• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Teknik kimia
 

Teknik kimia

on

  • 1,352 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,352
Views on SlideShare
1,352
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
73
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Teknik kimia Teknik kimia Presentation Transcript

    • TEKNIK REAKSI KIMIA II LUQMAN BUCHORI, ST, MT
    • DAFTAR PUSTAKA1. Levenspiel, O., 1972, “Chemical Reaction Engineering”, second edition, John Wiley & Sons, New York.2. Smith, J.M., 1981, “Chemical Engineering Kinetics”, third edition, McGraw-Hill Book Company, Tokyo.3. Fogler, H.S., 1992, “Element of Chemical Reacion Engineering”, second edition, Prentice-Hall International, Inc., New Jersey.4. Hill, C.G., 1977, “An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design”, John Wiley & Sons, New York.5. Twigg, M., 1989, “Catalyst Handbook”, second edition, Wolfe Publishing Ltd. England.
    • MATERI1. Reaksi Katalitis Heterogen Mekanisme reaksi katalitis Sifat-sifat fisik dari katalis Kinetika reaksi katalitis heterogen Menentukan persamaan kecepatan reaksi katalitis2. Reaksi Heterogen Non Katalitis Macam-macam reaksi heterogen Persamaan kecepatan untuk reaksi heterogen3. Reaksi Gas-Padat4. Reaksi Gas-Cair
    • Chemical Engineering Tools1. Neraca Massa2. Neraca Panas3. Kesetimbangan4. Proses-proses kecepatan (Rate Process), baik yang bersifat fisis (perpindahan momentum, perpindahan panas dan perpindahan massa) maupun yang bersifat kimia (kinetika kimia)5. Ekonomi6. Humanitas Diterapkan untuk menganalisis alat-alat proses
    • Raw Physical Chemical Physical treatment treatment treatment Productsmaterials steps steps steps Recycle Typical Proses KimiaDifferensial, Integral,Aljabar, Numerik Data bersama Merancang Neraca massa TRK II - Per. Panas Reaktor - Per. Massa Thermodinamika - Evaluasi (Keseimbangan) Ekonomi - dll
    • Menghitung laju reaksi/persamaan laju reaksi Merumuskan - heterogen katalitis persamaan laju pereaksi gas & kat. padat reaksi - heterogen non katalitis Menentukan langkah yang paling berpengaruh Memilih model Neraca massa Katalisator padat Definisi kecepatan/laju reaksiDiferensial & IntegralNumerikThermodinamika
    • TRK II mempelajari tentang KINETIKA REAKSI dan KATALISKinetika Reaksi dan Katalis → ilmu yang mempelajari tentang kecepatan reaksi kimia secara kuantitatif, di dalamnya termasuk mempelajari mekanisme reaksi, menentukan tetapan kecepatan reaksi dan pengaruh peubah- peubah pada kecepatan reaksiMekanisme Reaksi → perubahan struktur atom dalam molekul zat pereaksi selama reaksi berlangsung untuk membentuk zat hasil reaksiKatalisator → zat-zat yang dapat mempercepat/memperlambat reaksi yang pada akhir reaksi zat tersebut akan dilepas kembali H+ A+B→C+D
