Perpindahan massa disertai reaksi kimia sistem cair-cair yang tidak saling melarut untuk reaksi hidrolisis bensoil klorida

KUSTIYAH, Elvi, Prof.Ir. Wahyudi Budi Sediawan, SU.,PhD

2004 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Proses perpindahan massa disertai reaksi kimia secara luas dijumpai pada industri-industri kimia, misalnya pada proses ekstraksi yang disertai reaksi kimia juga pada proses hidrolisis halogen organik. Untuk merancang proses-proses tersebut diperlukan informasi mengenai kelakuan bahan-bahan yang berinteraksi. Salah satu informasi yang paling penting untuk perancangan proses ini adalah karakter perpindahan massa dan karakter reaksi kimianya. Nilai koefisien perpindahan massa dan nilai konstanta kecepatan reaksi selanjutnya dapat digunakan untuk menyusun pendekatan matematis yang sesuai untuk sistem cair-cair tersebut. Nilai ini juga dapat digunakan untuk menentukan regime yang mengontrol sistem tersebut. Penelitian ini menggunakan rangkaian alat yang terdiri dari labu leher tiga yang dilengkapi dengan pendingin balik, pengaduk merkuri dan konduktometer. Dibuat perbandingan awal bensoil klorida-air tertentu dengan kecepatan putar pengaduk dan suhu tertentu pula sesuai yang telah ditentukan. Mengukur nilai konduktivitasnya setiap 40 detik sampai nilainya tidak ada perubahan lagi. Nilai konduktivitas ini selanjutnya dikonversikan ke dalam nilai konsentrasi HCl dengan menggunakan kurva standart hubungan antara konduktivitas dengan konsentrasi HCl yang telah dibuat sebelumnya. Dengan menganalisa regime kimia yaitu pada saat t awal akan diperoleh nilai konstanta kecepatan reaksi (k') sedangkan untuk mendapatkan nilai koefisien perpindahan massanya (kLao) dapat diperoleh pada regime dinamik yaitu pada saat t akhir. Nilai konstanta kecepatan reaksi (k') tidak dipengaruhi oleh kecepatan putar pengaduk maupun perbandingan awal pereaktan tetapi nilainya dipengaruhi oleh suhu. Hubungan antara k' dengan suhu ini dapat dinyatakan dengan persamaan : lnk' = 19,015 -7624,8 / T dan persamaan ini memiliki kesalahan relatif rata-rata = 15,85%, Hubungan antara koefisien perpindahan massa dengan kecepatan putar pengaduk dapat dinyatakan dalam hubungan antara kelompok tak berdimensi sebagai berikut : Untuk perbandingan awal bensoil klorida-air = 5:250 Sh = 36,51 Re 0,86 Sc 1/3 Untuk perbandingan awal bensoil klorida-air =2,5:250 Sh = 20,45 Re 0,87 Sc 1/3 Untuk perbandingan awal bensoil klorida-air =0,5:250 Sh = 2,31 Re 0,862 Sc 1/3 Persamaan-persamaan tersebut memiliki kesalahan relatif rata-rata = 15,29-16,95%.

Mass transfer followed by a chemical reaction is widely used in chemical industries, such as reactive extraction process and hydrolysis of organic halogen. In this process design , information on chemical compounds interacting in a system must be known. Important information for the scheme of process is the characteristic of mass transfer and reaction. The values of mass transfer coefficient and reaction rate constant are used to support the appropriate mathematical approach for liquidliquid system. The values are also applicable to determine the regime controlling the system. The sample was made by mixing benzoyl chloride and water with a certain ratio in a three necks glass equipped with a cooler, agitator and conductometer. Every 40 second, the conductivity was measured until stable conductivity was reached. This value was converted into HCl concentration with a standard curve has been made before. By analyzing the regime on the curve obtained, the value of reaction rate constant (k') was obtained at the chemical regime on the initial period and the value of mass transfer coefficient (kLao) was obtained at the dynamic regime on the last period. The reaction rate constant (k') is independent on agitation speed and reactant ratio, but dependent on temperature. The relation between k' and temperature can be approximated by the equation: lnk' = 19.015 -7624.8 / T with average deviation of 15.85%. The relation between mass transfer coefficient and agitator speed can be represented by Sherwood, Reynolds and Schmidt number in the equations: benzoyl chloride - water ratio = 5:250 Sh = 36.5 Re 0.86 Sc 1 / 3 benzoyl chloride - water ratio = 2.5:250 Sh = 20.45 Re 0.87 Sc 1 / 3 benzoyl chloride - water ratio = 0.5:250 Sh = 2.3 Re 0.86 Sc 1 / 3 with average deviation is 15.28 -16.95%.

Kata Kunci : Perpindahan Massa,Reaksi Kimia,Hidrolisis Bensoil Klorida, benzoyl chloride, hydrolysis, chemical reaction, mass transfers