UNIVERSITAS INDONESIA
TEKNIK REAKSI KIMIA 2: DESAIN REAKTOR ISOTERMAL
KELOMPOK 3 ANGGOTA KELOMPOK: Dimas Nurwansyah
1406531624
Fitriani Meizvira
1406565493
Rickson Mauricio
1406576906
Rizky Adi Purwoko
1406531694
Yugo Widhi Nugroho
1406563235
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA FEBRUARI 2017
P4-20c The elementary gas-phase reaction
A+B→C+D is carried out in a packed-bed reactor. Currently, catalyst particles 1 mm in diameter are packed into 4-in. schedule 40 pipe (AC = 0.82126 dm2). The value of β0 in the pressure drop equation is 0.001 atm/dm. A stoichiometric mixture of A and B enters the reactor at a total molar flow rate of 10 mol/min, a temperature of 590 K, and a pressure of 20 atm. Flow is turbulent throughout the bed. Currently, only 12 % conversion is achieved with 100 kg of catalyst. It is suggested that conversion could be increased by changing the catalyst particle diameter. Use the following data to correlate the specific reaction rate as a function of particle diameter. Then use this correlation to determine the catalyst size that gives the highest conversion. As you will see in Chapter 12, k’ is first-order reaction is expected to vary according to the following relationship
= = Ф3 (ФcothФ−1)
where Ф varies directly with particle diameter Ф = cD p. Although the reaction is not first order, one notes from Figure 12-5 the functionally second order reaction is similar to equation (P420.1).
∝ () =∝ ( )
a) Show that when the flow is turbulent
and that
∝
= 0.8 x 10-4 atm/kg and also show that c = 75 min-1
b) Plot the specific reaction rate k’ as as a function of D P, and compare with Figure 12-5. c) Make a plot of conversion as a function of catalyst size. d) Discuss how your answer would change if you had used the effectiveness factor for a second-order reaction rather than a first-order reaction. e) How would you answer to (b) change if both the particle diameter and pipe diameter were increased by 50% when a. the flow is laminar b. the flow is turbulent
∝
f) Write a few sentences describing and explaining what would happen if the pressure drop parameter
is varied.
g) What generalizations can you make about what you learned in this problem that would apply to other problems? h) Discuss what you learned from this problem and what you believe to be the point of the problem. Additional information: Void fraction = 0.35 Solid catalyst density = 2.35 kg/dm3 Bulk density :
(1 − Ф) = (0.35)5)(2.2.35)5) = 0.822 =
Catalyst diameter, dp (mm)
2
1
0.4
0.1
0.02
0.002
k’ (dm (dm6/mol.min.kgcat)
0.06
0.12
0.30 0.30
1.2
2.64
3.00
PEMBAHASAN : a.
Langkah mengerjakan:
∝ 2 ∝= (1−∅) 150(1−∅) = (1−∅∅) 150(1−∅) +1.75 = (1−∅∅) 1.75
1. Persamaan yang digunakan untuk menghubungkan dan D p ada 2 yaitu:
2. Pada soal diketahui bahwa aliran berjenis turbulen. Ketika aliran turbulen, nilai 1.75G >>>
(∅)
maka kedua persamaan ini menjadi:
Dengan mempertimbangkan data-data yang ada di dalam soal, kita bisa mengasumsikan bahwa
∝
variabel selain diameter partikel bernilai konstan. Hubungan
dan
Maka hubungan
yaitu:
dan
yaitu:
= ∝∝ =
∝= ∝
Persamaan di atas sesuai dengan yang diinginkan oleh soal, maka dari itu persamaan yang
∝
diberikan oleh soal terbukti benar.
2 ∝= (1−∅) 2 0. 0 01 ∝= 0.82126 2 (1−0. ) 2.35 20 1 −0. 3 5 ∝= 7.97 10 = k = 3 ( coth − 1)k
Untuk menghitung nilai
, kita hanya perlu mensubstitusi data yang ada pada persamaan 1.
Selanjutnya untuk menghitung nilai c, kita membutuhkan satu persamaan lagi dari soal yaitu:
η
′
η
Φ
Φ
Φ
adalah faktor efektivitas internal sedangkan Φ adalah modulus Thiele. Kedua besaran ini
sangat terkait dengan tahap pembatas laju yaitu apakah itu difusi atau reaksi. Nilai Φ ditentukan oleh nilai Dp. Ketika nilai Dp kecil makan nilai Φ kecil, begitu pula sebaliknya.
= 3 = 3k = 3k 0.06 = 3 ==150150 =275 = 150 = 3 ( coth − 1)k
Diameter yang dipilih adalah diameter terbesar yaitu 2 mm dan k’ yaitu 0.06 sehingga: η
′
Φ
η
′
Φ
Φ
Φ
b.
Langkah mengerjakan:
1. Persamaan yang digunakan untuk menghubungkan D p dan k’ ada 2 yaitu: ′
Φ
Φ
Φ
= (75Dp)3 75 coth75 − 13 = 625Dp3 75 coth75 − 1 ′
′
10
) t a c g k . n i m . l o m / 6 m d ( ' k
1
0.1
0.01 0.002
0.02
0.2
2
Dp (mm)
Grafik tersebut mirip dengan grafik hubungan η dan Φ. Grafik diatas menggambarkan pengaruh diameter partikel terhadap tahap pembatas laju reaksi. Untuk diameter partikel yang sangat kecil, grafik yang dihasilkan cenderung konstan yang artinya diameter tidak mempengaruhi laju reaksi keseluruhan yang terjadi sehingga yang menjadi tahap pembatas adalah reaksi itu sendiri. Sedangkan ketika diameter partikel semakin besar, maka grafik yang dihasilkan menurun artinya ada pengaruh diameter terhadap laju reaksi keseluruhan sehingga yang menjadi tahap pembatas laju adalah difusi. c.
Langkah mengerjakan:
1− = 1− 2 10.12 1−0. 0.1212 = 1001− 7.97×102×100 = 87.65 minm.m ol
Nilai konversi dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
Pertama-tama kita menghitung nilai dari variabel
. Perhitungan dievaluasi pada kondisi awal :
Nilai di atas akan digunakan untuk perhitungan-perhitungan untuk berbagai ukuran partikel katalis:
1− 2 = 1+ 1− 2 (75D cot625Dh75D − 1) × 87.165 ×100×1− ×2×100 = (75D coth75D − 1) 1 ××100 1+ 625D × 87.65 ×100×1− 2 1 ×7. 9 7×10 (75D cot625Dh75D − 1) × 87.165 ×100×1− 2 ×100 = (75D coth75D − 1) 1 1 ×7. 9 7×10 ×10 1+ 625D × 87.65 ×100×1− 2 ( ) 16 7 5D cot h 75D − 1 3. 9 85×10 8765D ×1− = 1+ (75D cot625Dh75D − 1) ×1− 3.985×10
Modifikasi persamaan di atas :
0.8 0.7 0.6 0.5
X 0.4
0.3 0.2 0.1 0 0
0.2
0.4
0.6
Dp (mm)
0.8
1
1.2
d.
Berikut grafik perbandingan antara kurva η untuk tiga jenis orde reaksi yang menggunakan partikel bola (orde 0, 1, dan 2) :
Dapat dilihat pada grafik di atas, yang mana untuk reaksi orde 1 dan 2 nilai faktor efektifitas, η keduanya hampir sama untuk nilai ϕ yang sama. Dalam hal ini, dapat disimpulkan bahwa, hasil yang didapatkan apabila digunakan persamaan η untuk reaksi orde 2 tidak akan jauh berbeda dari hasil yang didapatkan apabila digunakan persamaan η untuk reaksi orde 1. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa asumsi yang diambil sebelumnya untuk menggunakan persamaan reaksi orde 1 adalah tepat untuk digunakan. e.
Perubahan diameter reaktor dan diameter partikel akan mengubah nilai konversi. Perubahan
2 = 41 = =2,1,255 = 1,5
diameter reaktor katalis akan mengubah luas cross sectional
Pengaruh perubahan diameter reaktor dan diameter katalis tersebut juga akan berbeda bergantung pada jenis alirannya. Perbedaannya adalah pada term yang diabaikan untuk persamaan β. Untuk aliran laminar :
= (1− ) 150(1 − ) Φ
Φ
Φ
Dengan mempertimbangkan data-data yang ada dalam soal, kita bisa mengasumsikan bahwa variabel selain diameter partikel dan luas cross sectional bernilai konstan. Hubungan βo dan D p serta Ac yaitu
Lalu persamaan
∝
~ 1 ∝= (1 −20)0 ∝ ~ 0 ∝ ~ 21 2 ∝= ∝
yang didalamnya mengandung β dan Ac rumusnya :
Diperoleh hubungan :
Sesuai kondisi soal e :
∝= 32 94 ∝ ∝∝==6.72964997×10×7.97×10 kg
Menghitung nilai k’ :
= (75D cot625Dh75D − 1) = (75×1.5×cot625(h1(.755×1.) 5)−1) = 0.79289 1− 2 = 1+ 1− 2
Persamaan Konversi :
1 6. 9 97×10 ×100 0. 7 9289× ×100×1− 2 87. 6 5 = 1+0.79289× 87.165 ×100×1− 6.997×102 ×100 = .