    • Species Kimia → elemen kimia dengan identitas tertentuIdentitas dinyatakan dengan : Jumlah atom Konfigurasi (rumus bangun)Terjadi reaksi jika suatu spesies kehilangan identitasnya baik denganperubahan macam, jumlah atau konfigurasinyaAda 3 cara sebuah spesies kimia kehilangan identitasnya :1. Dekomposisi : Molekul terurai menjadi molekul-molekul atau atom yang lebih kecil2. Kombinasi : antara atom atau antara molekul3. Isomerisasi : terjadi perubahan identitas karena perubahan konfigurasi
    • Kecepatan/laju reaksi kimia dapat ditunjukkan dalambeberapa cara : Terhadap berkurangnya reaktan Terhadap terjadinya produkMisal : A + B → C + DKecepatan/laju reaksi bisa didasarkan terhadap reaktan : A → - rA berkurangnya A B → - rB berkurangnya BJika didasarkan terhadap hasil maka : C → + rC terjadinya C D → + rD terjadinya D
    • Kecepatan/laju reaksi didasarkan terhadap produk Didasarkan pada volume fluida : 1 dN i mol i yang terbentuk ri = = V dt (volume fluida )(waktu ) Didasarkan pada volume reaktor : 1 dN i mol i yang terbentuk ri = = V dt (volume reaktor )(waktu ) Didasarkan pada massa padatan, untuk sistem fluida-padat : 1 dN i mol i yang terbentuk ri = = W dt (massa pada tan )(waktu )
    • Kecepatan/laju reaksi didasarkan terhadap reaktan Didasarkan pada volume fluida : 1 dN A berkurangnya mol A − rA = = V dt (volume fluida )(waktu ) Didasarkan pada volume reaktor : 1 dN A berkurangnya mol A − rA = = Vr dt (volume reaktor )(waktu ) Didasarkan pada massa padatan, untuk sistem fluida-padat : 1 dN A berkurangn ya mol A − rA = = W dt (massa pada tan )(waktu ) Didasarkan pada luas antar muka dalam sistem 2 fluida atau pada luas padatan pada sistem padat-gas : 1 dN A berkurangnya mol A − rA = = S dt (luas )(waktu )
    • REAKSI KATALITIS HETEROGENKatalisator → materi yang mempercepat/memperlambat reaksi kimia tanpa mengalami perubahanPeran katalisator pada reaksi katalitis : Katalisator dapat merubah kecepatan reaksi “overall” Katalisator berfungsi membentuk zat intermediate yang memudahkan terjadinya reaksi Katalisator tidak merubah kondisi seimbang tetapi hanya mempercepat reaksi → K=k/k’ K = konstante kesetimbangan k dan k’ = konstante kecepatan reaksi ke kanan dan ke kiri Langkah reaksi katalitis terjadi pada permukaan katalitis dan penyebaran reaksi terjadi hanya berjarak satu diameter atom Reaksi katalitis akan berjalan lebih cepat daripada reaksi tanpa katalis
    • Mekanisme Reaksi KatalitisReaksi Katalitis HomogenContoh : Hidrolisa ester dengan katalis asamMekanisme reaksinya : Katalis Zat antara 1. CH3COOC2H5 + H+ ⇔ CH3COOC2H5 (H+) ∆G1* 2. CH3COOC2H5 (H+) + H2O ⇔ C2H5OH + H+ + CH3COOH ∆G2* Produk Katalis ProdukJika reaksi berlangsung tanpa katalis : CH3COOC2H5 + H2O ⇔ CH3COOH + C2H5OH ∆G*∆G = tenaga bebas aktivasi ∆G1* < ∆G* dan ∆G2* < ∆G*Sehingga reaksi katalitis berjalan lebih cepat daripada reaksi nonkatalitis
    • Reaksi Katalitis HeterogenContoh : hidrogenasi etilen dengan katalis padatMekanisme reaksinya : 1. C2H4 + X1 ⇔ C2H4 X1 ∆G1* 2. H2 + C2H4 X1 ⇔ C2H4 (X1) H2 ∆G2* 3. C2H4 (X1) H2 ⇔ C2H6 + X1 ∆G3*Jika reaksi berlangsung tanpa katalis : C2H4 + H2 ⇔ C2H6 ∆G*∆G = tenaga bebas aktivasi ∆G1* < ∆G* ; ∆G2* < ∆G* ; ∆G3* < ∆G*Sehingga reaksi katalitis berjalan lebih cepat daripada reaksi nonkatalitis
