Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB), Seri Apa Paralel??

TUGAS:
Menentukan rangkaian suatu Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang lebih baik antara seri dan parallel !!


SOLUSI:
Reaktor Tangki Alir Berpengaduk atau yang biasa dikenal sebagai Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) merupakan jenis reactor dengan model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reactor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reactor. Reaktor jenis ini merupakan reactor yang umum digunakan dalam suatu industry. Dalam operasinya, reactor ini sering digunakan dalam jumlah lebih dari satu dengan rangkaian reactor disusun secara seri maupun paralel.

Pemilihan susunan rangkaian reactor dipengaruhi oleh berbagai pertimbangan, tergantung keperluan dan maksud dari operasinya. Masing-masing rangkaian memiliki kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini tidak ada yang sempurna. Semua yang ada didunia ini saling melengkapi satu sama lainnya. Secara umum, rangkaian reactor yang disusun secara seri itu lebih baik dibanding secara parallel. Setidaknya ada 2 sisi yang dapat menjelaskan kenapa rangkaian reactor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dari konversi reaksi yang dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.

Pertama, ditinjau dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reactor pertama dalam suatu rangkaian reactor susunan seri akan bereaksi membentuk produk yang mana pada saat pertama ini masih banyak reaktan yang belum bereaksi membentuk produk di reactor pertama, sehingga reactor selanjutnya berfungsi untuk mereaksikan kembali reaktan yang belum bereaksi dan seterusnya sampai mendapatkan konversi yang optimum. Secara sederhana, reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan berkali-kali sampai konversinya optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud dari suatu proses produksi. Sementara itu jika dengan reactor susunan parallel, dengan jumlah feed yang sama, maka reaksi yang terjadi itu hanya sekali sehingga dimungkinkan masih banyak reaktan yang belum bereaksi. Walaupun pada outletnya nanti akan dijumlahkan dari masing-masing reactor, namun tetap saja konversinya lebih kecil, sebagai akibat dari reaksi yang hanya terjadi satu kali.

Kedua, tinjauan ekonomisnya. Dalam pengadaan alat yg lain, misal jika seri hanya memerlukan satu wadah untuk bahan baku (baik dari beton ataupun stainless steel), dan konveyor yang digunakan juga cukup satu. Namun jika paralel mungkin memerlukan wadah lebih dari satu ataupun konveyor yang lebih dari satu untuk memasukkan feed ke masing-masing reactor. Konsekuensi yang lain dari suatu reactor rangkain parallel adalah karena masih ada reaktan yang banyak belum bereaksi maka dibutuhkan lah suatu recycle yang berakibat pada bertambahnya alat untuk menampungnya, sehingga lebih mahal untuk mendapatkan konversi yang lebih besar. Wallohu’alam.
Baca Selengkapnya...

Mengapa Reaktor Nuklir Jepang Meledak

Ini bahaya lain dari gempa bumi Jepang. Pembangkit listrik tenaga nuklir. Bahaya ini sama ngerinya dengan lindu yang merubuhkan gedung, tsunami yang melondong ribuan mobil, rumah, kapal laut dan belasan pesawat terbang, segampang banjir menghanyutkan sampah.

Minggu 13 Maret 2011, pemerintah Jepang mengumumkan bahwa 160 orang dipastikan tercemar radiasi berbahaya, setelah pembangkit listrik tenaga nulir di Fukushima meledak. Sejumlah 60 orang tercemar ketika menunggu helikopter untuk evakuasi dari lapangan sebuah sekolah menengah atas. Dan 100 orang menunggu bus di tempat yang sama.

Ratusan ribu orang terpaksa diungsikan. Menjauh dari areal berbahaya itu. Pembangkit itu memang begitu jauh dari Sendau, kota yang paling dekat dengan pusat gempa. Sendau remuk redam. Sudah seperti kota mati, ditinggal penguninya.

Radiasi berbahaya itu menebar sesaat sesudah gempa 9 SR menguncang pesisir timur negeri matahari terbit itu, Jumat 11 Maret 2011. Atap gedung pembangkit itu retak. Petugas sesungguhnya sudah cemas dengan keretakan itu, sebab akan menganggu suhu di dalam pembangkit. Dan benar saja. Sabtu, 12 Maret 2011, pukul empat sore pembangkit itu bocor, lalu meledak.

Ledakan menghancurkan bangunan penampang reaktor. Beruntung, reaktor yang dilapisi dengan stainless steel setebal enam inci masih selamat. Empat petugas di instalasi nuklir milik perusahaan Tokyo Electronic Power Co (Tepco) tersebut dilaporkan luka-luka, tapi tidak terlalu parah.