Untuk aliran turbulen:
= (1− ) 1,75 Φ
Φ
Dengan mempertimbangkan data-data yang ada dalam soal, kita bisa mengasumsikan bahwa variabel selain diameter partikel dan luas cross sectional bernilai konstan. Hubungan βo dan Dp serta Ac yaitu
~ 1
Lalu persamaan α yang didalamnya mengandung β0 dan Ac rumusnya adalah :
Diperoleh hubungan
∝= (1 −20)0 ∝ ~ ∝ ~ 1 1 ∝∝ = 1 ∝= ∝
Pernyataan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
Sesuai kondisi soal e:
Menghitung nilai k’ :
∝= 32 94 ∝ ∝= 2187128 ×7.97×10 ∝= 4.665×10 kg
= (75D cot625Dh75D − 1) = (75×1.5×cot625(h1(.755×1.) 5)−1)
= 0.79289 1− 2 = 1+ 1− 2 1 4. 6 65×10 ×100 0. 7 9289× ×100×1− 2 87. 6 5 = 1+0.79289× 87.165 ×100×1− 4.665×102 ×100 = . ′
Persamaan Konversi :
f.
Dalam kasus yang sebelumnya, dapat terlihat bahwa perubahan nilai
∝
tidak akan
memberikan pengaruh yang terlalu besar pada konversi yang dihasilkan. Mari perhatikan persamaan berikut :
1− 2 = 1+ 1− 2
≪ 1
Dalam persamaan di atas, hanya akan memberikan sedikit pengaruh pada p ersamaan, mengingat biasanya :
, sehingga perubahan α tidak akan memberikan pengaruh yang besar pada nilai
konversi. Namun demikian, generalisasi ini hanya berlaku untuk variasi nilai α tanpa disertai perubahan diameter partikel, yaitu hanya dengan perubahan diameter reaktor yang akan merubah faktor luas penampang reaktor (Ac). Untuk kasus dimana variasi α terjadi akibat perubahan diameter partikel, tentunya terjadi hal yang berbeda, yaitu dimana k’ juga ikut berubah. Hal ini akan merubah nilai konversi yang didapatkan dari sistem reaktor secara signifikan karena perubahan nilai α ini mengakibatkan perubahan pada pressure drop. g.
Dalam hal ini, dapat disimpulkan bahwa pada kasus pack bed reactor , faktor yang paling berpengaruh terhadap kondisi operasi dan hasil yang diberikan (konversi) adalah ukuran katalis di dalam reaktor. Sehingga untuk kasus-kasus lain yang melibatkan penggunaan packed bed reactor , sebaiknya peninjauan kondisi sistem yang optimal langsung ditujukan pada ukuran katalis, sehingga bisa didapatkan ukuran katalis optimum yang akan memberikan hasil yang baik (konversi tinggi, pressure drop minimum, dan laju difusi yang optimal)
h.
Perubahan diameter partikel katalis (Dp) akan mempengaruhi nilai α dan k, yang otomatis mempengaruhi nilai konversi (X). o
Perubahan diameter reaktor (luas cross sectional) juga akan mempengaruhi nilai α dan k, yang otomatis mempengaruhi nilai konversi (X).
o
Jenis aliran (laminar atau turbulen) juga akan mempengaruhi nilai konversi karena untuk setiap jenis aliran ada term tertentu dari persamaan Ergun yang bisa diabaikan.
Dalam sebuah reaksi dalam reaktor terisi katalis, kita tidak hanya perlu memperhitungkan kondisi sistem apa yang menghasilkan konversi paling tinggi namun juga harus mempertimbangkan pressure drop yang terjadi yang sebaiknya seminimum mungkin.
P4-2B (k) Web Module on Wetlands from the CD-ROM. Load the Polymath program and vary a
number of parameters such as rainfall, evaporation rate, atrazine concentration, and liquid flow rate, and write a paragraph describing what you find. This topic is a hot Ch.E. research area. Jawab: Sekilas tentang Wetlands
Wetlands merupakan area yang basah, berlumpur, dan lengket. Ekosistem ini tertutupi oleh air, baik secara keseluruhan maupun sebagian, pada musim panas, penuh dengan serangga serta berbau cukup kuat. Wetlands, setelah diteliti, dapat dijadikan suatu fenomena untuk menjadi suatu sarana peningkatan kualitas air buangan yang alami dan berbiaya rendah. Teknologi alami ini telah berjalan mulai tahun 1912 di Lexington, Massachusetts. Penggunaan wetlands untuk menghilangkan material kontaminan disebut dengan phytoremediation dengan memanfaatkan akar tanaman untuk mendegradasi atau menghilangkan pestisida, pelarut, crude oil , dan hidrokarbon poliaromatik. Ilustrasi Wetlands dalam Bentuk PFR
Dalam kasus ini, wetlands dapat dimodelkan sebagai plug-flow reactor (PFR) sebagaimana yang tertera dalam web module. Wetlands yang dimodelkan adalah salah satu wetlands yang ada di Des Plaines River Wetlands Project. Ilustrasi fisik dari wetlands yang diibaratkan sebagai plug-flow reactor adalah sebagai berikut.
Ilustrasi wetlands sebagai PFR (Sumber: http://www.limnos.si/index_files/slide0004_image026.jpg)
Asumsi yang ditaruh pada PFR ini adalah degradasi bahan kimia dalam bentuk reaksi orde pertama homogen ireversibel dan bagian air buangan menguap dari permukaan karena mengalir di sepanjang permukaan. Variabel seperti laju alir molar senyawa kimia beracun (F A) sebagai fungsi jarak (z) dibutuhkan untuk membentuk model ini dan penguapan terjadi pada permukaan atas wetlands pada laju tetap [Q = kmol water/(h.m2)] dan tidak ada senyawa kimia beracun yang menguap ke udara. Data tambahan yang diperlukan dalam mengerjakan model ini adalah sebagai berikut:
Langkah pertama dalam membuat model ini adalah menurunkan persamaan untuk laju alir racun, F A, sebagai fungsi jarak melalui wetlands, z. Dari asumsi yang telah ditaruh sebelumnya, muncullah persamaan-persamaan dasar:
(1)
(2)
(3) Persamaan pertama menandakan bahwa aliran terakhir racun, FA, bergantung pada aliran awal, FAO, dan apa yang tidak bereaksi. Persamaan kedua adalah persamaan yang mengaitkan FAO
dengan laju reaksi, konversi, dan perubahan volume. Persamaan ketiga menandakan bahwa reaksi berjalan homogen dan berorde satu. Selanjutnya adalah mencari volumetric flowrate yang mana datanya telah diberikan di awal pembahasan kasus ini. Perlu diingat bahwa volumetric flowrate akhir, v, merupakan selisih volumetric flowrate awal, vO, dan volumetric flowrate di ujung akhir PFR. Volumetric flowrate akhir pada kasus ini didefinisikan sebagai perkalian antara laju penguapan air, Q, dengan luas permukaan wetlands (Wz) dan dibagi dengan densitas molar, ρm, yang unit akhirnya m3/h.
(4) Hubungan yang terjadi antara konsentrasi, laju alir molar, dan volumetric flowrate yang terjadi adalah sebagai berikut.
(5)
(6) Substitusikan persamaan (3) ke persamaan (2) dan ubah dV pada persamaan (2) menjadi WD dz (karena nilai W dan D konstan sedangkan fungsi jarak, z, masih merupakan variabel). Dari persamaan tersebut, ubah variabel FAO menjad bentuk CAO.vO dan ubah CA menjadi persamaan (6) sehingga didapatkan persamaan yang siap diintegrasikan.
