Continuous Stirred-Tank Reactor

Kelompok 4Nama anggota:1. Andriano Suryawan Utama (3335131867)2. Asep Rifki F (333513)3. Dina Pujianti (333513)

Continuous Stirred-Tank Reactor

CSTR adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor

Karakteristik pada CSTR

beroperasi pada kondisi steady state dengan aliran reaktan dan produk secara kontinyu

Adanya pengadukan yang sempurna menyebabkan komposisi di dalam reaktor sama dengan komposisi yang keluar dari reaktor

Pada CSTR kecepatan volumetrik umpan yang masuk sama dengan kecepatan volumetrik hasil (produk) yang keluar sehingga kecepatan akumulasinya sama dengan nol.

perhitungan mengasumsikan bahwa pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama

Mekanisme Kerja

◦ Pada RATB prosesnya berlangsung secara kontinyu, pengadukan adalah yang terpenting dalam reaktor ini karena dengan pengadukan menjadikan reaksinya menjadi homogen. Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor.

Kerugian CSTR Rata-rata reaksi volumetrik yang lebih rendah

akan menghasilkan produktivitas rendah. Tidak sesuai untuk keseluruhan emulsi proses

polimerisasi pada tahap pertama penggunaan CSTR

Timbul endapan di dasar akibat gaya sentrifugal CSTR

Biaya tinggi, semakin besar CSTR yang digunakan atau semakin banyak CSTR kecil yang digunakan semakin besar biaya yang dikeluarkan

Waktu menunggu (proses) yang lebih lama

Keuntungan CSTROperasi dalam keadaan tetap

menyebabkan peralatan produk lebih stabil

Penggunaan energi yang kualitasnya meningkat

Produktivitas yang lebih tinggi dalam reduksi pada periode tidak aktif(pengisian, pemanasan, pendinginan, dan pengosongan).

Campuran lebih rata karena penggunaan teknik pengadukan (stiring)

Persamaan perancangan untuk CSTR

Pertimbangan secara umum:Neraca massaNeraca Energi

Neraca Massa

Neraca mol di RATB

11

FA 0 FA rA dV dNAdt

dNAdt

0Steady State:

VrdVr AA Pengadukan sempurna :

FA 0 FA rAV 0

V FA 0 FA

rA

Volum RATB yg diperlukan utk mereaksikan sebanyak (FA0 - FA ) atau menurunkan molar flow rate A dari FA0 (mol/s) jadi FA

FA 0

-rA

Area = Volume of CSTR

X1

10

1

Xr

FV

XA

A

RATB

18/04/2023HS 12

Persamaan Neraca EnergiUntuk sistem tertutup

Untuk setiap satu zat / spesies

dWdQdE

Gambaran Neraca Energi

Persamaan Neraca Energi Awal

Dimana nilai W adalah

Maka persamaannya menjadi

Energi (E) merupakan total dari energi dalam (U), energi kinetik, energi potensial, & energi lainnya (elektrik / magnetik)

Namun dalam situasi reaktor kimia semuanya diabaikan kecuali energi dalam (U), maka

Persamaan Entalpi (H),

Maka

Jika “in” dinggap kondisi awal & “out” kondisi akhir, maka

Pada Kondisi Steady State Persamaan Neraca Energi

Untuk menjabarkan persamaan tersebut kita mengambil contoh suatu reaksi

Dimana nilai Fi adalah,

Jika reaksi

Maka persamaannya

Maka persamannya menjadi

Dimana nilai Panas Reaksi pada suhu T

Maka dapat ditulis

Dan pers. tersebut dimasukkan ke persmaan awal, menjadi

Entalpi (H) Nilai entalpi suatu reaksi adalah

Dimana, = nilai Entalpi perubahan fase pada T referensi (25˚C)

= nilai perubahan entalpi dari suhu T0 ke T pada fase yang sama

Jika tidak ada perubahan fase

Maka persamaannya dapat ditulis

Dari persamaan diatas, dapat kita tulis

Sehingga persamaan energinya menjadi

Dimana nilai

◦ Nilai ∆Hrx & ∆Cp

Persamaan Akhir Neraca Energi pada Reaktor (Steady State)

Jika Ws = 0 (diabaikan)

Adiabatik (Q=0)Persamaan Neraca Energinya

Sehingga dapat dicari nilai X & T nya◦Asumsi Ws=0, Cp konstan, ∆Cp=0

Non Adiabatik (Q≠0) Pada CSTR Non Adiabatik, terdapat Heat Exchanger

(HE) didalam reaktor

Fungsi HE untuk memberikan panas atau menyerap panas dari reaktor itu sendiri.

Persamaan Neraca Energinya

Dimana nilai Panas (Q) adalah

Sehingga persamaan Neraca Energinya menjadi

Berdasarkan persamaan Neraca Energinya

Maka kita dapat menentukan nilai T dan X nya

Terima Kasih