P4-25 sama P4-19.docx

P. 4-25

(Membran reactor) The first order reversible reaction

Is taking place in a membrane reactor. Pure A enters the reactor, and B diffuses through the membrane. Unfortunately, some of the reactant A also diffuses through the membrane.a) Plot the flow rates of A, B, and C down the reactor, as well as the flow rates of A and B through the membraneb) Compare the conversion profiles of a conventional PFR with those of an IMRCF. What generalization can you make ?c) Would the conversion of A be greater or smaller if C were diffusing out instead of B ?d) Discuss how your curves would change if the temperature were increased and decrease significantly for an exothermic reaction and for an endothermic reaction.Additional information :

k= 10 min-1Kc= 0,01mol2/dm6kCA= 1 min-1kCB= 40 min-1FA0= 100 mol/minV0= 100 dm3/minVreactor= 20 dm3

SOLUTIONa. Step 1Menuliskan mol balance pada elemen volum V seperti pada gambar

RARB

FBFAFCVRBRAFBFA

Yang terdifusi : A dan B Untuk A

Dimana RA adalah laju alir molar keluar melalui membran per unit volum reaktor. Membuat persamaan ini dalam bentuk limit :

Untuk B

Dimana RB adalah laju alir molar keluar melalui membran per unit volum reaktor. Membuat persamaan ini dalam bentuk limit :

Yang tidak terdifusi

Membuat persamaan ini dalam bentuk limit :

Step 2Setelah menuliskan mol balance, dicari persamaan reaksinya untuk tiap komponen :

Step 3Transport keluar reaktor.

kc adalah koefisien transport. Pada umumnya, koefisien ini bisa menjadi fungsi membran dan karakter fluida, kecepatan fluida, dan diameter tabung, dsb. Pada kasus ini kc konstan.

Step 4Stoikiometri reaksi :kasus: temperatur dan tekanan konstan, isotermal operasi dan tidak ada P (T=To, P=Po).

Step 5Mengkombinasi dan merangkumkan persamaan stoikiometri ke persamaan 3:

Step 6Solusi NumerikPolymath 5.1ODE Report (RKF45)

Differential equations as entered by the user [1] d(FA)/d(t) = rA-RA [2] d(FB)/d(t) = -rA-RB [3] d(FC)/d(t) = -2*rA [4] d(FAout)/d(t) = RA [5] d(FBout)/d(t) = RB [6] d(X)/d(t) = (-rA+RA)/100

Explicit equations as entered by the user [1] kcA = 1 [2] kcB = 40 [3] k = 10 [4] vo = 100 [5] kc = 1/100 [6] FAo = 100 [7] FT = FA+FB+FC [8] x = (FAo-FA)/FAo

[9] vF = 20 [10] CTo = 1 [11] CA = CTo*FA/FT [12] CB = CTo*FB/FT [13] RA = kcA*CA [14] RB = kcB*CB [15] CC = CTo*FC/FT [16] rA = -k*(CA-((CB*CC^2)/kc))

POLYMATH ResultsNo Title 11-13-2009, Rev5.1.225

Calculated values of the DEQ variables

Variable initial value minimal value maximal value final value t 0 0 20, 20, FA 100, 57,210025 100, 57,210025 FB 0 0 9,057314 1,935926 FC 0 0 61,916043 61,916043 FAout 0 0 11,831954 11,831954 FBout 0 0 29,022096 29,022096 X 0 0 0,4278998 0,4278998 kcA 1, 1, 1, 1, kcB 40, 40, 40, 40, k 10, 10, 10, 10, vo 100, 100, 100, 100, kc 0,01 0,01 0,01 0,01 FAo 100, 100, 100, 100, FT 100, 100, 122,24311 121,06199 x 0 0 0,4278998 0,4278998 vF 20, 20, 20, 20, CTo 1, 1, 1, 1, CA 1, 0,472568 1, 0,472568 CB 0 0 0,074786 0,0159912 RA 1, 0,472568 1, 0,472568 RB 0 0 2,9914392 0,6396478 CC 0 0 0,5114408 0,5114408 rA -10, -10, -0,542836 -0,542836