Sejumlah karyawan mengisahkan perjuangan keras para ahli meredam kekacauan di pembangkit itu. Sesudah atap itu retak, karyawan sesungguhnya sudah berusaha keras. Repotnya listrik mati. Akibatnya pendingin yang berguna menjaga batang bahan bakar (fuel rods) sama sekali tidak berfungsi.

Dilansir dari laman Associated Press, ledakan terjadi ketika petugas pembangkit berusaha mendinginkan reaktor nomor satu dengan menggunakan air. Sayangnya air yang mereka masukkan ke dalam reaktor, menciptakan hidrogen ketika terpapar dengan batang bahan bakar. Tekanan hidrogen yang besar memaksa petugas mengeluarkan sebagian. Saat dikeluarkan, hidrogen itu bercampur dengan oksigen. Nah percampuran hidrogen dengan oksigen itulah kemudian meletupkan ledakan.

Kurang cermatnya perhitungan dalam pendinginan reaktor dan situasi yang serba kacau karena gempa dan gelap pula, memaksa para petugas berimprovisasi dalam mendinginkan reaktor.

"Mereka bekerja dalam keadaan panik untuk mencari solusi mendinginkan inti reaktor. Ini mengindikasikan seberapa seriusnya masalah. Mereka terpaksa melakukan tindakan yang tidak biasa dan berimprovisasi untuk mendinginkan reaktor nuklir," ujar Mark Hibbs, peneliti senior dari program kebijakan nuklir di Carnegie Endowment for International Peace.

Reaktor nuklir nomor dua dan tiga yang juga mengalami kerusakan pendingin tidak meledak. Pada kedua reaktor ini, petugas mengeluarkan sebagian zat radioaktif ke udara untuk mengurangi tekanan dalam reaktor.

Tapi ini seperti menebar kenggerian ke dunia sekitar. Udara di sekitar lokasi itulah yang terkontaminasi zat radioaktif. Pihak Tepco memastikan bahwa radioaktif yang dilepaskan jumlahnya sangat kecil. Tidak terlalu berbahaya bagi kesehatan manusia.

Langsung mematikan memang tidak, tapi radiasi yang terkandung dalam udara tetap saja di atas ambang batas normal. Menurut pemerintah lokal Fukushima, tingkat radiasi yang keluar dari reaktor Daiichi mencapai 1.015 msv/jam. Jumlah ini diatas tingkat yang dapat ditoleransi tubuh manusia selama satu jam.

Stasiun televisi NHK menyerukan rakyat Fukushima untuk tetap berada di rumah, menutup pintu dan jendela, serta mematikan pendingin udara. Mereka juga diperintahkan mengatup mulut dengan masker, handuk atau saputangan basah.

Beres? Belum tentu juga. Sebab ada bahaya lain yang mengintai. Sejumlah ahli mencemaskan melelehnya inti reaktor. Jika itu terjadi maka radiasi akan tersebar dalam jumlah besar. Daya jangkau racun itu bisa berpuluh kilometer. "Kami melihat ada kemungkinan akan meleleh," ujar Toshihiro Bannai dari Badan Keamanan Nuklir dan Industri Jepang (NISA), seperti dilansir dari CNN.

Walalupun para teknisi tidak dapat mencapai lokasi inti reaktor, Bannai menegaskan bahwa kesimpulan soal lelehan itu didasarkan pada ukuran kadar radiasi di udara pada Sabtu malam. Guna mendinginkan reaktor, para petugas kini menyuntikkan air laut dan cairan asam boraks ke dalam reaktor, yang belum tentu juga aman.

Sumber: Vivanews
Baca Selengkapnya...

Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor)

Tentunya mahasiswa Teknik Kimia sudah cukup sering mendengar berbagai jenis reaktor dalam mata kuliah Teknik Kimia, mulai dari jenis plug flow reactor, continuous stirred tank reactor, dan lain-lain. Penelitian akhir-akhir ini mulai menganalisis penggunaan salah satu tipe reaktor yang unik, yaitu reaktor katalitik aliran bolak-balik. Reaktor katalitik aliran bolak-balik (Reverse Flow Reactor/RFR) merupakan sebuah reaktor unggun diam (fixed bed) yang khusus. Kekhasan dari jenis reaktor ini berada pada arah alirannya saat melalui reaktor. Aliran fluida yang melalui reaktor diubah arahnya secara periodik dalam selang waktu tertentu. Waktu periodik pergantian arah aliran ini dikenal dengan nama waktu ubah / switching time (Budhi, 2005).

