RANCANG BANGUN ALAT GASIFIKASI BIOMASSA (TONGKOL JAGUNG) SISTEM UPDRAFT SINGLE GAS OUTLET (Kajian Teknologi Filter Jerami Untuk Gasifikasi dan Nilai Kalor dari Produk Gasifikasi) Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan (D-IV)Teknik Energi pada Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh : Wijaya Agustri 0611 4041 1563 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
ABSTRAK RANCANG BANGUN ALAT GASIFIKASI BIOMASSA (Tongkol Jagung) SISTEM UPDRAFT SINGLE GAS OUTLET (Kajian Teknologi Filter Jerami Untuk Gasifikasi dan Nilai Kalor dari Produk Gasifikasi) (Wijaya Agustria, 2015, Tugas Akhir, Halaman:48, Tabel:35) Gasifikasi merupakan salah satu proses pemanfaatan biomassa sebagai energi alternatif. Proses gasifikasi mengubah bahan bakar padat menjadi gas mampu bakar CO, CH4, dan H2 sebagai hasil dari reaksi yang terjadi didalam reaktor gasifikasi. Pada penelitian ini dilakukan rancang bangun alat gasifikasi biomassa sistem updraft single gas outlet berbahan baku tongkol jagung. Gasifier dibuat dengan memiliki sistem pembersih yang langsung terintegrasi. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan density filter jerami yang optimal dan lama pemakaian filter berdasarkan density. Syngas yang dihasilkan pada sistem updraft single gas outlet memiliki komposisi berdasarkan temperatur, untuk temperatur 802 CO 16,15%, H2 1,58%, CH4 0,84%, temperatur 804 CO 12,72%, H2 1,72%, CH4 0,86%, temperatur 812 CO 15,46% H2 1,82% CH4 0,74%, temperatur 802 CO16,12%, H2 2,06, CH4 0,87%, dan temperatur 842 CO 15,42%, H2 1,80%, CH4 0,80%. Density filter dengan penggunaan optimal pada saat penelitian adalah density filter 16,2 Kg/m 3 dengan lama waktu pemakaian empat hari dengan laju alir syngas 0,00132 m 3 /s. Kata Kunci : Gasifikasi, Tongkol Jagung, Syngas, Filter, Jerami Padi iv
ABSTRACK Design Of Biomass Gasification (Corn Cob) Updraft Single Gas Outlet System (Straw Filter Technology Assessment for Gasification and Calorific Value of Product Gasification) (Wijaya Agustria, 2015, Final Report, Page:48, Table:35) Gasification is a process of utilization of biomass as an alternative energy. Gasification process to change the solid fuel into a gas capable of combustion CO, CH4 and H2 as a result of the reaction occurring in the gasification reactor. In this study design tool updraft gasification biomass system single outlet gas made from corncobs. Gasifier created by having a cleaning system that is directly integrated. This study aims to determine the density filter and a long straw optiman use filters based on density. Syngas is produced at a single updraft system has a composition by gas outlet temperature. for temperature of 802 CO 16.15%, H2 1.58%, CH4 0.84%, temperature of 804 CO 12.72%, H2 1.72%, CH4 0.86%, temperature of 812 CO 15.46%, H2 1.82%, CH4 0.74%, temperature of 802 CO 16,12%, H2 2.06%, CH4 0.87%, and a temperature of 842 CO 15.42%, H2 1.80%, CH4 0.80%. And Density filter with optimal use at the time the study is density filter 16,2 Kg/m 3 with a long usage time four days with a flow rate of syngas 0.00132 m3/s. Key Word : Gasification, Corncob, Syngas, Filter, Straw v
MOTTO : Hakekat seorang Pemuda adalah ilmu dan takwa. Apapun keadaannya, pastikan untuk tetap berfikir positif. Barang siapa yang belum merasakan pahitnya belajar walau hanya sebentar, maka ia akan merasakan kebodohan sepanjang hidupnya. Ilmu adalah tanaman kebanggan, namun berhati-hatilah bila kebanggan tersebut membawamu ke tempat paling curam. Kupersembahkan untuk : Allah SWT Panutan hidup Rasulullah SAW Orang tua tercinta Dosen Jurusan Teknik Kimia Polsri dan Alamamater yang kubanggakan. Teman-teman Energi Polsri Angkatan 2011 vi
