Reaksi Amonia dalam Reaktor Fase Gas: Analisis dan Implikasiny
Reaksi amonia dijalankan dalam reaktor fase gas dengan persamaan reaksi: NHO + NO + H₂O Dalam reaktor ini, oksigen disuplai dari udara yang diumpankan ke reaktor dengan 25% berlebihan. Kita akan menganalisis beberapa aspek terkait reaksi ini. a. Jumlah Udara dalam Umpan Untuk menentukan jumlah udara dalam umpan, kita perlu mempertimbangkan jumlah amonia yang diumpankan dan persentase kelebihan oksigen yang diberikan. Dalam kasus ini, diumpankan 100 gmol/jam NH₃ dengan suhu 30°C dan udara pada suhu 40°C. Untuk menghitung jumlah udara dalam umpan, kita dapat menggunakan persamaan berikut: NH₃ + 5/4 O₂ → N₂ + 3/2 H₂O Dalam persamaan ini, kita dapat melihat bahwa setiap mol amonia membutuhkan 5/4 mol oksigen. Oleh karena itu, jumlah udara dalam umpan dapat dihitung sebagai berikut: Jumlah udara dalam umpan = (100 gmol/jam NH₃) x (5/4 mol O₂/mol NH₃) = 125 gmol/jam O₂ Jadi, jumlah udara dalam umpan adalah 125 gmol/jam. b. Komposisi Gas Hasil Jika konversi hanya 80%, kita dapat menentukan komposisi gas hasil dengan menggunakan persamaan reaksi yang diberikan. Dalam kasus ini, kita dapat menggunakan persamaan berikut: NH₃ + 5/4 O₂ → N₂ + 3/2 H₂O Jika konversi hanya 80%, artinya hanya 80% dari amonia yang bereaksi. Oleh karena itu, kita dapat menghitung jumlah gas hasil dengan mengalikan jumlah amonia yang diumpankan dengan konversi: Jumlah gas hasil = (100 gmol/jam NH₃) x (80%) = 80 gmol/jam gas hasil Dalam kasus ini, kita dapat melihat bahwa setiap mol amonia menghasilkan 1 mol nitrogen (N₂) dan 3/2 mol air (H₂O). Oleh karena itu, komposisi gas hasil adalah sebagai berikut: N₂: 80 gmol/jam H₂O: (3/2) x 80 gmol/jam = 120 gmol/jam Jadi, komposisi gas hasil adalah 80 gmol/jam N₂ dan 120 gmol/jam H₂O. c. Panas Reaksi Reaktor Untuk menentukan panas reaksi reaktor, kita perlu menggunakan entalpi pembentukan amonia (NH₃), nitrogen (N₂), dan air (H₂O). Dalam kasus ini, kita dapat menggunakan data entalpi pembentukan standar untuk menghitung panas reaksi reaktor. Dalam persamaan reaksi yang diberikan, kita dapat melihat bahwa setiap mol amonia menghasilkan 1 mol nitrogen (N₂) dan 3/2 mol air (H₂O). Oleh karena itu, panas reaksi reaktor dapat dihitung sebagai berikut: Panas reaksi reaktor = (1 mol N₂ x entalpi pembentukan N₂) + (3/2 mol H₂O x entalpi pembentukan H₂O) - (1 mol NH₃ x entalpi pembentukan NH₃) d. Eksotermis atau Endotermis? Untuk menentukan apakah reaktor ini eksotermis atau endotermis, kita perlu membandingkan panas reaksi reaktor dengan nol. Jika panas reaksi reaktor positif, itu berarti reaktor adalah eksotermis. Jika panas reaksi reaktor negatif, itu berarti reaktor adalah endotermis. Setelah menghitung panas reaksi reaktor, kita dapat membandingkannya dengan nol untuk menentukan apakah reaktor ini eksotermis atau endotermis. Dengan demikian, dengan menganalisis reaksi amonia dalam reaktor fase gas, kita dapat menentukan jumlah udara dalam umpan, komposisi gas hasil, panas reaksi reaktor, dan apakah reaktor ini eksotermis atau endotermis.