    • Type Partikel Katalis Pellet – Bentuk silinder – Lebih berat dan kuat daripada jenis granular dan extrusions – Berukuran 5 – 20 mm – Kadang-kadang berbentuk raschig ring Extrusions – Berbentuk silinder panjang tidak beraturan – Kadang berbentuk seperti clover-leaf – Rapat massa < rapat massa pellet – Berukuran diameter ± 1 mm Granular – Bentuk bulat – Rapat massa < rapat massa pellet – Berukuran ± 2 mm
    • Sifat Fisik Katalis1. Luas permukaan katalis Semakin halus katalis, jalannya reaksi semakin efektif2. Volume pori (Vg) a. Katalis dididihkan dengan zat cair misalnya air. Setelah udara dalam pori-pori diganti zat cair, katalis dikeringkan dan ditimbang Vg = (pertambahan berat katalis sesudah pori − pori diisi zat cair ) (berat jenis zat cair )(berat katalis ) b. Helium – mercury method Katalis dimasukkan dalam ruang yang diisi gas He, maka volume He yang dipindahkan katalis = volume zat padat saja (VHe) Katalis yang beratnya sama dimasukkan dalam air raksa dan diukur air raksa yang dipindahkan. Karena air raksa merupakan zat berat maka tak dapat masuk ke dalam pori. Jadi volume yang dipindahkan merupakan volume zat padat ditambah volume pori (VHg) Volume pori VHg − VHe = Vg = gram katalis berat katalis
    • 3. Density Density solid berat katalis ρs = volume zat padat Density partikel berat katalis berat katalis ρp = = volume partikel volume zat padat + volume pori4. Porosity volume pori 1 pertikel Vg ρs εp = = volume total 1 partikel Vg ρs +1 volume pori εp = = Vg ρ p volume totalSecara umum, katalis yang digunakan dalam industri terdiri dari 30%volume pori, 30% volume katalis padat dan 40% volume antar partikel
    • Kecepatan Reaksi Katalitis HeterogenTahap-tahap dalam reaksi katalitis heterogen :1. Transfer massa (difusi) reaktan (misal : species A) dari “bulk fluid” ke interface yaitu batas antara fluida dengan permukaan padatan (external diffusion)2. Jika katalisator porous maka terjadi difusi reaktan dari mulut pori ke dalam pori katalisator3. Adsorpsi reaktan A pada puncak aktif (situs aktif) di permukaan katalisator4. Reaksi pada permukaan katalisator (misal : A → B)5. Desorpsi produk (misal B) dari permukaan katalisator6. Difusi hasil dari permukaan katalisator atau jika berpori, ke mulut pori pada bagian luar katalisator7. Transfer massa (difusi) hasil dari bagian luar katalisator ke “bulk fluid”
    • Kecepatan reaksi katalitis ditentukan olehlangkah 3, 4 dan 5.Langkah 1, 2, 6, 7 dapat diabaikan karenatahanan sangat kecil.Kecepatan reaksi total ditentukan oleh langkahyang paling lambat.
    • KECEPATAN ADSORPSI PADA PERMUKAAN KATALISMisal reaksi : A + B CSupaya reaksi tersebut dapat berlangsung, satu atau keduanyaharus diadsorpsi.Adsorpsi gas A : kA A + s As kA’ pA = tekanan parsiil gas A pada permukaan(ra )A = k A p A θ v − k A θ A θA = fraksi puncak aktif pd permukaan katalis yang ditempati A ⎛ θ ⎞ θv = fraksi puncak aktif yang kosong k A ⎜ pA θv − A ⎟ ⎜ ⎝ KA ⎟ ⎠ kA, kA’ = konstanta kecepatan adsorpsi dan desorbsi A KA = konstante kesetimbangan adsorpsi A = kA / kA’
