BAB I

PENDAHULUAN

A. Judul Percobaan :

Reaktor Tangki Berpengaduk

B. Tujuan Percobaan :

1. Mempelajari bagaimana metoda menentukan persamaan kecepatan

Reaksi dengan data-data yang diukur pada Reaktor.

2. Mempelajari bagaimana menerapkan persamaan kecepatan reaksi

dalam industri.

3. Mempelajari pengetahuan dasar untuk merancang Reaktor Batch.

C. Latar Belakang :

Tangki Berpengaduk merupakan produk andalan dari banyak

produsen Tangki terkemuka dunia. Sampai saat ini masih banyak orang

awam yang bertanya-tanya ketika mendengar istilah Tangki Berpengaduk.

Padahal, Tangki Berpengaduk sendiri merupakan salah satu peralatan yang

populer dan biasa digunakan dalam industri serta proses-proses kimia.

Salah satu aplikasi Tangki Berpengaduk yang paling terkenal

adalah Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Prinsip kerja suatu

RATB adalah memasukkan satu atau lebih reaktan kedalam Tangki

Berpengaduk dan pada saat bersamaan mengeluarkan sejumlah produk

dari reaktor. Pengaduk dalam tangki berpengaduk dirancang sedemikian

rupa sehingga campuran reaktan akan teraduk dengan sempurna dan reaksi

berlangsung seoptimal mungkin. Hal ini sangat penting karena ketika

beroperasi dalam kondisi steady state, jumlah reaktan yang masuk

kedalam reaktan harus sesuai dengan jumlah produk yang dihasilkan (the

flow rate in must equal to the mass flow rate out).

BAB II

TINJAUAN TEORITIS

Produksi minyak kelapa sawit di Indonesia saat ini diperkirakan sekitar 28

juta ton/tahun. Seiring dengan meningkatnya produktivitas ini, maka limbah yang

dihasilkan oleh proses pengolahannya yaitu palm oil mill effluent (POME) juga

akan semakin meningkat. Di Indonesia, pengolahan POME saat ini dilakukan

secara konvensional yaitu dengan menggunakan sistem kolam fakultatif yang

selain memerlukan biaya operasional yang tinggi serta lahan yang luas, juga

menghasilkan gas rumah kaca, metana (CH4) sebagai produk yang biasanya

dibuang begitu saja dengan cara dibakar. Dari penelitian terdahulu, dilakukan

pengolahan POME secara anaerobik guna menghasilkan biogas, tetapi hasil

pengolahannya masih belum memenuhi baku mutu untuk dapat dibuang ke

lingkungan, sehingga masih diperlukan proses aerobik agar dapat memenuhi baku

mutu yang telah ditetapkan agar dapat dibuang ke lingkungan. Dari hasil

penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan reaktor alir tangki

berpengaduk dan dengan bantuan effective microorganism (EM4), diperoleh nilai

akhir VSS adalah sekitar 100 mg/L dengan HRT 10 hari.

Dalam pengolahan limbah secara aerobik, digunakan sebuah aerator guna

menyuplai udara ke dalam reaktor. Berikut gambar yang menunjukkan reaktor dan

perangkatnya yang digunakan pada penelitian ini.

Gambar Peralatan yang Digunakan.

Fungsi dari masing-masing alat yang diperlihatkan pada Gambar tersebut adalah

sebagai berikut :

1. Motor : Penggerak stirrer.

2. Reaktor : Wadah tempat dilakukan penelitian sampel dan EM.

3. Baffle: Untuk mencegah terjadinya pengadukan searah di dalam reaktor.

4. Stirrer : Mengaduk isi reaktor supaya terjadi pencampuran secara merata.

5. Aerator : Menyalurkan udara kedalam reaktor.

Peralatan analisa yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Oven

2. Desikator

3. Cawan Penguap

4. Timbangan elektrik

5. Furnace

6. Gelas ukur

7. Beaker Glass

8. Corong Gelas

Prosedur pengaktifan Effective Microorganisms supaya dapat digunakan

pada penelitian ini yaitu mula mula dipanaskan air sebanyak 4 liter dan leburkan

gula aren 100 gram dalam air. Campuran kemudian didiamkan sampai suhu

kamar. Kemudian ditambahkan sebanyak 40 mL Effective Microorganisms ke

dalam campuran. Campuran tersebut ditutup rapat dan disimpan dalam ruang

sejuk dan gelap selama 72 jam.

