- Reaktor Batch vs CSTR
- Desain CSTR
- PFR vs CSTR
- Kekuatan dan kelemahan
- Distribusi Waktu Tinggal CSTR (RTD)
- Pemodelan dan Simulasi CSTR
- Integrasi PAT
- Aplikasi Industri
- Kutipan dan Referensi
- Pertanyaan Umum
Apa itu Continuous Stirred Tank Reactor?
Continuous stirred tank reactor (CSTR) adalah bejana reaksi di mana reagen, reaktan, dan pelarut mengalir ke reaktor sementara produk reaksi secara bersamaan keluar dari bejana. Dengan cara ini, reaktor tangki dianggap sebagai alat yang berharga untuk pemrosesan kimia berkelanjutan.
Reaktor CSTR dikenal karena pencampurannya yang efisien dan kinerja yang stabil dan seragam dalam kondisi steady-state. Biasanya, komposisi output sama dengan bahan di dalam reaktor, yang tergantung pada waktu tinggal dan laju reaksi.
Dalam situasi di mana reaksi terlalu lambat, ketika dua cairan yang tidak bercampur atau kental memerlukan laju agitasi yang tinggi, atau ketika perilaku aliran steker diinginkan, beberapa reaktor dapat dihubungkan bersama untuk membuat kaskade CSTR.
CSTR mengasumsikan skenario backmixing yang ideal, yang merupakan kebalikan dari reaktor aliran plug (PFR).
Link Cepat
CSTR vs Reaktor Batch
Secara umum, reaktor dapat diklasifikasikan sebagai reaktor kontinu (Gbr. 1) atau batch (Gbr. 2). CSTR biasanya berukuran lebih kecil dan memungkinkan penambahan reaktan dan reagen tanpa hambatan sementara produk dapat mengalir keluar terus menerus tanpa gangguan.
Sebaliknya, reaktor batch adalah reaktor kimia yang melibatkan penambahan sejumlah reaktan tetap ke bejana reaktor, diikuti oleh proses reaksi sampai produk yang diinginkan diperoleh. Tidak seperti reaktor kontinu, reaktan tidak ditambahkan terus menerus, dan produk tidak dihilangkan terus menerus. Selain itu, reaktor batch tidak tercampur secara seragam, dan kondisi suhu dan tekanan dapat bervariasi selama reaksi.
CSTR memiliki kemampuan unik untuk menangani konsentrasi reaktan yang lebih tinggi, serta reaksi yang lebih energik karena sifat perpindahan panasnya yang unggul dibandingkan dengan reaktor batch. Dengan cara ini, CSTR dianggap sebagai alat pendukung kimia aliran.
Desain dan Pengoperasian CSTR
Continuous stirred tank reactor (CSTRs) terdiri dari:
- Reaktor tangki
- Sistem pengadukan untuk mencampur reaktan (impeller atau pengenalan reaktan yang mengalir cepat)
- Pipa umpan dan keluar untuk memperkenalkan reaktan dan mengeluarkan produk
CSTR paling sering digunakan dalam pemrosesan industri, terutama dalam reaksi aliran fase cair homogen di mana agitasi konstan diperlukan. Namun, mereka juga digunakan dalam industri farmasi dan untuk proses biologis, seperti kultur sel dan fermentor.
CSTR dapat digunakan dalam aplikasi kaskade (Gbr. 3) atau mandiri (Gbr. 1).
CSTR dan PFR
Apa Perbedaan Antara CSTR dan PFR (plug flow reactor)?
CSTR (Gambar 1) dan PFR (Gambar 4) keduanya digunakan dalam kimia aliran kontinu. CSTR dan PFR dapat berfungsi sebagai sistem reaksi mandiri atau digabungkan untuk membentuk bagian dari proses aliran kontinu. Pencampuran adalah aspek penting dari CSTR, sedangkan PFR dirancang sebagai reaktor tubular di mana busi bergerak individu mengandung reaktan dan reagen, bertindak sebagai reaktor batch mini. Setiap steker dalam PFR memiliki komposisi yang sedikit berbeda, dan mereka bercampur secara internal, tetapi tidak dengan steker terdekat di depan atau di belakangnya. Dalam CSTR campuran ideal, komposisi produk seragam di seluruh volume, sedangkan dalam PFR, komposisi produk bervariasi tergantung pada posisinya di dalam reaktor tubular. Setiap jenis reaktor memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri jika dibandingkan dengan yang lain.