    • Jika adsorpsi berjalan cepat, maka adsorpsi gas A selalu dalamkeadaan setimbang sehingga (ra)A = 0 θA = K A pA θvAdsorpsi gas B kB B + s Bs kB ’Jika adsorpsi berjalan cepat, (ra)B = 0 θB = K B pB θ v
    • Reaksi PermukaanMekanismenya tergantung sifat reaksi.Misalnya reaksi : A + B CMekanisme yang mungkin terjadi :1. A teradsorpsi + B fase gas C teradsorpsi2. A teradsorpsi + B teradsorpsi C teradsorpsi3. A fase gas + B teradsorpsi C teradsorpsiDitinjau kemungkinan 1 dan 21. Reaksi permukaan : ks As + B Cs ks ’ θC Jika reaksi berjalan cepat, rs = 0 θA = pB K s
    • 2. Reaksi permukaan : ks A s + Bs Cs + s ks ’ θC θ v Jika reaksi berjalan cepat, rs = 0 Ks = θ A θBDesorpsi hasil (C) kC Cs C + s kC’Jika desorpsi C berjalan sangat cepat maka rd = 0 θC = K C p C θ v
    • MENENTUKAN PERSAMAAN KECEPATAN REAKSI KATALISPersamaan kecepatan reaksi katalitis dapat ditentukan jika diketahuilangkah mana yang menentukan (yang berjalan paling lambat). Jika suatulangkah menentukan, maka langkah-langkah yang lain berjalan sangatcepat dan dalam kesetimbangan. Selanjutnya persamaan kecepatanreaksi dijabarkan dari persamaan kecepatan dari langkah yangmenentukan.Jumlah situs aktif di permukaan katalis = 1Misalnya reaksi : A + B CMekanisme reaksinya adalah sbb : A + s As B + s Bs As + Bs Cs + s Cs C + s
    • 1. Reaksi permukaan merupakan langkah yang menentukan Adsorpsi A, adsorpsi B dan desorpsi C berjalan cepat dan dalam keadaan kesetimbangan ⎛ pC ⎞ (k s K A K B )⎜ p A pB − ⎟ ⎝ K ⎠ rs = (1 + K A p A + K B pB + K C pC )22. Adsorpsi A merupakan langkah yang menentukan Adsorpsi B, reaksi permukaan dan desorpsi C berjalan cepat berada dalam kesetimbangan ⎛ p ⎞ k A ⎜ p A pB − C ⎟ ⎝ K ⎠ ra = ⎛ K p ⎞ pB ⎜1 + A C + K B pB + K C pC ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ K pB ⎠
    • 3. Desorpsi C merupakan langkah yang menentukan Adsorpsi A, adsorpsi B dan reaksi permukaan berjalan cepat dan berada dalam keadaan setimbang ⎛ pC ⎞ k C K⎜ p A pB − ⎟ ⎝ K ⎠ rd = (1 + K A p A + K B p B + K K C p A pB )
    • Pedoman untuk menjabarkan laju reaksi permukaan : Koefisien pada reaksi permukaan akan menjadi pangkat pada persamaan laju reaksi Jika reaksi katalitis merupakan reaksi dapat balik maka reaksi permukaan juga merupakan reaksi dapat balik Zat pereaksi dan zat hasil (yang teradsorpsi pada permukaan) katalisator dinyatakan dengan fraksi situs aktif yang ditempati oleh zat pereaksi/zat hasil Zat pereaksi atau zat hasil yang tidak teradsorpsi pada permukaan katalisator dinyatakan dengan tekanan parsiil pada permukaan katalisator (pi) Puncak aktif kosong yang ikut bereaksi dinyatakan dengan fraksi puncak aktif kosong (θv) dengan memperhitungkan semua gas pereaksi, gas hasil dan gas inert yang teradsorpsi pada permukaan katalisator Situs aktif sebelah kiri dan sebelah kanan anak panah pada persamaan reaksi harus sama. 75% semua reaksi heterogen umumnya reaksi kimia/permukaan merupakan langkah yang menentukan.