Prosedur pelaksanaan penelitian ini yaitu mula mula campuran bakteri

sebanyak 2 liter dimasukkan kedalam tangki. Kemudian ditambahkan sebanyak 2

liter campuran limbah dan air dengan perbandingan 1:4 ke dalam tangki dan

dihidupkan pengaduk dengan kecepatan putaran sebesar 10 rpm pada tangki

pertama dan 20 rpm pada tangki kedua. HRT awal dimulai dengan HRT 40 hari.

Prosedur diulang hingga mencapai target HRT yaitu HRT 10 hari.

Adapun kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Semakin tinggi kecepatan putaran pengaduk yang digunakan, maka nilai

VSS yang diperoleh cenderung menurun.

2. Nilai VSS baik tanpa maupun dengan menggunakan EM4 cenderung

menurun seiring bertambahnya hari.

3. Nilai VSS yang diperoleh dengan penggunaan EM4 cenderung lebih

rendah daripada tanpa menggunakan EM4.

Tangki Berpengaduk merupakan produk andalan dari banyak produsen Tangki

terkemuka dunia. Sampai saat ini masih banyak orang awam yang bertanya-tanya

ketika mendengar istilah Tangki Berpengaduk. Padahal, Tangki Berpengaduk

sendiri merupakan salah satu peralatan yang populer dan biasa digunakan dalam

industri serta proses-proses kimia.

Secara fisiologis, tidak ada perbedaan yang mencolok antara Tangki

Berpengaduk dan tangki-tangki yang lain. Hanya saja Tangki Berpengaduk

dilengkapi dengan sebuah mixer atau stirrer (pengaduk) di dalamnya. Pengaduk

tersebut biasanya berupa turbin atau baling-baling yang sangat besar.

Salah satu aplikasi Tangki Berpengaduk yang paling terkenal adalah

Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Prinsip kerja suatu RATB adalah

memasukkan satu atau lebih reaktan kedalam Tangki Berpengaduk dan pada saat

bersamaan mengeluarkan sejumlah produk dari reaktor. Pengaduk dalam tangki

berpengaduk dirancang sedemikian rupa sehingga campuran reaktan akan teraduk

dengan sempurna dan reaksi berlangsung seoptimal mungkin. Hal ini sangat

penting karena ketika beroperasi dalam kondisi steady state, jumlah reaktan yang

masuk kedalam reaktan harus sesuai dengan jumlah produk yang dihasilkan (the

flow rate in must equal to the mass flow rate out).

Tangki Berpengaduk yang dilengkapi dengan pengaduk sistem gas

inducing juga dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif peralatan absorbsi,

menjadikan peralatan ini sangat efektif, praktis, dan efisien untuk digunakan di

bidang industri. Selain itu, biaya perawatan dan operasionalnya pun relatif hemat.

Industri yang ingin lebih menghemat biaya, bisa mengoperasikan Tangki

Berpengaduk berukuran lebih kecil yang disusun secara seri, daripada

menggunakan tangki/reaktor tunggal yang besar. Cara ini telah terbukti dapat

memangkas biaya secara signifikan, karena reaktor yang pertama akan memiliki

komposisi produk yang lebih besar ketimbang reaktor di depannya sehingga

tingkat reaksi (reaction rate) bisa lebih dimaksimalkan.

RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di

RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan

bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor.

Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan

reaksi berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan

membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor.

Dengan perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui.

Beberapa hal penting mengenai RATB:

Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara

dengan jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang

atau bertambah isinya.

Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna

sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama.

Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di

dalam reaktor.

Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun

secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga

reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih

besar dibanding di depannya.

Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model

perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP.

Contoh kasus rekator kontinyu ada reaksi antara KOH dan propil asetat

yang direaksikan dalam suatu rekator kontinyu. Reaksi ini dibiarkan selama

selang waktu tertentu. Lalu ambillah beberap ml volume larutan campuran

tersebut. Larutan kemudian dititrasi dengan Asam sulfat. Untuk mengetahui

konsentrasi basa sisa (yaitu konsentrasi basa yang tidak bereaksi dengan propil

asetat), yaitu menggunakan perhitungan matematis. Perhitungan ini sering dikenal

dengan nama Runge kutta. Karean dihitung secara matematis/teori, maka

konsentrasi ini dianggap pada kondisi ideal. Dimana kondisi pada semua bagian

reaktor(semua titik ) berada pada keadaan homogen. Kondisi ideal tidak akan

berubah dari waktu ke waktu, pada suhu dan tekanan tertentu. Sehingga bisa

dijadikan acuan.

Contoh kasus yang lain adalah tahap pelaksanaan percobaan :

1. Pengambilan sampel air baku yang diambil dari air permukaan selokan

mataram, Yogyakarta

2. Air baku dari bak penampung dialirkan kedalam kolom bak secara

gravitasi dengan kecepatan konstan.

