Uni kerja dan analisis energi reaktor tipe static mixer untuk produksi biodiesel secara katalik
un K ~ E R J ADAN ANALISIS ENERGI REAKTOR TIPE STATIC
MLYER UNTUK PRODUKSI BIODIESEL SECARA KATALM
Ismail.Fl4104042. Uji Kinerja dm Anal& EoKgi Reaktor Tipe SLrdir M i i
Untnk F'mdubi B i d e 4 Setars Katatik. Dibawah B i m b i Dr.lr.YAh
Purwanto,MSc dan Lr. Rizd Alamsyah, MSc. 2008
Kebrduban energi dunk tens meningkat Samntara itu ketersediaan
s u m k em+, benrpa energi fosil yang selama ini menyokong k e b t u k n d u t
seanakinberkurang.Bedmgaiupayaterusd&kukmlmtukmengatasimasalah
t&
W
y
a adalab dengan mencmi s u m k energi baru dan konversi
energi dari bahan bakar fosil ke bahan bakar altanatif yang tehmhm Biodiesel
m m p k m salah sah, bentuk energi altematif yang saaf ini sedang giat
dikembangkan.
Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terdiri dari estermetil atau e d
lemak yang dibuat
alkoholisis Biodiesel
berbentut senyawa rnono-allril esta dari asgm-asam lemak mtai panjang yang
diproduksi melalui maksi transesterifikasi a@na trigliserida (minyak nababi)
dengan allcoho1 mtai pendek seperti metan01 meojadi meld ester dan glisaol
-
-
bantuan katalis bara
Berdasarkan kmbgan FFA dalam minyak nabati, maka proses
pembuaran biodiesel secara komersial dibedakan menjadi dm yaitu:
transesterifikasidengankatalisbasauntukbahanbakurefinedoilara~minyak
den&
nabatidengmkmbganFFArendahdanestaifikasidengankatalis-lmtuk
bahan baku dengan kmbgan FFA tinggi, kemudian dilanjldkan dengan reaksi
dengan katalis basa Roses pembiodiesel dmi minyak
nabatiakanmeleWari~~~l).Rosespem~bahanbakudari
4). Pemisahan
pengotor dan w e confm, 2). i3d3as,
- 3). Tdanpemlrmian
SMirmirtr~~yangbiidigunakanuntuktluida~
v i s k d rendah dan tinggi, untuk 8
fluida yang viskositranya babeda,
juga lmtuk bahan b e e Kehilangan tekanan yang tejltdi kecil. Karena
benhlknya yang seperti ulir, mampu menciptakan aliran tlrrbulea untuk
rn
efektifitas m ~ n g .I q m ~tenaga listrik cukup rendah, Lisa
~ p r o s e s L Y n u m v p m 6 s i k a ~ d n p . ~
hornogenitas dan mencegah sedimentasi hutan. Reaktor statrc mirer wnrpakan
reaktor biodiesel yang dilengkapi dengan mfrer staris untuk meningkatkan
e f f i t zpemgdhn
Pewtitian ini bertujuan lmtuk Mengkaji kiwja reaktor stme mtrer dalam
memproduksi biodiesel menganalisis pindah panas dan kehilangan panas pada
reaktnr, dan @tung
kebrduban energi lmtuk pembiodiesel dengm
reaktor ~ 1 d mirer.
c
Peaelitian ini mempkm bagian penelitian yang dilakukan
o l e - Riial W S c , mahasiswa S3 Bidang Studi Keteknikan Pertanian,
ins ti^ Patanian Bogor. Penetitian d i M s a h n @a bulan Maret sampai Juli
2008, batempar di Workshop Balai Besar lndustri Agro (BBIA), Bogor, dan
Laboratorium Energi dan Elektdhsi Pertanian,Departemesl Teknik Perranian,
W M Pertanian Bogor.
Pengjian dilakukan pada kondisi suhu 70 OC selama 90 menit Rosedur
pengujianterdiridaritahap~danprosesproduksitahappeQlisahan
gtisaol dan tnhap pemmeid ester. Setelah pengujian, dilakukan analids
~karakteristikteknikreaktor,pindahpanas,dankebutubmenergi.
Hasil pmelitian proses pembuatan biodiesel dengan reaktor static mizer
deqm kapasitas 16.5 Lita campran menghasilkan rendawn sebesar 96.58%.
efisieosi W e r sebesar 88.03% efisiensi p o m p 58.1% dan kebulukm air
pendingin lmtuk kondemor adalah sebesar 810 liter.
