LAPORAN TUGAS AKHIR FABRIKASI DAN UJI KINERJA PYROLIZER UNTUK PRODUKSI ARANG SEKAM PADI KAPASITAS 20 KG/JAM

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR FABRIKASI DAN UJI KINERJA PYROLIZER UNTUK PRODUKSI ARANG SEKAM PADI KAPASITAS 20 KG/JAM Disusun oleh: 1. Chandra Iskandar NIM: I Djatmiko Pambudi NIM: I PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i

2

3 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, 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 terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ibu, Ayah, dan Keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril dan materil. 2. Bregas ST Sembodo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Wusana, Yoga, Wiranto, Risal, Riska, Rendra, Oki, Pangky, Hasby, Untsa, Galuh dan Gilang yang memberi bantuan pikiran, tenaga serta dukungan. 5. Seluruh pihak yang terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah membantu kami selama melakukan Tugas Akhir dan dalam penyusunan laporan ini. 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. 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 bermanfaat bagi semua pihak dan semoga Tuhan senantiasa memberikan anugerah-nya pada kita. Amin. Surakarta, Juni 2013 Penyusun iv

4 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Lembar Konsultasi... iii Kata Pengantar... iv Daftar Isi... v Daftar Tabel... vi Daftar Gambar... vii Intisari... viii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan... 2 D. Manfaat... 2 BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka... 3 B. Kerangka Pemikiran BAB III METODOLOGI A. Alat dan Bahan B. Lokasi Pembuatan Alat dan Pengoperasian C. Cara Kerja BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Perancangan B. Uji Kinerja BAB V PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran UCAPA TERIMAKASIH DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v

5 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Karakteristik Proximate danultimate Sekam Padi... 4 Tabel II.2 Data Hubungan Waktu Pirolisis dengan Hasil Char, Gas, dan Tabel II.2 Cairan... 5 Tabel III.1 Bahan dan Kegunaannya Tabel III.2 Alat dan Kegunaannya Tabel IV.1 Hasil Uji Kinerja Pirolisis 1000 gram Sekam Padi vi

6 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Sekam Padi... 3 Gambar II.2 Desain dan layout fixed bed... 7 Gambar II.3 Desain dan layout fluidized bed... 8 Gambar II.4 Desain dan layout pyrolysis gasifier... 9 Gambar II.5 Tungku pembuatan arang sekam padi... 9 Gambar II.6 Diagram alir fabrikasi dan uji kinerja alat Gambar III.3 Rangkaian Unit Pyrolizer Gambar IV.1 Desain Unit Pyrolizer Gambar IV.2 Dimensi Unit Pyrolizer vii

7 ABSTRACT Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, "Fabrication and Performance Test Pyrolyzer for Rice Husk Charcoal Production Capacity of 20 kg/hour" Chemical Engineering of Diploma III Study Program, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Rice husk categorized as biomasss that can be used for a variety of needs such as industrial raw materials, animal feed, and energy or fuel. From the rice milling process of rice husk is usually obtained about 20% -30% weight of grain. In Indonesia, the amount of rice husk can reach 13.2 million tons per year. One alternative process to enhance the benefits of rice husk is pyrolysis. Pyrolysis of biomass is one of the conversion of biomass into energy through thermochemical processes in the absence of oxygen so that biomass can be broken down into components of solids, condensable gas and non-condensable gas. A series of physical and chemical changes that occur during the pyrolysis process begins at a temperature of approximately 350 o C to 700 o C. Solids pyrolysis result mainly of carbon and ash, while gas is formed containing hydrophilic organic compounds, compounds are long-chain hydrocarbons (eg, tar), and water. This process is carried out in a reactor which is commonly referred to as pyrolizer. One type pyrolyzer that can be used is screw pyrolyzer as prepared in this activity. The final project activity in the form of the initial design dimensions of the equipment, fabrication equipment and performance test. The initial stage is the determination of the size pyrolizer capacity of 20 kg / h with the calculation approach of Martin. The main part of pyrolyzer is hopper feeders, screw, annular, 1 hp motor, variable speed drives and heat generation. Construction materials and equipment is primarily in the form of mild steel with a thickness of 0.2 cm for the purposes of making hopper, screw and annulus. Calculation approach results pyrolizer length 173 cm, outer casing annulus diameter 16 cm, 6 cm annular diameter, and screw diameter of 9 cm. Equipment fabrication is done by a professional workshop and conducted surveillance during manufacturing jobs. Test the performance of the equipment is done by feeding rice husk as much as 1000 grams per test. Test performed 5 times with different residence time, ie 4, 5, 5.5, 6, and 7 minutes. As a heat source is a gas combustion flue gases of LPG that can reach temperatures of 540 o C section on income and 220 o C expenditure section. The test results show that the performance of the equipment with a residence time of rice husk in pyrolizer for 4, 5, 5.5, 6 and 7 minutes in a row shows a weight reduction of 52%, 53%, 55%, 55% dan 56%. and the amount of fixed carbon formed by pyrolysis results of gram, gram, gram, gram and gram of 1000 gram rice husk. viii