Sementara CSTR dapat menghasilkan sejumlah besar produk per unit waktu dan dapat beroperasi untuk waktu yang lama, itu mungkin bukan pilihan terbaik untuk reaksi dengan kinetika lambat. Dalam kasus seperti itu, reaktor batch biasanya merupakan pilihan yang lebih disukai untuk sintesis.
Reaktor aliran plug umumnya lebih hemat ruang dan memiliki tingkat konversi yang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis reaktor lainnya. Namun, mereka tidak cocok untuk reaksi yang sangat eksotermik karena dapat menjadi tantangan untuk mengendalikan lonjakan suhu yang tiba-tiba. Selain itu, PFR biasanya memerlukan biaya operasi dan pemeliharaan yang lebih tinggi daripada CSTR.
Keuntungan CSTR dibandingkan PFR
- Kontrol suhu mudah dipertahankan
- Perilaku CSTR dipahami dengan baik, termasuk dalam pencampuran (kemampuan untuk menangani padatan dan bubur), kalorimetri reaksi, opsi dosis, dan kinetika kimia
- Lebih murah dan lebih mudah dibangun daripada sistem aliran khusus khusus
- Bagian dalam reaktor dapat diakses untuk teknologi analitik proses (PAT)
- Beberapa unit dapat dengan mudah digabungkan untuk operasi kaskade atau integrasi dalam sistem aliran yang lebih kompleks dengan PFR, dll.
Memajukan Kimia Hijau
Lihat daftar lengkap sumber daya kimia hijau dan berkelanjutan kami termasuk studi kasus dan contoh industri. Dokumen teknis ini menunjukkan bagaimana informasi yang disediakan oleh teknologi canggih dari METTLER TOLEDO membantu mendukung kimia hijau dan berkelanjutan dalam penelitian, pengembangan, serta produksi molekul dan produk farmasi, kimia, dan polimer
Optimalisasi Kinerja CSTR
Distribusi Waktu Tinggal CSTR (RTD)
Distribusi waktu tinggal (RTD) menggambarkan durasi komponen fluida tetap berada dalam sistem atau reaktor. Waktu tinggal CSTR berkaitan dengan waktu yang dihabiskan reaktan di reaktor sebelum mereka meninggalkannya.
Memahami distribusi waktu tinggal CSTR sangat penting dalam merancang dan mengoptimalkan reaktor untuk reaksi kimia. Ini membantu dalam mengevaluasi efisiensi reaktor dan durasi yang diperlukan untuk mencapai reaksi lengkap. Penyimpangan dari idealitas dapat dihasilkan dari penyaluran cairan melalui kapal, daur ulang cairan di dalam kapal, atau adanya daerah campuran atau stasioner yang buruk di kapal. Akibatnya, fungsi distribusi probabilitas, RTD, digunakan untuk menggambarkan jumlah waktu bahwa setiap bagian terbatas dari fluida berada di reaktor. Ini membantu untuk mengkarakterisasi karakteristik pencampuran dan aliran dalam reaktor dan untuk membandingkan perilaku reaktor dengan model ideal. Misalnya, kaskade CSTR menunjukkan waktu tinggal dan resolusi reaksi yang lebih ketat karena jumlah reaktor meningkat dalam pengaturan kaskade.
Distribusi waktu tinggal cairan dalam bejana dapat ditentukan secara eksperimental dengan penambahan zat pelacak non-reaktif ke dalam saluran masuk sistem. Konsentrasi pelacak ini bervariasi berdasarkan fungsi yang diketahui dan kondisi aliran keseluruhan dalam bejana ditentukan dengan melacak konsentrasi pelacak dalam limbah bejana.