Grafik FA, FB, FC down the reactor :

Terlihat bahwa sepanjang reaktor FA menurun, nilai FC akan terus naik dan FB naik dan kemudian menurun. Penurunan FA tidak signifikan karena nilai kA yang kecil dibandingkan dengan FC. Nilai C terus naik karena komponen C tidak berdifusi melewati membran. Nilai FB naik dahulu baru kemudian turun disebabkan pada awal masuk reaktor kecepatan pembentukan B masih lebih besar dibandingkan laju penyerapan C. Maka, ketika volume bertambah, kontak sentuh dengan membran makin lama makin besar dan laju penyerapan membran dapat melebihi laju pembentukan B.

Grafik FA dan FB yang keluar membran :

Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa FA keluar membran lebih kecil dibandingkan B karena nilai koefisien 2 komponen. b. Membedakan neraca mol pada kedua reaktor :Reaktor Membran

Reaktor Plug FlowKarena tidak ada yang keluar membran (karena tidak ada membran), maka persamaannya neraca molnya sbb :

Dan tampilan polymathnya untuk PFR adalah sbb :ODE Report (RKF45)

Differential equations as entered by the user [1] d(FA)/d(t) = rA [2] d(FB)/d(t) = -rA [3] d(FC)/d(t) = -2*rA

Explicit equations as entered by the user

[1] kcA = 1 [2] kcB = 40 [3] k = 10 [4] vo = 100 [5] kc = 1/100 [6] FT = FA+FB+FC [7] FAo = 100 [8] vF = 20 [9] CTo = 1 [10] CA = CTo*FA/FT [11] CB = CTo*FB/FT [12] CC = CTo*FC/FT[13] rA = -k*(CA-((CB*CC^2)/kc)) [14] x = (FAo-FA)/FAo



Variable initial value minimal value maximal value final value t 0 0 20, 20, FA 100, 84,652698 100, 84,652698 FB 0 0 15,347302 15,347302 FC 0 0 30,694604 30,694604 kcA 1, 1, 1, 1, kcB 40, 40, 40, 40, k 10, 10, 10, 10, vo 100, 100, 100, 100, kc 0,01 0,01 0,01 0,01 FT 100, 100, 130,6946 130,6946 FAo 100, 100, 100, 100, vF 20, 20, 20, 20, CTo 1, 1, 1, 1, CA 1, 0,6477138 1, 0,6477138 CB 0 0 0,1174287 0,1174287 CC 0 0 0,2348575 0,2348575 rA -10, -10, -3,598E-09 -3,598E-09 x 0 0 0,153473 0,153473

Untuk mengetahui konversi yang terjadi (komponen A), dapat dilihat dari grafik yang terbentuk : Reaktor Membran :

Dari grafik di atas dapat dilihat konversi hingga V = 20 L adalah 0,43 = 43 % (sumbu y)

Atau dapat diselesaikan menggunakan grafik :

Jika menggunakan grafik ini, maka konversi bisa didapat :(100-57)/100 = 0,43 = 43% Reaktor PFRMenggunakan Polymath 5.1:

Untuk mencari konversi A digunakan grafik :

Maka konversi A dapat dihitung : (100-84,4)/100 = 15,6%Atau :

Konversi yang didapatkan 15,6 %Yang bisa dilihat dari kedua grafik dan konversi yang didapatkan adalah : Reaktor Membran lebih baik karena konversi komponen A lebih tinggi dibanding konversi yang dimiliki reaktor PFR. Jika ditabelkan :Konversi (%)

MembranPFR

4315,6

Jika dilihat dari perbandingan di atas, sudah tentu Reaktor Membran yang lebih efisien karena dari segi perancangannya sudah menunjukkan kalau reaktor ini lebih efektif. Selain karena tidak ada pressure drop, produk yang diinginkan akan langsung dapat keluar dari lubang-lubang pada dinding reaktor. Produk B selalu keluar dari reaktor, sehingga reaktor, sehingga reaksi akan selalu bergerak ke arah produk. Sedangkan pada PFR, akan segera tercapai kesetimbangan dan konversi yang didapatkan menjadi jauh lebih sedikit. Maka dapat disimpulkan bahwa reaktor membran cocok untuk reaksi reversible.c. Would the conversion of A be greater or smaller if C were diffusing out instead of B ?Jika C yang berdifusi, maka neraca mol C adalah :

