Teknik Reaksi Kimia: Mata Kuliah Khas Teknik Kimia

Mata kuliah unik yang tidak dimiliki oleh jurusan lain adalah teknik reaksi kimia (TRK) atau teknik reaktor. Anda boleh cari di kurikulum jurusan lain. Pelajaran mengenai teknik reaksi kimia tidak diajarkan di jurusan manapun kecuali teknik kimia. Perpindahan panas, mekanika fluida, dan perpindahan massa masih bisa ditemukan di jurusan teknik mesin, malah mereka mungkin mempelajarinya lebih mendalam daripada di jurusan teknik kimia. Pun peristiwa perpindahan yang menjadi “hantu” di teknik kimia juga diajarkan di jurusan teknik metalurgi. Jadi kita punya kawan berdiskusi sekaligus menangis ketika belajar peristiwa perpindahan. Pengendalian proses juga menjadi salah satu mata kuliah inti di jurusan teknik fisika dan instrumentasi. Jadi, rasanya tidak berlebihan kalau mahasiswa teknik kimia perlu menaruh perhatian khusus pada mata kuliah TRK.

Apa sih yang diajarkan mata kuliah TRK?. Pada prinsipnya mata kuliah TRK menerangkan tentang evaluasi unjuk kerja reaktor kimia dengan parameter konversi, selektivitas, volume reaktor, kebutuhan panas, jumlah panas yang harus diambil, profil (temperatur, konsentrasi reaktan, produk) melalui pendekatan konsep reaktor ideal maupun model-model reaktor non ideal. Pengetahuan kimia dasar, neraca massa dan energi, kinetika reaksi kimia, katalis, termodinamika, peristiwa perpindahan, kalkulus dan metode numerik merupakan kunci untuk memahami teknik reaksi kimia dengan baik. Pada saatnya nanti, mata kuliah teknik reaksi kimia akan berguna sebagai dasar dalam perancangan reaktor maupun evaluasi reaktor terpasang.

Bukan tanpa sebab ilmu-ilmu sains dan rekayasa mendasarkan banyak konsep berdasarkan asumsi-asumsi model ideal, sebut saja konsep gas ideal, larutan ideal, siklus Carnot (siklus ideal termodinamika). Begitupun halnya dengan reaktor, konsep reaktor ideal dirumuskan untuk memudahkan analisis secara matematis suatu reaktor kimia sekaligus sebagai patokan terhadap reaktor nyata. Keidealan reaktor secara sederhana diungkapkan dalam model aliran sumbat untuk reaktor pipa dan pencampuran seragam untuk reaktor tangki berpengaduk. Atas dasar itu tipe reaktor kontinu ideal dapat dibedakan  menjadi dua tipe yaitu, reaktor aliran sumbat (plug flow reactor) dan reaktor tangki ideal kontinu (continuous stirred tank reactor).

PFR dan CSTR

Selain konsep reaktor ideal, keterlibatan panas dalam reaksi kimia dalam reaktor juga dibahas dalam mata kuliah TRK seperti reaktor isotermal, reaktor non isotermal adiabatik dan reaktor non isotermal nonadiabatik. Reaktor isotermal merupakan reaktor unggun tetap yang bertemperatur tetap di sepanjang reaktor. Reaktor adiabatik merupakan reaktor unggun tetap dengan sistem dibuat tidak terjadi pertukaran kalor dengan lingkungan. Jika reaksi eksotermik, maka aliran gas keluar akan memiliki temperatur lebih tinggi daripada aliran masuk dalam reaktor, sebaliknya untuk reaksi endotermik, temperatur gas keluar lebih rendah dari aliran masuk. Pada reaktor nonisotermal dan nonadiabatik temperatur di sepanjang reaktor berubah dan pertukaran panas dengan lingkungan terjadi.

Selanjutnya, materi tentang konsep model untuk reaktor non ideal mungkin akan diperkenalkan dalam perkuliahan teknik reaksi kimia tingkat sarjana. Namun jika anda berminat belajar lebih dalam tentang reaktor non ideal, jurusan teknik kimia umumnya membuka mata kuliah teknik reaksi kimia lanjut yang merupakan mata kuliah pilihan untuk tingkat sarjana dan mata kuliah wajib untuk tingkat pascasarjana. Mata kuliah yang penting untuk dipelajari karena pada akhirnya setelah turun dari kayangan anda tidak akan pernah menemukan reaktor ideal. Yang ada hanyalah mendekati ideal pada kondisi-kondisi tertentu.

Teguh Kurniawan//23 Juli 2015

Leave a Comment