tugas perancangan proses teknik kimia
DESCRIPTION
Tugas Perancangan Proses Teknik KimiaTRANSCRIPT
TUGAS PERANCANGAN PROSES TEKNIK KIMIA
6.7 For the following reactions, determine the maximum or minimum
temperatures of the reactor effluents assuming:
a. Complete Conversion
b. Equilibrium Conversion
The reactants are available in stoichiometric proportions, at the
temperature and pressure indicated.
Reaction Set To (oF) P (atm)
C7H8 + H2 C6H6 + CH4 1200 38,7
SO2 + ½ O2 SO3 77 1
CO + ½ O2 CO2 77 1
C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl 932 26
Also, find the heats of reaction at the conditions of the reactants
Penyelesaian :
a. Complete Conversion
Reaksi 1
Pada kasus ini, akan dicari suhu maksimum pada reaksi eksoterm dan suhu
minimal pada reaksi endoterm pada tingkat konversi sempurna (100%) pada
berbagai reaksi. Penyelesaian:
1. Buka terlebih dahulu Aspen HYSYS V8.6, pilih New Case.
2. Pada Properties, klik tombol Add, tambahkan senyawa-senyawa berikut:
Toluene, Hydrogen, Benzene, Methane, Sulphur_Dioxide, Oxygen,
Sulphur_Trioxide, Carbon_Monoxide, Carbon_Dioxide, Dichloro
Metilmethane, Vinyl Chloride Monomer, dan Hydrogen_Chloride.
Nama : Peter
NIM : 1207113617
Teknik Kimia Kelas C
3. Pada tab Fluid Package, klik tombol Add, lalu pilih fluid package jenis
Peng Robinson
4. Pada tab Reaction, klik tombol Add, selanjutnya klik tombol Add
Reaction, pilih jenis reaksi yaitu Conversion. Buat reaksi sebanyak 4 buah
untuk ke empat jenis reaksi.
5. Pada reaksi 1 (Rxn-1), klik 2 kali, masukkan komponen berikut, toluene,
hydrogen, benzene, dan methane dengan stoikiometri -1, -1, 1, dan 1. Pada
bagian Co (konversi), isikan 100 untuk konversi 100%.
Pada reaksi 2 (Rxn-2), klik 2 kali, masukkan komponen berikut, SO2, O2,
dan SO3 dengan stoikiometri -1,-0,5,dan 1. Pada bagian Co (konversi),
isikan 100% untuk konversi 100%.
Pada reaksi 3 (Rxn-3), klik 2 kali, masukkan komponen berikut, CO, O2,
dan CO2 dengan stoikiometri -1,-0,5,dan 1. Pada bagian Co (konversi),
isikan 100 untuk konversi 100%.
Pada reaksi 4 (Rxn-4), klik 2 kali, masukkan komponen berikut, Dichloro
Metilmethane (C2H4Cl2), Vinyl Chloride Monomer (C2H3Cl), dan HCl
dengan stoikiometri -1, 1, dan 1. Pada bagian Co (konversi), isikan 100
untuk konversi 100%.
6. Selanjutnya klik Add to FP (Fluid Package) untuk menambahkan reaksi
yang telah kita bentuk kedalam fluid package kita.
7. Selanjutnya masuk kedalam tahap simulasi, pada Pallete Layer pilih
Conversion Reactor pada bagian Column.
8. Selanjutnya, klik 2 kali pada reaktor tersebut, masukkan data berikut:
Aliran Umpan : Aliran Umpan Rx1
Aliran Uap : Aliran Uap Rx1
Aliran Cairan : Aliran Cairan Rx1
9. Pada bagian Reaction, kolom Reaction Set, pilih Set-1, pada kolom
Reaction isikan Rxn-1
10. Pada bagian Worksheet, isikan Temperature sebesar 1200oF, Pressure
sebesar 38,7 atm, dan basis laju alir molar yang digunakan yaitu 1
kgmol/jam
11. Pada tab Composition, isikan fraksi molar Toluene sebesar 0,5 dan
Hidrogen sebesar 0,5 pada aliran umpan reaksi 1. Alasan penggunaan
fraksi tersebut yaitu untuk mengkonversikan kedua reaktan secara
sempurna dengan perbandingan komposisi 1:1 sesuai dengan koefisien
reaksi masing-masing komponen.
12. Pada tahap ini semua pengerjaan telah selesai dilakukan. Dapat kita lihat
suhu maksimum yang dicapai pada reaksi sempurna yaitu sebesar 825,1oC
(1517oF). Dapat dilihat panas reaksi yang ditimbulkan yaitu 9,301 x 104
kJ/hr.