Dimana RC adalah laju alir molar keluar melalui membran per unit volum reaktor. Membuat persamaan ini dalam bentuk limit :

Dan neraca mol B :

Membuat persamaan ini dalam bentuk limit :

Dengan menggunakan Polymath :ODE Report (RKF45)

Differential equations as entered by the user [1] d(FA)/d(t) = rA-RA [2] d(FB)/d(t) = -rA [3] d(FC)/d(t) = -2*rA-RC [4] d(FAout)/d(t) = RA [5] d(FCout)/d(t) = RC [6] d(X)/d(t) = (-rA+RA)/100

Explicit equations as entered by the user

[1] kcA = 1 [2] kcC = 40 [3] k = 10 [4] vo = 100 [5] kc = 1/100 [6] FAo = 100 [7] FT = FA+FB+FC [8] x = (FAo-FA)/FAo [9] vF = 20 [10] CTo = 1 [11] CA = CTo*FA/FT [12] CC = CTo*FC/FT [13] RA = kcA*CA [14] RC = kcC*CC [15] CB = CTo*FB/FT [16] rA = -k*(CA-((CB*CC^2)/kc))



Variable initial value minimal value maximal value final value t 0 0 20, 20, FA 100, 39,744026 100, 39,744026 FB 0 0 48,525028 48,525028 FC 0 0 19,355994 7,1162487 FAout 0 0 11,730946 11,730946 FCout 0 0 89,933807 89,933807 X 0 0 0,6025597 0,6025597 kcA 1, 1, 1, 1, kcC 40, 40, 40, 40, k 10, 10, 10, 10, vo 100, 100, 100, 100, kc 0,01 0,01 0,01 0,01 FAo 100, 100, 100, 100, FT 100, 95,385303 117,41582 95,385303 x 0 0 0,6025597 0,6025597 vF 20, 20, 20, 20, CTo 1, 1, 1, 1, CA 1, 0,4166682 1, 0,4166682 CC 0 0 0,1650274 0,0746053 RA 1, 0,4166682 1, 0,4166682 RC 0 0 6,6010945 2,9842118 CB 0 0 0,5087265 0,5087265 rA -10, -10, -1,3351363 -1,3351363

dari grafik di atas dapat dilihat konversi A = (100-40)/100 = 0,60 = 60%.

Atau dengan grafik :

Dari gambar dapat dilihat bahwa konversinya adalah : 61%Perbedaan keduanya hanya disebabkan ketelitian pembacaan.Konversinya menjadi lebih tinggi ketika yang berdifusi adalah komponen C daripada komponen B.d. Perubahan temperatur pada grafik yang dihasilkan berpengaruh pada nilai-nilai : Kc, jika reaksi eksotermik, temperatur naik maka nilainya akan turun dan sebaliknya. Jika reaksi endotermis, temperatur naik maka nilainya naik dan sebaliknya. Jika Kc meningkat pada eksotermis maka konversi naik sehingga Fa turun, Fb dan Fc naik.Grafik menjadi :

Nilai k, jika temperatur naik maka nilai k naik. Begitu juga sebaliknya. Jika k naik, maka konversi akan naik dan FA turun, FB dan FC naik.

Hubungan k dengan T menggunakan Asas Arhenius k = Ae-E/RTHubungan Kc dan T menggunakan asas Le Chatelier. Untuk meninjau kurva yang terbentuk jika temperatur ditingkatkan atau secara signifikan untuk sebuah reaksi eksotermis dan endotermis dapat digunakan persamaan :

Persamaan ini menghubungkan semua faktor yang memungkinkan terjadi dalam sebuah reaktor. Namun, untuk kasus ini yang ditinjau adalah Reaktor Membran. Bentuk reaktor membran menyerupai PFR, namun untuk reaktor ini tidak terjadi Pressure Drop sehingga P/Po bisa dihilangkan sehingga persamaan diatas menjadi :

.Eksotermis Suhu dinaikkan secara signifikan yaitu T=15T. Maka :

.Dengan j adalah komponen terkait.Sehingga dapat dikerjakan dengan Polymath menghasilkan kurva sbb :

Dan konversi-nya adalah :

Nilai konversinya menjadi : 0,126 atau 12,6%. Jumlah ini kecil jika dibandingkan dengan konversi pertama yang sebesar 43%.

