PEMANFAATAN METODA NEWTON-RAPHSON DALAM PERANCANGAN REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK
Keywords:
volume reaktor, konversi, metoda Newton-RaphsAbstract
Perancangan reaktor alir tangki berpengaduk pada umumnya dimaksudkan untuk menentukan volume reaktor yang diperlukan agar reaksi yang terjadi dapat berlangsung sesuai dengan konversi yang diinginkan. Untuk proses yang berlangsung secara isotermal dan telah tercapai kondisi steady, yaitu tidak ada perubahan volume maupun konsentrasi terhadap waktu, dapat disusun neraca massa dan persamaan kecepatan reaksi maupun neraca panas pada reaktor tersebut.
Untuk reaksi bolak-balik (reversible) misal reaksi isomerisasi normal-butana menjadi iso-butana, dengan mengetahui panas reaksi sebagai fungsi suhu dan konstanta kesetimbangan, dapat disusun persamaan yang menyatakan hubungan antara konversi (termodinamika) dengan suhu dan disusun neraca panas untuk mendapatkan persamaan yang menyatakan hubungan konversi dengan suhu. Dengan menyamakan konversi berdasar kesetimbangan (termodinamika) dengan konversi (neraca panas), maka besarnya konversi kesetimbangan maupun suhu operasi dapat ditentukan dengan metoda Newton-Raphson.
Pada perancangan reaktor alir tangki berpengaduk dilakukan perhitungan optimasi jumlah reaktor yang diperlukan agar memberikan total harga reaktor relatif paling kecil. Untuk ini dihitung volume reaktor apabila reaksi dijalankan di dalam satu reaktor atau beberapa (dua, tiga, empat) reaktor yang disusun seri. Volume reaktor dapat dihitung apabila konversi keluar reaktor telah terhitung, dalam hal ini dapat digunakan metoda Newton-Raphson dengan bantuan program excel.
Berdasar suhu umpan (T = 330 K), pada keadaan kesetimbangan reaksi isomerisasi normal-butana membentuk iso-butana diperoleh konversi terhadap normal-butana (xe) sebesar 72,62% dengan suhu kesetimbangan 360,99 K. Untuk mencapai konversi sebesar 67,8% pada kondisi isotermal (T = 330 K), dengan menganggap reaksi orde satu terhadap normal-butana (A) dan order satu terhadap iso-butana (B), dapat ditentukan volume masing-masing reaktor yaitu satu reaktor, V = 7.817,5 gallon, dua reaktor, V = 1.897,5 gallon, tiga reaktor, V = 1.016,0 gallon, empat reaktor, V = 569,5 gallon. Dengan memperhitungkan harga berdasarkan volume reaktor dan jumlah reaktor yang digunakan, dipilih jumlah reaktor yang digunakan sebanyak tiga buah reaktor, mengingat pada kondisi ini memberikan harga termurah.
Kata kunci : volume reaktor, konversi, metoda Newton-Raphs
Downloads
References
Fogler, H.S., 2006, Element of Chemical Engineering, 4th ed., Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, New Jersey.
Froment, G.F. and Bischoff, K.B., 1990, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York.
Jenson, V.G. and Jeffreys, G.V., 1983, Mathematical Methods in Chemical Engineering, 3rd ed., Academic Press, London.
Levenspiel, O., 1999, Chemical Reactor Engieering, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., New York.
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., and West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed., McGraw-Hill Book Company, New York.
Sediawan, W.B. dan Prasetya, A., 1997, Pemodelan Matematis dan Penyelesaian Numeris dalam Teknik Kimia, Penerbit ANDI, Yogyakarta.
Smith, J.M., 1981, Chemical Engineering Kinetics, 3rd ed., McGraw-Hill Book Company, New York.
www.matche.com/equipment.
