Macam macam Reaktor kimia

Macam - Macam Reaktor

Reaktor terbagi menjadi 2 yaitu :

1.            Reaktor kimia, tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya berubah dari satu bahan ke bahan lain.

2.            Reaktor nuklir, ada perubahan massa yang berubah jadi energi yang sangat besar.

"The reactor is divided into 2 are :

1.            Chemical reactor, there is no change in mass during reaction and only change from first material to another.

2.            Nuclear reactor, there are mass change into enormous energy"

Reaktor kimia berdasarkan prosesnya ada 3 yaitu :

1.            Reaktor Batch, tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Contoh : fermentasi pembuatan alkohol.

Batch Reactor

Umumnya digunakan : 

·                     Fase cair

·                     Skala proses yang kecil

·                     Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan

·                     Memproduksi produk yang mahal

·                     Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu

·                     Jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan

·                     Proses memerlukan waktu lama

"Chemical reactor is based on process there are 3 such as :

1.            Batch reactor, there is no mass in and out materials during reaction. So materials are entered, be reacted in several periods / days (residence time) and out as product and during reaction, there is no feed-product flow. Example : the manufacture of alcoholic fermentation."

Commonly used :

·                     Liquid phase

·                     Small scale processes

·                     Try new process does not fully developed

·                     Producing expensive product

·                     Process which difficult to change to continuous process

·                     If the material or result need cleaning

·                     The process takes a long time"

Keuntungannya :

·                     Lebih murah

·                     Lebih mudah pengoperasian dan pengontrolan (penambahan bahan per volume)

Kerugiannya :

·                     Pengendalian suhu bermasalah

·                     Lebih banyak pekerja, karena diperlukan utk pengawasan kondisi & prosedur yg berubah terus dari awal sampai akhir

·                     Tidak baik utk fase gas, karena rentan bocor pada masukan pengaduknya

·                     Tidak efektif utk skala besar karena waktu yang lama (tidak produktif)

"Advantages :

·                     Cheaper

·                     Easier operation and controlling (addition material per volume)

Disadvantages :

·                     Have problem in controlling temperature

·                     Many labour, because need to monitoring the fluctuative of condition and procedure from start to finish.

·                     No good for gas phase, because easy leaking at input mixer 

·                     Uneffective to large scale because have a long time (unproductive)"

2. Reaktor Kontinyu, proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus.

Keuntungannya :

·                     Alat lebih kecil dan murah

·                     Bahan yg diolah lebih sedikit shg resiko kerusakan bahan lebih kecil

·                     Kondisi operasi lebih seragam

·                     Produk seragam

·                     Pengurangan biaya per satuan produksi, karena proses dalam kapasitas kecil2

·                     Biaya operasi & investasi rendah

·                     Pengendalian kondisi operasi yang mudah

"2. Continuous reactor, process of feed and product flows continuously.

Advantages :

·                     Instrument smaller and cheaper

·                     The material is treated less so risk to damage of material become smaller

·                      More uniform operating condition 

·                     Uniform  product 

·                     Cost reduction per unit production, because process in small capacity

·                     Low operation cost and investment 

·                     Easy of control operating condition"

Ada 2 reaktor kontinyu :

·                     Mixed Flow Reactor (MFR), reaktor tangki berpengaduk dimana umpan masuk, diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu.

MFR

Keuntungannya :

·                     Suhu & campuran dalam reaktor sama (homogen) karena pengadukan

·                     Pengontrolan suhu mudah sehingga kondisi operasi yang isotermal bisa terpenuhi

Kerugiannya :

·                     Untuk volume yg sama konversi lebih rendah daripada PFR 

·                     Tidak baik utk fase gas karena rentan bocor

"There are 2 continuous reactors such as :

·                     MFR, continuous stirred tank reactor which feed input, be processed several time (residence time) and output as product. Usually this reactor is arranged parallel so have large capacity and time efficient.