Suhu diturunkan secara drastis :Kami membuatnya seperti berikut : T = 0,1 To

Dengan j adalah komponen terkait.Sehingga dapat dikerjakan dengan Polymath menghasilkan kurva sbb :

Dengan konversi sebagai berikut :

Konversi yang terbentuk 99 %.

Endotermis Suhu diturunkan secara signifikan Kami mendefinisikannya sebagai : To = 0,1T

Dengan j adalah komponen terkait. Maka :

Sehingga dapat dikerjakan dengan Polymath menghasilkan kurva sbb :

Jika dibandingkan dengan kondisi isotermal pada soal A, dapat dilihat perbedaannya dengan Polymath pada tabel berikut :

Dengan konversi :

Konversi yang didapat : 17,5%. Suhu dinaikkan secara signifikanKami mendefinisikannya sebagai : To = 15T

Dengan j adalah komponen terkait. Maka :

Sehingga dapat dikerjakan dengan Polymath menghasilkan kurva sbb :Jika dibandingkan dengan kondisi isotermal pada soal A, dapat dilihat perbedaannya dengan Polymath pada tabel berikut :

Dengan konversi :

Dengan konversi 0,99 atau 99%.

Pengaruh antara ke-5 kondisi yang berbeda ini dapat dirangkumkan dalam tabel berikut (untuk Reaktor Membran):Initial ValueMinimal ValueMaximal ValueFinal ValueX (konversi A)

IsotermalFA100,57,210025100,57,21002543%

FB009,0573141,935926

FC0061,91604361,916043

EksotermisT naikFA10087,53942510087,53942512,60%

FB008,9305598,930559

FC0022,65467122,654671

T turunFA1000,30568571000,305685799%

FB001,31110943,148E-05

FC0020,35711620,357116

EndotermisT naikFA100,8,909E-051008,909E-0599%

FB000,7261783,959E -09

FC0015,24945415,249454

T turunFA10082,48399510082,48399517,5%

FB0011,30626911,306269

FC0031,84013331,840133

Dari perbandingan diatas dapat dilihat bahwa Reaktor Membran dapat bekerja dengan baik dengan reaksi endotermis jika T dinaikkan dengan signifikan, dan reaksi eksotermis jika diturunkan dengan signifikan.

P 4.19A microrector similar to the one shown in figure 4.19 from the MIT group is used to produce phosgene in the gas phase. CO + Cl2 COCl2A + B CThe microrector is 20 mm long, 500 m in diameter and packed with catalyst particle 35 m in diameter. The entering pressure is 830 kPa (8.2 atm), and the entering flow to the each microreactor is equimolar. The molar flow rate of CO2 is 2x10-5 mol/s and the volumetric flow is 2.83x10-7 m3/s. The weight of catalyst in one microreactor: W = 3.5x10-6 kg. The reactor is kept isothermal at 1200 C. Because the catalyst is also slightly different than the one in Figure 4.19, the rate law is different as well:- rA = kA CA CBa. Plot the molar flow rates FA, FB, FC, the conversion X and pressure ratio y along the length (i.e., catalyst weight, W) of the reactor.b. Calculate the number of microrectors in parallel to produce 10000 kg/year phosgenec. Repeat part (a) for the case when the catalyst weight remains the same but the particle diameter is cut in half. If possible compare your answer with part (a) and describe what you find, nothing anything unusuald. How would your answers to part (a) change if the reaction were reversible with KC = 0.4 dm3/mol? Describe what you find.e. What are the advantages and disadvantages of using an array of microreactors over using one conventional packed bed reactor that provides the same yield and conversion?f. Write a question that involves critical thinking and explain why it involves critical thinkingg. Discuss what you learned from this problem and what you believe to be the point of the problem.

