Distribusi Tekanan Reaktor Gasifikasi Serbuk Kayu
165 Gasifikasi
t : 795 detik t : 1407 detik t : 1935 detik t : 2379 detik t :2640 detik.
Gambar 5.26. Grafik distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian pada variasi kecepatan III pada gasifikasi serbuk kayu.
Untuk selanjutnya proses simulasi dilakukan dengan iterasi sesuai dengan nilai pembangkitan massa dan energi serta waktu
reaksi pada masing-masing ketinggian, sehingga didapatkan hasil distribusi temperatur reaktor untuk setiap variasi ketinggian dan
variasi waktu pada jarak 1 cm dari dinding reaktor.
Pada variasi kecepatan III dan kadar air 10 didapatkan distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian
sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.25 dan Gambar 5.26. Dari Gambar 5.25 terlihat bahwa pada ketinggian 0,48-0,60 m
setelah 795 detik terlihat bahwa temperatur line termokopel 0,65-0,75mm tertinggi yang dicapai sebesar 597
C dan temperatur pengujian eksperimen sebesar 596
C, dengan kesalahan 1,42 sehingga temperatur simulasi dapat disimpulkan
mendekati hasil eksperimen. Porositas serbuk kayu dan sekam padi secara berurutan
sebesar 0,760 dan 0,774 sehingga porositas serbuk kayu lebih rendah dari sekam padi, namun serbuk kayu lebih mudah terbakar
karena memiliki energi aktivasi yang lebih kecil sehingga temperatur reaktor akan lebih tinggi dengan adanya pembakaran
serbuk.
166 Produksi Gas dari Padatan
Penurunan kapasitas serbuk kayu dapat menyebabkan peningkatan jumlah udara sehingga gas combustible bercampur
dengan udara lebih sebelum mencapai burner dan temperatur gas yang menuju burner mengalami penurunan. Simulasi reaktor
gasifikasi serbuk kayu mengalami penurunan temperatur gas lebih cepat bila dibandingkan dengan sekam padi hal ini
disebabkan karena kecepatan udara didalam reaktor serbuk kayu lebih besar dari reaktor sekam padi sehingga udara yang
bercampur dengan gas combustible lebih banyak dan penurunan temperatur gas relatif lebih cepat. Selain itu, hal tersebut juga
disebabkab karena laju gasifikasi serbuk kayu lebih besar dari pada sekam padi sehingga udara yang terhisap kedalam reaktor
lebih besar. Hal ini akan menyebabkan jumlah udara yang bercampur dengan gas combustible meningkat sehingga
penurunan temperatur gas menjadi lebih cepat. 5.8.
Perbandingan Unjuk Kerja Reaktor Gasifikasi Sekam Padi dan Serbuk Kayu.
Padi dan jati merupakan jenis tumbuhan yang biasa tumbuh di daerah tropis. Sekam padi ini biasa diambil dari biji padi
yang telah dipanen, kemudian digiling selep untuk memisahkan kulit dengan bijinya, sedangkan serbuk gergaji kayu jati
merupakan limbah dari pengolahan kayu yang berupa geram atau tatal. Dalam penelitian yang telah dilaksanakan kedua jenis limbah
ini digunakan sebagai bahan bakar reaktor. Perbandingan efisiensi reaktor gasifikasi sekam padi dan serbuk jati dengan
variasi kecepatan udara yang sama dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 5.27. Perbandingan efisiensi reaktor sekam padi dan serbuk kayu dengan variasi kecepatan III.
10 20
30 40
50 60
20 40
60 80
100
Kapasitas Biomassa E
fi s
ie n
s i
R e
a k
to r
Sekam Serbuk
167 Gasifikasi
Dari Gambar 5.27 terlihat bahwa efisiensi reaktor gasifikasi serbuk kayu lebih besar dari sekam padi. Energi yang terkandung
didalam sekam padi dan serbuk kayu dinyatakan dengan LHV lower heating value yaitu panas yang dilepaskan dari
pembakaran biomassa seberat satu satuan massa yang dimulai dari temperatur 25
C atau temperatur tertentu dan hasil pembakarnnya dijaga pada temperatur 150
C, LHV sekam padi dan serbuk kayu berturut-turut sebesar 15,4 MJkg dan 17,6
MJkg. Dengan energi yang lebih besar, reaktor gasifikasi serbuk kayu menghasilkan temperatur gas combustible yang lebih tinggi.
