.8 0.0408 24.5098 294.1176 144
15 6.8 0.0408 24.5098 367.6471 225
45 142.9909 1092.5767 495
m = k = 0.128
c =
Variabel 8cm
t (x) V HCl (ml) CA 1/CA (y) xy x2
0 6 0.0360 27.7778 0 0
3 5.8 0.0348 28.7356 86.2069 9
6 5.4 0.0324 30.8642 185.1852 36
9 5.4 0.0324 30.8642 277.7778 81
12 5.3 0.0318 31.4465 377.3585 144
30 149.6883 926.5284 270
m = k = 0.316
c =
Variabel 9cm
t (x) V HCl (ml) CA 1/CA (y) xy x2
0 6.8 0.0408 24.5098 0 0
3 5.6 0.0336 29.7619 89.2857 9
6 5.5 0.0330 30.3030 181.8182 36
9 5.4 0.0324 30.8642 277.7778 81
12 5.4 0.0324 30.8642 370.3704 144
30 146.3031 919.2520 270
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 14
m = k = 0.460
c =
Perhitungan Proses Kontinyu
Neraca massa total
input output = akumulasi
Fo - 0 =
dV = Fo.dt
V = Fo.t ............(1)
Neraca massa komponen
akumulasi = input output laju konsumsi konversi
= Fo.Cao 0 V.k.Ca2
.........(2)
Persamaan (1) dan (2) diselesaikan dengan orde 4
k1 =
k2 =
k3 =
k4 =
Ca =
Ca model = Ca model sebelumnya + Ca
t = 3 menit
Variabel 7cm
k = 0.128 Cao = 0.1
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 15
t V HCl Ca k1 k2 k3 k4 Ca Ca model
0 7.9 0.0474 - - - - 0 0.100 3 7.7 0.0462 -0.0030 -0.0011 -0.0016 -0.0010 -0.0015 0.098
6 7.5 0.0450 -0.0013 -0.0009 -0.0009 -0.0008 -0.0009 0.098 9 7.8 0.0468 -0.0018 -0.0013 -0.0013 -0.0011 -0.0013 0.096
12 7.6 0.0456 -0.0012 -0.0010 -0.0010 -0.0009 -0.0010 0.095 15 7.4 0.0444 -0.0008 -0.0007 -0.0007 -0.0007 -0.0007 0.094
18 7.4 0.0444 -0.0008 -0.0007 -0.0007 -0.0007 -0.0007 0.094 21 7.3 0.0438 -0.0007 -0.0007 -0.0007 -0.0006 -0.0007 0.093
Variabel 8cm
k = 0.316 Cao = 0.1
t V HCl Ca k1 k2 k3 k4 Ca Ca model
0 7.8 0.0468 - - - - 0 0.100
3 8 0.0480 -0.0142 -0.0037 -0.0064 -0.0032 -0.0062 0.094 6 7.9 0.0474 -0.0078 -0.0040 -0.0048 -0.0031 -0.0048 0.089
9 7.8 0.0468 -0.0057 -0.0037 -0.0040 -0.0029 -0.0040 0.085 12 7.7 0.0462 -0.0046 -0.0033 -0.0035 -0.0027 -0.0035 0.082
15 7.7 0.0462 -0.0041 -0.0031 -0.0032 -0.0027 -0.0032 0.078
Variabel 9cm
k = 0.460 Cao = 0.1
t V HCl Ca k1 k2 k3 k4 Ca Ca model
0 9 0.0540 - - - - 0 0.100 3 10 0.0600 -0.0270 -0.0064 -0.0120 -0.0057 -0.0116 0.088
6 7.8 0.0468 -0.0074 -0.0040 -0.0047 -0.0033 -0.0047 0.084 9 7.8 0.0468 -0.0060 -0.0039 -0.0043 -0.0032 -0.0043 0.079
12 7.7 0.0462 -0.0050 -0.0037 -0.0039 -0.0031 -0.0039 0.076
Perhitungan Orde Reaksi
y = mx + c m = n = orde reaksi
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 16
Variabel 7cm
Luas di bawah grafik =
t V HCl Ca ln Ca (x) -dCa/dt ln (-dCa/dt)
(y) xy x2
0 7.3 0.0438 -3.1281 0 0 0 9.7851