Additional= 3,55.10-3/kg catalyst (based on properties of air and = 0.4)k = 0,004 m6/mol.s.kg catalyst at 1200 CV0 =2,83.10-7 m3/s = 7 kg/m3 = 1,94.10-5 kg/m.sAC = 1,96.10-7 m2G = 10,1 kg/m2sPenyelesaianDiket:P = 20 mmD = 500mDp = 35 mPi = 830 kPaFA0 = 2.10-5 mol/sQ = 2,83.10-7 m3/sW = 3,5.10-6 kgT = 120oC (isotermal)= 3,55.105/kg catalystk = 0,004 m6/mol.s.kgV0 =2,83.10-7 m3/s = 7 kg/m3 = 1,94.10-5AC = 1,96.10-7 m2G = 10,1 kg/m2

Penyelesaian:a. Grafik molar flow rates FA, FB, FC, x, pressure ratio y versus WMol balance:Rate law:-rA = kA CA CB rA = - kA CA CB rA = rB = -rCFT = FA + FB + FCKonsentrasi:

sehingga rA = - kA CT02 (isothermal)

Menghitung konsentrasi total:

Dengan Polymath Solve With STIFF:

POLYMATH 5.0 ResultsNo title 11-17-2009


Variable initial value minimal value maximal value final value W 0 0 3.5E-06 3.5E-06 Fa 2.0E-05 9.169E-07 2.0E-05 9.169E-07 Fb 2.0E-05 9.169E-07 2.0E-05 9.169E-07 Fc 0 0 1.908E-05 1.908E-05 y 1 0.5325851 1 0.5325851 k 0.004 0.004 0.004 0.004 Ft 4.0E-05 2.092E-05 4.0E-05 2.092E-05 Fa0 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 Ct0 254 254 254 254 Ft0 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 ra -64.516 -64.516 -0.1419126 -0.1419126 alpha 3.55E+05 3.55E+05 3.55E+05 3.55E+05 X 0 0 0.9540901 0.9540901

ODE Report (STIFF)

Differential equations as entered by the user [1] d(Fa)/d(W) = ra [2] d(Fb)/d(W) = ra [3] d(Fc)/d(W) = -ra [4] d(y)/d(W) = (-alpha/(2*y))*(Ft/Ft0)

Explicit equations as entered by the user [1] k = 0.004 [2] Ft = Fa+Fb+Fc [3] Fa0 = 2E-05 [4] Ct0 = 254 [5] Ft0 = 4E-05 [6] ra = -k*((Ct0*y)^2)*(Fa/Ft)*(Fb/Ft) [7] alpha = 3.55E05 [8] X = (Fa0-Fa)/Fa0

Comments [8] Ct0 = 254 mol/m3 [9] Ft0 = 4E-05 mol/s [10] k = 0.004 m6/mol.s.kg [11] alpha = 3.55E05 /kg catalyst [12] Fa0 = 2E-05 mol/s

Independent variable variable name : W initial value : 0 final value : 0.0000035

Precision Independent variable accuracy. eps = 0.00001 First stepsize guess. h1 = 0.0001 Minimum allowed stepsize. hmin = 0.00000001 Good steps = 101 Bad steps = 1

General number of differential equations: 4 number of explicit equations: 8 Data file: C:\Documents and Settings\user\Desktop\revisi-angel\4-19-kel 11.pol

Grafik FA, FB, dan FC versus W:

Grafik FA versus W:

Grafik diatas, FA versus W, dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FA akan semakin kecil karena reaksi akan membentuk produk C.

Grafik FB versus W:

Grafik diatas, FB versus W, dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FB akan semakin kecil karena reaksi akan membentuk produk C.

Grafik FC versus W:

Dari grafik FC versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin besar, dengan kenaikan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FC akan semakin besar karena reaksi akan membentuk produk C (jumlah C akan semakin besar).

Grafik X versus W:

Dari grafik X versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai konversi yang semakin besar, dengan kenaikan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai X akan semakin besar karena reaksi akan membentuk semakin banyak produk C, sehingga konversi dari reaktan (A dan B) membentuk C akan semakin besar.

