kondisi operasi reaktor

Panas reaksi ada 2 :

1. Reaksi eksotermis        : reaksi menimbulkan/ mengeluarkan panas
2. Reaksi endotermis       : reaksi memerlukan/ mengambil panas

Beberapa kondisi operasi yang dapat dijalankan :

1.      Adiabatis         : yaitu tidak ada panas yang masuk dari pemanas atau keluar ke pendingin

2.      Non adiabatis  : yaitu ada panas yang masuk dari pemanas atau keluar ke pendingin

Isotermal – non isotermal :

1.      Isotermal          : tidak ada perubahan suhu masuk, di dalam, dan keluar reaktor

2.      Non isotermal  : ada perubahan suhu masuk, di dalam, dan keluar reaktor

·         Saat menentukan kondisi operasi, pertimbangan pertama selalu gunakan reaktor adiabatis, karena paling simpel dan murah. Bila dengan kondisi adiabatis terjadi kenaikan suhu yang terlalu tinggi pada reaksi eksotermis atau penurunan suhu yang terlalu rendah pada reaksi endotermis, barulah dipakai reaktor non adiabatis ( pake pendingin untuk reaksi eksotermis, dan pake pemanas untuk reaksi eksotermis).  2 buku sebagai referensi :

( Smith, hal 121)

(Froment dan Bischoff, hal, 465)

Contoh kasus :

Pembuatan etanolamin :

Panas reaksi :

    Panas reaksi negatif berarti reaksi eksotermis.

Sesuai pedoman dari Smith dan Froment – Bischoff, pertimbangan pertama reaktor dijalankan secara adiabatis karena paling simpel dan murah. Eksotermis menyebabkan produk bersuhu lebih tinggi dibandingkan umpan apabila reaktor dijalankan secara adiabatis. Reaktor non-adiabatis ( ada pendinginnya ) dipake bila kenaikan suhu terlalu besar. Besarnya kenaikan suhu yang diperbolehkan dilihat dari referensi.  Salah satu referensi yaitu Buku maxwell :

(Maxwell, hal 317)

Setelah dihitung perancangan reaktornya, ternyata dengan kondisi adiabatis, suhu di reaktor antara 80-145^oC. Suhu tertinggi hasil desain masih lebih rendah dari suhu maksimum 150^oC menurut Maxwell. Maka adiabatis bisa dipakai.

Bagaimana bila digunakan reaktor non-adiabatis (ada pendingin)? Bisa saja, tapi ada beberapa kerugian:

1.      Reaktor lebih mahal karena konstruksinya lebih rumit, yaitu perlu jaket untuk mengalirkan pendingin.

2.      Perlu pembelian pompa untuk mengalirkan pendingin.

3.      Biaya operasional lebih mahal karena perlu menjalankan pompa

Beberapa Paten yang menyebutkan reaksi bisa dijalankan secara adiabatis:

(wilis, 1982)

 (ahmed, 1989)

Maka kondisi operasi yang dipilih :  adiabatis  - non isotermal.

1.      Disebut Adiabatis = karena tidak ada pendingin

2.      Disebut Non isotermal = karena ada perubahan suhu dari masuk sampai keluar.  

Mengapa suhu dibatasi 150 ^oC?

-          Untuk kasus etanolamin ini, suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan tekanan reaktor yang dibutuhkan agar amoniak tetap cair semakin tinggi pula, hal ini menyebabkan harga reaktor dan biaya operasional semakin mahal.

-          Suhu terlalu tinggi menyebabkan produk etanolamin berwarna karena terbentuknya senyawa lain di reaktor. Referensi: US paten oleh wilis:

 (wilis, 1982)