Mengenal Istilah dari Reator Kimia

Dipublikasikan oleh Dias Perdana Putra

21 Maret 2024, 19.19

Reaktor gas raksasa kilang gas Yadavaran yang digunakan untuk pemanis gas yang dirancang dan diproduksi oleh AzarAb Industries Corporation (wikipedia)

Reaktor kimia

Reaktor kimia adalah wadah tertutup di mana reaksi kimia terjadi. Ini adalah bagian penting dalam teknik kimia yang digunakan untuk menyelenggarakan reaksi kimia, sebuah proses klasik dalam analisis proses kimia. Desain reaktor kimia melibatkan berbagai aspek teknik kimia, di mana insinyur kimia bertanggung jawab merancangnya untuk memaksimalkan efisiensi reaksi dan menghasilkan produk yang diinginkan dengan biaya operasional minimal. Hal ini mencakup pengeluaran seperti energi, bahan baku, tenaga kerja, dan lainnya, serta mempertimbangkan perubahan energi seperti pemanasan, pendinginan, atau pemompaan.

Desainer reaktor harus memastikan bahwa reaksi kimia berlangsung secara efisien untuk menghasilkan produk yang diinginkan dengan biaya operasional yang efektif. Ini melibatkan pengoptimalan berbagai faktor teknis seperti suhu, tekanan, dan laju aliran dalam reaktor. Selain itu, pengeluaran operasional termasuk biaya energi, bahan baku, dan tenaga kerja juga harus diperhitungkan untuk memastikan operasi reaktor yang berkelanjutan dan efisien.

Gambaran Umum

Ada dua jenis dasar reaktor kimia yang umum digunakan dalam proses industri: tangki dan pipa atau tabung. Tangki digunakan untuk mencampur reaktan di seluruh volumenya, sementara pipa atau tabung cocok untuk reaksi aliran laminar dan aliran sumbat. Baik tangki maupun pipa dapat berfungsi sebagai reaktor kontinyu atau batch, dengan kemampuan menampung berbagai padatan seperti reagen, katalis, atau bahan inert. Namun, dalam pengaturan kontinyu, reaktor dioperasikan dalam kondisi tunak, sedangkan dalam batch, operasi bersifat sementara. Saat reaktor dijalankan, baik untuk pertama kali atau setelah dimatikan, variabel proses utama seperti waktu tinggal, volume, suhu, tekanan, dan konsentrasi spesies kimia dapat berubah seiring waktu.

Untuk memodelkan berbagai reaktor kimia, ada tiga model ideal yang digunakan: reaktor batch, tangki berpengaduk kontinyu (CSTR), dan reaktor aliran sumbat (PFR). Namun, banyak reaktor dunia nyata yang merupakan kombinasi dari tipe-tipe dasar ini. Variabel proses utama yang dipantau meliputi waktu tinggal, volume, suhu, tekanan, konsentrasi spesies kimia, dan koefisien perpindahan panas. Reaktor berbentuk tabung sering berfungsi sebagai tempat tidur yang penuh sesak, di mana reaktan melewati lapisan katalis padat. Reaksi kimia yang terjadi di dalam reaktor bisa bersifat eksotermik atau endotermik, dan reaktor dilengkapi dengan jaket pendingin atau pemanas untuk mengatur suhu isinya. Reaktor tubular juga dapat dirancang sebagai penukar panas jika reaksi bersifat eksotermik atau sebagai tungku jika reaksi bersifat endotermik.

Jenis

Reaktor kimia adalah komponen vital dalam proses industri yang melibatkan reaksi kimia. Mereka hadir dalam berbagai jenis dan konfigurasi yang dirancang untuk menangani berbagai jenis reaksi dan kebutuhan proses. Salah satu jenis reaktor yang paling sederhana adalah reaktor batch, di mana bahan dimasukkan ke dalam reaktor secara bersamaan dan reaksi kimia berlangsung seiring waktu. Reaktor batch sering digunakan dalam produksi skala kecil dan reaksi dengan bahan biologis, seperti pembuatan bir atau produksi enzim, di mana pengendalian suhu, tekanan, dan volume sering kali diperlukan.

Di sisi lain, reaktor tangki berpengaduk kontinu (CSTR) adalah jenis reaktor di mana satu atau lebih reagen cair dimasukkan ke dalam tangki yang diaduk secara kontinu untuk memastikan pencampuran reagen yang tepat. Reaktor ini memungkinkan proses berlangsung pada keadaan tunak, di mana laju aliran massa masuk sama dengan laju aliran massa keluar. Ini membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi industri yang memerlukan kontrol proses yang stabil dan efisien.

Selain itu, reaktor aliran sumbat (PFR) adalah jenis reaktor di mana satu atau lebih reagen fluida dipompa melalui pipa atau tabung, dan reaksi kimia berlangsung saat reagen bergerak melalui reaktor. PFR memiliki efisiensi teoretis yang lebih tinggi dibandingkan dengan CSTR dengan volume yang sama karena perubahan laju reaksi menciptakan gradien terhadap jarak yang ditempuh oleh reagen.

Selain reaktor batch, CSTR, dan PFR, ada juga reaktor semibatch yang dioperasikan dengan input dan output kontinyu dan batch. Reaktor semibatch umumnya digunakan dalam situasi di mana satu reagen dimasukkan ke dalam reaktor, sementara bahan kimia kedua ditambahkan secara perlahan atau produk yang dihasilkan dari perubahan fasa dihilangkan secara terus menerus. Ini memungkinkan fleksibilitas yang lebih besar dalam mengontrol proses.

Terakhir, reaktor katalitik adalah jenis reaktor yang melibatkan katalis untuk mempercepat reaksi kimia. Reaksi katalitik sering diimplementasikan sebagai reaktor aliran sumbat, dan analisisnya memerlukan penanganan yang lebih rumit karena melibatkan kinetika reaksi yang kompleks dan efek-efek fisik dan kimia pada katalis.

Disadur dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_reactor