3. Air dibiarkan mengalir terus–menerus dengan arah aliran dari atas ke

bawah.

4. Effluent hasil penyaringan diambil, kemudian diukur kadar warna dan

TDS.

RAP (Reaktor Alir Pipa)

RAP dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat). Dalam RAP, satu

atau reaktan dipompa ke dalam suatu pipa. Biasanya reaksi yang menggunakan

RAP adalah reaksi fasa gas. Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa sehingga

semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini

menaikkan konversi, dalam RAP konversi terjadi secara gradien, pada awalnya

kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu

jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan

akan makin lambat seiring panjangnya pipa. Artinya, untuk mencapai konversi

100% panjang pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga.

Beberapa hal penting mengenai RAP:

Perhitungan dalam model RAP mengasumsikan tidak terjadi

pencampuran, dan reaktan bergerak secara aksial bukan radial.

Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik

masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan terjadi penghematan.

Biasanya, RAP memiliki konversi yang lebih besar dibanding RATB

dalam volum yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama RAP

memberikan hasil yang lebih besar dibanding RATB.

 Reaktor Semi-Batch

Reaktor jenis berlangsung secara batch dan kontinyu secara bersamaan.

Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke

dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara

kontinyu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas

digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di

tangki yang diam (batch).

Macam - macam reaktor

Dalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat

berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak

variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia

harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk

dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum.

BAB II

MATERI & METODE

A. Materi :

Alat :

- Reaktor kapasitas 1000 ml

- Pendingin

- Seal unit

- Kerekan

- Motor pengaduk

- Water Bath

- Air pendingin

- Pengaduk

- Pemanas

- Termometer

- As fleksibel

Bahan :

- As fleksibel

- Metyl Asetat(CHCOOCH3)

- HCL (cair) 0,5 N

- Ba(OH) (cair) 0,1 N

B. Metode / Prosedur kerja :

1. Masukkan 500 ml larutan HCL 0,5 N kedalam reaktor.

2. Taruhlah reaktor didalam Water bath dimana suhu air senantiasa

dipertahankan konstan pada suu 37.

3. Bila suhu larutan HCL sudah samade ngan suhu water bath tuangkan

25mllarutan metyl asetat kedalam reaktor dan segera diaduk.

4. Bila larutan sudah benar-benar homogen ambilah 5 ml sampel dari

reaktor kemudian sampel ini tuangkan kedalam labu leher tiga 100 ml

dimana didalamnya sudah tersedia 50 ml air.tujuannya untuk

mengencerkan sampel tersebut.

5. Konsentrasi zat pereaksi pada sampel ini adalah konsentrasi mula-mula

zat pereaksi.

6. Jagalah kondisi larutan didalam reaktor ,yaitu suhu dan kecepatan

pengadukan dipertahankan konstan dan jalankan reaksi

7. Ambilah 5 ml sampel dari reaktor dan encerkan dengan cara yang sama

seperti langkah ke -4 pengambilan sampel ini dilakukan pada menit ke-

10,menit ke- 20,menit ke – 30,menit ke – 40,menit ke- 50,menit ke-

60,menit ke – 90,dan menit ke -120.

8. Titrasi lah larutan sampel tersebut dengan larutan Ba(OH)2 untuk

menganalisa kadar asam asetat bebas didalam larutan

9. Hitunglah jumlah asam asetat yang terbentuk dengan reaksi yang telah

terjadi pada setiap pengambilan sampel.

10. Akhirnya biarkanlah reaktor begitu saja selama satu hari dan

sesudahnya hitunglah nilai Titik Akhir ( end point value) dari asam

asetat yang terbentuk.

C. Gambar Percobaan

1. Pendingin leibigh 2. Reactor

3. Termometer dan labu leher 3

Gambar rangkaian

BAB IV

DATA PENGAMATAN

Konsentrasi HCL 0,5 N : 500 ml

Konsentrasi Ba(OH) 0,1 N : 15,8 gr

Metil Asetat = 20 ml

Volume sampel = 6 ml

Sampel

No

Time

(menit)

Reac

Temp

(C)

Titrasi

Ba (OH)2 Consumption (ml)

1 2 3 V

1 0 35 5,1 5,2 5,3 5,2

2 10 35 5,2 5,2 5,3 5,23

3 20 35 6 5,8 5,8 5,86

4 30 35 6,2 6,2 6,2 6,2

5 40 35 6,2 6,2 6,2 6,2

6 50 35 6,7 6,7 6,7 6,7

BAB V

HASIL KERJA PRAKTEK DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Kerja Praktek Dan Pembahasan

