Welcome ^_^: Reaktor -peralatan industri proses-

Reaktor

1. Pengertian Reaktor

Reaktor adalah suatu jantung dari proses reaksi kimia. Berdasarkan literatur, reaktor merupakan suatu alat proses tempat dimana terjadinya suatu proses berlangsung. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas. Beberapa variabel yang digunakan dalam merancang sebuah reaktor antara lain, waktu tinggal (t), volume (V), temperatur (T), tekanan (P), konsentrasi senyawa dan koefisien perpindahan panas.

Dalam memilih suatu reaktor dibutuhkan beberapa faktor-faktor pemilihan, yaitu:

· Efisiensi kinerja reaktor.

· Keselamatan kerja dan keamanan operasi

· Biaya operasi

Adapun tujuan dilakukannya pemilihan terhadap reaktor :

· Mendapat keuntungan yang besar

· Biaya produksi rendah

· Modal kecil/volume reaktor minimum

· Operasinya sederhana dan murah

· Keselamatan kerja terjamin

· Polusi terhadap sekitarnya ( lingkungan ) dijaga sekecil-kecilnya

Untuk mereaksikan suatu zat dengan zat lainnya digunakan jenis reaktor yang berbeda pula. Berikut beberapa hal yang mempengaruhi pemilihan jenis reaktor,

1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi

2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping

3. Kapasitas produksi

4. Harga alat (reaktor) dan biaya instalasinya

5. Kemampuan reaktor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas

2. Jenis Reaktor

A. Berdasarkan bentuknya

1. Reaktor tangki

Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir.

2. Reaktor pipa

Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.

B. Berdasarkan prosesnya

1. Reaktor Batch

§ Dapat digunakan untuk fase cair, gas dan cair-padat

§ Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil

Keuntungan reactor batch:

- Lebih murah dibanding reactor alir

- Lebih mudah pengoperasiannya

- Lebih mudah dikontrol

Kerugian reactor batch:

- Waktu shut down yang besar (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)

- Mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk (untuk fase gas)

- Biaya operasi dan handling per unit produksi tinggi

2. Reaktor Kontinyu (Continous Flow)

Ada 2 jenis:

a. CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)

Pemasukan umpan dan pengambilan produk secara kontinyu

Keuntungan:

§ Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama

§ Volume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reactor.

Kerugian:

§ Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.

§ Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding PFR

§ Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan CSTR lebih besar dari PFR.

b. PFR (Plug Flow Reactor)

Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama di setiap penampang pipa.

Keuntungan :

Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk konversi yang sama

Kerugian:

1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi.

2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state.

3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan . Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.

3. Reaktor semi batch

Biasanya berbentuk tangki berpengaduk

C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya

1. Reaktor isotermal.

Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama.

2. Reaktor adiabatis.

· Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.

· Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan –rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).

3. Reaktor Non-Adiabatis

Dikatakan reaktor Non-Adiabatis apabila terdapat perpindahan panas antara reaktor dengan sekelilingnya.

D. Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat

1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR).

Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis. Kehilangan tekanan (Pressure Drop) nya lebih tinggi.

Keuntungan PBR :

• Dapat digunakan untuk mereaksikan dua macam gas sekaligus

• Kapasitas produksi cukup tinggi

• Pemakaian tidak terbatas pada kondisi reaksi tertentu (eksoterm atau endoterm) sehingga pemakaian lebih fleksibel

Kerugian PBR :

• transfer massa dan transfer panas rendah

• pemindahan katalis sangat sulit dan memerlukan waktu shut down alat yang lama

• konversi lebih rendah

• ada kemungkinan terjadi reaksi samping homogen pada liquid

• pressure drop tinggi

2. Fluidized bed reaktor (FBR)

· Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.

· Operasinya: isotermal.

· Pressure drop kecil

· Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR