Plug Flow Reactor (PFR)

Om Swastiastu,

Kali ini saya akan mengupas tentang sebuah alat produksi atau alat proses yang namanya Plug Flow Reactor (bahasa indonesianya Reaktor Alir Pipa). PFR ini menurut saya menarik untuk dibahas karena dibandingkan reakor kontinu lainnya yaitu CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) untuk menghasilkan jumlah produk yang sama PFR memerlukan volume yang lebih kecil, sehingga di kalangan industri lebih difavoritkan mengingat perkembangan jaman yang mengincar efisiensi setinggi - tingginya.

Namun jika berbicara tentang efisiensi dalam artian volume yang lebih kecil lagi, ada sebuah teknologi baru yaitu Microreactors yang dicetuskan oleh Pak Fogler, lebih lengkapnya ada di buku ini :

Fogler, H.S., 2006, ”Elements of Chemical Reaction Engineering”, 4th Ed., Pearson Education, Inc., Prentice Hall Professional Technical Reference, New Jersey. 

Sebelumnya mari kita lihat penampakan dari CSTR :

Perhitungan neraca mol dari CSTR sebagai berikut : 

Selanjutnya mari kita lihat penampakan dari PFR :

Jika ditinjau pada salah satu pipanya akan seperti berikut :

Perhitungan neraca mol dari PFR sebagai berikut : 

Karena ketertarikan saya terhadap pemrograman maka saya akan membahas sebuah contoh kasus yang berkaitan dengan PFR. Berikut adalah contoh kasusnya : 

Reaksi fasa gas eksotermis bolak-balik A↔B+2C dijalankan dalam reaktor alir pipa dilengkapi pendingin yang mengalir di luar tabung

 

Dimana persamaan dx/dz diperoleh dari neraca massa komponen, lalu persamaan dT/dz diperoleh dari neraca panas pada reakto, serta persamaan dTc/dz diperoleh dari neraca massa pendingin.

Data - data pendukung tertera dibawah ini :

F0 = 0.9;            %Jumlah umpan, gmol/det

P = 7;               %Tekanan, atm

D = 10;              %Diameter reaktor, cm

L = 400;             %Panjang reaktor, cm

U = 0.007;           %Koef perpindahan panas, cal/det/cm2/K

CpA = 20;            %Kapasitas panas A, cal/gmol/K

CpB = 15;            %Kapasitas panas B, cal/gmol/K

CpC = 10;            %Kapasitas panas C, cal/gmol/K

CpI = 10;            %Kapasitas panas I, cal/gmol/K

delHR0 = -35000;     %Entalpi reaksi pada Tr, cal/gmol

R = 82;              %Tetapan gas, atm.cm3/gmol/K

A = 24000;           %Frekuensi tumbukan, cm3/det/g kat

ER = 7400;           %Tenaga aktivasi (E/R), K

alfa = -29.3;        %Tetapan dalam persamaan kesetimbangan

beta = 6400;         %Tetapan dalam persamaan kesetimbangan, K

RhoB = 3;            %Bulk density katalisator, g/cm3

Tr = 273;            %Suhu referensi, K

M = 140;             %Jumlah cairan pendingin, g/detik

CpM = 1;             %Kapasitas panas pendingin, cal/g/K

nint = 80;           %JUmlah interval panjang

xF = 0;              %KOnversi A masuk reaktor

TF = 480;            %Suhu gas masuk, K

TcF = 470;           %Suhu pendingin masuk, K

Contoh perhitungan menggunakan fortran95 dengan metode Runge Kutta 4th Order bisa dilihat di link berikut:

 penyelesaian

Cukup sekian post kali ini yang sedikit mengupas tentang sebuah reaktor yaitu PFR. Semoga bermanfaat bagi kalian semua, dan apabila ada pertanyaan maupun masukan silahkan dengan senang hati ungkapkan dalam komentar di bawah ini.