47
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

Lapres RIAK_31 Jumat

Embed Size (px)

DESCRIPTION

reaktor ideal aliran kontinyu

Citation preview

  • 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