Reasi atalisis Heteogen ahan uliah eni Reasi imia Oleh of... lamet, M epatemen eni imia U eptembe 05
istem uliah enjelasan singat matei uliah isusi / oblem soling (E & OE) nteactie modules oftwae enduung nteactie modules Micosoft Excel olymath ugas R (E) ape (E & OE) esentasi (E & OE) est uis nteactie module U E : losed Ended oblem OE : Open Ended oblem
. Watu uliah: oleansi etelambatan uliah 5 menit, esentase ehadian 85 %.. elama di elas: o aaian sopan, besepatu, o H silent, o ida elua-masu selama peuliahan. 3. jin dai uliah: aena sait pelu uat eteangan ote ut minta uis susulan, elain sait pelu suat ijin, tapi tida ada uis susulan. 4. enilaian: ugas : 40%, uis : 0% Ujian : 40%, bsensi.
ENHULUN
enapa mempelajai R? eni easi imia (R) yang tedii dai inetia imia (R ) dan disain eato (R ) meupaan salah satu M coe dai eni imia, emahaman R sangat penting dalam menentuan pilihan sistem easi yang dapat beopeasi secaa efisien, muah, flesibel dan aman, R tida hanya membeian infomasi awal (eatan) dan ahi (podu) tetapi juga infomasi eadaan antaa selama tejadinya poses easi tesebut dan tempat belangsungnya easi, insip R dapat diapliasian untu analisis bebagai fenomena dalam ehidupan sehai-hai,
Enam ila eni Reasi imia Mole alance Rate Laws toichiomety Enegy alance iffusion + tanspot ontacting pplication: esign of chemical eacto: FR, R, atch, emi batch, aced ed, etc. nalysis of ate data, Laboatoy eactos. Modeling of eal eacto, R, dispesion, segegation. Non-isothemal opeation, multiple steady state. Mass tansfe opeation Multiple eaction Membane eacto, etc.
What is inetia imia? inetia imia adalah suatu studi tentang laju dan meanisme easi imia dimana suatu zat dionesian menjadi zat lain. Laju easi adalah massa/mol podu yang dihasilan atau eatan yang dionsumsi easi tiap satuan watu. Meanisme easi meupaan suatu angaian easi elemente (ejadian imiawi indiidu) yang secaa eseluuhan membentu easi tesebut.
ilabus inetia Reasi ataliti Heteogen atalis Heteogen, Meanisme, Laju Reasi Efe ifusi Estenal & ntenal ifusi dan Reasi Fato Efetiitas uu utama: H.. Fogle, Elements of hem. Reac. Eng., 4 th ed., entice Hall, 006
onsep Reasi atalisis Heteogen atalis : zat yang dapat mempengauhi laju easi (biasanya mempecepat) dan mengaahan easi, tanpa di onsumsi dalam easi mengubah meanisme easi & enegi atiasi. atalis: hanya mengubah laju easi, buan esetimbangan atalis heteogen: Enegy E hom oses atalisis yg melibatan lebih dai satu fasa, biasanya Fasa atalis: padat. Reacts ads E ads E cat H ods E des des Reaction ath
onsep Reasi atalisis Heteogen Reasi ataliti : tejadi pada anta mua (inteface) fluidapadat luas pemuaan anta mua hs tinggi bepengauh secaa signifian pada laju easi. ipe atalis : oous (cacing catalyst: silica-alumina,. ~ 300 m /g) molecula siee (zeolite, clay, dll) Monolithic (menguangi pessue dop & tahanan tansfe panas). ontoh: catalytic conete (honeycomb) uppoted (t/l O 3, Ni/l O 3, Rh/iO, dll) Unsuppoted (t gauze, pomoted Fe, silica-alumina, dll) eatiasi atalis : aging, poisoning, coing
ontoh Reasi ataliti Heteogen odusi benzena dai silohesana: t / l O3 H H H 6 6 6 3 ndusti asam sulfat: O VO5 / io / O O3 ndusti pupu (steam efoming) H Ni/ l O3 4 HO O 3 H
Reasi ataliti Heteogen (oous catalyst)
ahapan Reasi ataliti. ansfe massa (difusi) eatan, bul pemuaan estenal pelet atalis. ifusi eatan: mulut poi pemuaan intenal atalis melalui poi. 7 Extenal iffusion 3. dsopsi eatan pemuaan atalis. 4. Reasi pada pemuaan atalis 5. esopsi podu (contoh: spesies ) dai pemuaan atalis. 6 ntenal iffusion 6. ifusi podu dai pemuaan intenal pelet menuju mulut poi pada pemuaan estenal atalis. 7. ansfe massa podu dai pemuaan estenal e fasa bul. 3 4 5 atalytic uface (sumbe: Fogle, 006)
ifusi Estenal (sumbe: Fogle, 006)
ifusi intenal (sumbe: Fogle, 006)
dsopsi sotemis dsopsi spesies pada site ditunjuan oleh: +. : actie site (acant site, occupied site) : atom, moleul. : yang teadsopsi pada site ctie site () uface onsentasi total actie site : t = +. +. Laju adsopsi spesi pd pem. atalis :. ( )..