Pemodelan untuk Kimia yang Lebih Hijau
Kimia hijau dan berkelanjutan adalah tren yang berkembang di industri farmasi dan kimia halus. Pendekatan kimia ini bertujuan untuk meminimalkan dampak lingkungan dari proses kimia dengan mengurangi limbah dan konsumsi energi, menggunakan sumber daya terbarukan, dan merancang proses yang aman dan efisien.
Dengan menggunakan perangkat lunak pemodelan, para ilmuwan dan insinyur dapat memprediksi bagaimana reaksi kimia akan berperilaku dalam kondisi yang berbeda, mengoptimalkan kondisi reaksi untuk mengurangi limbah dan konsumsi energi, dan merancang proses yang lebih aman dan lebih efisien. Misalnya, evaluasi kimia batch versus aliran dapat dilakukan dengan cepat, atau menentukan ukuran CSTR untuk kinerja terbaik. Proses berkelanjutan mungkin lebih berkelanjutan daripada batch, untuk alasan seperti volume yang lebih rendah, penggunaan pelarut yang lebih sedikit, dan siklus pembersihan yang berkurang.
Pemodelan dan simulasi reaksi kimia sangat cocok untuk mendukung inisiatif kimia hijau. Kemampuan pemodelan canggih Scale-up Suite memungkinkan pengguna untuk secara akurat mensimulasikan reaksi kimia kompleks, termasuk reaksi multi-langkah dan mengoptimalkan parameter proses seperti suhu, tekanan, dan konsentrasi reaktan untuk meminimalkan limbah dan memaksimalkan hasil.
Scale-up Suite™ juga memiliki fitur yang memungkinkan pengguna untuk menilai dampak lingkungan dari proses mereka, seperti menghitung jejak karbon atau konsumsi energi dari reaksi tertentu. Informasi ini dapat membantu pengguna membuat keputusan berdasarkan informasi tentang desain proses dan mengidentifikasi peluang untuk membuat proses mereka lebih berkelanjutan.
CSTR dan Teknologi Analisis Proses (PAT)
Reaktor kimia skala laboratorium otomatis dapat membantu konversi dari batch ke operasi CSTR.
- Reaktor sintesis paralel seperti EasyMax memiliki beberapa reaktor independen yang terkontrol dengan baik yang dapat digunakan secara individu atau bersama-sama sebagai CSTR
- Reaktor sintesis dan sistem kontrol reaktor dapat beroperasi sebagai sistem CSTR tunggal atau berpasangan dengan reaktor lain yang dikendalikan dari PC yang sama
- Untuk kristalisasi atau reaksi multi-fase, perbedaan tekanan dapat digunakan untuk mentransfer bubur
Teknologi analitik proses sangat berharga dalam menjaga kondisi stabil tetap dipantau dan dikontrol dengan baik.
- Spektroskopi FTIR dan spektroskopi Raman memberikan pengukuran spesies reaksi kritis secara real-time.
- Misalnya, dalam kristalisasi kontinu, spektrometer FTIR dapat mengukur dan menyajikan konsentrasi steady state dari satu atau lebih zat terlarut utama.
- Spektrometer Raman mengukur dan memantau perkembangan bentuk kristal sebagai fungsi waktu
- ParticleTrack menggunakan Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM) untuk memantau parameter kristalisasi utama, termasuk distribusi ukuran partikel dan panjang akor
- Probe pH dan O₂ terus memantau kondisi dalam CSTR - sesuai kebutuhan
Butuh Bantuan dengan Aplikasi Anda?
Pakar Kami Siap Membantu
Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan bantuan dengan aplikasi teknis Anda, tim Konsultan Aplikasi Teknis kami siap memandu Anda ke arah yang benar.
