Macam-macam Reaktor kimia di Industri

Dalam Proses Industri Kimia terdapat banyak alat proses yang digunakan, khususnya Reaktor yaitu alat Untuk terjadinya reaksi kimia dari bahan baku menjadi produk setengah jadi maupun produk yang sudah jadi (inspek) , dan setiap produk memiliki karakteristik proses nya masing-masing sehingga memerlukan alat proses Reaktor yang tepat untuk meningkatkan kemurnian dan hasil yang di inginkan. maka dari itu Berpikirlah merangkum macam-macam reaktor kimia yang sering di gunakan di industri dalam skala Laboratorium, Pilot Plant dan Plant.

Reaktor terbagi menjadi 2 yaitu :

1. Reaktor kimia : tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya berubah dari satu bahan ke bahan lain.

2. Reaktor nuklir : ada perubahan massa yang berubah jadi energi yang sangat besar.

Reaktor kimia berdasarkan prosesnya ada 3 yaitu :

1. Reaktor Batch : tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Contoh : fermentasi pembuatan alkohol.

Baca: Macam-Macam Pompa di Industri Yang Biasa Digunakan

Reaktor Batch Umumnya di gunakan :

1. Fase cair
2. Skala proses yang kecil
3. Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan
4. Memproduksi produk yang mahal
5. Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu
6. Jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan
7. Proses memerlukan waktu lama

Keuntungannya :

1. Lebih murah
2. Lebih mudah pengoperasian dan pengontrolan (penambahan bahan per volume)

Kerugiannya :

1. Pengendalian suhu bermasalah
2. Lebih banyak pekerja, karena diperlukan untuk pengawasan kondisi proses & prosedur yang berubah terus dari awal sampai akhir
3. Tidak baik utk fase gas, karena rentan bocor pada masukan pengaduknya
4. Tidak efektif utk skala besar karena waktu yang lama (tidak produktif)

2. Reaktor Kontinyu : proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus.

Keuntungannya :

1. Alat lebih kecil dan murah
2. Bahan yg diolah lebih sedikit shg resiko kerusakan bahan lebih kecil
3. Kondisi operasi lebih seragam
4. Produk seragam
5. Pengurangan biaya per satuan produksi, karena proses dalam kapasitas kecil-kecil
6. Biaya operasi & investasi rendah
7. Pengendalian kondisi operasi yang mudah

Ada 2 reaktor kontinyu :

a. Mixed Flow Reactor (MFR) / Continous Stirred tank Reactor (CSTR)

reaktor tangki berpengaduk dimana umpan masuk, diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu.

Keuntungan MFR/CSTR :

1. Suhu & campuran dalam reaktor sama (homogen) karena pengadukan
2. Pengontrolan suhu mudah sehingga kondisi operasi yang isotermal bisa terpenuhi

Kerugian MFR :

1. Untuk volume yg sama konversi lebih rendah daripada PFR 
2. Tidak baik untuk fase gas karena rentan bocor

b. Plug Flow Reactor (PFR)

reaktor alir pipa, dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar. Konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang, Umumnya digunakan pada Fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi pipa. Contoh : Industri petrokimia, pertamina, Polypet

Keuntungan PFR :

1. Konversi yg cukup tinggi dibanding MFR
2. Waktu yg relatif lebih singkat

Kerugian PFR :

1. Perawatan yang mahal
2. Memerlukan waktu utk kondisi steady state

3. Reaktor semi-batch

Reaktor jenis ini berlangsung bisa secara batch dan kontinu secara bersamaan. Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara kontinu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas digelembungkan secara kontinu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di tangki yang diam (batch).

Reaktor batch semi mungkin adalah jenis yang paling sering reaktor dalam industri kimia,terutama di cabang kimia halus, di laboratorium kimia organik dan dalam proses bioteknologi.

