LAPORAN TUGAS AKHIR KARAKTERISASI PROSES GASIFIKASI CAMPURAN LIMBAH KAYU MERAWAN DAN TEMPURUNG KELAPA DENGAN SISTEM DOWNDRAFT KONTINYU
Dibuat Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Studi Sarjana Terapan Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia
Oleh:
WIDYA WIRANDIKA 0612 4041 1539
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR KARAKTERISASI PROSES GASIFIKASI CAMPURAN LIMBAH KAYU MERAWAN DAN TEMPURUNG KELAPA DENGAN SISTEM DOWNDRAFT KONTINYU
Oleh: Widya Wirandika 0612 4041 1539
Pembimbing I,
Palembang, Juli 2016 Pembimbing II,
Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP. 195804241993031001
Yohandri Bow, S.T., M.S. NIP. 197110231994031002
Mengetahui, Kepala Program Studi Sarjana Terapan Teknik Energi
Menyetujui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP. 195804241993031001
Adi Syakdani.S.T., M.T. NIP. 196904111992031001
MOTTO
“When you look closely to the path you have travel on, you will realise that God was always with you, directing every step you took.” ― Lailah Gifty Akita, Beautiful Quotes “Aku Ingin Kehidupan Dengan Kemungkinan Yang Beraksi Satu Sama Lain Seperti Molekul Uranium, Meletup Tak Terduga, Menyerap Mengikat, Mengganda Berkembang Terurai Dan Berpencar Ke Segala Arah.” ― Andrea Hirata “Vision without execution is a daydream. Execution without vision is a nightmare. “ ― Mother Teresa “Success is a journey, not a destination.” ― Thomas Dewar Success is not an accident, is not a miracle, nor is it a matter of luck. ― Brian Tracy
Kupersembahkan untuk :
Kedua orang tuaku yang selalu mendukung, memberi motivasi dan mendo’akan ku.
Kakak yang tersayang
Pembimbing I dan II Tugas Akhir
Teman-teman seperjuangan Teknik Energi POLSRI angkatan 2012
Almamater
iii
ABSTRAK
Karakterisasi Proses Gasifikasi Campuran Limbah Kayu Merawan dan Tempurung Kelapa Dengan Sistem Downdraft Kontinyu (Widya Wirandika, 2016, Tugas Akhir, Halaman: 77, Tabel: 13, Gambar: 16) Gasifikasi merupakan salah satu proses pemanfaatan dari biomassa sebagai energi alternatif. Proses gasifikasi yaitu mengkonversi bahan bakar padat berupa biomassa menjadi syngas (CO, CH4, H2, O2, CO2, dan N2) sebagai hasil dari reaksi yang terjadi didalam reaktor gasifikasi. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan reaktor gasifikasi sistem downdraft kontinyu di Laboratorium Teknik Energi, Politeknik Negeri Sriwijaya. Proses gasifikasi dilakukan dengan pasokan biomassa secara kontinyu menggunakan screw secara automatic control. Penelitian dilakukan dengan variasi Air Fuel Rasio (AFR) sebesar 0.79, 0.86, 1.086, 1.22, dan 1.30. Hasil penelitian didapatkan stabilitas nyala api terbaik pada temperatur 500 ˚C dengan warna nyala api biru dan stabil, komposisi kandungan gas bakar pada syngas terbaik di Air Fuel Rasio (AFR) 0,79 dan temperatur 500 ˚C (CO: 28.55%, H2: 12,47%, CH4: 4,98%).
Kata Kunci : Gasifikasi, Syngas, Air Fuel Rasio (AFR).
iv
ABSTRACT
Characterization Of Gasification Process With Mixed Hopea Spp. Waste and Coconut Shell By Using Downdraft Continous System (Widya Wirandika, 2016, Final Report, Page: 77, Table: 16, Image: 13) Gasification is one of process utilization of biomass as an alternative energy. The gasification process that converts solid fuels such as biomass into syngas (CO, CH4, H2, O2, CO2, dan N2) as a result of the reaction occurring in the gasification reactor. Research that has been done by using gasification reactor system of continuous downdraft in Energy Engineering Laboratory, State Of Polytechnic Sriwijaya. Gasification process is done with continuous supply of biomass use in automatic screw control. Research carried out by variation of Air Fuel Ratio (AFR) of 0.79, 0.86, 1086, 1:22, and 1:30. The result showed the best flame stability at temperatures of 500 ° C with a blue flame colors and stable, the composition of the gas content syngas fuels at best in the Air Fuel Ratio (AFR) of 0.79 and a temperature of 500 ° C (CO: 28.55%, H2: 12,47%, CH4: 4,98%).
Kata Kunci : Gasification, Syngas, Air Fuel Rasio (AFR).