3 7.3 0.0438 -3.1281 0.0435 -3.1350 9.8066 9.7851 6 6.9 0.0414 -3.1845 0.0425 -3.1583 10.0574 10.1409
9 6.9 0.0414 -3.1845 0.0417 -3.1773 10.1179 10.1409 12 6.8 0.0408 -3.1991 0.0410 -3.1942 10.2184 10.2341
15 6.8 0.0408 -3.1991 0.0405 -3.2065 10.2577 10.2341
= -19.0233 = -15.8711 =
50.4580
= 60.3202
0.82
Variabel 8cm
Luas di bawah grafik =
-
Reaktor Ideal Aliran Kontinyu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2014 17
t V HCl Ca ln Ca (x) -dCa/dt ln (-dCa/dt)
(y) xy x2
0 6 0.0360 -3.3242 0 0 0 11.0505 3 5.8 0.0348 -3.3581 0.0344 -3.3706 11.3188 11.2771
6 5.4 0.0324 -3.4296 0.0331 -3.4088 11.6909 11.7621
9 5.4 0.0324 -3.4296 0.0323 -3.4318 11.7696 11.7621 12 5.3 0.0318 -3.4483 0.0321 -3.4383 11.8562 11.8907
= -16.9899 = -13.6494 =
46.6355
=
57.7426
0.79
Variabel 9cm
Luas di bawah grafik =
t V HCl Ca ln Ca (x) -dCa/dt ln (-dCa/dt)
(y) xy x2
0 6.8 0.0408 -3.1991 0 0 0 10.2341
3 5.6 0.0336 -3.3932 0.0350 -3.3524 11.3755 11.5140
6 5.5 0.0330 -3.4112 0.0317 -3.4514 11.7737 11.6366 9 5.4 0.0324 -3.4296 0.0302 -3.4999 12.0033 11.7621
12 5.4 0.0324 -3.4296 0.0305 -3.4900 11.9694 11.7621
= -16.8627 = -13.7938 =
47.1219
=
56.9090
0.78
-
LAPORAN SEMENTARA
PRAKTIKUM REKAYASA PROSES
Materi :
REAKTOR IDEAL ALIRAN KONTINYU
Disusun oleh:
Egananta Santoso 21030112130046
Danugra Martantyo 21030112140054
Nisrina Dyah Hapsari 21030112130140
LABORATORIUM PROSES KIMIA
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2014
-
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH.
2. Mengetahui pengaruh tinggi reaktor terhadap konstanta reaksi penyabunan etil asetat
(k) dengan NaOH.
3. Mengetahui hubungan orde reaksi dengan harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil
asetat dengan NaOH.
4. Membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi
penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu.
II. PERCOBAAN
2.1 Bahan Yang Digunakan
1. NaOH 0,1 N
2. Etil asetat 0,1 N
3. HCl 0,03 N
4. Indikator MO
5. Aquadest
2.2 Alat Yang Dipakai
1. Pipet
2. Termometer
3. Stirrer
4. Reaktor batch
5. Gelas ukur
6. Buret, statif, dan klem
7. Erlenmeyer
8. Rangkaian alat reaktor aliran kontinyu
a. Proses Batch
Gambar 3.1. Gambar alat utama proses batch
Keterangan:
1. Reaktor batch
2. Stirrer
3. Statif
-
b. Proses Kontinyu
Gambar 3.2. Gambar alat utama proses
kontinyu
Variabel Percobaan
Variabel berubah
Ketinggian reaktor: 7cm, 8cm, 9cm
Variabel tetap
Konsentrasi NaOH: 0.1N
Konsentrasi etil asetat: 0.1N
Konsentrasi HCl: 0.03N
2.3 Cara Kerja
Percobaan Batch
1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0.1N, HCl 0.03N, dan NaOH 0.1N.