Advantages :

·                     Temperature and mixture in the reactor is homogeneous because mixing

·                     Easy of control temperature so that ishotermal operating condition can be completed

Disadvantages :

·                     For same volume have lower conversion than PFR

·                     No good for gas phase due to easy leaking"

·                     Plug Flow Reactor (PFR), reaktor alir pipa, dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar. Konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang pipa. Contoh petrokimia, pertamina

Umumnya digunakan :

·                     Fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi

Keuntungannya :

·                     Konversi yg cukup tinggi dibanding MFR

·                     Waktu yg relatif lebih singkat

Kerugiannya :

·                     Perawatan yang mahal

·                     Memerlukan waktu utk kondisi steady state

         "PFR, pipe flow reactor where feed input in entry pipe and occur reaction along pipeline then output as product. Conversion longer will higher along pipeline. Examples petrochemical, pertamina

Commonly is used : gas phase with high pressure and temperature

Advantages :

·                     Higher conversion than MFR

·                     Shorter time than MFR

Disadvantages :

·                     The treatment is expensive

·                     Requires time for steady state condition"

3. Reaktor semi-batch

Macam-macam reaktor lainnya adalah :

1.            Packed Bed Reactor (PBR) atau Fixed Bed Reactor

- Terdri dari satu atau lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertikal

- Beroperasi adiabatis

Keuntungannya :

·                     Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR

·                     Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi

·                     Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi

Kerugiannya :

·                     Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam

·                     Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi

·                     Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen

"The other kinds of reactor are :

1.            PBR

- The consist of one or more tubes is packed with catalyst particles, operates in vertical position

- Operates adiabatic

Advantages :

·                     Operating and maintenance cost are cheaper than FBR

·                     Can be used in high pressure and temperature

·                     Can be operated with varying residence time

Disadvantages :

·                     Difficult treatment uniform flow distribution 

·                     Smaller bed more effective because large internal area but high pressure drop

·                     Regeneration of bed is difficult done because it is tend permanent"

      2. Fluidized Bed Reactor (FBR)

- Reaktor dg bed terangkat oleh gas reaktan

- Fungsi utk memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reaktor

- Jumlah bed lebih sedikit daripada PBR

- Luas permukaan lebih besar daripada PBR

- Beroperasi isotermal

Keuntungannya :

·                     Suhu konstan shg mudah dikontrol

·                     Regenerasi bed yg mudah

·                     Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi

Kekurangannya :

·                     Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg dinding

·                     Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.

      "2. FBR

- Reactor with bed is lifted by reactant gas

- Function to predict reduction of conversion mixing in the reactor

- Number of bed less than PBR

- Surface area is larger than PBR

- Operates is isothermal

Advantages :

·                     Constant temperature so easy to control

·                     Regeneration of bed is an easier

·                     Reaction have hight thermal effect

Disadvantages :

·                     Can reason reduce of reactor wall because continue bed movement rubbing to the wall

·                     Due to continuous movement and between bed rubbing, can cause bed particle decrease and be streamed out as product. So need to be added cyclone separator"

      3. Spray Tower

Alat yang digunakan utk absorbsi gas, terdiri dari tower kosong dan satu set nozzle utk menyemprotkan cairan.

      4. Packed Column

      5. Bubble Tank

Jenis – Jenis Reaktor

Berdasarkan Bentuknya

Reaktor Alir Pipa

Reaktor alir pipa desebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh pemampang pipa. Di reaktor komposisi , suhu dan tekanan diseluruh penampang reaktor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor. Reaktor jenis ini banyak digunakan dalam industri dengan zat pereaksi atau reaktan berupa fase gas atau cair dengan kapasitas produksi yang cukup besar.

             Reaktor tangki ideal adalah bila pengadukan sempurna, sehingga komposisi dan suhu di dalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat di pakai untuk proses batch, semi baatch dan proses alir

  Reaktor Batch

Reaktor batch adalah tempat terjadinya suatu reaksi kimia tunggal, yaitu reaksi berlangsung dengan hanya satu persamaan laju reaksi yang berpasangan dengan persamaan kesetimbangan dan stoikiometri.Reaktor ini biasanya sangat cocok untuk pokduksi berkapasitas kecil.

Reaktor alir ada dua jenis yaitu:

 Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

   Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB ) merupakan reaktor yang paling sering dijumpai dalam industri kimia. Pada industri berskala besar 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.

     Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB ) ini dipanaskan baik menggunakan sistim tertutup di dalam tangki atau jaket yang mengelilingi tangki. Pada tangki pencampur yang digunakan pada reaktor kimia, dua fluida atau lebih direaksikan bersama untuk menghasilkan suatu fluida yang berbeda dari fluida sebelumnya. Reaksi ini terjadi pada temperatur tertentu yang harus dipertahankan tetap besarnya atau konstans agar dapat dihasilkan temperatur dan jenis fluida keluaran yang diinginkan.