    • Contoh :Suatu reaksi mengikuti persamaan reaksi A B + CKemungkinan reaksi permukaan adalah : As Bs + C As B + Cs As + s Bs + Cs As B + C + sAdsorpsi Assosiasi : kA A + s As kA’Adsorpsi Dissosiasi : kA A2 + 2s 2 As kA’
    • Contoh pereaksi mengalami dissosiasi :Misal suatu reaksi A2 R + PA2 teradsorpsi dan mengalami dissosiasiMekanisme reaksinya adalah :Adsorpsi : A2 + 2s 2 AsKemungkinan reaksi permukaan yang terjadi 1. 2 As Rs + P + s 2. 2 As R + Ps + s 3. 2 As Rs + Ps 4. 2 As R + P + 2sDesorpsi : Rs R + sMisalkan langkah yang menentukan adalah reaksi kimia/permukaan 1 makaadsorpsi A2 dan desorpsi R selalu dalam kesetimbangan.Persamaan laju reaksi katalitiknya adalah : rkat = −rA = k s ( K A p A 2 − K R pP pR / K s ) ( 1 + K A p A 2 + K R pR 2 )
    • PERSAMAAN KECEPATAN REAKSI KATALITISJika diketahui data-data hasil percobaan, persamaan kecepatanreaksi katalitis ditentukan dengan jalan sebagai berikut :a. Trial untuk mekanisme reaksinya.b. Dicari kemungkinan-kemungkinan persamaan kecepatan reaksinya dan bentuk persamaan dibuat sesederhana mungkin.c. Dari data-data dicari harga konstanta-konstanta yang ada pada persamaan kecepatan reaksi. Harga konstanta-konstanta tersebut harus positip. Jika didapat harga negatip berari mekanisme tidak benar. Jika didapat 2 persamaan yang menghasilkan harga-harga positip, harus dipilih mana yang sesuai. Untuk ini diperlukan pengetahuan tambahan, misalnya mengenai sifat-sifat fisisnya.
    • Contoh 1 :Tentukanlah persamaan kecepatan reaksi katalitis untuk reaksi : A B + CJika dari percobaan yang dilakukan pada 741oC didapat data-datasbb : t (waktu) 315 750 1400 2250 3450 5150 pB 10 20 30 40 50 60 pA 85 75 65 55 45 35 1 − rA (terhitung) 26,7 55,9 73,1 97,7 142,8 196 B teradsorpsi pada permukaan katalis, gas C tidak. A mungkin teradsorpsi, mungkin tidak. Langkah yang menentukan adalah reaksi permukaan.
    • Penyelesaian :Kemungkinan I : Gas A teradsorpsi pada permukaan katalis. k pA pA 1 K K− rA = = + A p A + B pB 1 + K A p A + K B pB − rA k k k y = A + B p A + C pBDimana A = 1/k, B = KA/k, C = KB/k, dan y = pA/(-rA)Dicari dengan teori Least Square yaitu dengan Metode Kuadrat Terkecil H = ∑ (A + B p A + C pB − y )2Nilai H minimum jika : ∂H ∂H ∂H = 0; = 0; = 0; ∂A ∂B ∂C
    • pA pB 1/-rA y = pA/-rA pA2 pApB PB2 pAy pBy85 10 26,7 2.270 7.225 850 100 192.950 22.70075 20 55,9 4.193 5.625 1.500 400 314.475 83.86065 30 73,1 4.752 4.225 1.950 900 308.880 142.56055 40 97,7 5.374 3.025 2.200 1.600 295.570 214.96045 50 142,8 6.426 2.025 2.250 2.500 289.170 321.30035 60 196 6.860 1.225 2.100 3.600 240.100 411.600360 210 592,2 29.875 23.350 10.850 9.100 1.641.145 1.196.980Kemungkinan II : Gas A tidak teradsorpsi ks pA pA 1 K − rA = = + B pB 1 + K B pB − rA k k y = A + B pBDimana A = 1/k, B = KB/k
    • Contoh 2 :Reaksi katalisis dengan katalis padat menghasilkan gas hasil sesuaidengan persamaan : A BDari percobaan laboratorium didapatkan data-data sbb : Tekanan total, 1,25 2,5 4,5 6,0 8,0 atm -rA0 , lbmol/ 3,38 5,21 6,87 7,60 8,20 (jam)(lb.kat) 1Tentukan persamaan kecepatan reaksi yang sesuai dan hitung − rAharga-harga konstantenya.Pada keadaan awal tidak ada gas BA dan B teradsorpsi pada permukaan katalis