(7) Dengan penyusunan ulang dan pengelompokan konstanta, tibalah di persamaan:
(8)
dengan
Integrasikan kedua sisi dengan batas bawah x dan z bernilai 0 dan x = X, z = Z sehingga didapatkan:
(9)
(10) dengan:
dan akhirnya didapatkan konversi dengan fungsi jarak:
(11) Substitusikan persamaan (11) ke persamaan (1) sehingga didapatkan:
(12) yang merupakan persamaan akhir untuk model PFR yang diharapkan untuk wetlands. Model Polymath PFR pada Kasus Wetlands
Soal pada buku Fogler meminta untuk membuat skenario model pada Polymath dan mengubah beberapa parameter. Dari parameter-parameter yang diminta untuk diubah (…and vary a number of parameters such as rainfall, evaporation rate, atrazine concentration, and liquid flow rate…), semua parameter yang disebutkan, semuanya berkaitan dengan satu parameter saja, yaitu cuaca. Yang dimaksud dengan ‘cuaca’ adalah parameter Q (laju evaporasi), maksudnya adalah membuat variasi Q yang dianalogikan dengan kondisi aktual cuaca di kehidupan sehari-hari (contoh: udara
terlalu lembab sehingga terjadi penguapan atau terjadi hujan sehingga laju evaporasi bernilai negatif). Dengan mengubah Q, maka otomatis parameter lain seperti konsentrasi pengotor (atrazine) dan laju alir cairan juga ikut berubah. Berikut merupakan program yang dibuat menggunakan Polymath.
Program Polymath untuk model PFR wetlands yang terdapat variasi Q
Dalam program tersebut terdapat beberapa parameter yang broken down menjadi 3 bagian yaitu perubahan konversi terhadap jarak (dx/dz), laju alir molar senyawa kimia (FA), konsentrasi atrazine (CA), laju reaksi (r A), volumetric flowrate (v), dan laju evaporasi (Q). Dari model tersebut yang dapat diubah parameternya adalah laju evaporasi (Q1, Q2, Q3, secara berurutan mendefinisikan terjadinya evaporasi, tidak terjadi evaporasi, dan evaporasi negatif) dan
konsentrasi awal azatrine (CAO). Mengubah konsentrasi awal azatrine secara langsung akan mengubah laju alir senyawa kimianya (FAO). Rekayasa pertama adalah mengubah nilai laju evaporasi sekaligus untuk 3 kondisi aktual cuaca di kehidupan sehari-hari (jenuh, normal, hujan) dengan konsentrasi awal azatrine tetap yaitu 0.0001 mol/l. Misalkan: Q1 = laju evaporasi saat udara jenuh = 0.0001 kmol water/(h.m2) Q2 = tidak ada evaporasi yang terjadi = 0 kmol water/(h.m2) Q3 = laju evaporasi saat hujan = -0.01 kmol water/(h.m2)
didapatkan grafik:
Skenario kedua adalah dengan mengubah konsentrasi awal azatrine, CAO, dengan nilai 0.01 mol/l dengan nilai laju evaporasi di ketiga kondisi cuaca aktual sama dengan yang awal.
didapatkan:
Komentar Mengenai Variasi Parameter pada Model PFR di Polymath
Dari variasi yang telah dilakukan, pada skenario pertama dapat disimpulkan bahwa kenaikan laju evaporasi pada wetlands akan meningkatkan konversi azatrine menjadi senyawa yang tidak berbahaya. Laju evaporasi, apabila diaplikasikan pada PFR, akan memengaruhi volumetric flow sesuai dengan model yang dibuat. Dengan mengambil kasus ini, dapat disimpulkan bahwa untuk meraih konversi yang optimum pada PFR dibutuhkan volumetric flow yang tinggi di sepanjang aliran. Pada skenario kedua, pengubahan nilai konsentrasi awal dengan 3 laju evaporasi yang sa ma juga akan menaikkan konversi azatrine menjadi senyawa yang tidak berbahaya. Dari kedua kasus
yang diangkat, dapat disimpulkan bahwa untuk menaikkan konversi pada PFR hendaknya melakukan peningkatan volumetric flowrate dan konsentrasi awal senyawa yang akan dikon versi.
P4-9B A reversible liquid phase isomerization A ↔ B is carried out isothermally in a 1000 gal
CSTR. The reaction is second order in both the forward and reverse directions. The liquid enters at the top of the reactor and exits at the bottom. Experimental data taken in a batch reactor shows the CSTR conversion to be 40%. The reaction is reversible with K c = 3.0 at 300 K, and ΔHrx = 25000 cal/mol. Assuming that the batch data taken at 300 K are accurate and that E = 15000 cal/mol, what CSTR temperature do you recommend to obtain maximum conversion? Hint: Read
() = () 1 − 1
Appendix C and assume ΔC p = 0 in the appendix Equation (C-8):
Use Polymath to make a plot of X versus T. Does it go through a maximum? If so, explain why. Jawaban Hal-hal yang diketahui dari soal adalah:
Reaksi fasa cair reversible A ↔ B
Reaksi orde dua
T0 = 300 K
K C0 = 3,0 pada suhu 300 K
V = 1000 gal = 3785,412 dm3
Reaktor CSTR Menyusun neraca mol CSTR
= −
Laju reaksi
Stoikiometri reaksi
− = −
==(1−)
( ) − = ((1−)) − …(1)
Jika persamaan stoikiometri reaksi disubstitusikan ke laju reaksi, d idapat persamaan:
Kemudian disubstitusikan lagi ke neraca mol:
= ((1−)) − ( )
Ingat bahwa
− = () (1−) = (1−) − …(2) = = (1 −) − = 3785,412(10,−0,4 4) − 0,34 = 2902,2 = (1 −) − ( ) = − (1 −) − = 0…(3) = = exp 1 − 1…(4) = exp 1 − 1…(5) , maka
Dengan menggunakan persamaan:
Di mana
Dengan bantuin Polymath, persamaan (3), (4), dan (5) akan diselesaikan untuk mendapatkan plot temperatur (T) versus konversi (X).
Untuk menentukan suhu maksimalnya, akan dicoba memasukkan suhu dari range tertentu (dalam kasus ini dicoba 300-305oC) pada Polymath, dan dilihat tren yang terbentuk. Berikut adalah hasil yang didapatkan. No 1 2 3 4 5 6 7
T (K) 300 301 303 304 305 305.5 306
X 0.40 0.4075 0.4182 0.4213 0.4228 0.4229 0.4226
Dari suhu 305oC ke 306oC terlihat ada penurunan suhu. Oleh karena itu, kami mengambil suhu pertengahan untuk melihat suhu yang lebih akurat, dan didapat nilai 305,5oc.
SIMULASI BENTUK REAKTOR
Bentuk reaktor yang digunakan berbentuk dua buah kerucut yang saling bertumpang tindih, sep erti yang terlihat oleh gambar berikut.
