1. Sebuah industri X menghasilkan gas buang NO yang berbahaya untuk lingkungan sebesar 3% Berdasarkan peraturan perundang-undangan ambang batas aman gas NO yang boleh dilepaskan ke lingkungan hanya sebesar 0,005% Oleh karena itu.persahaan memutuskan untuk mengolah kembali gas buang tersebut menggunakan packed-bed reactor (PBR) agar konsentrasi gas NO dapat diturunkan. Tentukan: a. Berat katalis dan panjang reaktor yang diperlukan untuk menurunkan konsentrasi NO sampai ambang batas yang diperbolehkan, jika laju alir gas NO sebesar 2times 10^-6m^3/s pada kondisi operasi 900^circ C dan tekanan 1 atm! 5 Berikut data tambahan yang diperlukan dalam perancangan: Karakteristik fluida pada kondisi operasi: V(mu )=1,53times 10^-3m^2/s;D_(AB)=2times 10^-3m^2/s;D_(s)=1,82times 10^-5m^2/s Karakteristik katalis dan bed: 3-600003. 544.8511.17 https://isnaning.clc.global.basine-hdi-1-1-1-111 g/m^3;rho _(c)(densitas katalis)=2,8g/cm^3;y=1;R=5mm Dimensi reactor: ID=2in;A_(c)=2,03times 10^-3m^2 b. Berapakah ukuran pellet yang harus digunakan agar resistensi diffusi internal dapat dihilangkan (n=

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita perlu menggunakan prinsip-prinsip dasar dari reaksi kimia dalam packed-bed reactor (PBR) dan konsep-konsep terkait seperti resistensi diffusi. Mari kita pecahkan langkah demi langkah.

Bagian (a):

Menentukan Berat Katalis dan Panjang Reaktor

1. Menentukan Laju Reaksi:
Laju reaksi untuk dekomposisi NO pada suhu tinggi dapat dinyatakan sebagai:
\[
r_{NO} = k \cdot C_{NO}
\]
Di mana \( r_{NO} \) adalah laju reaksi NO, dan \( C_{NO} \) adalah konsentrasi NO.

2. Menghitung Konsentrasi Awal NO:
Konsentrasi awal NO adalah 3% dari laju alir gas. Misalkan laju alir gas adalah \( Q \):
\[
Q = 2 \times 10^{-6} \, m^3/s
\]
\[
C_{NO,0} = \frac{3}{100} \times \frac{Q}{A} = \frac{3}{100} \times \frac{2 \times 10^{-6}}{2.03 \times 10^{-3}} \approx 2.97 \times 10^{-4} \, mol/m^3
\]

3. Menghitung Konsentrasi Akhir NO:
Konsentrasi akhir NO harus turun menjadi 0.005% dari laju alir gas:
\[
C_{NO,f} = \frac{0.005}{100} \times \frac{Q}{A} = \frac{0.005}{100} \times \frac{2 \times 10^{-6}}{2.03 \times 10^{-3}} \approx 4.94 \times 10^{-8} \, mol/m^3
\]

4. Menentukan Panjang Reaktor:
Untuk menentukan panjang reaktor, kita gunakan persamaan kontinuitas untuk PBR:
\[
L = \frac{F_{A} \cdot (C_{NO,0} - C_{NO,f})}{k \cdot C_{NO,0}}
\]
Di mana \( F_A \) adalah faktor area yang diberikan oleh:
\[
F_A = \frac{A_c}{A} = \frac{2.03 \times 10^{-3}}{2 \times 10^{-3}} \approx 1.015
\]

5. Menentukan Berat Katalis:
Berat katalis dapat dihitung dengan mempertimbangkan volume katalis yang diperlukan untuk mencapai konversi yang diinginkan. Volume katalis \( V_k \) dapat dihitung dari laju reaksi dan konsentrasi awal NO:
\[
V_k = \frac{F_A \cdot (C_{NO,0} - C_{NO,f})}{k \cdot \rho_c}
\]
Di mana \( \rho_c \) adalah densitas katalis (2.8 g/cm³ atau 2800 kg/m³).

Dengan substitusi nilai-nilai yang diberikan ke dalam persamaan di atas, kita dapat menghitung panjang reaktor dan berat katalis yang diperlukan.

Bagian (b):

Menentukan Ukuran Pellet

Untuk menghilangkan resistensi diffusi internal, kita harus memastikan bahwa ukuran pellet katalis cukup kecil sehingga resistensi diffusi internal tidak signifikan. Resistensi diffusi internal \( R_{ \) diberikan oleh:
\[
R_{Di} = \frac{L}{D_{s} \cdot A}
\]
Di mana \( L \) adalah panjang reaktor, \( D_s \) adalah difusivitas superfisial, dan \( A \) adalah luas permukaan katalis.

Dengan menentukan ukuran pellet yang sesuai, kita dapat memastikan bahwa resistensi diffusi internal dihilangkan, sehingga laju reaksi optimal dicapai.

Dengan mengikuti langkah-langkah ini, Anda dapat menentukan berat katalis dan panjang reaktor yang diperlukan serta ukuran pellet yang optimal untuk aplikasi ini.