Reaksi 2
Untuk penyelesaian reaksi 2, ulangi langkah 7, tetapi gunakan Reaction
(Rxn-2) dengan Temperature 77oF dan Pressure 1 atm, dengan basis laju
alir molar 1 kgmol/jam. Perbandingan fraksi molar antara SO2 : O2 yaitu
2:1 sesuai dengan konstanta pada reaksi tersebut. Sehingga fraksi SO2 =
2/3 atau 0,666667 dan O2 = 1/3 atau 0,33333. Suhu maksimum reaksi
tersebut yaitu 1362oC atau 2483oF. Panas reaksi yang ditimbulkan oleh
kondisi umpan yaitu -1,981 x 105 kJ/hr
Reaksi 3
Untuk penyelesaian reaksi 3, ulangi langkah 7, tetapi gunakan Reaction
(Rxn-3) dengan Temperature 77oF dan Pressure 1 atm, dengan basis laju
alir molar 1 kgmol/jam. Perbandingan fraksi molar antara CO : O2 yaitu
2:1 sesuai dengan konstanta pada reaksi tersebut. Sehingga fraksi CO2 =
2/3 atau 0,666667 dan O2 = 1/3 atau 0,33333. Suhu maksimum reaksi
tersebut yaitu 4791oC atau 8656oF. Panas reaksi yang ditimbulkan yaitu -
7,374 x 104 kJ/hr.
Reaksi 4
Untuk penyelesaian reaksi 4, ulangi langkah 7, tetapi gunakan Reaction
(Rxn-4) dengan Temperature 932oF dan Pressure 26 atm, dengan basis
laju alir molar 1 kgmol/jam. Suhu minimum reaksi tersebut yaitu 42,48oC
atau 108,5oF. Panas reaksi yang ditimbulkan oleh reaksi ini yaitu -8,105 x
104 kJ/hr
b. Equilibrium Conversion
Reaksi 1
1. Buka terlebih dahulu Aspen HYSYS V8.6, pilih New Case.
2. Pada Properties, klik tombol Add, tambahkan senyawa-senyawa berikut:
Toluene, Hydrogen, Benzene , dan Methane
3. Pada tab Fluid Package, klik tombol Add, lalu pilih fluid package jenis
Peng Robinson
4. Pada tab Reaction, klik tombol Add, selanjutnya klik tombol Add
Reaction, pilih jenis reaksi yaitu Equilibrium.
5. Pada reaksi 1 (Rxn-1), klik 2 kali, masukkan komponen berikut, toluene,
hydrogen, benzene, dan methane dengan stoikiometri -1, -1, 1, dan 1.
6. Selanjutnya klik Add to FP (Fluid Package) untuk menambahkan reaksi
yang telah kita bentuk kedalam fluid package kita.
7. Selanjutnya masuk kedalam tahap simulasi, pada Pallete Layer pilih
Equilibrium Reactor pada bagian Column.
8. Selanjutnya, klik 2 kali pada reaktor tersebut, masukkan data berikut:
Aliran Umpan : Aliran Umpan Rx1
Aliran Uap : Aliran Uap Rx1
Aliran Cairan : Aliran Cairan Rx1
9. Pada bagian Reaction, kolom Reaction Set, pilih Set-1, pada kolom
Reaction isikan Rxn-1
10. Pada bagian Worksheet, isikan Temperature sebesar 1200oF, Pressure
sebesar 38,7 atm, dan basis laju alir molar yang digunakan yaitu 1
kgmol/jam
11. Pada tab Composition, isikan fraksi molar Toluene sebesar 0,425 dan
Hidrogen sebesar 0,575 pada aliran umpan reaksi 1.
12. Pada tahap ini semua pengerjaan telah selesai dilakukan. Dapat kita lihat
suhu maksimum yang dicapai pada reaksi kesetimbangan yaitu 812,6oC
(1495oF). panas reaksi yang ditimbulkan yaitu 8,188 x 104 kJ/hr.
Reaksi 2
Untuk menyelesaikan reaksi 2 ini, prosedur penyelesaiannya sama dengan
yang telah dijabarkan sebelumnya. Suhu maksimum yang didapat yaitu
pada fraksi molar SO2 sebesar 0,64 dan fraksi molar O2 sebesar 0,36
dengan suhu yang didapat yaitu 711,1oC (1312oF). panas reaksi yang
dihasilkan yaitu -1,902 x 105 kJ/hr.
Reaksi 3
Untuk menyelesaikan reaksi 3 ini, prosedur penyelesaiannya sama dengan
yang telah dijabarkan sebelumnya. Suhu maksimum yang didapat yaitu
pada fraksi molar CO sebesar 0,667 dan fraksi molar O2 sebesar 0,333
dengan suhu yang didapat yaitu 2742oC (4967oF). panas reaksi yang
dihasilkan yaitu -7,374 x 104 kJ/hr.