Pada reaktor di atas, yang membedakan reaktor tersebut dengan reaktor bola atau yang lainnya adalah cross sectional nya (Ac) yang berubah seiring dengan perubahan dz. Persamaan cross sectional untuk dua buah kerucut dengan panjang dari masing-masing kerucut sebesar L dapat dicari dengan menggunakan prinsip kesebangunan di dalam segitiga. Kerucut I
a R1 dz Rc L
R2
Untuk segitiga kecil dan besar :
= + ↔ = − = ++ ↔ = + − Untuk segitiga sedang dan besar :
Kerucut II R2 dz L’ Rc
R1 a
Untuk segitiga kecil dan besar :
= ′ + ↔ = ′ − = +′− ↔ = + − ′ + ′ ′ Sehingga,persamaan menjadi Untuk segitiga sedang dan besar :
( − ) + 0 ≤ ≤ = + ( − ) ≤ ≤ ( + ) = − (1−) = ′ (1(1−) +) (1 −) = = (1−) 150(1−) +1,75 = − (1+) = 13 ( + +) 1 + + 0 ≤ ≤ 3 13 + + +13 ( −) + + < ≤ + = (1 −)
Persamaan Perubahan Konversi
Persamaan Pressure Drop
Menghitung Berat Katalis
Variabel Tetap Simulasi Reaktor Kerucut Bersusun
4,17E+08 lbm.ft/(lbf.h2) mTo
104,4
lb/h
0,0673
lbm/(ft.h)
Fao
1,08
lbmol/h
0,413
lbm/cuft
k
0,0141
lbmol/(atm.lb-cat.h)
120
lb-cat/cuft
-0,15
Po
10
atm
Pao
3
atm
k'
0,026649
ϕ
0,45
Dp
0,0208
ft
Variabel Bebas Simulasi Reaktor Kerucut Bersusun
R 1
0,3
Ft
R 2
1,8
Ft
L1
0,4
Ft
L2
0,1
Ft
dz
0,005
Ft
z (ft)
R (ft)
Ac (ft2)
G(lb/h.ft2)
βo (atm/ft)
X
y
dX/dz
dy/dz
W (lb)
0,000
0,300
0,283
369,239
2,68,E-04
0,000
1,000
0,460
-2,68E-05
0,000
0,005
0,313
0,307
340,291
2,34,E-04
0,002
1,000
0,499
-2,34E-05
0,097
0,010
0,325
0,332
314,618
2,05,E-04
0,005
1,000
0,538
-2,05E-05
0,203
0,015
0,338
0,358
291,745
1,81,E-04
0,007
1,000
0,579
-1,80E-05
0,316
0,020
0,350
0,385
271,278
1,60,E-04
0,010
1,000
0,621
-1,60E-05
0,439
0,025
0,363
0,413
252,892
1,43,E-04
0,013
1,000
0,665
-1,43E-05
0,570
0,030
0,375
0,442
236,313
1,28,E-04
0,017
1,000
0,709
-1,28E-05
0,711
0,035
0,388
0,472
221,313
1,15,E-04
0,020
1,000
0,755
-1,15E-05
0,862
0,040
0,400
0,503
207,697
1,04,E-04
0,024
1,000
0,802
-1,04E-05
1,023
0,045
0,413
0,535
195,300
9,46,E-05
0,028
1,000
0,850
-9,42E-06
1,194
0,050
0,425
0,567
183,981
8,62,E-05
0,032
1,000
0,899
-8,58E-06
1,376
0,055
0,438
0,601
173,618
7,89,E-05
0,037
1,000
0,948
-7,84E-06
1,569
0,060
0,450
0,636
164,106
7,24,E-05
0,042
1,000
0,999
-7,19E-06
1,773
0,065
0,463
0,672
155,356
6,66,E-05
0,047
1,000
1,051
-6,62E-06
1,989
0,070
0,475
0,709
147,287
6,15,E-05
0,052
1,000
1,103
-6,10E-06
2,216
0,075
0,488
0,747
139,830
5,69,E-05
0,057
1,000
1,156
-5,65E-06
2,457
0,080
0,500
0,785
132,926
5,29,E-05
0,063
1,000
1,210
-5,24E-06
2,709
0,085
0,513
0,825
126,521
4,92,E-05
0,069
1,000
1,264
-4,87E-06
2,975
0,090
0,525
0,866
120,568
4,59,E-05
0,076
1,000
1,319
-4,53E-06
3,254
0,095
0,538
0,908
115,025
4,29,E-05
0,082
1,000
1,374
-4,23E-06
3,547
0,100
0,550
0,950
109,856
4,02,E-05
0,089
1,000
1,429
-3,96E-06
3,853
0,105
0,563
0,994
105,028
3,77,E-05
0,096
1,000
1,485
-3,71E-06
4,174
0,110
0,575
1,039
100,511
3,54,E-05
0,104
1,000
1,540
-3,49E-06
4,509
0,115
0,588
1,084
96,280
3,34,E-05
0,111
1,000
1,596
-3,28E-06
4,860
0,120
0,600
1,131
92,310
3,15,E-05
0,119
1,000
1,652
-3,09E-06
5,225
0,125
0,613
1,179
88,581
2,98,E-05
0,128
1,000
1,707
-2,92E-06
5,606
0,130
0,625
1,227
85,073
2,82,E-05
0,136
1,000
1,763
-2,76E-06
6,003
0,135
0,638
1,277
81,769
2,67,E-05
0,145
1,000
1,818
-2,61E-06
6,416
0,140
0,650
1,327
78,655
2,53,E-05
0,154
1,000
1,872
-2,47E-06
6,846
0,145
0,663
1,379
75,714
2,41,E-05
0,163
1,000
1,926
-2,35E-06
7,292
0,150
0,675
1,431
72,936
2,29,E-05
0,173
1,000
1,979
-2,23E-06
7,756
0,155
0,688
1,485
70,308
2,18,E-05
0,183
1,000
2,032
-2,12E-06
8,237
0,160
0,700
1,539
67,819
2,08,E-05
0,193
1,000
2,083
-2,02E-06
8,736
0,165
0,713
1,595
65,461
1,99,E-05
0,203
1,000
2,134
-1,93E-06
9,253
0,170
0,725
1,651
63,223
1,90,E-05
0,214
1,000
2,184
-1,84E-06
9,789
0,175
0,738
1,709
61,098
1,82,E-05
0,225
1,000
2,232
-1,76E-06
10,343
0,180
0,750
1,767
59,078
1,74,E-05
0,236
1,000
2,279
-1,68E-06
10,917
0,185
0,763
1,827
57,157
1,67,E-05
0,248
1,000
2,325
-1,61E-06
11,510
0,190
0,775
1,887
55,328
1,60,E-05
0,259
1,000
2,369
-1,54E-06
12,122
0,195
0,788
1,948
53,586
1,54,E-05
0,271
1,000
2,411
-1,48E-06
12,755
0,200
0,800
2,011
51,924
1,48,E-05
0,283
1,000
2,452
-1,42E-06
13,408
0,205
0,813
2,074
50,339
1,42,E-05
0,295
1,000
2,490
-1,36E-06
14,082
0,210
0,825
2,138
48,825
1,37,E-05
0,308
1,000
2,527
-1,31E-06
14,777
0,215
0,838
2,204
47,378
1,32,E-05
0,320
1,000
2,562
-1,26E-06
15,494
0,220
0,850
2,270
45,995
1,27,E-05
0,333
1,000
2,594
-1,21E-06
16,232
0,225
0,863
2,337
44,672
1,23,E-05
0,346
1,000
2,625
-1,16E-06
16,992
0,230
0,875
2,405
43,404
1,18,E-05
0,359
1,000
2,653
-1,12E-06
17,774
0,235
0,888
2,474
42,190
1,14,E-05
0,373
1,000
2,678
-1,08E-06
18,579
0,240
0,900
2,545
41,027
1,11,E-05
0,386
1,000
2,701
-1,04E-06
19,408
0,245
0,913
2,616
39,910
1,07,E-05
0,399
1,000
2,721
-1,01E-06
20,259
0,250
0,925
2,688
38,839
1,04,E-05
0,413
1,000
2,739
-9,71E-07
21,134
0,255
0,938
2,761
37,810
1,00,E-05
0,427
1,000
2,754
-9,38E-07
22,033
0,260
0,950
2,835
36,822
9,71,E-06
0,441
1,000
2,766
-9,07E-07
22,957
0,265
0,963
2,910
35,871
9,41,E-06
0,454
1,000
2,775
-8,77E-07
23,905
0,270
0,975
2,986
34,958
9,13,E-06
0,468
1,000
2,782
-8,49E-07
24,878
0,275
0,988
3,064
34,078
8,86,E-06
0,482
1,000
2,785
-8,22E-07
25,876
0,280
1,000
3,142
33,232
8,60,E-06
0,496
1,000
2,785
-7,96E-07
26,900
0,285
1,013
3,221
32,416
8,35,E-06
0,510
1,000
2,783
-7,71E-07
27,949
0,290
1,025
3,301
31,630
8,11,E-06
0,524
1,000
2,777
-7,48E-07
29,025
0,295
1,038
3,382
30,873
7,89,E-06
0,538
1,000
2,769
-7,25E-07
30,128
0,300
1,050
3,464
30,142
7,67,E-06
0,552
1,000
2,757
-7,04E-07
31,257
0,305
1,063
3,547
29,437
7,46,E-06
0,565
1,000