1. Menentukan Normalitas HCl

N =

=

=

= 12,06 N

Menentukan Volume HCl pekat yang diambil

V1 . N1 = V2. N2

V1. 12,06 N = 250ml . 0,4 N

V1 = 500ml x 0,5 N / 12,06 N

V1 = 20,73 ml

2. Mencari Konsentrasi Total Acid

Menit ke - 0

V1.N1 = V2.N2

6 ml . 10ml/56ml N1 = 5,2 ml . 0,1 N

N1 = 0,4853 N

Menit ke - 10

V1 . N1 = V2.N2

6 ml .10ml/56ml N1 = 5,23 ml . 0,1 N

N1 = 0,4881 N

3. Menghitung Konsentrasi Asam Asetat

Menit ke - 0 = 0,000

Menit ke - 10 = ( N1 menit 10 – N1 menit 0) N

= 0,4881 N – 0,4853 N

= 0,0028 N

Menit ke - 20 = ( N1 Menit 20 – N1 Menit 0) N

= 0,5469 N – 0,4853 N

= 0,0616 N

4. Mencari konsentrasi Metil Asetat dalam 20 ml

Dik ; 0,93 g/l BM; 74,08

V = Volume penambahan Metil Asetat

N = Bj x V / BM

N = 0,93 gr/l x 20 ml / 74,08 gr/Ek = 0,2510 N

N CHCOOCH3 dalam HCl 500 ml

-Menit ke - 0 → Ca = 0,2510 N/520 ml x 1000 = 0,4826 gr mol/liter

- Menit ke -10 → Ca= ( 0,4826 – 0,0028 ) gr mol/liter

= 0,4798 gr mol/liter

5. Menghitung Kecepatan reaksi methyl Asetat

R = K . Ca

- Menit ke - 0 = 0,0000

- Menit ke - 10 → R = k x Ca

= (konsentrasi Asam Asetat menit 10/waktu(10 menit)) x (60menit/1

jam)

= (0,0028 N / 10 menit) x (60menit/1 jam)

= 0,0168 N/jam

6. Mencari Harga Konstanta

K =

- Menit ke - 0 → K = 0,0000

- Menit ke - 10 → K = 0,0168 N/jam / 0,4798 gr mol/L

= 0,0350 /jam

7. Mencari Average Reaktan Konsentrasi

Menit ke - 0 = 0,4826

Menit ke - 10 = Ca menit ke 0 + Ca menit ke 10 / 2

= 0,4826 N + 0,4798 N / 2

= 0,4812 N

B. Grafik

C. TABULASI DATA

Samp

el

No

Time

Rexc

(gr mol

/liter)

Conc

Total

acid

(gr mol

/liter)

Conc.

asetic

acid

(gr mol

/liter)

Conc.

metyl

Asetat

(gr mol

/liter)

average

React

reaktor

(gr mol

/liter)

average

Conc.c

(gr mol

/liter)

Reactio

n rate

Consta

nta K

(hr -1)

1 0 0,4853 0,000 0,4826 0,000 0,000 0,4826

2 10 0,4881 0,0028 0,4798 0,0168 0,0350 0,4812

3 20 0,5469 0,0046 0,4210 0,1764 0,4190 0,4504

4 30 0,5786 0,0753 0,3893 0,0634 0,1628 0,4051

5 40 0,5786 0,0933 0,3893 0,000 0,000 0,3893

6 50 0,6253 0,1407 0,3426 0,0560 0,1634 0,3659

BAB VI

KESIMPULAN

1. Semakin lama waktu reaksi, semakin tinggi volume titrasi yang

dibutuhkan

2. Semakin tinggi konsentrasi total acid, maka konsentrasi metil asetat

semakin rendah

3. Kecepatan reaksi semakin lama semakin tinggi tetapi terjadi juga

penurunan kecepatan reaksi disebabkan volume titrasi yang tidak

konstan.

DAFTAR PUSTAKA

Jp. Holman. Lienda Handoyo (1998) Teknologi Kimia 2, Surabaya : Prada

Paramita.

Penulis. 2012. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia – II. Pendidikan

Teknologi Kimia Industri.

Vincent, Michael,. Dkk. ’Pengolahan Effluent Fermentor Biogas Secara Aerobik

Menggunakan Reaktor Alir Tangki Berpengaduk’. Departemen Teknik

Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sumatra Utara: Medan, 2013.

Warren L. Mc Cabe, Julian C. Smit dan Peter Harriok. Jilid 2. Edisi ke empat.