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Karakterisasi Proses Gasifikasi Campuran Limbah Kayu Merawan dan Tempurung Kelapa Dengan Sistem Downdraft Kontinyu ” Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya. Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan pada bulan April-Juni 2016. Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : 1. Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Adi Syakdani, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Ahmad Zikri, S.T, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya 4. Ir. Arizal Aswan, M.T, selaku Ketua Program studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya dan Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Yohandri Bow, S.T., M.S, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan teknik Kimia dan Teknik Energi atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Kedua orang tua dan saudara saya yang telah memberikan do’a, restu, motivasi, bantuan moril dan materi, serta semangat serta dukungannya selalu penyelesaian Tugas Akhir ini. vi
8. Terima kasih kepada Team Gasifikasi Findi Agustianti, Galang Setyoko, dan Winda Nurdiana atas semua bantuannya baik secara langsung maupun tak langsung. 9. Teman-teman 8 EGB dan 8 EGA Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang Angkatan 2012 terima kasih atas masukan dan bantuannya yang telah diberikan selama ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk dapat melakukan penyempurnaan pada Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan ridho-Nya kepada kita, Amin ya Rabb.
Palembang, Juli 2016
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .........................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN...........................................................................ii MOTTO .............................................................................................................iii ABSTRAK .........................................................................................................iv ABSTRACT ........................................................................................................v KATA PENGANTAR.......................................................................................vi DAFTAR ISI......................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR.........................................................................................x DAFTAR TABEL .............................................................................................xi DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xii BAB I
PENDAHULUAN.............................................................................1 1.1 1.2 1.3 1.4
Latar Belakang ..........................................................................1 Tujuan Penelitian ......................................................................3 Manfaat .....................................................................................3 Perumusan Masalah ..................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Biomassa ..................................................................................4 Gasifikasi ..................................................................................10 Gasifier......................................................................................11 Bahan Baku Gasifikasi..............................................................16 Karakteristik Api.......................................................................18
BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................24 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Waktu dan Tempat ....................................................................24 Alat dan Bahan .........................................................................24 Perlakuan dan Rancangan Percobaan .......................................24 Pengamatan ...............................................................................25 Prosedur Percobaan...................................................................27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................30 4.1 4.2
Hasil Penelitian .........................................................................30 Pembahasan...............................................................................32 viii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................36 5.1 Kesimpulan ...............................................................................36 5.2 Saran..........................................................................................37 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................38 LAMPIRAN.......................................................................................................41
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Empat Zona Proses Gasifikasi ....................................................................... 11 2. Beberapa Tipe Gasifier.................................................................................. 13 3. Arus Laminar Vs Arus Turbulent .................................................................. 20 4. Nyala Api Merah ........................................................................................... 21 5. Nyala Api Biru Kompor Gas ......................................................................... 21 6. Nyala Api Putih Produksi Pabrik................................................................... 22 7. Nyala Api Bunsen Burner ............................................................................. 22 8. Nyala Api Pada Lilin ..................................................................................... 23 9. Diagram Alir Proses Gasifikasi Biomassa Tipe Downdraft Gasifier............ 26 10. Flow Chart Penelitian.................................................................................... 29 11. Grafik Pengaruh AFR Vs Komposisi Syngas Pada Temperatur 350˚C ........ 32 12. Grafik Pengaruh AFR Vs Komposisi Syngas Pada Temperatur 500˚C ........ 33 13. Visualisasi Profil Nyala Api Pada Temperatur 500 ˚C.................................. 35
x
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
1.
Komposisi Unsur Kayu .................................................................................... 6
2.
Komponen Kimia Menurut Golongan Kayu .................................................... 7
3.
Komposisi Kimia Tempurung Kelapa.............................................................. 9
4.
Produksi Kelapa Menurut Provinsi, 2008-2012............................................... 10
5.
Parameter Teknis Beberapa Jenis Gasifier....................................................... 14
6.
Parameter Operasional Gasifier ....................................................................... 15
7.
Perbandingan Tingkatan Tar dan Partikulat Dari Tipe Gasifier ...................... 16
8.
Persyaratan Bahan Bakar Untuk Setiap Tipe Gasifier ..................................... 18
9.
Pengaruh Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Stabilitas Nyala Api Syngas ......... 25
10. Pengaruh Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Komposisi Analisa Syngas........... 26 11. Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Stabilitas Nyala Api Syngas (T= 250˚C)...... 30 12. Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Stabilitas Nyala Api Syngas (T= 300˚C)...... 30 13. Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Stabilitas Nyala Api Syngas (T= 350˚C)...... 31 14. Air Fuel Rasio (AFR) Terhadap Stabilitas Nyala Api Syngas (T= 500˚C)...... 31 15. Komposisi Analisa Syngas (T= 350˚C)............................................................ 31 16. Komposisi Analisa Syngas (T= 500˚C)............................................................ 31
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
A. Data Pengamatan............................................................................... 41 B. Perhitungan ....................................................................................... 44 C. Foto Alat - Alat ................................................................................. 46 D. Surat-Surat ........................................................................................ 51
xii