Grafik y versus W:

Dari grafik y versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai y yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka semakin besar luasan dari reaktor sehingga penurunan tekanan (pressure drop) akan semakin besar sehingga nilai y akan semakin kecil.

b). Jumlah mikroreaktorTarget produksi =

* dimana Mr COCl2 adalah 99 g/molVariable initial value minimal value maximal value final value W 0 0 3.5E-06 3.5E-06 Fa 2.0E-05 9.169E-07 2.0E-05 9.169E-07 Fb 2.0E-05 9.169E-07 2.0E-05 9.169E-07 Fc 0 0 1.908E-05 1.908E-05

Maka jumlah reaktor paralel yang dibutuhkan adalah:

c). Diameter partikel setengah dari soal a Nilai Dp1= 35 m Nilai Dp2 = 0.5 Dp1 = 17.5 m

Perubahan diameter partikel terhadap nilai (aliran turbulen):

sehingga:




Variable initial value minimal value maximal value final value W 0 0 3.5E-06 3.5E-06 Fa 2.0E-05 2.149E-06 2.0E-05 2.149E-06 Fb 2.0E-05 2.149E-06 2.0E-05 2.149E-06 Fc 0 0 1.785E-05 1.785E-05 y 1 -4.753E-07 1 -3.159E-07 k 0.004 0.004 0.004 0.004 Ft 4.0E-05 2.215E-05 4.0E-05 2.215E-05 Fa0 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 Ct0 254 254 254 254 Ft0 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 ra -64.516 -64.516 -3.623E-15 -1.558E-13 alpha 7.1E+05 7.1E+05 7.1E+05 7.1E+05 X 0 0 0.8925738 0.8925738

ODE Report (STIFF)


Explicit equations as entered by the user [1] k = 0.004 [2] Ft = Fa+Fb+Fc [3] Fa0 = 2E-05 [4] Ct0 = 254 [5] Ft0 = 4E-05 [6] ra = -k*((Ct0*y)^2)*(Fa/Ft)*(Fb/Ft) [7] alpha = 7.1E05 [8] X = (Fa0-Fa)/Fa0

Comments [8] Ct0 = 254 mol/m3 [9] Ft0 = 4E-05 mol/s [10] k = 0.004 m6/mol.s.kg [11] alpha = 7.1E05 /kg catalyst [12] Fa0 = 2E-05 mol/s



General number of differential equations: 4 number of explicit equations: 8 Elapsed time: 2.3148 sec Data file: C:\Documents and Settings\user\Desktop\revisi-angel\4-19-c-kel 11.pol


Grafik FA versus W:

Dari grafik FA versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FA akan semakin kecil karena reaksi akan membentuk produk C.

Grafik FB versus W:

Dari grafik FB versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FB akan semakin kecil karena reaksi akan membentuk produk C.

Grafik FC versus W:

Dari grafik FC versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai laju alir yang semakin besar, dengan kenaikan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai FC akan semakin besar karena reaksi akan membentuk produk C (jumlah C akan semakin besar).

Grafik X versus W:

Dari grafik X versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai konversi yang semakin besar, dengan kenaikan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka nilai X akan semakin besar karena reaksi akan membentuk semakin banyak produk C, sehingga konversi dari reaktan (A dan B) membentuk C akan semakin besar.

Grafik y versus W:

Dari grafik y versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai y yang semakin kecil, dengan penurunan nilai yang tidak linear (bentuk grafik parabola). Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka semakin besar luasan dari reaktor sehingga penurunan tekanan (pressure drop) akan semakin besar sehingga nilai y akan semakin kecil. Kemudian, penurunan tekanan tidak mengalami perubahan lagi (konstan), berarti penambahan katalis berikutnya tidak akan menurunkan kembali tekanan.