2. Masukkan etil asetat 0.1N dan NaOH 0.1N sampai ketinggian 7 cm, 8 cm, dan
9 cm ke dalam reaktor batch.
3. Ambil sampel 5 ml tiap 3 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke
dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi
dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.
4. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa).
5. Lakukan langkah 1 sampai 4 dengan variabel yang berbeda.
Percobaan Kontinyu
1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat 0.1N, HCl 0.03N, dan NaOH 0.1N.
2. Masukkan etil asetat dan NaOH ke dalam tangki umpan masing-masing.
3. Pompa masing-masing reaktan ke dalam CSTR yang kosong dan menjaga
konstan laju alirnya serta mereaksikannya.
Keterangan:
1. Reaktor kontinyu
2. Stirrer
3. Statif
4. Tangki umpan
NaOH
5. Tangki umpan
etil asetat
6. Pompa
-
4. Ambil sampel 5 ml tiap 3 menit, kemudian tambahkan indikator MO 3 tetes ke
dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi
dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.
5. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa).
6. Lakukan langkah 1 sampai 5 dengan variabel yang berbeda.
2.4 Hasil Percobaan
Percobaan Batch
Waktu Tinggal
(menit)
Volume HCl (ml)
7 cm 8 cm 9 cm
0 6.8 6 6.8
3 6.8 5.8 5.6
6 6.8 5.4 5.5
9 6.8 5.4 5.4
12 6.8 5.3 5.4
15 6.8
Percobaan Kontinyu
Waktu Tinggal
(menit)
Volume HCl (ml)
7 cm 8 cm 9 cm
0 7.9 7.8 9
3 7.7 8 10
6 7.5 7.9 7.8
9 7.8 7.8 7.8
12 7.6 7.7 7.7
15 7.4 7.7
18 7.4
21 7.3
Semarang,
MENGETAHUI ASISTEN
(Guntur Tri Nugroho)
21030110120027
-
Essentials of Chemical Reaction Engineering: Mole Balances
By H. Scott Fogler
Nov 22, 2010
1.4 Continuous-Flow Reactors
Continuous flow reactors are almost always operated at steady state. We will consider three
types: the continuous-stirred tank reactor (CSTR), the plug flow reactor (PFR), and the packed-
bed reactor (PBR). Detailed physical descriptions of these reactors can be found in both
the Professional Reference Shelf (PRS) for Chapter 1 and in the Visual Encyclopedia of
Equipment on the DVD-ROM.
What is a CSTR used for?
1.4.1 Continuous-Stirred Tank Reactor (CSTR)
A type of reactor used commonly in industrial processing is the stirred tank operated
continuously (Figure 1-7). It is referred to as the continuous-stirred tank reactor (CSTR) or vat,
or backmix reactor, and is used primarily for liquid phase reactions. It is normally operated at
steady state and is assumed to be perfectly mixed; consequently, there is no time dependence or
position dependence of the temperature, concentration, or reaction rate inside the CSTR. That is,
every variable is the same at every point inside the reactor. Because the temperature and
concentration are identical everywhere within the reaction vessel, they are the same at the exit
point as they are elsewhere in the tank. Thus, the temperature and concentration in the exit
stream are modeled as being the same as those inside the reactor. In systems where mixing is
highly nonideal, the well-mixed model is inadequate, and we must resort to other modeling
techniques, such as residence-time distributions, to obtain meaningful results. This topic of
nonideal mixing is discussed in DVD-ROM Chapters DVD13 and DVD14, on the DVD-ROM
included with this text, and in Chapters 13 and 14 in the fourth edition of The Elements of
Chemical Reaction Engineering (ECRE).
http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1652026http://www.informit.com/authors/bio/71f77c68-c842-4d2e-89e0-0a2967b68d30
-
RUNGE-KUTTA ORDE EMPAT
Dr. Eng. Supriyanto, M.Sc
Lab. Komputer, Departemen Fisika, Universitas Indonesia
email: [email protected] atau [email protected]
December 30, 2006
Pada saat membahas metode Euler untuk penyelesaian persamaan diferensial, kita telah sampai
pada kesimpulan bahwatruncation errormetode Euler terus membesar seiring dengan bertam-
bahnya iterasi. Dikaitkan dengan hal tersebut, metode Runge-Kutta Orde Empat menawarkan
penyelesaian persamaan diferensial dengan pertumbuhantruncation erroryang jauh lebih kecil.
