PERANCANGAN KILN KARBONISASI DENGAN TEKANAN TERBATAS TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin Disusun Oleh : KUNCORO NIM : 201110120311108 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i
ii
iv
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr.Wb Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-nya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman. Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan dengan tulisan 2. Budiono, Ssi. MT. dan Ir. Sudarman, MT. yang telah dengan sabar membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir. 3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama masa kuliah. 4. Kakak-kakakku yang telah memberikan dukungan selama ini. 5. Teman - Teman Teknik Mesin Angkatan 2011 terima kasih semuanya,terutama keluarga besar STE Mas Fian, Mas Ma ruf, Mas Amar,Mas Fariz. 6. Teman-teman Siencethink dan,serta kakak-kakak tingkat. Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak khususnya untuk pengembangan Gasifikasi agar mendapatkan hasil yang baik Wassalamu alaikum Wr.Wb Malang, 12 April 2014 Penulis viii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i POSTER... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI... iv SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT... v ABSTRAKSI INDONESIA... vi ABSTAKSI ENGLISH... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Manfaat Penulisan... 3 1.5 Batasan Masalah... 3 ix
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 II.1 Biomassa... 4 II.1.1 Biomassa Untuk Bahan Bakar... 5 II.2 Kelapa Sawit... 5 II.2.1 Pengolahan Kelapa Sawit... 6 II.2.2 Limbah Kelapa Sawit... 7 II.2.3 Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit... 10 II.3 Arang... 11 II.4 Konvenrsi Termal Biomassa... 13 II.5 Karbonisasi Biomassa... 13 II.5.1 Proses Karbonisasi... 13 II.5.2 Prinsip Karbonisasi... 15 II.5.3 Metode Karbonisasi... 16 II.6 Perpindahan Panas... 18 II.6.1 Konduksi... 18 II.6.1.1 Konduksi Bidang Datar... 19 II.6.1.2 Konduksi Bidang Silinder... 20 II.6.1.3 Konveksi... 22 x x
II.6.1.3.1 Konveksi Paksa... 23 II.6.1.4 Radiasi... 26 BAB III METODOLOGI... 27 III.1 Studi Literatur Mengenai Kiln Karbonisasi... 27 III.2 Perancangan Alat... 27 III.3 Konsep Perancangan... 28 III.4 Perhitungan Perencanaan... 29 III.4.1 Perhitungan Tekanan Dalam Kiln... 30 III.4.2 Perhitungan Temperatur Dalam Ruang Karbonisasi... 30 III.5 Diagram Alir... 31 BAB IV PEMBAHASAN... 32 IV.1 Panas Pada Ruang Karbonisasi... 32 IV.1.1 Beban Produk... 32 IV.1.2 Bahan Yang Digunakan Pada Tabung Karbonisasi... 34 IV.2 Energi Yang Dibutuhkan Dalam Ruang Karbonisasi... 34 IV.3 Jumlah Bahan Bakar Yang Digunakan... 35 IV.4 Energi Yang Dihasilkan Dari Karbonisasi... 36 IV.5 Perpindahan Panas Pada Ruang Karbonisasi... 38 xi
IV.6 Pembakaran Bahan Bakar... 41 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 43 V.1 Kesimpulan... 43 V.2 Saran... 43 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DAFTAR TABEL Hal Table 2.1 Potensi Dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit 7 Table 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit 9 Table 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit 10 Table 2.4 Sifat Fisika Dan Kimia Arang 12 Tabel 2.5 Sifat-Sifat Air (Zat Cair Jenuh) 25 Tabel 2.6 Sifat-Sifat Udara Pada Tekanan Atmosfir 26 xiii
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Kelapa Sawit (Elaeis guinensis Jacq) 6 Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Kelapa Sawit 7 Gambar 2.3 Limbah Kelapa Sawit 8 Gambar 2.4 Diagram Pohon Pemanfaatan Kelapa Sawit 10 Gambar 2.5 Pemanfaatan TKKS Sebagai Pupuk Langsung 11 Gambar 2.6 Arang Kayu 12 Gambar 2.7 Gambar Proses Karbonisasi 15 Gambar 2.8 Kiln Kecil 17 Gambar 2.9 Dinding Datar Homogen 20 Gambar 2.10 Dinding Silinder Homogen 21 Gambar 3.1 Konsep Kiln 28 Gambar 3.2 Ruang Karbonisasi Dengan Sistem Pengembali 29 xiv
DAFTAR PUSTAKA United Nation Framework Conventional On Climate Change (UNFCCC).,tahun 2005. Proses Karbonisasi Kurniawan dan Marsono.,(2008). Kittikun, A.H. Prasertsan, P. Srisuwan, G. Krause. 2000. Environmental Management for Palm Oil mil. Conference on Material Flow Analysis of Integrated Bio-System. H. Gomaa / ICEHM2000, Cairo University, Egypt, September, 2000, page 167-174. Perpindahan Panas(heat transfer),ir.herry Suprianto,MT 2012. Biochar for Environmental Management: Science and Technology, edited by Johannes Lehmann and Stephen Joseph, and to be published early next year by Earthscan Publishers Ltd. Olsen, Frederick. The Kiln Book. Keramos, Bassett, CA, 1973. Rhodes, Daniel. Kilns: Design, Construction and Operation.2nd ed. Chilton, Radnor, PA, 1981. xv