Motivasi untuk Menggunakan Semi-Batch Reaktor

Keuntungan Reaktor Semi-Batch :

1. Kontrol konsentrasi reaktan untuk meningkatkan selektivitas lumayan tinggi
2. proses dapat di jalankan secara bersamaan untuk mempersingkat waktu proses

Kerugian Reaktor Semi-Batch :

1. membutuhkan energi listrik yang cukup besar
2. kondisi operasi yang membutuhkan pekerja tambahan

Macam-macam reaktor lainnya yang sering di gunakan di industri kimia adalah :

1. Packed Bed Reactor (PBR) atau Fixed Bed Reactor

Terdri dari satu atau lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertikal, lebih sering Beroperasi adiabatis

Keuntungan Reaktor Packed Bed Reactor (PBR) :

a. Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR

b. Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi

c. Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi

Kerugiannya Reaktor Packed Bed Reactor (PBR) :

a. Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam (feeding reaktan dan katalis )

b. Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi

c. Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen

2. Fluidized Bed Reactor (FBR)

Reaktor dengan bed terangkat oleh gas reaktan, Fungsi dapat memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reaktor, Jumlah bed lebih sedikit daripada PBR, Luas permukaan lebih besar daripada PBR, Beroperasi isotermal

Keuntungan Reaktor Fluidized Bed Reactor (FBR) :

a. Suhu konstan shg mudah dikontrol

b. Regenerasi bed yg mudah

c. Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi

Kekurangannya Reaktor Fluidized Bed Reactor (FBR)  :

a. Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg dinding

b. Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.

3. Spray Tower

Alat yang digunakan untuk absorbsi gas, terdiri dari tower kosong dan satu set nozzle utk menyemprotkan cairan.

4. Packed Column

5. Bubble Tank Reactor

Jenis – Jenis Reaktor Berdasarkan Keadaan Operasinya :

a. Reaktor Isotermal

Reaktor Isotermal adalah jika umpan atau fluida yang masuk dan tercampur dalam reaktor  maka aliran fluida yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama, biasanya saat proses terjadinya reaksi kimia di dalam reaktor menghasilkan panas, contoh : Polimerisassi Polyvinil Acetat, SAF ( Sulfonate Acetone Formaline), All Acrilic, Styren dll

b. Reaktor Adiabatis

Reaktor Adiabatis adalah tidak ada perpindahan panas antara reactor dengan sekelilingnya. Ditinjau dari segi operasionalnya, reactor adiabatic yang paling sederhana, cukup dengan menyekat reactor, sehingga tidak ada panas yang hilang ke sekelilingnya.

c. Reaktor Fixed Bed

Reaktor Fixed Bed adalah reaktor dengan menggunakan katalis padat yang diam dan zat pereaksi berfase gas. Butiran-butiran katalisator yang biasa dipakai dalam reaktor fixed bed adalah katalisator yang berlubang di bagian tengah, karena luas permukaan persatuan berat lebih besar jika dibandingkan dengan butiran katalisator berbentuk silinder, dan aliran gas lebih lancar.

d. Reaktor Fluidized Bed

Reaktor Fluidzed Bed adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga

e. Bubble Tank

Bubble Tank adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga.

f. Agitate Tank

Agitate Tank adalah digunakan untuk menyediakan reservoir penyimpanan untuk batch campuran dari mixer kecepatan pengadukan tinggi.

Tiga fungsi utama dari Agitate Tank :

1. Persamaan gelembung udara terjebak selama proses pencampuran.
2. Agitate bertindk sebagai reservoir penyimpanan untuk batch campuran yang memungkinkan kelangsungan penyediaan dipertahankan untuk pompa.
3. Agitate dari dayung khusus bebentuk menjaga campuran dalam suspensi sebelum pemompaan.

g. Spray Tower

Spray Tower adalah perangkat kontrol terutama digunakan untuk pengkondisian gas ( pendingin dan pelembab ) atau untuk tahap pertama atau penghapus partikel gas. Mereka juga digunakan di banyak gas cerombnong desulfurisasi sistem untuk mngurangi penumpukan plugging dan skala oleh polutan.

demikianlah rangkuman dari berpikirlah, teman-teman dapat menentukan reaktor mana yang di gunakan untuk proses di idustri, berdasarkan kebutuhan agar meningkatkan kemurnian dan mempermudah dalam proses di industri.