Dari hasil analids pindah panas, didapatkan perpimlahan panas secata
keselrmhan melalui dinding adalah sebesar 260.62 kJ. Sedangkan kehilangan
p m s terbesar terjadi pada pipa salyaitu sebesar 116.57 kJ.
Hasilanalidstahadapkebulukmewrgimenunjukkanbesamyakonnrmsi
ewrgi ~mtukproses produksi biodiesel adalah sebesar 49,86 121 kJ atau 4,83 1.54
kJ/kg. Msing-iMsing kebulukm ewrgi knebut adalah mtuk tahap proses
sebesar 18,311.67klatau 1,394.0kJ/k&untuktahappexm~hsebesar27,476.11
atau 2,973.6 kJ/k& dan lmtuk tahap pengeringan sebesar 4,073.43 kJ atau 463.94
kJ/kg.Emergidalambmhkpanas(termal)maupaLankebuhhmtabesar~
produksi biodiesel dengan reaktor Sfme mtrer. Total kebutubm energi termal
adalah sebesar 43,500 kJ atau 4,230.7 kJIkg. Ke*
energi biologis sebesar
5,679.13 kJ atau 55234 kJ/kg. Kebutubm energi mekanis sebesar 682.04 kJIkg
atau 48.52 kJM Roses pembuatan biodiesel mampu menaikkan nilai kalor
minyaknabatisebesar~~~k~~kg.~rasiormtaraenagiyangdi~
d e n p kenaikkan nilai kalor minyak nabati dari kelapa sawit &lam proses
pembuatat~biodiesel adalah sebesar 9.7 : 1. Efisieosi penggunaan energi adalah
sebesn 1035%
SKRlPSI
~salahsatusyaratuntukmempeaolehgeh
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
Pada Departemen Teknik Peatanian
Fakubs T h l o g i Pertanian
M MPertanian Bogor
Oleh
EMAIL
~14104&2
Dilahirkan pada tanggal 27 Agustu~1984 di F'ayakumbuh
m j u i Oleh
Pembimbing I
P e m b i i i I1
R+
.-
Lr. R i d AlamsvahMSc
NIP. 090 016 167
.I 6 SEP 2008
KATA PENCANTAR
Syukur ahamdulilhb kepada AUah SWT yang telah memberikan
kesempatan kepda penulis tmtuk menyelesaikm pentugas akhir utuuk meraih gelar Sajana Tekwlogi &P
skripsi ini sebagai
pada Deplvtanen
Teknik Patanian,Lostim Pertanian Bogor.
Setesainya penulisan skripsi ini tidak terlepas dari ban-
b i i b i i dan
kehjsama dari behagai pihak, oleh kmem itu pada keseanpatan ini penulis
~kantaimakasihyang~~yakepada:
1. nxmda tercinta yang senantiasa membeaikan d m dan kadh sayang kepada
pen&
kakakku "Izel sekeluargan ,dan itdik-adikkutenayang Ikal dan WeQi
yang senantiasa memberikan dulnmgan moral dan doanya kepda penulis
2. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, MSc, selaku dosen pembimbii I, yang telah
banyak memberikan b i m b i i dan arahan selama menjadi b i m b i i beliau
dan dalam penulisan skripsi ini.
3. Ir. Rizal Alamsyah, MSc, selaku dasen pembimbing ll atas a d a n dan
b i m b i i y a y a q telah diberikan
4. Dr. Ir. Desial,
.
sebagai dosen pemguji atas masukan yang diberikan
5. Dr.Ir. Wanan Hermawan, MS sekagai kepala Departanen Teknik Patanian
atas brmtuannya selama penulis menjadi m a h a h a di IPB
6. Staf peagajar dan karyawan di Departemn Teknik Pertanian yang selama ini
telah memberikan banyak ilmu dan pelajaran.