Persamaan-persamaan yang menyusun metode Runge-Kutta OrdeEmpat adalah
w0 =
k1 = hf(ti, wi) (1)
k2 = hf(ti +h
2, wi +
1
2k1) (2)
k3 = hf(ti +h
2, wi +
1
2k2) (3)
k4 = hf(ti+1, wi + k3) (4)
wi+1 = wi +1
6(k1 + 2k2 + 2k3 + k4) (5)
Contoh
Diketahui persamaan diferensial
y = y t2 + 1, 0 t 2, y(0) = 0, 5
dengan menggantiy menjadiw, kita bisa nyatakanf(ti, wi) sebagai
f(ti, wi) = wi t2
i + 1
1
sevenHighlight
-
Chemical Reaction Engineering Third Edition
Octave Levenspiel Department of Chemical Engineering Oregon State University
John Wiley & Sons New York Chichester Weinheim Brisbane Singapore Toronto
-
44 Chapter 3 Interpretation of Batch Reactor Data
If C,, is much larger than CAo, C, remains approximately constant at all times, and Eq. 14 approaches Eq. 11 or 12 for the first-order reaction. Thus, the second- order reaction becomes a pseudo first-order reaction.
Caution 1. In the special case where reactants are introduced in their stoichio- metric ratio, the integrated rate expression becomes indeterminate and this requires taking limits of quotients for evaluation. This difficulty is avoided if we go back to the original differential rate expression and solve it for this particular reactant ratio. Thus, for the second-order reaction with equal initial concentra- tions of A and B, or for the reaction
the defining second-order differential equation becomes
which on integration yields
Plotting the variables as shown in Fig. 3.3 provides a test for this rate expression. In practice we should choose reactant ratios either equal to or widely different
from the stoichiometric ratio.
Caution 2. The integrated expression depends on the stoichiometry as well as the kinetics. To illustrate, if the reaction
Figure 3.3 Test for the bimolecular or for the second-order reaction of
0 t
mechanisms, A + B + R with CAo = Eq. 15.
acerHighlight
acerHighlight
-
48 Chapter 3 Interpretation of Batch Reactor Data
find that the reaction becomes concentration-dependent, in which case the order rises from zero.
In general, zero-order reactions are those whose rates are determined by some factor other than the concentration of the reacting materials, e.g., the intensity of radiation within the vat for photochemical reactions, or the surface available in certain solid catalyzed gas reactions. It is important, then, to define the rate of zero-order reactions so that this other factor is included and properly ac- counted for.
Overall Order of Irreversible Reactions from the Half-Life t,,. Sometimes, for the irreversible reaction
we may write
If the reactants are present in their stoichiometric ratios, they will remain at that ratio throughout the reaction. Thus, for reactants A and B at any time CB/CA = Pla, and we may write
Integrating for n # 1 gives
Defining the half-life of the reaction, t,, , as the time needed for the concentration of reactants to drop to one-half the original value, we obtain
This expression shows that a plot of log t,, vs. log CAo gives a straight line of slope 1 - n, as shown in Fig. 3.5.
The half-life method requires making a series of runs, each at a different initial concentration, and shows that the fractional conversion in a given time rises with increased concentration for orders greater than one, drops with increased
acerHighlight
-
DIPERIKSA KETERANGAN TANDA TANGAN
NO TANGGAL
-
JADI2.pdflapsem.pdfEssentials of Chemical Reaction Engineering.pdfrunge_kutta_new.pdfprint 54-77_1.pdfPreface
lemas.pdf