2,742
-6,83E-07
32,414
0,310
1,075
3,631
28,756
7,26,E-06
0,579
1,000
2,725
-6,63E-07
33,598
0,315
1,088
3,715
28,099
7,07,E-06
0,593
1,000
2,704
-6,44E-07
34,810
0,320
1,100
3,801
27,464
6,89,E-06
0,606
1,000
2,681
-6,26E-07
36,050
0,325
1,113
3,888
26,850
6,71,E-06
0,620
1,000
2,655
-6,09E-07
37,319
0,330
1,125
3,976
26,257
6,54,E-06
0,633
1,000
2,626
-5,92E-07
38,617
0,335
1,138
4,065
25,683
6,38,E-06
0,646
1,000
2,594
-5,76E-07
39,943
0,340
1,150
4,155
25,128
6,22,E-06
0,659
1,000
2,560
-5,60E-07
41,300
0,345
1,163
4,246
24,590
6,07,E-06
0,672
1,000
2,523
-5,46E-07
42,686
0,350
1,175
4,337
24,070
5,92,E-06
0,684
1,000
2,484
-5,31E-07
44,102
0,355
1,188
4,430
23,566
5,78,E-06
0,697
1,000
2,442
-5,18E-07
45,548
0,360
1,200
4,524
23,077
5,65,E-06
0,709
1,000
2,398
-5,04E-07
47,026
0,365
1,213
4,619
22,604
5,51,E-06
0,721
1,000
2,352
-4,92E-07
48,534
0,370
1,225
4,714
22,145
5,39,E-06
0,733
1,000
2,304
-4,80E-07
50,074
0,375
1,238
4,811
21,700
5,27,E-06
0,744
1,000
2,254
-4,68E-07
51,646
0,380
1,250
4,909
21,268
5,15,E-06
0,756
1,000
2,203
-4,57E-07
53,250
0,385
1,263
5,007
20,849
5,04,E-06
0,767
1,000
2,150
-4,46E-07
54,886
0,390
1,275
5,107
20,442
4,93,E-06
0,777
1,000
2,095
-4,35E-07
56,555
0,395
1,288
5,208
20,047
4,82,E-06
0,788
1,000
2,040
-4,25E-07
58,257
0,400
1,300
5,309
19,664
4,72,E-06
0,798
1,000
1,983
-4,15E-07
59,992
0,405
1,313
5,412
19,291
4,62,E-06
0,808
1,000
1,925
-4,06E-07
61,761
0,410
1,325
5,515
18,929
4,52,E-06
0,818
1,000
1,867
-3,97E-07
63,564
0,415
1,338
5,620
18,576
4,43,E-06
0,827
1,000
1,808
-3,88E-07
65,401
0,420
1,350
5,726
18,234
4,34,E-06
0,836
1,000
1,748
-3,79E-07
67,273
0,425
1,363
5,832
17,901
4,25,E-06
0,845
1,000
1,688
-3,71E-07
69,180
0,430
1,375
5,940
17,577
4,16,E-06
0,853
1,000
1,628
-3,63E-07
71,122
0,435
1,388
6,048
17,262
4,08,E-06
0,861
1,000
1,568
-3,56E-07
73,100
0,440
1,400
6,158
16,955
4,00,E-06
0,869
1,000
1,508
-3,48E-07
75,114
0,445
1,413
6,268
16,656
3,93,E-06
0,877
1,000
1,449
-3,41E-07
77,164
0,450
1,425
6,379
16,365
3,85,E-06
0,884
1,000
1,390
-3,34E-07
79,251
0,455
1,438
6,492
16,082
3,78,E-06
0,891
1,000
1,331
-3,27E-07
81,375
0,460
1,450
6,605
15,806
3,71,E-06
0,898
1,000
1,273
-3,21E-07
83,536
0,465
1,463
6,720
15,537
3,64,E-06
0,904
1,000
1,216
-3,14E-07
85,734
0,470
1,475
6,835
15,274
3,57,E-06
0,910
1,000
1,160
-3,08E-07
87,971
0,475
1,488
6,951
15,019
3,51,E-06
0,916
1,000
1,105
-3,02E-07
90,246
0,480
1,500
7,069
14,770
3,44,E-06
0,921
1,000
1,051
-2,97E-07
92,559
0,485
1,513
7,187
14,526
3,38,E-06
0,927
1,000
0,998
-2,91E-07
94,911
0,490
1,525
7,306
14,289
3,32,E-06
0,932
1,000
0,946
-2,86E-07
97,302
0,495
1,538
7,426
14,058
3,26,E-06
0,936
1,000
0,896
-2,80E-07
99,733
0,500
1,550
7,548
13,832
3,21,E-06
0,941
1,000
0,847
-2,75E-07
102,204
0,505
1,563
7,670
13,612
3,15,E-06
0,945
1,000
0,800
-2,70E-07
104,715
0,510
1,575
7,793
13,396
3,10,E-06
0,949
1,000
0,754
-2,66E-07
107,266
0,515
1,588
7,917
13,186
3,04,E-06
0,953
1,000
0,710
-2,61E-07
109,858
0,520
1,600
8,042
12,981
2,99,E-06
0,956
1,000
0,667
-2,56E-07
112,492
0,525
1,613
8,169
12,781
2,94,E-06
0,960
1,000
0,626
-2,52E-07
115,166
0,530
1,625
8,296
12,585
2,89,E-06
0,963
1,000
0,587
-2,48E-07
117,883
0,535
1,638
8,424
12,393
2,85,E-06
0,966
1,000
0,549
-2,43E-07
120,642
0,540
1,650
8,553
12,206
2,80,E-06
0,969
1,000
0,513
-2,39E-07
123,443
0,545
1,663
8,683
12,023
2,76,E-06
0,971
1,000
0,479
-2,35E-07
126,287
0,550
1,675
8,814
11,845
2,71,E-06
0,973
1,000
0,446
-2,32E-07
129,174
0,555
1,688
8,946
11,670
2,67,E-06
0,976
1,000
0,415
-2,28E-07
132,104
0,560
1,700
9,079
11,499
2,63,E-06
0,978
1,000
0,385
-2,24E-07
135,078
0,565
1,713
9,213
11,332
2,59,E-06
0,980
1,000
0,357
-2,21E-07
138,097
0,570
1,725
9,348
11,168
2,55,E-06
0,981
1,000
0,331
-2,17E-07
141,159
0,575
1,738
9,484
11,008
2,51,E-06
0,983
1,000
0,306
-2,14E-07
144,267
0,580
1,750
9,621
10,851
2,47,E-06
0,985
1,000
0,282
-2,10E-07
147,419
0,585
1,763
9,759
10,698
2,43,E-06
0,986
1,000
0,260
-2,07E-07
150,617
0,590
1,775
9,898
10,548
2,40,E-06
0,987
1,000
0,239
-2,04E-07
153,860
0,595
1,788
10,038
10,401
2,36,E-06
0,989
1,000
0,219
-2,01E-07
157,149
0,600
1,800
10,179
10,257
2,33,E-06
0,990
1,000
0,201
-1,98E-07
160,485
0,605
1,781
9,968
10,474
2,38,E-06
0,991
1,000
0,178
-2,02E-07
163,809
0,610
1,763
9,759
10,698
2,43,E-06
0,992
1,000
0,158
-2,07E-07
167,064
0,615
1,744
9,553
10,929
2,49,E-06
0,992
1,000
0,140
-2,12E-07
170,250
0,620
1,725
9,348
11,168
2,55,E-06
0,993
1,000
0,124
-2,17E-07
173,369
0,625
1,706
9,146
11,415
2,61,E-06
0,994
1,000
0,111
-2,22E-07
176,421
0,630
1,688
8,946
11,670
2,67,E-06
0,994
1,000
0,099
-2,27E-07
179,406
0,635
1,669
8,748
11,934
2,73,E-06
0,995
1,000
0,088
-2,33E-07
182,325
0,640
1,650
8,553
12,206
2,80,E-06
0,995
1,000
0,079
-2,38E-07
185,180
0,645
1,631
8,360
12,488
2,87,E-06
0,996
1,000
0,071
-2,44E-07
187,970
0,650
1,613
8,169
12,781
2,94,E-06
0,996
1,000
0,064
-2,50E-07
190,698
0,655
1,594
7,980
13,083
3,02,E-06
0,996
1,000
0,058
-2,57E-07
193,362
0,660
1,575
7,793
13,396
3,10,E-06
0,997
1,000
0,052
-2,63E-07
195,964
0,665
1,556
7,609
13,721
3,18,E-06
0,997
1,000
0,047
-2,70E-07
198,506
0,670
1,538
7,426
14,058
3,26,E-06
0,997
1,000
0,042
-2,77E-07
200,986
0,675
1,519
7,246
14,407
3,35,E-06
0,997
1,000
0,038
-2,85E-07
203,407
0,680
1,500
7,069
14,770
3,44,E-06
0,997
1,000
0,035
-2,93E-07
205,769
0,685
1,481
6,893
15,146
3,54,E-06
0,998
1,000
0,032
-3,01E-07
208,073
0,690
1,463
6,720
15,537
3,64,E-06
0,998
1,000
0,029
-3,09E-07
210,319
0,695
1,444
6,548
15,943
3,74,E-06
0,998
1,000
0,026
-3,18E-07
212,508
0,700
1,425
6,379
16,365
3,85,E-06
0,998