    • Penyelesaian :Mekanisme Reaksi : A + s As As Bs Bs B + sI. Langkah yang menentukan : Adsorpsi A ⎛ p ⎞ k⎜ p A − B ⎟ p B= 0 K ⎠ − rA = ⎝ 1 + A pB - rA0 = k pA = k ptII. Langkah yang menentukan : Reaksi Permukaan ⎛ p ⎞ k sK A ⎜ p A − B ⎟ ⎝ K ⎠ k pt pt 1 K − rA = − rA 0 = = + A pt 1 + K A p A + K B pB 1 + K A pt − rA 0 k k y = A + B pt
    • III. Langkah yang menentukan : Desorpsi B ⎛ p ⎞ k BK⎜ p A − B ⎟ ⎝ K ⎠ k pt pt 1 A− rA = − rA 0 = = + pt 1 + (K A + K K B )p A 1 + A pt − rA 0 k k y = A + B pt
    • REAKSI HETEROGEN NON KATALITISReaksi heterogen dipengaruhi oleh variabel-variabel yang menentukankecepatan reaksi dan variabel-variabel yang menentukan kecepatanperpindahan massa, yaitu :1. Luas permukaan bidang persentuhan a. Menghaluskan zat padat b. Menyemprotkan zat cair melalui nozzle c. Mendispersikan zat cair2. Kecepatan difusi zat alir ke dan melalui lapisan batas yang dipengaruhi oleh : a. Tekanan gas b. Kecepatan relatif dari kedua fase c. Suhu campuran d. Sifat-sifat fisis dari zat pereaksi dan bentuk tempatnya3. Kecepatan difusi dari zat hasil menjauhi daerah reaksi Hanya penting untuk reaksi bolak-balik
    • MACAM-MACAM REAKSI HETEROGEN1. Gas – padat a. Pembakaran arang batu b. Pembuatan H2 dari uap air dan besi c. Pembuatan SO2 dengan pembakaran pirit2. Cair – padat a. Ion exchange b. Hidrasi CaO c. Pembuatan H3PO4 dari batu phosphat dan H2SO43. Gas – cair a. Penyerapan CO2 dengan MEA (Mono Etilen Amin) b. Penyerapan NO2 dalam air (pembuatan HNO3) c. Hidrogenasi minyak4. Cair – cair a. Pembuatan NaOH b. Pembuatan sabun dengan reaksi antara lemak dan larutan NaOH c. Nitrasi zat organik dengan asam nitrat5. Padat – padat a. Pembuatan semen b. Pembuatan CaC2 dari CaO dan C c. Pembuatan soda abu dengan proses Leblanc
    • PERSAMAAN KECEPATAN REAKSI UNTUK REAKSI HETEROGENPersamaan kecepatan untuk reaksi heterogen diperhitungkan dari kecepatanperpindahan massa dan kecepatan reaksi kimia.Jika r1, r2, … , rn adalah kecepatan perubahan masing-masing proses, makajika perubahan terjadi secara paralel n roverall = ∑ ri i =1Jika perubahan terjadi secara berurutan, maka pada keadaan steady state roverall = r1 = r2 = ..... = rn 1 dN AKecepatan perpindahan massa : Qperpindahan = S dt 1 dN AKecepatan reaksi kimia : " Qreaksi = rA = S dt
    • Contoh :Reaksi irreversible : A (g) + B (s) R (g)Gas A terdifusi melalui lapisan ke bidang permukaan zat padat B. A dan B bereaksi menjadi R. R terdifusi kembali ke dalam fase gasTuliskan bentuk kecepatan reaksi secara keseluruhan untuk :1. Kecepatan reaksi tingkat 12. Kecepatan reaksi tingkat 2Penyelesaian :1. Qg = Qs = −k overall Cg2. Q g = Qs = − kg 2 ks (2 k C s g + k g − k 2 + 4 k s k gCg g )
    • REAKSI HETEROGEN GAS – CAIRReaksi heterogen gas-cair dilakukan dengan tujuan :1. Untuk memperoleh hasil akhir yang bernilai lebih tinggi Contoh : - CO2 + NaOH Na2CO3 + H2O - SO3 + H2O H2SO4 - gas CO2 + lar. amonia am. karbonat - oksidasi aldehid asam - chlorisasi benzene H.C. lain - absorbsi NO2 dalam air HNO3 - absorbsi SO3 dalam H2SO4 oleum2. Memisahkan komponen yang tidak diinginkan atau memungut kembali gas yang berharga Contoh : Solute gas Reagent CO2 larutan NaOH/KOH CO2 Mono Ethanol Amine (MEA) Di Ethanol Amine (DEA) SO2 larutan KOH Cl2 H2O H2S Ethanol Amine