Reaktor katalitik aliran bolak-balik (Reverse Flow Reactor/RFR) memiliki 5 bagian utama, yaitu 2 zona komponen inert, 2 zona komponen katalis, dan 1 zona penukar panas. Pembalikan arah aliran dalam RFR bertujuan untuk menjaga keberadaan zona panas dalam reaktor. Komponen yang masuk ke dalam RFR dengan suhu yang rendah akan dipanaskan oleh unggun inert hingga mencapai temperatur aktif reaksi. Unggun inert menyimpan panas dari hasil reaksi eksoterm sebelumnya, sebelum mengalami pergantian arah aliran. Ujung bagian keluaran RFR, produk gas panas hasil reaksi eksoterm mentransferkan panasnya ke unggun inert yang temperaturnya lebih rendah. Bagian masukan dan keluaran reaktor berupa komponen unggun inert berfungsi sebagai alat penukar panas (recuperative). Sebelum zona panas hasil reaksi eksoterm terdorong keluar dari reaktor karena aliran umpan yang dingin, aliran umpan dibalik ke arah sebaliknya (Effendi dan Kristianto, 2008).

Prinsip utama dari reaktor katalitik aliran bolak-balik dapat dilihat pada gambar di bawah ini Gambar tersebut menjelaskan perbandingan sistem kerja pada reaktor biasa dengan forward flow dan reverse flow. Waktu ubah / switching time akan menentukan pergantian mode operasi dari forward flow menjadi reverse flow (Salomons dkk., 2004).

Keunggulan Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik:

1. Efisiensi energi tinggi

Panas yang tersimpan dalam reaktor dapat digunakan untuk pemanasan awal umpan. Apabila kondisi ototermal dapat dicapai, maka sistem reaktor tidak lagi memerlukan preheater untuk pemanasan awal umpan sehingga prosesnya memiliki efisiensi energi yang tinggi (Wibisono dan Rimbualam, 2009).

2. Konversi dan selektivitas lebih tinggi

Penggunaan RFR akan mempengaruhi luas permukaan katalis yang digunakan. Dengan RFR, katalis dapat dioperasikan pada temperatur dan komposisi umpan sedemikian rupa sehingga diperoleh konversi dan selektivitas maksimum. Dibandingkan dengan reaktor aliran sekali lewat, RFR memberikan selektivitas dan konversi yang lebih baik (Boreskov dan Matros, 1983).

3. Dinamika katalis

RFR dapat digunakan untuk menurunkan titik panas (hot spot) pada katalis dan mendapatkan distribusi temperatur yang diinginkan sepanjang bed (Ferreira dkk., 1999). Hal ini mengakibatkan katalis relatif tidak mudah jenuh.

4. Mengurangi biaya investasi
Konstruksi yang lebih efisien dalam penggunaan energi dibandingkan sistem reaktor konvensional dapat mengurangi biaya investasi yang diperlukan (Wibisono dan Rimbualam, 2009).

Catatan: Penelitian Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor) dilakukan oleh mahasiswa Teknik Kimia ITB: Ivan Hadinata Rimbualam dan Junior Setiawan, di bawah bimbingan Dr. Yogi Wibisono Budhi dan Dr. Yazid Bindar.

Daftar Pustaka :

1. Borekov, G.K.; Matros, Yu.Sh., “Unsteady State Performance of Heterogeneous Catalytic Reactor”, Catalyst Review: Science and Engineering 25, 1983.

2. Budhi, Y.W.,”Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage”, Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven, 2005.

3. Effendi, P.G.; Kristianto, J., “Reverse Flow Reactor untuk Mengkonversikan Tar dalam Gas Produser”, Laporan Penelitian S1 Teknik Kimia, ITB, 2008.

4. Ferreira, R.Q.; Costa, C.A.; Masetti, S., “Reverse Flow Reactor for a Selective Oxidation Process”, Chemical Engineering Science 54, 1999.

5. Salomons, S.; Hayes, R. E; Poirier, M.; Sapoundjiev, H., “Modelling a Reverse Flow Reactor for the Catalytic Combustion of Fugitive Methane Emissions”, Computers and Chemical Engineering 28, 1599–1610, 2004.

6. Wibisono, F.; Rimbualam, H. G., “Dinamika Reverse Flow Reactor untuk Oksidasi Emisi Gas Metana Encer”, Laporan Penelitian S1 Teknik Kimia, ITB, 2009.

Oleh : Ivan Hadinata Rimbualam (ivan.hadinatarimb@yahoo.com)

Sumber: http://majarimagazine.com/2011/01/reaktor-katalitik-aliran-bolak-balik-reverse-flow-reactor/
Baca Selengkapnya...