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir (TA) tepat pada waktunya. Laporan ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bantuan, bimbingan dan dukungan dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, Khususnya Kepada : 1. RD Kusumanto, S.T, M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. H. Firdaus, S.T., M.T., selaku Pembantu Direktur I Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Ir. Robert Junaidi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Zulkarnain, S.T, M.T., selaku Sekertaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Zurohaina, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Jurusan Teknik Kimia Prodi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Dosen Pembimbing II dan Kepala Prodi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 7. Kedua orang tuaku yang telah memberikan dukungan dan doa, serta kepada kakak dan adikku. 8. Bapak Adi, selaku Teknisi Laboratorium Energi Jurusan Teknik Kimia Prodi Teknik Energi. 9. Segenap Dosen, Staf Teknik Kimia, dan Teknisi Laboratorium Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya 10. Kepala dan staff Laboratorium PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang. vii
11. Teman-teman seperjuangan selama masa perkuliahan, khusunya Rekanrekan Mahasiswa Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya angkatan 2011 yang telah memberi semangat. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari sempurna, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca guna kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi setiap pembaca. Palembang, Juni 2015 Penulis viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PENGESAHAN... ABSTRAK... MOTTO... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... Halaman BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 3 1.3 Manfaat... 3 1.4 Perumusan Masalah... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1 Biomassa... 4 2.2 Tongkol Jagung... 4 2.3 Gasifikasi... 8 2.4 Faktor yang mempengaruhi gasifikasi... 10 2.5 Jenis Reaktor... 12 2.6 Filter... 14 2.7 Pembentukan Tar... 18 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 21 3.1 Pendekatan Desain Fungsional... 21 3.2 Pendekatan Desain Struktural... 22 3.3 Pertimbangan Percobaan... 26 3.4 Pengamatan... 29 3.5 Prosedur Penelitian... 29 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 33 4.1 Hasil Penelitian... 33 4.2 Pembahasan... 36 BAB V. KESIMPULAN... 45 5.1 Kesimpulan... 45 5.2 Saran... 45 i ii iv vi vii ix xi xiii xiv ix
DAFTAR PUSTAKA... 47 LAMPIRAN... 49 x
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Kandungan Serat Pada Tongkol Jagung... 5 2.2 Data Luas Panen Tanaman Jagung Pulau Sumatera... 6 2.3 Data Produksi Tanaman Jagung Pulau Sumatera... 6 2.4 Data Produktivitas Tanaman Jagung Pulau Sumatera... 7 2.5 Analisis Kimia Tongkol Jagung... 7 2.6 Kelebihan dan Kekurangan Gasifier... 13 2.7 Pembentukan Senyawa Tar... 18 4.1 Komposisi syngas... 34 4.2 Nilai Heating value berdasarakan Temperatur Reaktor... 34 4.3 Pengaruh Kepadatan Filter Terhadap Laju Alir Syngas... 35 4.4 Pengaruh Density Filter Terhadap Massa Tar... 35 4.5 Pengaruh komposisi syngas terhadap nilai LHV... 36 1 Data penelitian 1... 49 2 Data penelitian 2... 49 3 Data penelitian 3... 50 4 Data penelitian 4... 50 5 Data penelitian 5... 51 6 Neraca Massa Data Penelitian 1... 55 7 Neraca Massa Data Penelitian 2... 55 8 Neraca Massa Data Penelitian 3... 56 9 Neraca Massa Data Penelitian 4... 56 10 Neraca Massa Data Penelitian 5... 56 11 Tabel Komposisi Udara... 57 12 Panas Sensibel Udara... 58 13 HV syngas... 58 14 Sensibel Entalpi Syngas... 58 15 Neraca Energi Data Penelitian 1... 59 16 Neraca Energi Data Penelitian 2... 59 xi
17 Neraca Energi Data Penelitian 3... 59 18 Neraca Energi Data Penelitian 4... 60 19 Neraca Energi Data Penelitian 5... 60 20 Density dan Kepadatan Filter Jerami... 61 21 Heat of combustion pada temperatur ruang... 62 22 Komposisi syngas pada data... 62 23 LHV syngas... 62 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Tipe Gasifier Berdasarkan Arah Aliran... 13 2.2 Zona Reaksi Pada Reaktor Gasifikasi... 14 3.1 Desain Rancangan Gasifikasi Sistem Updraft... 21 3.2 Reaktor Gasifikasi... 22 3.3 Cyclone... 23 3. 4 Water Jet Scrubber... 23 3.5 Tampak Dalam Water Jet Scrubber... 24 3.6 Filter Jerami... 25 3.7 Tampak Dalam Filter Jerami... 25 4.1 Komposisi Syngas berdasarkan Temperatur Reaktor... 37 4.2 Heating Value syngas pada Temperatur gasifier... 39 4.3 Pengaruh Kepadatan Filter Terhadap Laju Alir syngas... 41 4.4 Pengaruh Density Filter Terhadap Massa Tar Tersaring... 42 4.5 Pengaruh Komposisi syngas terhadap nilai LHV... 43 xiii