7. Yayasan danamon peduli : pak Fauzan, mas Kristian, pak Hery, ibu Tya, serta
Rkan-rekansepejuangan:Ali,K&i,SugiHasan,Dwita,FidanAjid
8. Staf di Balai Besar Lndumi Agro ;ibu Susi, pak Agus atas semua bantuaunya,
dantanan-tananmahasiswayangsamasamapenelitiandisana;masDidin,
Alya, Fitri, Ired, Heugky dan H
m atas kerjasamanya
9. Temao-ternan TEP m@zm 41, Anmi, Slrpri Aris, Ujang, Wakid, Rina,
Li Ely, Ni'pla, Arip, Triono, lmaf Naa, Bayq Ma& Soib, Kusnanto,
Sigit, dan semua rekan-rekan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
10. Keluarga besar wisma Al Mumwar ; Pa! Ochin, mas Arip, mas Taufig
Firmas Heru, kaog Miswq kang Fahmi bang Dani Asep, Dark
dan Rino,
atas b a n m dm dukmgamya, tendama Firman yang telab bed&
hati
maniojamkanprinter-nya
11.F'rista
dan rekan-rekan di wiana Tri RRegina atas semua doa dan
-ya
Penulis menyadari bahwa d a h penulisan skripsi ini madh ban)&
terdapat kehmmgm Untuk itu p
u
l
i
s sangat meogfiarapkan kritik dan saran
y a n g ~ ~ ~ m t u k ~ d i - y a n g a ~ d - % - ~ o g a a p a m
penulis bvat ini dapat b e m m d h bagi kita semua.
Bogor, September 2008
Penulis
Hnlanutn
KATA PENCANTAR. ............................................................................................. i
...
DAFTAR IS1 ......................................................................................................... lu
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. v
..
D m A R TABEL ............................................................................................vu
...
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vlu
I . PENDAHULUAN............................................................................................ 1
A.LATAR BELAKANG ..................................................................... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ................................................................. 4
Il. TWJAUAN PUSTAKA................................................................................... 5
A. BIODIESEL .................................................................................... 5
B. S W E R BAHAN BAKU ............................................................. 7
1 . Minyak Kelapa Sawit (CPO) ...................................................... 7
2.&yak
Jelantah.......................................................................... 8
3 . Minyak Jarak Pagm .................................................................. 10
C.TEKNOLOGI PRODUKSI BIODIESEL ..................................... II
D. REAKTOR BIODIESEL. ............................................................ 17
3 .Static Mhcer .............................................................................. 19
*
4. Pompa ....................................................................................... 20
8. Kontrol Pawl ............................................................................ 22
E. PERPINDAHAN PANAS ............................................................ 22
3. Konveksi ................................................................................... 24
F.ENERGI UNTllK PROSES PRODUKSI .....................................27
1 . Energi bngmg.................................................................... 27
MLYER UNTUK PRODUKSI BIODIESEL SECARA KATALM
Ismail.Fl4104042. Uji Kinerja dm Anal& EoKgi Reaktor Tipe SLrdir M i i
Untnk F'mdubi B i d e 4 Setars Katatik. Dibawah B i m b i Dr.lr.YAh
Purwanto,MSc dan Lr. Rizd Alamsyah, MSc. 2008
Kebrduban energi dunk tens meningkat Samntara itu ketersediaan
s u m k em+, benrpa energi fosil yang selama ini menyokong k e b t u k n d u t
seanakinberkurang.Bedmgaiupayaterusd&kukmlmtukmengatasimasalah
t&
W
y
a adalab dengan mencmi s u m k energi baru dan konversi
energi dari bahan bakar fosil ke bahan bakar altanatif yang tehmhm Biodiesel
m m p k m salah sah, bentuk energi altematif yang saaf ini sedang giat
dikembangkan.
Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terdiri dari estermetil atau e d
lemak yang dibuat
alkoholisis Biodiesel
berbentut senyawa rnono-allril esta dari asgm-asam lemak mtai panjang yang
diproduksi melalui maksi transesterifikasi a@na trigliserida (minyak nababi)
dengan allcoho1 mtai pendek seperti metan01 meojadi meld ester dan glisaol
-
-
bantuan katalis bara
Berdasarkan kmbgan FFA dalam minyak nabati, maka proses
pembuaran biodiesel secara komersial dibedakan menjadi dm yaitu:
transesterifikasidengankatalisbasauntukbahanbakurefinedoilara~minyak
den&
nabatidengmkmbganFFArendahdanestaifikasidengankatalis-lmtuk
bahan baku dengan kmbgan FFA tinggi, kemudian dilanjldkan dengan reaksi
dengan katalis basa Roses pembiodiesel dmi minyak
nabatiakanmeleWari~~~l).Rosespem~bahanbakudari
4). Pemisahan
pengotor dan w e confm, 2). i3d3as,
- 3). Tdanpemlrmian
SMirmirtr~~yangbiidigunakanuntuktluida~
v i s k d rendah dan tinggi, untuk 8
fluida yang viskositranya babeda,
juga lmtuk bahan b e e Kehilangan tekanan yang tejltdi kecil. Karena
benhlknya yang seperti ulir, mampu menciptakan aliran tlrrbulea untuk
rn
efektifitas m ~ n g .I q m ~tenaga listrik cukup rendah, Lisa
~ p r o s e s L Y n u m v p m 6 s i k a ~ d n p . ~
hornogenitas dan mencegah sedimentasi hutan. Reaktor statrc mirer wnrpakan
reaktor biodiesel yang dilengkapi dengan mfrer staris untuk meningkatkan
e f f i t zpemgdhn
Pewtitian ini bertujuan lmtuk Mengkaji kiwja reaktor stme mtrer dalam
memproduksi biodiesel menganalisis pindah panas dan kehilangan panas pada
reaktnr, dan @tung
kebrduban energi lmtuk pembiodiesel dengm
reaktor ~ 1 d mirer.
