Contoh Soal R-batch Unisotermal 1r4t5n

Cth Soal R-Batch Unisotermal

CONTOH SOAL (2) Reaksi tingkat satu dalam fase cair A → B dijalankan dalam sebuah reaktor Batch secara isothermal pada suhu 1000F sampai diperoleh konversi 0,5. Panas reaksi Δ HR = -2000 Btu/lbmol A, konstanta laju reaksi k = 12 (jam)-1. Jumlah mol A pada keadaan awal = 2 lbmol.Koefisiensi perpindahan panas total U = 200 Btu/(jam)( ft2)( oF).Untuk menjaga supaya suhu dalam reaktor tetap 1000F, suhu air pendingin dapat diatur dari 400F sampai 700F. Buatlah grafik yang memberikan hubungan antara suhu air pendingin (0F) dengan waktu reaksi dalam detik.

Penyelesaian: Reaksi tingkat satu fase cair A → B -rA = k.CAo (1-xA)

Reaksi eksotermis, Δ HR neg Reaktor Batch  Neraca panas : Δ HR (-r A)V + UA (T – Tm)=0 Δ HR (-r A)V= UA (Tm -T)

2

Δ HR (-rA)V= UA (Tm -T) ; Δ HR kCAo(1-xA)V = UA (Tm -T)

H R k

N Ao (1  x A )V  UA(Tm  T ) V

Pada keadaan awal, konversi=0  laju reaksi maks,Tm pada suhu terendah, maka luas pp panas:

kN Ao (1  x A ) H R A  U (Tm  T ) (12 j 1 )( 2lbmol )(1  0)( 2000btu / lbmol ) ( 200btu / j. ft 2 .0 F )( 40  100) oF  4 ft 2

3

Waktu xA = 0,5 dg A =4 ft2, suhu air pendingin dpt dicari dg pers: H R k

N Ao (1  x A )V  UA(Tm  T ) V

kN Ao (1  x A )H R Tm  T  UA 12 j 1 (2lbmol )(1  0.5)( 2000btu / lbmol ) Tm  100  (200btu / j. ft 2 .0 F )( 4 ft 2 ) Tm  70o F Tm =70 oF adalah suhu maks pendingin yg diijinkan, tercapai pd konversi maks = 0,5

Secara umum hub ant suhu pendingin dan konversi A dpt dihitung dg pers. berikut:

12 j 1 (2lbmol )(1  x A )( 2000btu / lbmol ) Tm  100  (200btu / j. ft 2 .0 F )( 4 ft 2 ) Tm  100  60(1  x A )

.....A

Sedangkan hub ant waktu reaksi dan konversi dpt dilukiskan dg pers:

  C Ao

xA

 0

dx A  C Ao  rA

  300 ln

xA

 0

1 , det 1  xA

dx A kCAo (1  x A ) .....B

5

Dari pers A dan B, maka data hub ant suhu media pendingin dan waktu reaksi dpt dihitung, dan disajikan pada tabel berikut: x

Tm, oF

Θ,detik

0.0

40

0.0

0.1

46

31.31

0.2

52

66.94

0.3

58

107.30

0.4

64

152.05

0.5

70

207.90

6