    • Faktor yang harus diperhatikan pada penjabaranpersamaan kecepatan reaksi antara gas-cair :1. Pengaruh kecepatan perpindahan massa dari fase gas ke dalam larutan dan kecepatan reaksi kimia antara gas terlarut dengan zat pereaksi yang ada dalam larutan.2. Daya larut gas ke dalam larutan.3. Reaktor yang dipakai.
    • Reaktor yang dipakai untuk mereaksikan gasdengan larutan :1. Menara isian (packing)2. Menara yang diisi dengan bubble cup (Plate Tower)3. Larutan disemprotkan dari atas menara dan gas dialirkan dari bawah4. Reaktor alir tangki berpengaduk yang diberi sekat5. Labu leher tiga berpengaduk, gas digelembungkan ke dalam larutan6. Scrubber
    • KINETIKA REAKSI GAS – CAIRReaksi antara gas dengan cairan dapat dibagi menjadi 8 kelompok dari reaksiyang sangat cepat sampai reaksi yang sangat lambat.Jika diambil reaksi sebagai berikut : A (g) + bB (larutan) hasilGas A larut dalam cairan.B tidak larut dalam phase gas.Jadi A masuk phase cair dan reaksi hanya terjadi pada phase cair.A. REAKSI KIMIA SANGAT CEPAT Bidang reaksi terletak di dalam lapisan cairan. Kecepatan difusi dari A dan B menentukan kecepatan reaksi. Gas A habis bereaksi di dalam bidang reaksi.
    • D Bl C b p A . + 1 dN A D Al b H A − rA = − = S dt 1 1 + H A k Ag k AlJika tahanan lapisan gas tidak berpengaruh : kAg = ∞ ; pA = pAi D Bl C B− rA = k Al C Ai E dengan E = 1 + bD Al C Ai DBl = koefisien difusi zat B dalam phase cair DAl = koefisien difusi zat A dalam phase cair pA = tekanan parsiil A HA = konstanta Henry kAg = koefisien transfer massa A dalam phase gas kAl = koefisien transfer massa A dalam phase cair i = interface kec. mass transfer dengan reaksi kimia E = enhancemen t factor = kec. mass transfer tan pa reaksi kimia
    • B. REAKSI KIMIA SANGAT CEPAT, CB >> Bidang reaksi bergeser ke interface. Kecepatan reaksi keseluruhan ditentukan oleh difusi A melalui lapisan gas. Gas A habis bereaksi di interface. Penambahan CB tidak akan merubah kecepatan reaksi. k Bl k Ag p A ≤ CB b 1 dN A − rA = − = k Ag p A S dt
    • C. REAKSI KIMIA CEPAT Reaksi merupakan reaksi tingkat dua dengan persamaan -rA = k.CA CB Reaksi terjadi secara sempurna di dalam zone reaksi. Tidak ada gas A yang berdifusi ke phase larutan. 1 − rA = pA HA 1 + k Al E k Ag
    • D. REAKSI KIMIA CEPAT, CB >> Karena CB >> maka banyaknya CB yg bereaksi dengan A membentuk hasil relatif kecil thd CB0 shg CB dianggap tetap. Reaksi menjadi tingkat 1 (semu) -rA = k1 CA Karena kec. reaksi berbanding lurus dengan CACB, jika CB makin besar, kec. reaksi juga makin besar. 1 − rA = pA 1 HA + k Ag D Al kC B
    • E. REAKSI KIMIA SEDANG Karena kec. reaksi kurang cepat, A yang belum bereaksi dengan B akan terus berdifusi masuk ke larutan dan bereaksi dengan B di fase cairan. Kecepatan reaksi ditentukan oleh kecepatan perpindahan massa gas A melalui lapisan gas, melalui lapisan cair difusi masuk ke dalam larutan dan reaksi kimia. Reaksi terjadi di lapisan cairan dan di dalam fase larutan sehingga persamaan kecepatan reaksinya kompleks sehingga tidak dibicarakan. Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh luas bidang batas antara lapisan gas dan cairan dan juga oleh volume gas fase larutan.
