2. Definisi Reaktor Kimia
• Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi
berlangsung, baik itu reaksi kimia, nuklir, dan biologis, dan bukan secara fisika.
• Reaktor Kimia adalah segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran
kecil sepertitabung reaksi sampai ukuran yang besarseperti reaktor skala industri.
Tidak seperti skala kecil dalam tabung reaksi, reaktor ukuran komersil industri
perlu perhitungan yang teliti karena menyangkut jumlah massa dan energi yang
besar.
• Perbedaan antara reaktor kimia dengan reaktor nuklir adalah pada Reaktor kimia,
tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya perubah dari satu bahan ke
bahan lain, sementara pada reaktor nuklir ada perubahan massa yang berubah
menjadi energi yang sangat besar
5. Beberapa parameter yang memengaruhi
rancangan reaktor
Pada dasarnya dalam merancang reaktor perlu diperhatikan faktor neraca massa dan energinya. Secara
garis besar umumnya reaktor dianggap ideal atau beroperasi dalam keadaan steady state, dengan kata
lain besarnya massa yang masuk akan sama dengan massa yg keluar ditambah akumulasi.
6. JENIS-JENIS REAKTOR KIMIA
•Secara umum terdapat dua jenis utama reaktor kimia yang dibedakan
berdasarkan bentuknya, antar lain:
• Reaktor tangki atau bejana
• Reaktor pipa
•Kedua jenis reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun
partaian/batch.
7. • Untuk memudahkan dalam mempelajari jenis-jenis reaktor kimia, maka
jenis reaktor kimia dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa klasifikasi,
misalnya : berdasarkan bentuk, keadaan proses, keadaan operasi,
penggunaan, dan fasa.
8. A. Klasifikasi Reaktor Berdasarkan bentuk
• Reaktor dapat dibedakan yang paling sederhana adalah berdasarkan
bentuknya. Terdapat dua bentuk utama dari reaktor, antara lain :
1. Reaktor tangki
• Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga
komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat
dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir.
2. Reaktor pipa
• Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa.
Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir
didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
9. C. Klasifikasi Reaktor Berdasarkan Keadaan
Proses
•1. Reaktor batch
•Reaktor jenis ini biasanya sangat cocok digunakan untuk produksi
berkapasitas kecil misalnya dalam proses pelarutan padatan,
pencampuran produk, Batch distillation, kristalisasi, ekstraksi
cair-cair, farmasi dan fermentasi.
•Reaktor jenis ini memiliki ciri tidak terdapat aliran inlet atau outlet
selama operasi, memiliki pengaduk untuk mencampur reaktan, dan
dalam prosesnya harus berutan (tidak dapat dilakukan bersamaan)
antara mengisi bahan baku, operasi, pengeluaran produk, cleaning,
dan conditioning untuk mengolah bahan baku berikutnya.
10. 2. Reaktor semi-batch
• Reaktor semi-batch umumnya berbentuk tangki berpengaduk, cara operasinya
adalah dengan jalan memasukan sebagian zat pereaksi ke dalam reaktor,
sedangkan zat pereaksi yang lain atau sisanya dimasukan secara kontinyu ke
dalam reaktor.
• Ada material yang masuk selama operasi ytanpa dipindahkan. Reaktan yang
masuk bisa dihentikan, dan produk bisa dipindahkan selama operasi waktu
tertentu. Tidak beroperasi secara steady state.
• Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke
dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara
kontinyu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas
digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di
tangki yang diam (batch).
11. 3. Reaktor kontinyu
• Reaktor kontinyu mempunyai aliran masukan dan keluaran
(inlet/outlet) yang terdiri dari campuran
homogen/heterogen.Reaksi kontinyu di operasikan pada
kondisi steady, dimana arus aliran masuk sama dengan arus
aliran keluar.
• Reaktor kontinyu dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu :
• a) Reaktor AlirTangki Berpengaduk (RATB) atauContinous Stirred
Tank Reaktor (CSTR)
• Biasanya berupa tangki berpengaduk dengan asumsi
pengadukan sempurna, konsentrasi tiap komponen dalam
reactor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluardari
reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di
mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair,
12. •Reaktor CSTR dapat disusun secara seri maupun paralel seperti yang
terlihat pada gambar berikut:
Pemasangan secara seri akan meningkatkan kemampuan
konversi reaktor CSTR, semakin banyak jumlah yang dipasang
seri maka konversinya akan semakin mendekati reaktor PFR
denganh volume yang sama.
Sementara pemasangan secara paralel umumnya bertujuan
untuk meningkatkan kapasitas produsi dengan konversi yang
sama.
