REAKSI RUNAWAY PADA REAKTOR UNGGUN TETAP KATALITIK

Abstract

The frequently problems on the operation of fixed bed reactor are flow maldistribution and hot spot. These are very complicate, dependent and will decrease the performance of reactor. Intended for exothermic reactions and complex, the reactor is possibly will thermal runaway reaction. This reaction is indicated with greatly and suddenly of increasing of temperature. Therefore, the accident of reactor will be occurred. The aim of this research is finding the source of thermal runaway reaction on fixed bed catalytic reactor. The operation of reactor isn't on design operation condition is one of the source of runaway reaction. For this case, it will be studied the effect of feed rate, mol feed fraction, feed temperature and wall temperature, to runaway reaction. The studied reaction is partial oxidation of methanol to formaldehyde using Ferric Molibdate Oxide (Fe/Mo/0) like in formaldehyde production unit of PT. Pupuk Kaltim. This research is considered the experimental in laboratory and computer simulation. Reactor is designed from glass, which it is heated and controlled by termo-regulator. The temperature is indicated by termocouple. Computer simulation are consist of modelling, literature data collection and validation. The variable of simulation are feed rate, feed fraction, feed temperature and wall temperature. The result show; (i) computer program is valid based on chemical engineering tools and the prediction is good compared experimental data, (ii) the flow maldistribution and hot spot is occurred on fixed bed catalytic reactor, (iii) feed temperature, wall temperature, and feed rate is not affected to runaway reaction, (iv) runaway reaction will be occurred if feed fraction of methanol is higher than design value, in this case not more than 0.1. Chcmical Engineering Department, Engineering Faculty, Diponegoro University, Semarang Number: 68/P2 I PT/DPPM/PID/111/2004 Dalam pengoperasian rcaktor unggun tetap katalitik seringkali dijumpai masalah distribusi aliran tidak merata dan panas terlokalisir. Kedua masalah ini sangat komplikatif dan saling mempengaruhi serta akan menurunkan kinerja reaktor. Terlebih jika reaktor melangsungkan reaksi-reaksi yang bersifat eksotermik dan kompleks, maka sangatlah memungkinkan terjadinya reaksi runaway. Reaksi runaway ini ditandai dengan naiknya temperatur reaktor yang sangat tinggi dan mendadak. Jika peristiwa ini terjadi, maka akan sulit ditangani dan terjadilah ledakan rcaktor. Tujuan penelitian ini adalah mencari penyebab terjadinya reaksi runaway path reaktor unggun Map katalitik. Salah satu penyebab terbesar adalah pengoperasian reaktor yang berada dalam kondisi yang tidak sesuai dengan desain. Untuk itu, akan dipelajari pengaruh laju alir massa umpan, konsentrasi reaktan di umpan, temperatur umpan dan temperatur pendingin terhadap kecenderungan terjadinya reaksi runaway. Reaksi yang dikaji adalah reaksi oksidasi metanol menjadi formaldehid menggunakan katalis Besi Molibdenum Oksida (Fe/Mo/O) seperti yang digunakan pada reaktor di unit produksi formaldehid PT. Pupuk Kaltim. Penehtian dilaksanakan dengan melakukan kegiatan eksperimental di laboratorium dan simulasi menggunakan komputer. Reaktor dirancang dart pipa gelas tahan panas yang dibalut dengan sabuk pemanas dimana temperatur sabuk pemanas dikendalikan menggunakan termo¬regulator. Untuk mendapatkan data temperatur reaktor maka digunakan termokopel. Sedangkan simulasi menggunakan komputer dilakukan melalui beherapa tahapan yakni; pemodelan, pengumpulan data pendukung, dan validasi. Selanjutnya dilakukan simulasi dengan menganalisis sensitivitas laju alir massa umpan, konsentrasi reaktan di umpan, temperatur umpan dan temperatur pendingin terhadap terjadinya reaksi runaway. Hashl penelitian menunjukkan bahwa; (i) program komputer yang digunakan dalam simulasi ini telah terbukti benar menutut kaidah-kaidah proses dan hasil prediksinya secara kualitatif dan kuantitatif mendekati hasil eksperimen, (ii) di dalam reaktor unggun tetap terjadi distribusi aliran tidak merata dan temperatur hot spot, (iii) analisis sensitivitas parameter operasi menunjukkan bahwa perubahan kondisi temperatur umpan, temperatur dinding dan lajualir massy umpan tidak akan inengaralt atau mendorong terjadinya reaksi runaway, (iv) reaksi runaway hanya akan terjadi jika konsentrasi metanol di umpan sangat tinggi (melebihi baths desain reaktor), dalam penelitian ini direkomendasikan fraksi metanol dalam umpan tidak botch lebih dari 0,1.