Model dsopsi (H ). Molecula dsoption : t equilibium:. issociatie dsoption : t equilibium:
Model dsopsi (O). Molecula dsoption : O. O t O linieisas i O O. O O. t O t. issociatie dsoption : O. O. O. / O t / O linieisas i O O. / / t O t / Molecula dsoption issosiatie dsoption
Model dsopsi (multi omponen) dsopsi :... onsentasi teadsopsi: t. V. V onsentasi teadsopsi:...????
esopsi odu-podu hasil easi pemuaan selanjutnya didesopsi menuju e fasa gas.. + Laju desopsi meupaan ebalian dai laju adsopsi. *ctie ite (): uatu titi pada pemuaan atalis yg dpt membentu iatan imia yg sangat uat dg atom/moleul yg teadsop. Jumlah moleul yang beeasi pada tiap actie site tiap deti disebut tunoe fequency
Reasi emuaan teadsopsi (.) dpt beeasi dg caa:. ingle-site mechanism (Langmui-Hinshelwood, L-H)... ual-site mechanism (L-H). +.. +.. +.. +. 3. Reasi antaa moleul teadsopsi dan moleul fasa gas (Eley-Rideal). + +.. + (g). + (g)
ahapan enentu Laju (L). dsopsi (molecula, dissociatie). Reasi pemuaan (single site, dual site, eley ideal) 3. esopsi L??? H LNG LM
ahapan enentu Laju (L) Reasi heteogen pada eadaan steady laju setiap tahap sama. - = = = ontoh penentuan pesamaan laju, meanisme dan tahap penentu laju Reasi deomposisi cumene : 6 H 5 H(H 3 ) 6 H 6 + 3 H 6 H(H 3 ) H(H 3 ) 3 H 6 3 H 6 t ads easi des
ahapan Reasi emuaan ahapan/meanisme easi deomposisi cumene: (). + adsopsi (). + easi pemuaan (3). + desopsi Jia ada inhibito: (4). + s s : cumene; : benzene; : popylene; : inhibito; : actie site
ahapan enentu Laju (L) Laju adsopsi: = -. Laju easi pemuaan: Laju desopsi: =. - Laju adsopsi inhibito: = V. c.......