1,000
0,024
-3,27E-07
214,641
0,705
1,406
6,213
16,804
3,96,E-06
0,998
1,000
0,022
-3,37E-07
216,719
0,710
1,388
6,048
17,262
4,08,E-06
0,998
1,000
0,020
-3,47E-07
218,742
0,715
1,369
5,886
17,738
4,21,E-06
0,998
1,000
0,018
-3,58E-07
220,711
0,720
1,350
5,726
18,234
4,34,E-06
0,998
1,000
0,017
-3,69E-07
222,626
0,725
1,331
5,568
18,751
4,47,E-06
0,999
1,000
0,016
-3,80E-07
224,490
0,730
1,313
5,412
19,291
4,62,E-06
0,999
1,000
0,014
-3,93E-07
226,301
0,735
1,294
5,258
19,854
4,77,E-06
0,999
1,000
0,013
-4,05E-07
228,062
0,740
1,275
5,107
20,442
4,93,E-06
0,999
1,000
0,012
-4,19E-07
229,772
0,745
1,256
4,958
21,057
5,09,E-06
0,999
1,000
0,011
-4,33E-07
231,433
0,750
1,238
4,811
21,700
5,27,E-06
0,999
1,000
0,010
-4,48E-07
233,045
0,755
1,219
4,666
22,373
5,45,E-06
0,999
1,000
0,010
-4,63E-07
234,608
0,760
1,200
4,524
23,077
5,65,E-06
0,999
1,000
0,009
-4,80E-07
236,125
0,765
1,181
4,384
23,816
5,85,E-06
0,999
1,000
0,008
-4,97E-07
237,594
0,770
1,163
4,246
24,590
6,07,E-06
0,999
1,000
0,008
-5,16E-07
239,018
0,775
1,144
4,110
25,403
6,30,E-06
0,999
1,000
0,007
-5,35E-07
240,397
0,780
1,125
3,976
26,257
6,54,E-06
0,999
1,000
0,007
-5,56E-07
241,731
0,785
1,106
3,845
27,155
6,80,E-06
0,999
1,000
0,006
-5,78E-07
243,021
0,790
1,088
3,715
28,099
7,07,E-06
0,999
1,000
0,006
-6,01E-07
244,268
0,795
1,069
3,588
29,094
7,36,E-06
0,999
1,000
0,005
-6,26E-07
245,473
0,800
1,050
3,464
30,142
7,67,E-06
0,999
1,000
0,005
-6,52E-07
246,637
0,805
1,031
3,341
31,248
8,00,E-06
0,999
1,000
0,005
-6,80E-07
247,760
0,810
1,013
3,221
32,416
8,35,E-06
0,999
1,000
0,004
-7,10E-07
248,842
0,815
0,994
3,102
33,651
8,73,E-06
0,999
1,000
0,004
-7,42E-07
249,886
0,820
0,975
2,986
34,958
9,13,E-06
0,999
1,000
0,004
-7,76E-07
250,890
0,825
0,956
2,873
36,342
9,56,E-06
0,999
1,000
0,004
-8,13E-07
251,857
0,830
0,937
2,761
37,810
1,00,E-05
0,999
1,000
0,003
-8,52E-07
252,786
0,835
0,919
2,652
39,369
1,05,E-05
0,999
1,000
0,003
-8,95E-07
253,679
0,840
0,900
2,545
41,027
1,11,E-05
0,999
1,000
0,003
-9,40E-07
254,537
0,845
0,881
2,440
42,791
1,16,E-05
0,999
1,000
0,003
-9,90E-07
255,359
0,850
0,862
2,337
44,672
1,23,E-05
0,999
1,000
0,003
-1,04E-06
256,147
0,855
0,844
2,237
46,679
1,30,E-05
0,999
1,000
0,002
-1,10E-06
256,902
0,860
0,825
2,138
48,825
1,37,E-05
0,999
1,000
0,002
-1,16E-06
257,624
0,865
0,806
2,042
51,122
1,45,E-05
0,999
1,000
0,002
-1,23E-06
258,313
0,870
0,787
1,948
53,586
1,54,E-05
0,999
1,000
0,002
-1,31E-06
258,972
0,875
0,769
1,857
56,232
1,64,E-05
0,999
1,000
0,002
-1,39E-06
259,600
0,880
0,750
1,767
59,078
1,74,E-05
1,000
1,000
0,002
-1,48E-06
260,197
0,885
0,731
1,680
62,147
1,86,E-05
1,000
1,000
0,002
-1,58E-06
260,766
0,890
0,712
1,595
65,461
1,99,E-05
1,000
1,000
0,001
-1,69E-06
261,306
0,895
0,694
1,512
69,047
2,13,E-05
1,000
1,000
0,001
-1,81E-06
261,819
0,900
0,675
1,431
72,936
2,29,E-05
1,000
1,000
0,001
-1,95E-06
262,305
0,905
0,656
1,353
77,164
2,47,E-05
1,000
1,000
0,001
-2,10E-06
262,764
0,910
0,637
1,277
81,769
2,67,E-05
1,000
1,000
0,001
-2,27E-06
263,198
0,915
0,619
1,203
86,800
2,89,E-05
1,000
1,000
0,001
-2,46E-06
263,607
0,920
0,600
1,131
92,310
3,15,E-05
1,000
1,000
0,001
-2,68E-06
263,992
0,925
0,581
1,061
98,361
3,44,E-05
1,000
1,000
0,001
-2,92E-06
264,353
0,930
0,562
0,994
105,028
3,77,E-05
1,000
1,000
0,001
-3,20E-06
264,693
0,935
0,544
0,929
112,396
4,15,E-05
1,000
1,000
0,001
-3,53E-06
265,010
0,940
0,525
0,866
120,568
4,59,E-05
1,000
1,000
0,001
-3,90E-06
265,306
0,945
0,506
0,805
129,664
5,10,E-05
1,000
1,000
0,001
-4,33E-06
265,582
0,950
0,487
0,747
139,830
5,69,E-05
1,000
1,000
0,001
-4,84E-06
265,837
0,955
0,469
0,690
151,240
6,40,E-05
1,000
1,000
0,001
-5,44E-06
266,075
0,960
0,450
0,636
164,106
7,24,E-05
1,000
1,000
0,001
-6,15E-06
266,293
0,965
0,431
0,584
178,687
8,24,E-05
1,000
1,000
0,000
-7,01E-06
266,495
0,970
0,412
0,535
195,300
9,46,E-05
1,000
1,000
0,000
-8,04E-06
266,679
0,975
0,394
0,487
214,343
1,10,E-04
1,000
1,000
0,000
-9,31E-06
266,848
0,980
0,375
0,442
236,313
1,28,E-04
1,000
1,000
0,000
-1,09E-05
267,001
0,985
0,356
0,399
261,843
1,51,E-04
1,000
1,000
0,000
-1,28E-05
267,140
0,990
0,337
0,358
291,745
1,81,E-04
1,000
1,000
0,000
-1,53E-05
267,264
0,995
0,319
0,319
327,077
2,19,E-04
1,000
1,000
0,000
-1,86E-05
267,376
1,000
0,300
0,283
369,239
2,68,E-04
1,000
1,000
0,000
-2,28E-05
267,475
Berikut ini adalah profil yang didapat x dan y serta W Profil X, y dan Z pada Reaktor Kerucut Bersusun 1.2
300
1
250
0.8
200
y n a 0.6 d X
150
0.4
100
0.2
50
0
) b l ( w
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
z (ft) x vs z
y vs z
W vs z
Analisis Hasil Grafik
Pada reaktor kerucut terpancung, tidak terjadi pressure drop yang besar, bahkan pressure drop yang dihasilkan pada reaktor ini lebih kecil dibandingkan dengan reaktor bola. Selain itu, nilai konversi pada reaktor ini lebih besar dibandingkan dengan reaktor bola untuk panjang yang sama. Namun, jumlah katalis yang dibutuhkan pada reaktor ini lebih banyak dibandingkan dengan reaktor bola karena volume dari reaktor ini lebih besar dibandingkan dengan volume bola. Dari hasil tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa reaktor ini dapat dijadikan alternatif sebagai pengganti reaktor bola karena kinerja reaktor ini dalam hal konversi, panjang, dan pressure drop lebih baik dibandingkan dengan reaktor bola.
Bentuk reaktor kedua yang kami ajukan berbentuk kerucut terbalik seperti gambar berikut.
R1
L
R2
Pada reaktor di atas, persamaan cross sectional area untuk sebuah kerucut terbalik dengan tinggi L dapat ditentukan dengan menggunakan prinsip kesebangunan di dalam segitiga.