Reaksi 4
Untuk menyelesaikan reaksi 4 ini, prosedur penyelesaiannya sama dengan
yang telah dijabarkan sebelumnya. Suhu minimum yang didapat yaitu
207,5oC (405,5oF). Panas reaksi yang dihasilkan yaitu -8,105 x 104 kJ/hr.
6.8 For Example 6.7, use a simulator to graph the effluent temperature of the
methanol reactor as a function of the H2/CO ratio.
Problem 6.8 merupakan persoalan yang bertujuan untuk menunjukkan
suhu keluaran dalam bentuk grafik sebagai fungsi dari perbandingan antara
H2/CO.
1. Buka terlebih dahulu Aspen HYSYS V8.6, klik Add, pilih new case.
2. Pada bagian Properties, tambahkan senyawa CO, H2 dan CH3OH.
3. Pada bagian fluid package, pilih FP jenis Peng Robinson.
4. Pada bagian Reaction, klik tombol Add untuk menambahkan Set Reaction
baru, pada reaksi baru yang terbentuk, Rxn-1, masukkan komponen CO,
H2 dan CH3OH dengan koefisien stoikiometri berturut-turut -1, -2, dan 1.
5. Klik Add to FP, tambahkan set reaction tersebut kedalam fluid package.
6. Selanjutnya merupakan tahap simulasi, masukkan peralatan mixer dan
conversion reactor.
7. Pada bagian worksheet, masukkan kondisi operasi sebagai berikut:
Temperatur : 25oC
Tekanan : 1 atm
Laju alir molar :
CO : 1 lbmol/hr
H2 : 2 lbmol/hr
Masukkan fraksi molar tiap aliran.
8. Gunakan Case Studies untuk menampilkan tampilan data dalam bentuk
grafik.
9. Pada bagian object, masukkan laju alir 4 dan pilih variabel molar flow
untuk menentukan pengaruh variasi laju alir molar hydrogen. Selanjutnya
masukkan laju alir 2 pilih variabel temperature yang bertujuan untuk
melihat pengaruh variasi laju alir molar hydrogen terhadap temperature
keluaran.
10. Pada bagian independent variabel, masukkan nilai low bound sebesar 2
lbmol/hr, pada bagian high bound sebesar 10 lbmol/hr, dan pilih step size
sebesar 0,1 lbmol/hr.
11. Selanjutnya klik tombol Run.
12. Pilih tab Plot, pada tab ini akan terbentuk grafik perbandingan antara
H2/CO terhadap suhu keluaran reaktor yang dihasilkan.
6.9 For Example 6.8, use a simulator to graph the effluent temperature of the
methanol reactor as a function of the dodecane flow rate
1. Buka terlebih dahulu Aspen HYSYS V8.6, klik Add, pilih new case.
2. Pada bagian Properties, tambahkan senyawa CO, H2, Dodekanol dan
CH3OH.
3. Pada bagian fluid package, pilih FP jenis Peng Robinson.
4. Pada bagian Reaction, klik tombol Add untuk menambahkan Set Reaction
baru, pada reaksi baru yang terbentuk, Rxn-1, masukkan komponen CO,
H2 dan CH3OH dengan koefisien stoikiometri berturut-turut -1, -2, dan 1.
Tambahkan laju alir dodekanol yang berfungsi sebagai cold shot atau
aliran pendingin.
5. Klik Add to FP, tambahkan set reaction tersebut kedalam fluid package.
6. Selanjutnya merupakan tahap simulasi, masukkan peralatan mixer dan
conversion reactor.
7. Pada bagian worksheet, masukkan kondisi operasi sebagai berikut:
Temperatur : 25oC
Tekanan : 1 atm
Laju alir molar :
CO : 1 lbmol/hr
H2 : 2 lbmol/hr
Dodekanol : 0 lbmol/hr
Masukkan fraksi molar tiap aliran.
8. Gunakan Case Studies untuk menampilkan tampilan data dalam bentuk
grafik.
9. Pada bagian object, masukkan laju alir 3 dan pilih variabel molar flow
untuk menentukan pengaruh variasi laju alir molar dodekanol yang
berfungsi sebagai cold shot. Selanjutnya masukkan laju alir 5 pilih
variabel temperature yang bertujuan untuk melihat pengaruh variasi laju
alir molar dodekanol terhadap temperature keluaran.
10. Pada bagian independent variabel, masukkan nilai low bound sebesar 0
lbmol/hr, pada bagian high bound sebesar 5 lbmol/hr, dan pilih step size
sebesar 0,1 lbmol/hr.
11. Selanjutnya klik tombol Run.
12. Pilih tab Plot, pada tab ini akan terbentuk grafik pengaruh variasi laju alir
dodekanol terhadap temperature keluaran.