c
Peaelitian ini mempkm bagian penelitian yang dilakukan
o l e - Riial W S c , mahasiswa S3 Bidang Studi Keteknikan Pertanian,
ins ti^ Patanian Bogor. Penetitian d i M s a h n @a bulan Maret sampai Juli
2008, batempar di Workshop Balai Besar lndustri Agro (BBIA), Bogor, dan
Laboratorium Energi dan Elektdhsi Pertanian,Departemesl Teknik Perranian,
W M Pertanian Bogor.
Pengjian dilakukan pada kondisi suhu 70 OC selama 90 menit Rosedur
pengujianterdiridaritahap~danprosesproduksitahappeQlisahan
gtisaol dan tnhap pemmeid ester. Setelah pengujian, dilakukan analids
~karakteristikteknikreaktor,pindahpanas,dankebutubmenergi.
Hasil pmelitian proses pembuatan biodiesel dengan reaktor static mizer
deqm kapasitas 16.5 Lita campran menghasilkan rendawn sebesar 96.58%.
efisieosi W e r sebesar 88.03% efisiensi p o m p 58.1% dan kebulukm air
pendingin lmtuk kondemor adalah sebesar 810 liter.
Dari hasil analids pindah panas, didapatkan perpimlahan panas secata
keselrmhan melalui dinding adalah sebesar 260.62 kJ. Sedangkan kehilangan
p m s terbesar terjadi pada pipa salyaitu sebesar 116.57 kJ.
Hasilanalidstahadapkebulukmewrgimenunjukkanbesamyakonnrmsi
ewrgi ~mtukproses produksi biodiesel adalah sebesar 49,86 121 kJ atau 4,83 1.54
kJ/kg. Msing-iMsing kebulukm ewrgi knebut adalah mtuk tahap proses
sebesar 18,311.67klatau 1,394.0kJ/k&untuktahappexm~hsebesar27,476.11
atau 2,973.6 kJ/k& dan lmtuk tahap pengeringan sebesar 4,073.43 kJ atau 463.94
kJ/kg.Emergidalambmhkpanas(termal)maupaLankebuhhmtabesar~
produksi biodiesel dengan reaktor Sfme mtrer. Total kebutubm energi termal
adalah sebesar 43,500 kJ atau 4,230.7 kJIkg. Ke*
energi biologis sebesar
5,679.13 kJ atau 55234 kJ/kg. Kebutubm energi mekanis sebesar 682.04 kJIkg
atau 48.52 kJM Roses pembuatan biodiesel mampu menaikkan nilai kalor
minyaknabatisebesar~~~k~~kg.~rasiormtaraenagiyangdi~
d e n p kenaikkan nilai kalor minyak nabati dari kelapa sawit &lam proses
pembuatat~biodiesel adalah sebesar 9.7 : 1. Efisieosi penggunaan energi adalah
sebesn 1035%
SKRlPSI
~salahsatusyaratuntukmempeaolehgeh
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
Pada Departemen Teknik Peatanian
Fakubs T h l o g i Pertanian
M MPertanian Bogor
Oleh
~14104&2
Dilahirkan pada tanggal 27 Agustu~1984 di F'ayakumbuh
m j u i Oleh
Pembimbing I
P e m b i i i I1
R+
.-
Lr. R i d AlamsvahMSc
NIP. 090 016 167
.I 6 SEP 2008
KATA PENCANTAR
Syukur ahamdulilhb kepada AUah SWT yang telah memberikan
kesempatan kepda penulis tmtuk menyelesaikm pentugas akhir utuuk meraih gelar Sajana Tekwlogi &P
skripsi ini sebagai
pada Deplvtanen
Teknik Patanian,Lostim Pertanian Bogor.
