LAPORAN TUGAS AKHIR Pembuatan Unit Pembangkit Gas Produser Portable Berbasis Gasifikasi Tempurung Kelapa dengan Kapasitas Umpan 24 kg/jam

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR Pembuatan Unit Pembangkit Gas Produser Portable Berbasis Gasifikasi Tempurung Kelapa dengan Kapasitas Umpan 24 kg/jam Oleh : 1. Novena Karina Putri I Pri Sandi Padang Sumunar I Satria Ariefin Nugraha I Stevia Putri Sulandari I PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Allah Subhana hu wa ta ala, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan Laporan Tugas Akhir kami tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu kami menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ayah, Ibu dan keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril dan materiil 2. Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Bapak Wusana Agung Wibowo, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dr. Sunu Herwi Pranolo yang telah memberi bantuan tenaga dan pikiran serta dukungan. 5. Mas Agus selaku Laboran Laboratorium Aplikasi Teknik Kimia yang telah menyediakan peralatan penunjang pada pengerjaan Tugas Akhir ini. 6. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2012 Program Studi Diploma III Teknik Kimia UNS yang selalu memberi semangat. Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak demi penyempurnaan laporan ini. vi

3 Akhirnya kami selaku penyusun meminta maaf kepada semua pihak, apabila dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Kami berharap laporan ini dapat bermaanfaat bagi semua pihak dan semoga Allah SWT senantiasa memberikan anugrah Nya pada kita. Surakarta, Juli 2015 Penyusun vii

4 DAFTAR ISI Halaman Judul... Lembar Pengesahan... Lembar Konsultasi... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Tabel... Daftar Gambar... Intisari... i ii iii vi viii xi xii xiv BAB I. PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Rumusan Masalah... 2 I.3. Tujuan... 3 I.4. Manfaat... 3 BAB II. LANDASAN TEORI... 4 II.1. Tinjauan Pustaka... 4 II.1.1. Tempurung Kelapa... 4 II.1.2. Gasifikasi... 5 II.1.3. Gasifier... 8 II Up-Draft Gasifier... 8 II Down-Draft Gasifier... 9 II.1.4. Gas Produser II.1.5. Sistem Pembersihan Gas Produser II Cyclone II Wet Scrubber II Filter II.1.6. Contoh - Contoh Rangkaian Unit Gasifikasi Skala Kecil II.2. Kerangka Pemikiran commit... to user 16 viii

5 BAB III. METODOLOGI III.1. Pembuatan Rangkaian Unit Gasifikasi III.2. Uji Kinerja Rangkaian Alat Gasifikasi III.2.1. Penyiapan Bahan III.2.2. Uji Kinerja III Variasi III Data yang diambil III.2.3. Perhitungan III Persentase Sisa Padatan III Spesific Gasification Rate (SGR) III Kebutuhan Air Spesifik III.3. Standard Operational Procedure (SOP) III.3.1. Persiapan III.3.2. Start Up III.3.3. Proses III.3.4. Shut Down III.3.5. Maintenance BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Hasil Perancangan Unit Gasifikasi IV.1.1. Gasifier IV.1.2. Cyclone IV.1.3. Wet Scrubber IV.1.4. Water Seal Tank IV.1.5. Filter IV.1.6. Burner IV.1.7. Support IV.1.8. Material Konstruksi IV.2. Hasil Pabrikasi IV.3. Hasil Instalasi IV.3.1. Instalasi Perpipaan IV.3.2. Instalasi commit Alat Ukur to user ix

6 IV.3.3. Instalasi Kelistrikan IV.4. Uji Kinerja IV.4.1. Persiapan Bahan Baku dan Bahan Penunjang IV.4.2. Percobaan Pendahuluan IV.4.3. Pengoperasian dan Pengambilan Data IV.4.4. Perhitungan IV Persentase Sisa Padatan IV Spesific Gasification Rate (SGR) IV Kebutuhan Air Spesifik IV.4.5. Permasalahan dan Penanganan IV.5. Standard Operating Procedure (SOP) IV.5.1. Persiapan IV.5.2. Start Up IV.5.3. Proses IV.5.4. Shut Down IV.5.5. Maintenance BAB V. PENUTUP V.1. Kesimpulan V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA... LAMPIRAN A Desain Alat LAMPIRAN B Perhitungan LAMPIRAN C Data Percobaan xv x