8 INTISARI Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, Fabrikasi dan Uji Kerja Pyrolizer untuk Produksi Arang Sekam Padi Kapasitas 20 kg/jam Program Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Sekam padi dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak, dan energi atau bahan bakar. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam padi sekitar 20%-30% dari bobot gabah. Di Indonesia, jumlah sekam padi dapat mencapai 13,2 juta ton per tahun. Salah satu proses alternatif untuk peningkatkan manfaat sekam padi adalah pirolisis. Pirolisis biomassa adalah salah satu konversi biomassa menjadi energi melalui proses termokimia tanpa adanya oksigen sehingga biomassa dapat terurai menjadi komponen-komponen padatan, condensable gas dan non-condensable gas. Serangkaian perubahan fisika dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang dimulai pada suhu sekitar 350 o C sampai 700 o C. Padatan hasil pirolisis terutama mengandung karbon dan abu, sedangkan gas yang terbentuk mengandung senyawa-senyawa hydrophilic organic, senyawa-senyawa hidrokarbon rantai panjang (misalnya: tar), dan air. Proses ini dijalankan dalam sebuah reaktor yang biasa disebut sebagai pyrolizer. Salah satu jenis pyrolizer yang dapat dipergunakan adalah screw pyrolizer seperti yang dibuat dalam kegiatan ini. Kegiatan tugas akhir ini berupa perancangan awal dimensi peralatan, pabrikasi peralatan dan uji kinerja. Tahap awal adalah penentuan ukuran pyrolizer berkapasitas 20 kg/jam dengan perhitungan pendekatan dari Martin. Bagian utama pyrolizer adalah hopper pengumpan, screw, annulus, motor penggerak berdaya 1 hp, variable speed drive dan pembangkit panas. Bahan konstruksi peralatan ini terutama berupa mild steel dengan ketebalan 0,2 cm untuk keperluan pembuatan hopper, screw dan annulus. Perhitungan pendekatan memberikan hasil panjang pyrolizer 173 cm, diameter selubung luar annulus 16 cm, diameter annulus 6 cm, dan diameter screw 9 cm. Fabrikasi peralatan dilakukan oleh sebuah bengkel profesional dan dilakukan pengawasan selama pekerjaan pabrikasi. Uji kinerja peralatan dilakukan dengan pengumpanan sekam padi sebanyak 1000 gram setiap uji. Uji dilakukan sebanyak 5 kali dengan perbedaan waktu tinggal, yaitu 4, 5, 5,5, 6 dan 7 menit. Sebagai sumber panas adalah flue gas hasil pembakaran gas elpiji yang dapat mencapai suhu 540 o C pada bagian pemasukan dan 220 o C pada bagian pengeluaran. Hasil uji kinerja peralatan menunjukkan bahwa dengan waktu tinggal sekam padi dalam pyrolizer selama 4, 5, 5,5, 6 dan 7 menit berturut-turut menunjukkan pengurangan berat sebesar 52%, 53%, 55%, 55% dan56%, serta jumlah fixed carbon yang terbentuk hasil pirolisis sebesar 162,492 gram, 160,646 gram, 155,190 gram, 145,215 gram dan 143,455 gram dari 1000 gram sekam padi. viii