Setesainya penulisan skripsi ini tidak terlepas dari ban-
b i i b i i dan
kehjsama dari behagai pihak, oleh kmem itu pada keseanpatan ini penulis
~kantaimakasihyang~~yakepada:
1. nxmda tercinta yang senantiasa membeaikan d m dan kadh sayang kepada
pen&
kakakku "Izel sekeluargan ,dan itdik-adikkutenayang Ikal dan WeQi
yang senantiasa memberikan dulnmgan moral dan doanya kepda penulis
2. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, MSc, selaku dosen pembimbii I, yang telah
banyak memberikan b i m b i i dan arahan selama menjadi b i m b i i beliau
dan dalam penulisan skripsi ini.
3. Ir. Rizal Alamsyah, MSc, selaku dasen pembimbing ll atas a d a n dan
b i m b i i y a y a q telah diberikan
4. Dr. Ir. Desial,
.
sebagai dosen pemguji atas masukan yang diberikan
5. Dr.Ir. Wanan Hermawan, MS sekagai kepala Departanen Teknik Patanian
atas brmtuannya selama penulis menjadi m a h a h a di IPB
6. Staf peagajar dan karyawan di Departemn Teknik Pertanian yang selama ini
telah memberikan banyak ilmu dan pelajaran.
7. Yayasan danamon peduli : pak Fauzan, mas Kristian, pak Hery, ibu Tya, serta
Rkan-rekansepejuangan:Ali,K&i,SugiHasan,Dwita,FidanAjid
8. Staf di Balai Besar Lndumi Agro ;ibu Susi, pak Agus atas semua bantuaunya,
dantanan-tananmahasiswayangsamasamapenelitiandisana;masDidin,
Alya, Fitri, Ired, Heugky dan H
m atas kerjasamanya
9. Temao-ternan TEP m@zm 41, Anmi, Slrpri Aris, Ujang, Wakid, Rina,
Li Ely, Ni'pla, Arip, Triono, lmaf Naa, Bayq Ma& Soib, Kusnanto,
Sigit, dan semua rekan-rekan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
10. Keluarga besar wisma Al Mumwar ; Pa! Ochin, mas Arip, mas Taufig
Firmas Heru, kaog Miswq kang Fahmi bang Dani Asep, Dark
dan Rino,
atas b a n m dm dukmgamya, tendama Firman yang telab bed&
hati
maniojamkanprinter-nya
11.F'rista
dan rekan-rekan di wiana Tri RRegina atas semua doa dan
-ya
Penulis menyadari bahwa d a h penulisan skripsi ini madh ban)&
terdapat kehmmgm Untuk itu p
u
l
i
s sangat meogfiarapkan kritik dan saran
y a n g ~ ~ ~ m t u k ~ d i - y a n g a ~ d - % - ~ o g a a p a m
penulis bvat ini dapat b e m m d h bagi kita semua.
Bogor, September 2008
Penulis
Hnlanutn
KATA PENCANTAR. ............................................................................................. i
...
DAFTAR IS1 ......................................................................................................... lu
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. v
..
D m A R TABEL ............................................................................................vu
...
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vlu
I . PENDAHULUAN............................................................................................ 1
A.LATAR BELAKANG ..................................................................... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ................................................................. 4
Il. TWJAUAN PUSTAKA................................................................................... 5
A. BIODIESEL .................................................................................... 5
B. S W E R BAHAN BAKU ............................................................. 7
1 . Minyak Kelapa Sawit (CPO) ...................................................... 7
2.&yak
Jelantah.......................................................................... 8
3 . Minyak Jarak Pagm .................................................................. 10
C.TEKNOLOGI PRODUKSI BIODIESEL ..................................... II
D. REAKTOR BIODIESEL. ............................................................ 17
3 .Static Mhcer .............................................................................. 19
*
4. Pompa ....................................................................................... 20
8. Kontrol Pawl ............................................................................ 22
E. PERPINDAHAN PANAS ............................................................ 22
3. Konveksi ................................................................................... 24
F.ENERGI UNTllK PROSES PRODUKSI .....................................27
1 . Energi bngmg.................................................................... 27