7 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Komposisi Buah Kelapa... 4 Tabel II.2 Karakteristik Kimia Tempurung Kelapa... 5 Tabel II.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa... 5 Tabel II.4 Perbedaan Up draft dan Down draft Gasifier Tabel II.5 Komposisi Gas Produser Tempurung Kelapa Tabel II.6 Kelebihan dan Kekurangan Wet Scrubber Tabel IV.1 Komponen Gasifier Tabel IV.2 Komponen Wet Scrubber Tabel IV.3 Komponen Filter Tabel IV.4 Material Konstruksi pada Unit Gasifikasi Portable Tabel IV.5 Komponen Instalasi Perpipaan Tabel IV.6 Komponen Instalasi Alat Ukur Tabel IV.7 Komponen Instalasi Kelistrikan Tabel IV.8 Data Analisa Komposisi Gas Produser Hasil Gasifikasi Tempurung Kelapa Tabel IV.9 Data Persentase Sisa Padatan Tabel IV.10 Data Spesific Gasification Rate Tabel IV.11 Kebutuhan Air Spesifik xi

8 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Tempurung Kelapa... 4 Gambar II.2 Prinsip Proses Gasifikasi... 8 Gambar II.3 Up-Draft Gasifier... 9 Gambar II.4 Down-Draft Gasifier Gambar II.5 Bagan Aliran Cyclone Gambar II.6 Unit Gasifikasi Berbahan Kulit Kacang Gambar II.7 Gasifier Untuk Mesin Diesel Genset 20 kw Gambar III.1 Skema Metodologi Pemebuatan Unit Gasifikasi Portable Gambar III.2 Skema Metodologi Uji Kinerja Unit Gasifikasi Portable Gambar III.3 Skema Metodologi Standard Operational Procedure (SOP) Unit Gasifikasi Portable Gambar IV.1 Hasil Perancangan Gasifier Gambar IV.2 Hasil Perancangan Cyclone Gamabr IV.3 Hasil Perancangan Wet Scrubber Gambar IV.4 Hasil Perancangan Filter Gambar IV.5 Hasil Perancangan Burner Gambar IV.6 Hasil Perancangan Support Gambar IV.7 Hasil Pabrikasi Alat Gambar IV.8 Rangkaian Unit Gasifikasi Portable Gambar IV.9 Diagram Alir Proses Unit Gasifikasi Portable Gambar IV.10 Aliran air Spray pada Wet Scrubber Gambar IV.11 Instalasi Perpipaan Gambar IV.12 Instalasi Alat Ukur Gambar IV.13 Instalasi Kelistrikan Gambar IV.14 Variasi Ukuran Tempurung Kelapa Gambar IV.15 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 1 dengan bukaan valve vortex blower ¾ Gambar IV.16 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 2 dengan bukaan valve vortex blower commit ¾... to user 47 xii

9 Gambar IV.17 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 3 dengan bukaan valve vortex blower ¾ Gambar IV.18 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 4 dengan bukaan valve vortex blower ½ Gambar IV.19 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 5 dengan bukaan valve vortex blower ¾ Gambar IV.20 Kondisi Operasi Gasifikasi Percobaan 6 dengan bukaan valve vortex blower 3/ Gambar IV.21 Nyala api xiii