Menentuan L agaimana menentuan tahap penentu (L)? sumsian tahap penentu laju uunan pesamaan laju hec dengan data espeimen Yes O No sumsi L: dsopsi umene ' V,. tida dapat diuu <<, /, / ~ 0 / >> Reasi emuaan : esopsi : /.. 0. 0....
ubstitusi : otal sites ( t ) = acant sites + occupied sites Laju deomposisi umene jia adsopsi mengontol : e ) (... t t e t '. sumsi L: dsopsi umene. 0. R G e ) ln(
Metode nitial Rate dan belum tebentu Fasi mol mula-mula umene & : o y ' y ada teanan endah ( <<) y o. o. << sehingga: ' o y o peningatan initial ate (- o ) sebanding dengan teanan ( o ) o o o o o t t ada teanan tinggi ( >>) y o. o. >> sehingga: yot ' 0 yo initial ate tida tegantung pada teanan total nitial ate untu 80% umene dan 0% inhibito: (0.8) ot - o o' (0.) o engauh inhibito...??? o
. sumsi L: Reasi emuaan.. Laju easi: = ( V. / ) # Laju adsopsi:. = V. # Laju desopsi:. t = V +. +. +. # Neaca inti atif:. = V # Laju adsopsi inhibito/inet e t / ; ' ipeoleh Laju deomposisi umen:
Metode nitial Rate nitial ate untu 50% umene dan 50% net o ' 0 t 0 atau o ' (0.5 t 0.5 0.5 o ) o nitial ate untu umene muni o ' t o o o o - o 00% cumene 50% cumene 50% inet
3. sumsi L: esopsi benzene Laju desopsi: = ( V. / ) # Laju adsopsi:. = V # Laju easi pem: t = V +. +. +. # Neaca inti atif:. = V # Laju adsopsi inhibito/inet ipeoleh Laju deomposisi umen:. = (.. / ). =. / e t
Metode nitial Rate 0 0 0 0 ' t o t o ' nitial ate untu umene muni atau - o o
ata Espeimen - o + + + + + + + pl: dsopsi o y ' y o o o o t + pl: Reasi pemuaan o ' ( y t y y o o o o ) o o pl: dsopsi / Reasi pemuaan????? elu exp. tanpa inhibito lihat Fogle ed. 4
ilih meanisme easi sumsian L uat oelasi bbp onsentasi spesi teadsopsi ulis neaca site usun pesamaan laju easi - andingan dg data O - Ealuasi paamete laju easi
Reasi emuaan
Example 0- oluene 6 H H 5 3 H H clinoptilolite enzene Methane clinoptilolite 6 H 6 H 4 Run (sumbe: Fogle, 006) -' x0 0 (gmol-/ g- cat.s) oluen ( ) eanan pasial (atm) Hidogen ( H ) Metana ( M ) enzen ( ) 7.0 0 7.3 4 0 3 4.6 0 4 9.7 0 4 5 4.0 6 7. 0 5 7 7.8 0 0 8 4.0 0 0 9 84.0 4 0 0 0 47.0 0.5 0 0 7.3 0 0 7.0 5 0 0 3 7.0 0 0 0 4 3.0 5 0 0 5 33.0 0 0 0 6 4.8. Menentuan pes. laju ' ' ' M ' H M......... H '
4 6 6 3 5 6 H H H H H Methane enzene H oluene clinoptilolite clinoptilolite Example 0-. Menentuan meanisme easi M H g esoption g M g H eact uface g dsoption ; ) ( : ); ( ) (.: ; ) ( : L H ' M H t / ' bali abaian. H ' Linieisasi
Example 0- oluene 6 H H 5 3 H H clinoptilolite enzene Methane clinoptilolite 6 H 6 H 4 3. Menentuan paamete model/inetia (egesi linie beganda) 8 (.405x0 ) H (.64) (.006) ' gmol g cat s
Example 0- oluene 6 H H 5 3 H H clinoptilolite enzene Methane clinoptilolite 6 H 6 H 4 3. Menentuan paamete model/inetia (egesi non-linie) H ' 8 (.448x0 ) H (.39) (.038) ' gmol g cat s
ompaasi eni Regesi (Linie eganda s. Non-Linie)