d. Reaksi reversibel dengan KC = 0.4 dm3/mol = 4E-04 m3/mol

dimana




Variable initial value minimal value maximal value final value W 0 0 3.5E-06 3.5E-06 Fa 2.0E-05 1.907E-05 2.0E-05 1.982E-05 Fb 2.0E-05 1.907E-05 2.0E-05 1.982E-05 Fc 0 0 9.312E-07 1.801E-07 y 1 -3.746E-07 1 -1.965E-07 Kc 4.0E-04 4.0E-04 4.0E-04 4.0E-04 Ft 4.0E-05 3.907E-05 4.0E-05 3.982E-05 Fa0 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 2.0E-05 Ct0 254 254 254 254 Ft0 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 4.0E-05 k 0.004 0.004 0.004 0.004 alpha 3.55E+05 3.55E+05 3.55E+05 3.55E+05 Ca 127 -4.736E-05 127 -1.992E-05 Cb 127 -4.736E-05 127 -1.992E-05 Cc 0 -4.305E-07 5.9630408 -1.811E-07 ra -64.516 -64.516 0.6286712 -1.811E-06 X 0 0 0.0465577 0.0090073

ODE Report (STIFF)


Explicit equations as entered by the user [1] Kc = 4E-04 [2] Ft = Fa+Fb+Fc [3] Fa0 = 2E-05 [4] Ct0 = 254 [5] Ft0 = 4E-05 [6] k = 0.004 [7] alpha = 3.55E05 [8] Ca = Ct0*y*Fa/Ft [9] Cb = Ct0*y*Fb/Ft [10] Cc = Ct0*y*Fc/Ft [11] ra = -k*((Ca*Cb)-(Cc/Kc)) [12] X = (Fa0-Fa)/Fa0

Comments [8] Ct0 = 254 mol/m3 [9] Ft0 = 4E-05 mol/s [10] k = 0.004 m6/mol.s.kg [11] alpha = 3.55E05 /kg catalyst [15] Kc = 4E-04 m3/mol



General number of differential equations: 4 number of explicit equations: 12 Elapsed time: 1.1574 sec Data file: C:\Documents and Settings\user\Desktop\revisi-angel\4-19-d-kel 11.pol


Grafik FA versus W:

Laju alir FA menurun dengan tajam karena reaksi akan membentuk C dengan cepat dan kemudian meningkat kembali dikarenakan adanya reaksi reversibel dari C yang membentuk A dan B. Kenaikan secara perlahan dikarenakan nilai Kc yang kecil (laju pembentukan C lebih besar dibandingkan penguraian C). Kemudian, ketika kesetimbangan mulai terbentuk, laju alir FA tetap.

Grafik FB versus W:

Laju alir FB menurun dengan tajam karena reaksi akan membentuk C dengan cepat dan kemudian meningkat kembali dikarenakan adanya reaksi reversibel dari C yang membentuk A dan B. Kenaikan secara perlahan dikarenakan nilai Kc yang kecil (laju pembentukan C lebih besar dibandingkan penguraian C). Kemudian, ketika kesetimbangan mulai terbentuk, laju alir FB tetap.

Grafik FC versus W:

Laju alir FC meningkat dengan tajam karena reaksi akan membentuk C dengan cepat dan kemudian menurun dikarenakan adanya reaksi reversibel dari C yang membentuk A dan B. Penurunan secara perlahan dikarenakan nilai Kc yang kecil (laju penguraian C lebih kecil dibandingkan pembentukan C). Kemudian, ketika kesetimbangan mulai terbentuk, laju alir FC tetap.

Grafik X versus W:

Nilai konversi pembentukan nilai C meningkat dengan tajam dikarenakan pembentukan reaktan (A dan B) sangat cepat. Kemudian, grafik turun dikarenakan reaksi reversibel. Nilai Kc yang kecil akan menyebabkan penurunan konversi (C terurai menjadi A dan B). Ketika kesetimbangan tercapai, laju pembentukan C dan penguraian C sama sehingga konversi tetap.

Grafik y versus W:

Dari grafik y versus W dapat dilihat bahwa kenaikan nilai W akan memberikan nilai y yang semakin kecil. Hal ini disebabkan semakin besar katalis yang digunakan untuk bereaksi maka semakin besar luasan dari reaktor sehingga penurunan tekanan (pressure drop) akan semakin besar sehingga nilai y akan semakin kecil. Ketika kesetimbangan terjadi (laju pembentukan dan penguraian C sama) maka tidak ada perubahan pada pressure drop (konstan).