10 INTISARI Novena Karina Putri, Pri Sandi Padang Sumunar, Satria Ariefin Nugraha, Stevia Putri Sulandari, 2015, Pembuatan Unit Pembangkit Gas Produser Portable Berbasis Gasifikasi Tempurung Kelapa dengan Kapasitas Umpan 24 kg/jam Program Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pemilihan gas produser dari biomassa adalah pilihan yang tepat karena memiliki efisiensi tinggi dalam konversi biomassa menjadi energi dalam proses Gasifikasi. Tempurung kelapa merupakan biomassa yang dapat dijadikan sebagai bahan baku gasifikasi karena gas produser yang dihasilkan memiliki komposisi CO 25%, H2 12%, CH4 1,5%, CO2 10% dan N2 51,5%. Jika proses gasifikasi disambung dengan diesel-generator, 1,2 2,0 kg/jam biomassa dapat menghasilkan 1 kw listrik. Jika diasumsikan konsumsi spesifik bahan baku sebesar 2 kg/ kwh, maka proses gasifikasi tempurung kelapa dengan kapasitas umpan 24 kg/jam dapat menghasilkan sekitar 12 kw listrik. Dengan kapasitas ini dapat digunakan untuk kebutuhan sekelompok masyarakat (sekitar 20 KK) maupun UMKM (Usaha Mikro, Kecil dan Menengah). Pembuatan alat gasifikasi dikembangkan menjadi sistem yang lebih sederhana dalam bentuk portable agar lebih mudah dalam pemindahan perangkat gasifikasi dari satu tempat ke tempat yang lain. Rangkaian unit gasifikasi portable terdiri dari bagian reaktor dan rangkaian unit pemurnian gas produser. Gas produser yang dihasilkan dari reaktor gasifier perlu dilakukan pemurnian oleh serangkaian unit pemurnian yang terdiri dari cyclone, wet scrubber, dan filter. Pemurnian gas produser dilakukan untuk meyesuaikan kondisi gas produser agar layak masuk ke dalam mesin genset, yaitu kandungan padatan dan tar<50 mg/nm 3 dan suhu sekitar 40 o C. Dalam pengoperasiannya, diperlukan 2 wet scrubber, vortex blower dengan daya 2 HP, dan blower tiup dengan daya ¼ HP sebagai suplai udara pada gasifier. Pembuatan rangkaian unit gasifikasi dimulai dari pabrikasi alat, kemudian instalasi alat berupa instalasi perpipaan, kelistrikan dan alat ukur. Kemudian, dilakukan pengambilan data berupa bulk density dan kadar air, temperatur reaktor, temperature gas produser pada wet scrubber, temperatur air pendingin, laju air pendingin, berat sisa padatan, berat total tempurung kelapa dan nyala api. Lalu, dilakukan perhitungan mengenai persentase sisa padatan, specific gasification rate (SGR), dan kebutuhan air spesifik. Untuk penentuan Standard Operational Prosedur (SOP) dimulai dari penentuan persiapan, start up, proses, shut down dan maintenance. Setelah melakukan percobaan dari SOP yang ditentukan dan melakukan perhitungan diperoleh laju konsumsi bahan baku 5,620 kg/jam 13,590 kg.jam, kebutuhan air spesifik 25 L/kg bahan baku 55 L/kg bahan baku, sisa hasil padatan 18,52% - 38,03% dan lama waktu yang diperlukan untuk pembentukan bara adalah 60 menit 140 menit. xiv

11 DAFTAR PUSTAKA Abdullah, K Energi dan Listrik Pertanian. JICA DGHE, IPB Project. Bridgwater Review Biomass For Energy. Birmingham: Aston Universty. Hasler & Umer Gas Cleaning For IC Engine Application from Fixed Bed Biomass Gasification. Zurich, Switzerland: Verenum Research, Langmouerstrasse 109, CH http// http// Ketaren.S Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: Penerbit UI Press. Lin et all, 2002, Biomass Gasification Principles & Appluications,Liaoning Institute of Energy Resources Pranolo,H., 2010, Potensi Teknologi Gasifikasi Tongkol Jagung Sebagai Sumber Energi Alternatif di Pedesaan, Dalam Seminar Nasional Energi Terbarukan Indonesia di Universitas Jenderal Sudirman, Purwokerto Reed & Das Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems. Colorado: Solar Energy Research Institute. Simpson, 2010, Teori Gasifikasi Biomassa, Susanto, H. 2006, Pengujian PLTD- Gasifikasi Sekam 100 kw di Haurgelis, Indramayu, Departemen Teknik Kimia FTI-ITB. Turare, C Biomass Gasification: Technology and Utilisation. Flensburg: ARTES Institute, University of Flensburg. Tasliman, 2008, Teknologi Biomassa, Vidian, Fajri Gasifikasi Tempurung Kelapa menggunakan Updraft Gasifier pada beberapa variasi laju alir udara pembakaran. Palembang: Universitas Sriwijaya. xv