R1 dz L Rc
R2 a
= + ↔ = − = +′′ +− ↔ = + ′ − ′ = + ( − ) = − (1−) = ′ (1+) (1−) (1 −)
Persamaan cross sectional area (
)
Untuk segitiga kecil dan besar :
Untuk segitiga sedang dan besar :
Sehingga, persamaan
Persamaan Perubahan Konversi
menjadi :
= = (1−) 150(1−) +1,75 = − (1+) = (1 −) = 13 + +
Persamaan Pressure Drop
Persamaan Berat Katalis
Dengan persamaan konstitutif untuk V adalah :
Variabel Tetap Simulasi Reaktor Kerucut Terbalik
4,17E+08 lbm.ft/(lbf.h2) mTo
104,4
lb/h
0,0673
lbm/(ft.h)
Fao
1,08
lbmol/h
0,413
lbm/cuft
k
0,0141
lbmol/(atm.lb-cat.h)
120
lb-cat/cuft
ϕ
0,45
Dp
0,0208
ft
-0,15
Po
10
atm
Pao
3
atm
k'
0,026649
Variabel Bebas Simulasi Reaktor Kerucut Terbalik
0
Nilai Variabel
Bebas
Bebas (ft)
R 1
1,8
R 2
0,3
L1
0,6
dz
0,005
Hasil Simulasi
z (ft)
Variabel
R (ft)
Ac (ft2)
1,8 10,17876
G(lb/h.ft2) βo (atm/ft) 10,25665
2,33E-06
X
y 0
dX/dz 1 16,57662
dy/dz -2,3E-07
W (lb) 0
0,005
1,7875
10,03788
10,4006
2,36E-06 0,082883
0,999999999
15,18102
-2,3E-07 3,335718536
0,01
1,775
9,89798
10,54761
2,4E-06 0,158788
0,999999998
13,89064
-2,3E-07 6,625108398
0,015
1,7625
9,759063
10,69775
2,43E-06 0,228241
0,999999997
12,70047
-2,3E-07 9,868493562
0,02
1,75
9,621128
10,85112
2,47E-06 0,291744
0,999999995
11,60516
-2,4E-07 13,06619801
0,025
1,7375
9,484174
11,00781
2,51E-06
0,34977
0,999999994
10,59919
-2,4E-07 16,21854571
0,03
1,725
9,348202
11,16792
2,55E-06 0,402766
0,999999993
9,676936
-2,4E-07 19,32586064
0,035
1,7125
9,213211
11,33155
2,59E-06
0,45115
0,999999992
8,832774
-2,4E-07 22,38846678
1,7 9,079203
11,49881
2,63E-06 0,495314
0,999999991
8,061175
-2,4E-07 25,40668811 -2,5E-07
0,04 0,045
1,6875
8,946176
11,66979
2,67E-06
0,53562
0,999999989
7,356753
0,05
1,675
8,814131
11,84462
2,71E-06 0,572404
0,999999988
6,71432
-2,5E-07 31,31127223
0,055
1,6625
8,683068
12,0234
2,76E-06 0,605975
0,999999987
6,128924
-2,5E-07 34,19828298
0,06
1,65
8,552986
12,20626
0,63662
0,999999986
5,595875
-2,5E-07 37,04220482
0,065
1,6375
8,423886
12,39333
2,85E-06 0,664599
0,999999984
5,110759
-2,6E-07 39,84336173
0,07
1,625
8,295768
12,58473
2,89E-06 0,690153
0,999999983
4,669449
-2,6E-07 42,60207769
0,075
1,6125
8,168632
12,7806
2,94E-06
0,7135
0,999999982
4,268106
-2,6E-07 45,31867667
1,6 8,042477
12,98108
2,99E-06 0,734841
0,99999998
3,903173
-2,7E-07 47,99348265
0,08
2,8E-06
28,3808486
0,085
1,5875
7,917304
13,18631
3,04E-06 0,754357
0,999999979
3,571369
-2,7E-07 50,62681961
0,09
1,575
7,793113
13,39644
3,1E-06 0,772214
0,999999978
3,269679
-2,7E-07 53,21901152
0,095
1,5625
7,669904
13,61164
3,15E-06 0,788562
0,999999976
2,995335
-2,8E-07 55,77038236
0,1
1,55
7,547676
13,83207
3,21E-06 0,803539
0,999999975
2,745812
-2,8E-07 58,28125611
0,105
1,5375
7,426431
14,0579
3,26E-06 0,817268
0,999999974
2,518801
-2,9E-07 60,75195675
0,11
1,525
7,306166
14,2893
3,32E-06 0,829862
0,999999972
2,312204
-2,9E-07 63,18280824
0,115
1,5125
7,186884
14,52646
3,38E-06 0,841423
0,999999971
2,124111
-3E-07 65,57413457
1,5 7,068583
14,76958
3,44E-06 0,852043
0,999999969
1,952788
-3E-07 67,92625972
0,12 0,125
1,4875
6,951265
15,01885
3,51E-06 0,861807
0,999999968
1,796665
-3,1E-07 70,23950766
0,13
1,475
6,834928
15,27449
3,57E-06 0,870791
0,999999966
1,654317
-3,1E-07 72,51420236
0,135
1,4625
6,719572
15,5367
3,64E-06 0,879062
0,999999965
1,524455
-3,2E-07 74,75066781
0,14
1,45
6,605199
15,80573
3,71E-06 0,886684
0,999999963
1,405914
-3,2E-07 76,94922798
0,145
1,4375
6,491807
16,08181
3,78E-06 0,893714
0,999999961
1,297637
-3,3E-07 79,11020685
0,15
1,425
6,379397
16,36518
3,85E-06 0,900202
0,99999996
1,198673
-3,3E-07 81,23392839
0,155
1,4125
6,267968
16,65612
3,93E-06 0,906196
0,999999958
1,108159
-3,4E-07 83,32071658
1,4 6,157522
16,95487
4E-06 0,911736
0,999999956
1,025315
-3,5E-07 85,37089541
0,16 0,165
1,3875
6,048057
17,26174
4,08E-06 0,916863
0,999999955
0,949439
-3,5E-07 87,38478883
0,17
1,375
5,939574
17,57702
4,16E-06
0,92161
0,999999953
0,879895
-3,6E-07 89,36272084
0,175
1,3625
5,832072
17,90101
4,25E-06
0,92601
0,999999951
0,816106
-3,7E-07 91,30501541
0,18
1,35
5,725553
18,23405
4,34E-06
0,93009
0,999999949
0,757553
-3,7E-07 93,21199651
0,185
1,3375
5,620015
18,57646
4,43E-06 0,933878
0,999999948
0,703765
-3,8E-07 95,08398812
0,19
1,325
5,515459
18,92862
4,52E-06 0,937397
0,999999946
0,654318
-3,9E-07 96,92131423
0,195
1,3125
5,411884
19,29088
4,62E-06 0,940668
0,999999944
0,608827
-4E-07 98,72429879
1,3 5,309292
19,66364
4,72E-06 0,943712
0,999999942
0,566942
-4E-07 100,4932658
0,2 0,205
1,2875
5,207681
20,04731
4,82E-06 0,946547
0,99999994
0,528348
-4,1E-07 102,2285392
0,21
1,275
5,107052
20,44232
4,93E-06 0,949189
0,999999938
0,492758
-4,2E-07 103,9304431
0,215
1,2625
5,007404
20,84913
5,04E-06 0,951653
0,999999935
0,459915
-4,3E-07 105,5993013
0,22
1,25
4,908739
21,26819
5,15E-06 0,953952
0,999999933
0,429581
-4,4E-07 107,2354378
0,225
1,2375
4,811055
21,70002
5,27E-06
0,9561
0,999999931
0,401544
-4,5E-07 108,8391767
0,23
1,225
4,714352
22,14514
5,39E-06 0,958108
0,999999929
0,37561
-4,6E-07 110,4108418
0,235
1,2125
4,618632
22,6041
5,51E-06 0,959986
0,999999927
0,351603
-4,7E-07 111,9507573
1,2 4,523893
23,07747
5,65E-06 0,961744
0,999999924
0,329361
-4,8E-07
0,24
113,459247
0,245
1,1875
4,430137
23,56587
5,78E-06 0,963391
0,999999922
0,30874
-4,9E-07 114,9366349
0,25
1,175
4,337361
24,06993
5,92E-06 0,964934
0,999999919
0,289607
-5,1E-07 116,3832451
0,255
1,1625
4,245568
24,59035
6,07E-06 0,966383
0,999999917
0,271841
-5,2E-07 117,7994014
0,26
1,15
4,154756
25,12783
6,22E-06 0,967742
0,999999914
0,255331
-5,3E-07 119,1854279
0,265
1,1375
4,064926
25,68312
6,38E-06 0,969018
0,999999912
0,239978
-5,4E-07 120,5416486
0,27
1,125
3,976078
26,25703
6,54E-06 0,970218
0,999999909
0,225689
-5,6E-07 121,8683873
0,275
1,1125
3,888212
26,85039
6,71E-06 0,971347
0,999999906
0,212381
-5,7E-07 123,1659682
1,1 3,801327