Aplikasi Industri
Proses Berkelanjutan untuk Produksi Diazometana yang Aman
ReactIR memonitor konsentrasi Diazoketon dan digunakan untuk penentuan RTD
Para penulis melaporkan pengembangan generator diazometana yang terdiri dari kaskade CSTR dengan teknologi pemisahan membran internal. Mereka menggunakan teknologi ini dalam tiga langkah, sintesis teleskop kiral α-kloroketon - senyawa antara penting dalam sintesis inhibitor protease HIV. Sebuah reaktor koil digunakan untuk menghasilkan anhidrida campuran yang dilewatkan ke kaskade diazometana CSTR. Membran Teflon memungkinkan difusi diazometana ke dalam CSTR di mana ia bereaksi dengan anhidrida untuk membentuk diazoketon yang sesuai. Diazoketon kemudian diubah menjadi α-kloroketon melalui reaksi dengan HCl dalam reaktor batch.
Pengukuran ReactIR digunakan untuk mengikuti pembentukan senyawa diazoketon antara (pelacakan puncak 2107 cm-1) dan juga untuk secara eksperimental menentukan distribusi waktu tinggal untuk sistem dengan melacak zat pelacak. Percobaan pelacak yang dipantau oleh ReactIR menentukan bahwa lima volume reaktor CSTR kedua dalam kaskade diperlukan untuk mencapai kondisi stabil, sesuai dengan waktu start-up 6 jam.
Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., & Kappe, C. O. (2019). Desain dan optimalisasi kaskade reaktor tangki berpengaduk kontinu untuk produksi diazometana berbasis membran: sintesis α-kloroketon. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 23(7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
Sistem Kopling Suzuki Aliran Intermiten Otomatis dengan Operasi Hilir Terkait
OptiMax digunakan sebagai bejana reaksi MSMPR dalam kristalisasi kontinu
Para penulis melaporkan pengembangan sistem untuk memungkinkan kopling Suzuki cair-cair aliran intermiten yang sepenuhnya otomatis, serta menangani perawatan logam batch dan kristalisasi berkelanjutan. Sehubungan dengan kristalisasi kontinu, reaktor OptiMax digunakan secara seri sebagai bejana Multistage Mixed Suspension and Mixed Product Removal (MSMPR) yang menggerakkan kristalisasi antisolvent suhu sekitar.
Bejana MSMPR ini bertindak sebagai CSTR yang memproduksi dan mentransfer bubur yang mengandung kristal produk. Para penulis melaporkan bahwa waktu tinggal nominal dalam crystallizers dihitung dengan volume pengisian crystallizers dibagi dengan laju aliran total feed yang masuk. PAT, termasuk ParticleTrack dengan FBRM dan reflektansi total yang dilemahkan (ATR), digunakan dalam mengukur kristalisasi kontinu.
Cole, KP, Campbell, BM, Forst, MB, McClary Groh, J., Hess, M., Johnson, MD, Miller, RD, Mitchell, D., Polster, CS, Reizman, BJ, & Rosemeyer, M. (2016). Pendekatan aliran intermiten otomatis untuk kopling Suzuki berkelanjutan. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 20(4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
Kaskade PFR-CSTR untuk Kristalisasi Reaktif Berkelanjutan
ReactIR dan ParticleTrack menyediakan informasi PAT dan umpan balik
Para penulis melaporkan pengembangan sistem reaktor aliran kaskade PFR-CSTR gabungan yang menggabungkan sensor FTIR dan FBRMinline sebagai teknologi analitik proses. Sistem ini digunakan untuk menyelidiki beberapa kristalisasi reaktif kontinu, menentukan morfologi kristal, distribusi ukuran kristal, reaksi dan hasil kristalisasi dan tingkat supersaturasi. Distribusi waktu tinggal (RTD) untuk kaskade PFR, CSTR dan kaskade PFR-CSTR diukur dan menunjukkan bahwa kaskade PFR-CSTR gabungan memiliki RTD yang sedikit lebih panjang daripada kaskade CSTR saja. Untuk kristalisasi reaktif, hasil yang lebih tinggi diperoleh untuk sistem kaskade PFR-CSTR sebagai hasil dari RTD PFR yang lebih sempit, meminimalkan bahan yang tidak bereaksi dan pembentukan pengotor.
Probe ReactIR dan ParticleTrack mengukur konsentrasi reaktan dan panjang akord kristal selama proses kristalisasi reaktif. Konsentrasi reaktan dalam cairan induk yang diukur dengan ReactIR sesuai dengan hasil HPLC (kesalahan prediksi < 0,17%). Pengukuran ParticleTrack menunjukkan panjang akord yang relatif stabil ~ 150 μm.
Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Al Ismaili, L. Q., Su, Q., mengatakan, R., Lahir, SC, Takizawa, B., O'Connor, TF, Yang, X., Ramanujam, S., & Mascia, S. (2020). Kristalisasi reaktif berkelanjutan dari API dalam kaskade PFR-CSTR dengan PAT in-line. Kimia &; Teknik Reaksi, 5(10), 1950–1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
Sumber Informasi Terkait
Kutipan dan Referensi
Reaktor tangki berpengaduk terus menerus dalam publikasi jurnal
- Glace, M., Wu, W., Kraus, H., Acevedo, D., Roper, TD, & Mohammad, A. (2023). Pengembangan proses sintesis berkelanjutan untuk carbamazepine menggunakan spektroskopi Raman in-line yang divalidasi dan pemodelan kinetik untuk simulasi gangguan. Kimia dan Teknik Reaksi. https://doi.org/10.1039/d2re00476c
- Copelli, S., Petrucci, NB, Florit, F., & Barozzi, M. (2022). Meningkatkan Keamanan dengan Menggeser Polimerisasi Semi-Batch menjadi Produksi Semi-Kontinyu. DOAJ (DOAJ: Direktori Jurnal Akses Terbuka). https://doi.org/10.3303/cet2290101
- Muir, R., G, B. J., Pearsall, A., Jorgensen, MJ, Sims, B., Yonoski, K., Mehta, N., & Salan, JS (2021). Pengembangan proses berkelanjutan yang aman untuk natrium nitrotetrazolate melalui fase padat "menangkap dan melepaskan." Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 25(8), 1882–1888. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00129
- Talicska, CN, O'Connell, EC, Ward, HW, Diaz, A., Hardink, M., Foley, DP, Connolly, D., Girard, KP, & Ljubicic, T. (2022). Teknologi analitik proses (PAT): aplikasi untuk mengalirkan proses untuk pengembangan bahan farmasi aktif (API). Kimia dan Teknik Reaksi, 7(6), 1419–1428. https://doi.org/10.1039/d2re00004k
- Ahmed, B., Brown, C., McGlone, T., Bowering, D., Sefcik, J., & Florence, A. J. (2019). Rekayasa atribut partikel asetaminofen menggunakan platform kristalisasi penggilingan basah. Jurnal Internasional Farmasetika, 554, 201–211. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.073
- Copelli, S., Barozzi, M., Petrucci, N., & Moreno, VC (2019). Pemodelan dan optimalisasi proses reaktor polimerisasi emulsi skala penuh. Jurnal Teknik Kimia, 358, 1410–1420. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.055
- Glace, A. M., Cohen, B. J., Dixon, D. D., Beutner, G. L., Vanyo, D., Akpinar, F., Rosso, V. W., Fraunhoffer, K. J., DelMonte, A. J., Santana, E., Wilbert, C., Gallo, F., & Bartels, W. (2020b). Peningkatan yang Aman dari Pembelahan Pelepas Oksigen dari Evans Oxazolidinone dengan Hidrogen Peroksida. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 24(2), 172–182. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00462
- Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Ismaili, L. Q. A., Su, Q., mengatakan, R., Lahir, SC, Takizawa, B., O'Connor, TG, Yang, X., Ramanujam, S., & Mascia, S. (2020). Kristalisasi reaktif berkelanjutan dari API dalam kaskade PFR-CSTR dengan PAT in-line. Kimia dan Teknik Reaksi, 5(10), 1950–1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
- Feng, R., Ramchandani, S., Salih, NM, Lim, X. Y., Tan, S., Lee, L. S., Teoh, S. S., Sharratt, P. N., & Boodhoo, K. (2019). Strategi intensifikasi proses dan analisis keberlanjutan untuk pemrosesan amidasi di industri farmasi. Penelitian Kimia Industri & Teknik, 58(11), 4656–4666. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b04063
- Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., & Kappe, C. O. (2019). Desain dan optimalisasi kaskade reaktor tangki berpengaduk kontinu untuk produksi diazometana berbasis membran: sintesis α-kloroketon. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 23(7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
- Agnew, LR, McGlone, T., Wheatcroft, HP, Robertson, A., Parsons, AR, & Wilson, CC (2017). Kristalisasi berkelanjutan parasetamol (asetaminofen) bentuk II: akses selektif ke bentuk padat metastabil. Pertumbuhan &; Desain Kristal, 17(5), 2418–2427. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.6b01831
- Guinand, C. I., Dabros, M., Meyer, T., & Stoessel, F. (2017). Investigasi dinamika reaktor berdasarkan data kalorimetri. Jurnal Teknik Kimia Kanada. https://doi.org/10.1002/cjce.22700
- Yang, X., Acevedo, D., Mohammad, A., Pavurala, N., Wu, H., Brayton, A. L., Shaw, R., Goldman, M. J., He, F., Li, S., Fisher, R. N., O'Connor, TG, & Cruz, CN (2017). Pertimbangan risiko pada pengembangan sistem kristalisasi berkelanjutan untuk carbamazepine. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 21(7), 1021–1033. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00130
- Cole, K. D., Campbell, B. A., Forst, M. B., Groh, JM, Hess, M., Johnson, MH, Miller, RA, Mitchell, DL, Polster, CS, Reizman, BJ, & Rosemeyer, M. (2016). Pendekatan aliran intermiten otomatis untuk kopling Suzuki berkelanjutan. Penelitian & Pengembangan Proses Organik, 20(4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
- Yang, Y., Lagu, L., & Nagy, ZK (2015). Kontrol nukleasi langsung otomatis dalam kristalisasi pendinginan penghapusan produk campuran suspensi campuran kontinu. Pertumbuhan &; Desain Kristal, 15(12), 5839–5848. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5b01219
- Rudniak, L., Machniewski, P., Milewska, A., & Molga, E. (2004). Pemodelan CFD reaktor kimia tangki berpengaduk: sistem reaksi homogen dan heterogen. Ilmu Teknik Kimia, 59(22–23), 5233–5239. https://doi.org/10.1016/j.ces.2004.09.014
Pertanyaan Umum
FAQs
Apa itu CSTR? Bagaimana cara kerja CSTR?
Continuous stirred tank reactor (CSTR) adalah wadah yang digunakan untuk reaksi kimia. Hal ini memungkinkan zat yang dibutuhkan untuk reaksi mengalir masuk, sementara produk mengalir keluar pada saat yang sama. Ini menjadikannya alat yang hebat untuk membuat bahan kimia terus menerus. Reaktor CSTR mencampur zat dengan baik dan bekerja secara konsisten dalam kondisi stabil. Biasanya, campuran yang keluar sama dengan apa yang ada di dalamnya, yang tergantung pada berapa lama zat berada di dalam wadah dan seberapa cepat reaksi terjadi.
Dalam kasus tertentu, ketika reaksi terlalu lambat atau dua cairan yang berbeda hadir membutuhkan tingkat agitasi yang tinggi, beberapa CSTRs dapat dihubungkan bersama-sama untuk membuat kaskade. CSTR mengasumsikan backmixing ideal, yang merupakan kebalikan dari reaktor aliran plug (PFR).
Apakah CSTR adalah reaktor batch?
Tidak, CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) bukanlah reaktor batch. Perbedaan utama antara CSTR dan reaktor batch adalah bahwa CSTR adalah reaktor aliran kontinu di mana reaktan terus dimasukkan ke dalam reaktor dan produk terus menerus dihapus, sedangkan dalam reaktor batch, sejumlah reaktan tetap ditambahkan ke reaktor dan dibiarkan bereaksi sampai reaksi selesai sebelum produk dihilangkan.
Dalam CSTR, reaktan terus dicampur menggunakan agitator atau pengaduk, yang memastikan bahwa campuran reaksi homogen dan tercampur dengan baik.