    • F. REAKSI KIMIA SEDANG, CB >> Karena kec. reaksi kurang cepat, A yang belum bereaksi dengan B akan terus berdifusi masuk ke larutan dan bereaksi dengan B di fase cairan. Tapi karena CB besar sekali, maka konsentrasi CB dianggap tetap sehingga reaksi menjadi seperti reaksi tingkat satu. -rA = k1 CA Reaksi terjadi di lapisan cairan dan di dalam fase larutan sehingga persamaan kecepatan reaksinya kompleks sehingga tidak dibicarakan. Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh luas bidang batas antara lapisan gas dan cairan dan juga oleh volume gas fase larutan.
    • G. REAKSI KIMIA LAMBAT Karena kec. reaksi lambat maka reaksi baru terjadi di dalam fase larutan. Kecepatan reaksi heterogen ditentukan oleh kecepatan perpindahan massa dan kecepatan reaksi kimia. Jadi luas permukaan bidang batas dan volume larutan berperan dalam menentukan kecepatan reaksi heterogen 1 dN A 1 1 dN A 1− = p − = pA S dt 1 HA HAai A Vl dt 1 HA HA + + + + k Ag k Al kC B k Aga i k Al a i kC B S int erfacial surface ai = = Vl volume cairan
    • H. REAKSI KIMIA SANGAT LAMBAT Karena reaksi kimia berlangsung sangat lambat maka kecepatan perpindahan massa gas A jauh lebih cepat dari reaksi kimia. Komposisi A dan B seragam di dalam cairan sehingga kecepatan reaksi hanya ditentukan oleh reaksi kimia saja. 1 dN A − rAl = − = kC A C B V dt
    • KINETIKA REAKSI SLURRYGas yang mengandung zat pereaksi A dialirkan melalui cairan B dimanaterdapat suspensi katalis padat, dan zat pereaksi A harus mencapai permukaankatalisator dan bereaksi dengan B.Mekanismenya :1. Reaktan A harus melalui lapisan gas sampai pada interface.2. A melalui lapisan cairan → sampai pada cairan3. A menembus lapisan cairan sekeliling katalitis → mencapai permukaan katalis4. A bereaksi dengan cairan B pada permukaan katalis
    • Contoh Soal :Kadar Asam Sulfida (H2S) sebesar 0,1% dalam carrier gas pada tekanan total 20 atm akan diabsorpsi dengan larutan yang mengandung 0,25 mol/liter Mono Ethanol Amin (MEA). Carilah laju kecepatan reaksi heterogen antara H2S dan MEA !Data : H2S + RNH2 → HS- + RNH3+Reaksi ini dapat berlangsung segera dan tidak bolak balik.kAL = 0,030 cm2/detkAg = 6 x 10-5 cm2/detDAL = 1,5 x 10-5 cm2/detDBL = 10-5 cm2/detHA = 24,1 atm. liter/molR = 0,08206 liter.atm/mol.oK