27,46409
6,89E-06 0,972409
0,999999903
0,199978
-5,9E-07 124,4347151
0,28 0,285
1,0875
3,715424
28,09908
7,07E-06 0,973408
0,9999999
0,188408
-6E-07 125,6749521
0,29
1,075
3,630503
28,75635
7,26E-06 0,974351
0,999999897
0,177609
-6,2E-07 126,8870031
0,295
1,0625
3,546564
29,43695
7,46E-06 0,975239
0,999999894
0,167522
-6,4E-07
128,071192
0,3
1,05
3,463606
30,142
7,67E-06 0,976076
0,999999891
0,158092
-6,5E-07
129,227843
0,305
1,0375
3,38163
30,87269
7,89E-06 0,976867
0,999999888
0,149272
-6,7E-07 130,3572799
0,31
1,025
3,300636
31,63027
8,11E-06 0,977613
0,999999884
0,141014
-6,9E-07 131,4598268
0,315
1,0125
3,220623
32,41608
8,35E-06 0,978318
0,999999881
0,133279
-7,1E-07 132,5358075
1 3,141593
33,23155
8,6E-06 0,978984
0,999999877
0,126027
-7,3E-07 133,5855462
0,32 0,325
0,9875
3,063544
34,07818
8,86E-06 0,979615
0,999999874
0,119225
-7,6E-07 134,6093667
0,33
0,975
2,986477
34,95758
9,13E-06 0,980211
0,99999987
0,112838
-7,8E-07
0,335
0,9625
2,910391
35,87147
9,41E-06 0,980775
0,999999866
0,106839
-8E-07 136,5805492
0,34
0,95
2,835287
36,82166
9,71E-06 0,981309
0,999999862
0,1012
-8,3E-07 137,5285591
0,345
0,9375
2,761165
37,81012
1E-05 0,981815
0,999999858
0,095894
-8,5E-07 138,4519468
0,35
0,925
2,688025
38,83892
1,04E-05 0,982295
0,999999853
0,090901
-8,8E-07 139,3510363
0,355
0,9125
2,615867
39,91029
1,07E-05 0,982749
0,999999849
0,086196
-9,1E-07 140,2261515
0,36
0,9
2,54469
41,02661
1,11E-05
0,98318
0,999999844
0,081762
-9,4E-07 141,0776163
0,365
0,8875
2,474495
42,19043
1,14E-05 0,983589
0,99999984
0,07758
-9,8E-07 141,9057549
0,37
0,875
2,405282
43,40448
1,18E-05 0,983977
0,999999835
0,073633
-1E-06 142,7108911
0,375
0,8625
2,33705
44,67169
1,23E-05 0,984345
0,99999983
0,069905
-1E-06 143,4933489
0,38
0,85
2,269801
45,99523
1,27E-05 0,984694
0,999999825
0,066381
-1,1E-06 144,2534524
0,385
0,8375
2,203533
47,37847
1,32E-05 0,985026
0,999999819
0,06305
-1,1E-06 144,9915254
0,39
0,825
2,138246
48,82505
1,37E-05 0,985342
0,999999814
0,059897
-1,2E-06 145,7078919
135,607593
0,395 0,4
0,8125
2,073942
50,33892
1,42E-05 0,985641
0,999999808
0,056912
-1,2E-06 146,4028761
0,8 2,010619
51,9243
1,48E-05 0,985926
0,999999802
0,054083
-1,3E-06 147,0768017
0,405
0,7875
1,948278
53,58577
1,54E-05 0,986196
0,999999795
0,051402
-1,3E-06 147,7299928
0,41
0,775
1,886919
55,32829
1,6E-05 0,986453
0,999999789
0,048858
-1,4E-06 148,3627734
0,415
0,7625
1,826542
57,1572
1,67E-05 0,986697
0,999999782
0,046444
-1,4E-06 148,9754674
0,42
0,75
1,767146
59,07831
1,74E-05
0,98693
0,999999775
0,044151
-1,5E-06 149,5683988
0,425
0,7375
1,708732
61,09794
1,82E-05
0,98715
0,999999767
0,041972
-1,5E-06 150,1418916
0,43
0,725
1,6513
63,22293
1,9E-05
0,98736
0,99999976
0,039901
-1,6E-06 150,6962698
0,435
0,7125
1,594849
65,46074
1,99E-05
0,98756
0,999999752
0,03793
-1,7E-06 151,2318574
0,44
0,7
1,53938
67,81949
2,08E-05 0,987749
0,999999743
0,036054
-1,8E-06 151,7489783
0,445
0,6875
1,484893
70,30808
2,18E-05
0,98793
0,999999734
0,034267
-1,9E-06 152,2479564
0,45
0,675
1,431388
72,93619
2,29E-05 0,988101
0,999999725
0,032564
-2E-06 152,7291159
0,455
0,6625
1,378865
75,71447
2,41E-05 0,988264
0,999999715
0,030941
-2,1E-06 153,1927806
0,46
0,65
1,327323
78,65456
2,53E-05 0,988419
0,999999705
0,029392
-2,2E-06 153,6392746
0,465
0,6375
1,276763
81,76929
2,67E-05 0,988565
0,999999694
0,027915
-2,3E-06 154,0689217
0,47
0,625
1,227185
85,07277
2,82E-05 0,988705
0,999999683
0,026504
-2,4E-06 154,4820461
0,475
0,6125
1,178588
88,58056
2,98E-05 0,988838
0,999999671
0,025156
-2,5E-06 154,8789716
0,6 1,130973
92,30987
3,15E-05 0,988963
0,999999658
0,023869
-2,7E-06 155,2600222 -2,8E-06
0,48 0,485
0,5875
1,08434
96,27973
3,34E-05 0,989083
0,999999645
0,022637
0,49
0,575
1,038689
100,5113
3,54E-05 0,989196
0,999999631
0,02146
-3E-06 155,9757948
0,495
0,5625
0,99402
105,0281
3,77E-05 0,989303
0,999999615
0,020334
-3,2E-06 156,3111648
0,5
0,55
0,950332
109,8564
4,02E-05 0,989405
0,999999599
0,019255
-3,4E-06 156,6319557
0,505
0,5375
0,907626
115,0254
4,29E-05 0,989501
0,999999582
0,018223
-3,7E-06 156,9384917
0,51
0,525
0,865901
120,568
4,59E-05 0,989592
0,999999564
0,017235
-3,9E-06 157,2310967
0,515
0,5125
0,825159
126,5211
4,92E-05 0,989678
0,999999545
0,016288
-4,2E-06 157,5100947
0,5 0,785398
132,9262
5,29E-05
0,98976
0,999999524
0,015381
-4,5E-06 157,7758096
0,52
155,625522
0,525
0,4875
0,746619
139,8303
5,69E-05 0,989837
0,999999501
0,014512
-4,8E-06 158,0285655
0,53
0,475
0,708822
147,2867
6,15E-05 0,989909
0,999999477
0,013679
-5,2E-06 158,2686862
0,535
0,4625
0,672006
155,3557
6,66E-05 0,989978
0,999999451
0,012881
-5,7E-06 158,4964959
0,54
0,45
0,636173
164,1064
7,24E-05 0,990042
0,999999422
0,012116
-6,2E-06 158,7123184
0,545
0,4375
0,60132
173,6179
7,89E-05 0,990103
0,999999391
0,011383
-6,7E-06 158,9164777
0,55
0,425
0,56745
183,9809
8,62E-05
0,99016
0,999999358
0,01068
-7,3E-06 159,1092979
0,555
0,4125
0,534562
195,3002
9,46E-05 0,990213
0,999999321
0,010006
-8,1E-06 159,2911028
0,4 0,502655
207,6972
0,000104 0,990263
0,999999281
0,009361
-8,9E-06 159,4622165
0,56 0,565
0,3875
0,47173
221,3131
0,000115
0,99031
0,999999237
0,008743
-9,8E-06
0,57
0,375
0,441786
236,3133
0,000128 0,990354
0,999999187
0,008151
-1,1E-05 159,7736662
0,575
0,3625
0,412825
252,8917
0,000143 0,990394
0,999999133
0,007585
-1,2E-05 159,9146501
0,58
0,35
0,384845
271,278
0,00016 0,990432
0,999999072
0,007043
-1,4E-05 160,0462386
0,585
0,3375
0,357847
291,7448
0,000181 0,990467
0,999999004
0,006525
-1,5E-05 160,1687558
0,59
0,325
0,331831
314,6182
0,000205
0,9905
0,999998927
0,00603
-1,7E-05 160,2825257
0,595
0,3125
0,306796
340,2911
0,000234
0,99053
0,99999884
0,005557
-2E-05 160,3878721
0,3 0,282743
369,2395
0,000268 0,990558
0,999998741
0,005106
-2,3E-05 160,4851191
0,6
Berikut ini adalah profil yang didapat x dan y serta W:
159,622963