CSTR sering digunakan dalam proses industri skala besar di mana pasokan reaktan yang berkelanjutan diperlukan untuk memenuhi permintaan produksi. Reaktor batch, di sisi lain, lebih umum digunakan dalam percobaan skala laboratorium, di mana jumlah reaktan yang lebih kecil diperlukan untuk pengujian dan analisis dan dalam produksi obat-obatan volume kecil, agrokimia dan bahan kimia khusus.
Apa perbedaan antara reaktor CSTR dan PFR?
PFR (Plug Flow Reactor) dan CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) adalah dua jenis reaktor kimia yang umum digunakan dalam pengaturan industri dan laboratorium. Perbedaan utama antara kedua reaktor ini adalah cara mereka beroperasi dan aplikasinya.
- PFR beroperasi dengan melewatkan reaktan melalui tabung panjang atau saluran, di mana mereka mencampur dan bereaksi ketika mereka bergerak melalui reaktor. Dalam PFR, kondisi reaksi, seperti suhu dan tekanan, harus dikontrol secara tepat sepanjang tabung. Aliran produk dari PFR kontinu, dan tingkat konversi reaktan biasanya tinggi. PFR sering digunakan untuk produksi bahan kimia dan petrokimia skala besar dan berkelanjutan.
- CSTR adalah reaktor yang dicampur dengan baik yang terus menerus mengaduk reaktan dalam tangki atau bejana. Dalam CSTR, kondisi reaksi seragam di seluruh reaktor, dan laju reaksi ditentukan oleh laju aliran reaktan masuk dan keluar dari tangki. CSTR biasanya digunakan untuk reaksi homogen dan heterogen yang membutuhkan tingkat pencampuran yang tinggi dan waktu tinggal yang relatif singkat.
Secara keseluruhan, pilihan antara PFR dan CSTR tergantung pada reaksi spesifik yang dilakukan dan hasil produksi yang diinginkan. Data laboratorium berkualitas tinggi sangat berharga untuk karakterisasi reaksi dan pemodelan proses dapat digunakan untuk membantu pemilihan reaktor. Pelajari lebih lanjut tentang CSTR vs PFR.
Apa manfaat CSTR dibandingkan PFR?
Apakah aliran kontinu (CSTR) atau PFR (aliran steker) lebih baik untuk aplikasi tertentu tergantung pada reaksi spesifik yang dilakukan dan hasil yang diinginkan. Namun, secara umum, CSTR sering lebih disukai daripada PFR karena beberapa alasan:
- Pencampuran yang baik: CSTR memberikan pencampuran reaktan yang baik, terutama bubur, yang membantu mempertahankan laju reaksi yang seragam dan mencegah hot spot lokal atau zona mati. Sebaliknya, PFR kadang-kadang dapat menyebabkan gradien dalam suhu, konsentrasi, atau laju aliran, yang dapat mempengaruhi efisiensi reaksi.
- Fleksibilitas: CSTR sangat fleksibel dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan kondisi atau volume reaksi yang berbeda. Misalnya, waktu tinggal dapat dengan mudah disesuaikan dengan mengubah laju aliran, dan reaktor dapat ditingkatkan atau diturunkan tergantung pada kebutuhan produksi.
- Mengurangi waktu reaksi: CSTR sering dapat mencapai tingkat konversi yang tinggi dalam waktu tinggal yang relatif singkat karena reaktan dicampur dengan baik dan kondisi reaksi seragam. Hal ini dapat menyebabkan waktu reaksi yang lebih cepat dan tingkat produksi yang lebih tinggi.
- Biaya lebih rendah: CSTR umumnya lebih sederhana dan lebih murah untuk dibangun dan dioperasikan daripada PFR karena mereka tidak memerlukan tabung khusus yang panjang dan peralatan terkait.
Secara keseluruhan, pilihan antara CSTR dan PFR tergantung pada kebutuhan spesifik dari reaksi yang dilakukan, dan kedua reaktor memiliki kelebihan dan kekurangan. Namun, CSTR sering disukai karena fleksibilitas, pencampuran yang baik, dan kemampuan untuk mencapai tingkat konversi yang tinggi dalam waktu tinggal yang singkat.