13. • Kelebihan:
• – Kontrol temperature yang baik dapat mudah dijaga
• – Realtif murah dalam instalasi
• – Reaktor memiliki kapasitas panas yang besar
• – Bagian dalam reaktor dapat mudah diakses saat perawatan
• Kekurangan:
• – Konversi reaktan menjadi produk per volume reaktor relatif kecil bila
dibandingkan dengan jenis reaktor kontinyu lainnya.
CSTR umum digunakan pada industri proses, terutama dengan reaksi homogen fasa cair, dimana diperlukan
pengadukan yang konstan.CSTR juga banyak digunakan pada proses biologi di industri dan dikenal dengan sebutan
Fermentor.
14. b) Reaktor Alir Pipa (RAP) atuPlug Flow Reaktor
(PFR)
• Merupakan suatu reaktor berbentuk pipa yang beroperasi secara kontinyu.
Dalam PFR selama operasi berlangsung bahan baku dimasukkan terus
menerus dan produk reaksi akan dikeluarkan secara terus menerus
sehingga tidak terjadi pencampuran ke arah aksial dan semua molekul
mempunyai waktu tinggal di dalam reaktor sama besar.
Seluruh reaktan masuk melalui bagian inlet reaktor, semua
perhitungan dalam merancang PFR harus dengan asusmsi
bahwa tidak terjadi back mixing, downstream, dan
upstream.PFR memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibanding
CSTR pada volume yang sama.
15. •Seperti pada reaktor CSTR, reaktor PFR juga dapat disusun secara seri
maupun paralel seperti yang terlihat pada gambar berikut:
PFR yang dipasang seri maka konversinya akan sama
dengan PFR tunggal yang panjangnya sama dengan
jumlah dari panjang tiap reaktor PFR penyusun,
sementara untuk yang dipasang paralel tujuan nya sama
dengan CSTR, yakni meningkatkan kapasitas produksi
dengan konversi yang sama.
PFR memiliki aplikasi yang luas, baik dalam sistem fasa
gas, maupun fasa cair. Umumnya digunakan pada
sintesis amoniak dari unsur-unsur penyususnnya, dan
oksidasi sulfur dioksida menjadi sulful trioksida.
17. Klasifikasi Reaktor Berdasarkan Fasa
•Reaktor dapat diklasifikasikan berdasarkan fasa nya,
yakni reaktor homogen, dan reaktor heterogen. Disebut
reaktor homogen jika reaktan, produk, dan atau
katalisnya berada pada fase yang sama. Contohnya
adalah reaktor batch dengan reaktan berfasa cair dan
produk yang dihasilkan berfasa cair pula.
•Sementara reaktor heterogen adalah reaktor dengan
reaktan, produk, dan atau katalis berada pada fase yang
berbeda (dua fasa atau lebih). Contohnya adalah reaktor
Trickle Bed dengan reaktan serta produk berupa fasa gas
dan cair, sementara katalis yang digunakan adalah
padatan.
19. Katalis Pada Reaktor
•Terkadang dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja reaktor dengan
cara mempercepat tercapainya konversi reaksi tertentu
dipergunakanlah katalis. Katalis merupan suatu zat yang digunakan
untuk mempercepat reaksi tetapi terlepas, bahkan dapat dikatakan
tidak ikut bereaksi. Berikut merupakan contoh beberapa jenis reaktor
yang menggunakan katalis, antara lain:
20. •1. Shell And Tube Reactor
•Seperti reaktor pipa tetapi berupa beberapa pipa yangdisusun dalam
sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa pipa
danpemanas/pendingin di shell. Alat ini digunakan apabila
dibutuhkan sistem transfer panas dalam reaktor
21. •2. Fix Bed Reactor
•Merupakan reaktor berbentuk pipa besar yang
didalamnya berisi katalisatorpadat. Bisanya
digunakan untuk reaksi fasa gas dengan
katalisator padat.Apabila diperlukan proses
transfer panas yang cukup besar
biasanyaberbentuk fixed bed multitube,
dimana reaktan bereaksi di dalam tube-tube
yang berisi katalisator dan pemanas/pendingin
mengalir di luar tube.
22. Fluidized Bed Reactor
•Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat
denganumur katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat
diregenerasi, atau padatan dalam reactor adalah reaktan yang
bereaksi
23. • 4. Trickle Bed Reactor
• Reaktor trickle bed adalah reaktor dengan packing katalis dimana fasa cair
dan gas mengalir searah ke bawah yang mengalami interaksi pada katalis
padatan. Reaktor ini digunakan untuk memanaskanfeed (umpan) menjadi
vapour.
• 5. Slurry Reactor
• Reactor ini menggunakan liquid sebagaireaktant dan solid sebagai katalis.
Biasanya terdiri dari liquid stirred tank, pada beberapa keadaan, gas
sebagai reaktan jugadiembunkan melalui reaktan. Keberadaan katalis
sebagai slurry membuat penambahan dan pengambilan katalis dalam
proses menjadi mudah.