      Reaktor Alir Pipa

    Reaktor alir pipa desebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh pemampang pipa. Di reaktor komposisi , suhu dan tekanan diseluruh penampang reaktor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor. Reaktor jenis ini banyak digunakan dalam industri dengan zat pereaksi atau reaktan berupa fase gas atau cair dengan kapasitas produksi yang cukup besar.

  Reaktor Semi Batch

                         Para reaktor batch semi mungkin adalah jenis yang palingsering reaktor dalam industri kimia,terutama di cabang kimia halus, di laboratorium kimia organik dan dalam proses bioteknologi.

Motivasi untuk Menggunakan Semi-Batch Reaktor

       1. Kontrol konsentrasi reaktan untuk meningkatkan selektivitas

           reaksi.

       2. Penambahan reaksi sedikit demi sedikit untuk mengontrol

           istribusi komposisi produk (e.g polimerisasi).

       3. Kontrol produksi panas reaksi (reaksi eksoterm).

       4. Hindari toksisitas substrat untuk memproduksi organisme atau  

           enzim yang terisolasi.

       5. Penghapusan produk untuk meningkatkan konversi dan

           selektivitas.

       6. Hindari akumulasi memberi reaksi terhadap dekomposisi

          termal.

       7. Simulasikan produksi berkelanjutan terutama untuk skala kecil.

            Dalam kontras yang mengejutkan, reaktor batch semi adalah yang paling dibahas dalam kimia dan biokimia industri. Alasan utama bagiperbedaan ini adalah kesulitan dalam mendapatkan solusi analitis dari persamaan diferensial yang menggambarkan suatu jenis reaktor. Selain itu, di reaktor semi-batch segalanya biasanya bervariasi, konsentrasi, suhu dan volume. Metodologi yang kami gunakan dalam

Tentu saja, bagaimanapun, memberikan pendekatan yang lurus ke depan untuk solusi dari masalah ini. mulai dari bahan dasar dan menyeimbangkan energi,solusi dari persamaan diferensial yang mengatur mudah diperoleh denganintegrasi numerik, misalnya menggunakan BerkeleyMadonna. Alat tersebutjuga memungkinkan lurus ke depan optimasi profil makan.

  Berdasarkan Keadan Operasinya

  Reaktor Isotermal

Reaktor Isotermal adalah jika umpan atau fluida yang masuk dan tercampur dalam reaktor  maka aliran fluida yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama

 Reaktor Adiabatis

    Reaktor Adiabatis adalah tidak ada perpindahan panas antara reactor dengan sekelilingnya. Ditinjau dari segi operasionalnya, reactor adiabatic yang paling sederhana, cukup dengan menyekat reactor, sehingga tidak ada panas yang hilang ke sekelilingnya.

 Reaktor Fixed Bed

    Reaktor Fixed Bed adalah reaktor dengan menggunakan katalis padat yang diam dan zat pereaksi berfase gas. Butiran-butiran katalisator yang biasa dipakai dalam reaktor fixed bed adalah katalisator yang berlubang di bagian tengah, karena luas permukaan persatuan berat lebih besar jika dibandingkan dengan butiran katalisator berbentuk silinder, dan aliran gas lebih lancar.

 Reaktor Fluidized Bed

     Reaktor Fluidzed Bed adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga

 Bubble Tank

      Bubble Tank adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga.

  Agitate Tank

     Agitate Tank adalah digunakan untuk menyediakan reservoir penyimpanan untuk batch campuran dari mixer kecepatan geser tinggi.

Tiiga fungsi utama dari Agitate Tank :

1.      Persamaan gelembung udara terjebak selama proses pencampuran.

2.      Agitate bertindk sebagai reservoir penyimpanan untuk batch campuran yang memungkinkan kelangsungan penyediaan dipertahankan untuk pompa.

3.      Agitate dari dayung khusus bebentuk menjaga campuran dalam suspensi sebelum pemompaan.

  

  Spray Tower

      Spray Tower adalah perangkat kontrol terutama digunakan untuk pengkondisian gas ( pendingin dan pelembab ) atau untuk tahap pertama atau penghapus partikel gas. Mereka juga digunakan di banyak gas cerombnong desulfurisasi sistem untuk mngurangi penumpukan plugging dan skala oleh polutan.