4 6 6 3 5 6 H H H H H Methane enzene H oluene clinoptilolite clinoptilolite Example 0-4. Menentuan actie sites X X X X o o ) ( ) ( : Rasio (./.) X X o o t ) ( : Faction of acant sites X X X o o o t ) ( ) ( ) ( : Faction of toluene sites
Ratio of oluene sites to enzene sites
Fasi, - Ratio of aious actie sites 0.6 Ratio of aious actie sites 0.5 0.4 0.3 o = atm 0. 0. 0 /t (.)/t (.)/t (.)/t + (.)/t 0 0. 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 onesi (X)
Fasi, - Ratio of aious actie sites 0.8 Ratio of aious actie sites 0.7 0.6 0.5 0.4 /t (.)/t (.)/t (.)/t + (.)/t o = 0.3 atm 0.3 0. 0. 0 0 0. 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 onesi (X)
isain Reato: aced-ed Reacto Neaca mol : Neaca momentum : dx dw dy dw ' F 0 y ' F 0 ( X ) es. inetia : ' ( H ) Example 0-3 6 H 5 H 3 + H 6 H 6 + H 4
isain Reato: aced-ed Reacto
isain Reato: aced-ed Reacto
emilihan Model inetia. iap meanisme & L masing-masing dapat dituunan pes. Laju.. Jia ada 3 emunginan meanisme & ada 3 L tiap meanisme ada 9 emunginan pes. Laju yg pelu diuji dg data espeimen. 3. Gunaan teni egesi, pilih model (pes. Laju) yg paling sesuai dg data espeimen (secaa statisti: sum of squaes <<<, dll). 4. ERHN:. Jangan asal pilih model, mesi sc statisti bai. aamete ineti yg dipeoleh hs REL (misal: onstanta esetimbangan adsopsi hs OF, mestinya tuun dg nainya, dll)
Example 0-4 Hidogenasi (H) etilena (E) menjadi etana (E): H + H 4 H 6 entuan model (pes. Laju) mana yg paling sesuai dengan data espeimen...
Example 0-4 (sumbe: Fogle, 006)
oal-soal latihan (0-8 ) Reasi (dlm automobile catalytic cacing) : NO O N O ietahui pes. laju easi yg sesuai data espeimen: ' N N ) ( N (a). Meanisme & L yg sesuai pes laju easi :??? ehatian bentu pes laju easi: omponen N & O td muncul di bagian penyebut d pes tsb N & O td teadsopsi di pemuaan atalis, ebalinya NO & O teadsopsi di pemuaan atalis., agian penyebut d pes laju bepangat L: dual site suface eaction.
oal-soal latihan (0-8 ) Meanisme yg diusulan: (). NO ( g ) NO N N NO (). O ( g ) (3). NO O O s N O s NO O O Jia L = easi pemuaan (3), maa: 4. 5. 6. NO O t N NO O 7. ( t N )
ai pes (3) (7) dipeoleh: oal-soal latihan (0-8 ) ) ( N N t s ' ) ( N N N
-o oal 0-6 Reasi imia: utanol() Meanisme: - dsopsi : ().. - R. emuaan: ().... - esopsi : (3).. (4).. l i utene() Wate ()..... /. / / / Jia L = easi pemuaan (), maa: (). / 0 (3). (4). / / 0 0... ' ' (5) (6) (7) 0. ai neaca actie site, dipeoleh: 0. t (8) ' ' 0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0 50 00 50 00 50 o, atm
oal 0-6 e e t s dengan : (9) ' R G ) ln( (0) 0 0 ' 0 ) ( 0 ' 0 0 ai pes. (), (5), (6), (7) & (8), dipeoleh: g metode initial ate maa pes (9), menjadi: Linieisasi pes (0), dipeoleh:
-o (o/)^0.5 Jawaban Fogle, 0-6 5 0 y = 0.0745x + 4.890 R² = 0.9950 0.9 0.8 0.7 0.6 5 0 ' 0 0 0.5 0.4 0.3 0. 0 0. 0 0 50 00 50 00 50 o, atm 5 intecept= 4.89 --> = 0.056987 slope = 0.0745 --> = 0.07785 0 0 50 00 50 00 50 o
/t,./t Jawaban Fogle, 0-6 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0. 0. 0 /t./t 0 50 00 50 00 50 o (atm)