LHV yang lebih besar juga akan memberikan energi input yang lebih besar. Reaktor gasifikasi serbuk kayu menghasilkan
energi output berupa panas sensibel dan panas laten yang lebih besar sehingga efisiensi energi reaktor serbuk kayu lebih tinggi
bila dibandingkan dengan reaktor gasifikasi sekam padi. 5.9.
Pencucian Gas
Sebelum dapat diproses lanjut, gas dari hasil proses gasifikasi
biomassa sebaiknya
dilakukan pembersihan.
Bergantung dari aplikasinya, jenis dari gasifier, dan polutan dalam bahan bakar, beberapa tingkat pengkondisian gas seperti
pembersihan dan pendinginan sangat diperlukan sebelum dapat digunakan untuk operasi gasifikasi sistem kombinasi panas dan
daya CHP. Polutan yang umum dijumpai adalah tar hydrocarbons, debu partikulat, ammonia, sulphur, chloride,
alkalies, dll. Polutan-polutan tersebut perlu dihilangkan atau diubah dengan cara Suyitno, 2007:
1. Tar dapat diturunkan konsentrasinya dengan menggunakan oksidasi terbatas, steam cracking, catalysts, dan pulse corona
discharged. 2. Debu partikulat umumnya dibersihkan dengan siklon atau
saringan filter. Dari pengalaman kami di laboratorium, abu dengan beban 600-1500 mgNm
3
db dan jelaga soot atau charcoal dengan ukuran partikel rata-
dapat dibersihkan dengan siklon. 3. Untuk partikel kecil fine particle dapat dibersihkan dengan
baghouse yang dilengkapi dengan saringan filter dan bekerja pada temperatur 150-200
o
C. Untuk operasi yang kontinu, saringan perlu dibersihkan dengan sesekali
168 Produksi Gas dari Padatan
mengalirkan gas nitrogen pada tekanan tinggi Suyitno and Lettner, 2005; Suyitno, Lettner et al., 2005.
4. Ammonia, sulphur dan chloride dapat dibersihkan dengan menggunakan scrubber atau menggunakan aditif.
5. Sebelum gas dimasukkan ke dalam aplikasi pembakaran mesin gas gas engine, filter dimana umumnya beroperasi
pada temperatur yang tidak terlalu tinggi, atau ketika dimasukkan lewat kompresor untuk penggunaan di IGCC,
umumnya gas perlu dilakukan pendinginan. Khusus untuk tar, sampai saat ini penelitian telah banyak
dicurahkan untuk mengatasinya. Tar merupakan gas dari hasil pirolisis dan gasifikasi yang dapat dikondensasi. Tar merupakan
produk yang tidak ramah lingkungan. Keberadaan tar dapat menyebabkan fouling, kerusakan peralatan pencucian gas Van
der Hoeven, de Lange et al., 2006, membentuk coke dan menyumbat saluran El-Rub, Bramer et al., 2004. Problem tar ini
akan semakin kelihatan pada saat gasifikasi sekam padi dan gasifikasi biomassa jenis rerumputan.
Dalam gasifikasi biomassa, beberapa peneliti telah melakukan investigasi cara mereduksi tar. Beberapa teknik
reduksi tar yang diusulkan antara lain: non-catalytic partial oxidation Brandt, Larsen et al., 2000; Fagbemi, Khezami et al.,
2001; Houben, de Lange et al., 2005; Van der Hoeven, de Lange et al., 2006, non-catalytic partial oxidation and steam reforming
Onozaki, Watanabe et al., 2006, catalytic oxidation Nordgreen, Liliedahl et al., 2006, catalytic cracking Velegol, Gautam et al.,
1997, catalytic steam crackingSimell, Hirvensalo et al., 1999, steam cracking Bajus, Vesely et al., 1980, and pulsed corona
discharge Nair, 2004 atau plasma heat.
Brandt, P., et al. Brandt, Larsen et al., 2000 mampu mereduksi tar sampai 80 dengan menggunakan metode oksidasi
parsial. Mereka mengukur kadar tar ringan dan berat setelah oksidasi parsial sebesar 5300-7500 mgkg serpihan kayu kering.
Setelah melakukan perbaikan dari peralatannya untuk memperoleh pencampuran yang lebih baik antara gas dari
pirolisis dan udara, tar ringan dan berat dapat diturunkan lagi menjadi 2940-3400 mgkg serpihan kayu kering. Perbandingan
udara dan bahan bakar yang digunakan adalah 1,06, perbandingan uap dan bahan bakar yang digunakan adalah 0,3
dan temperatur dalam area oksidasi sebagian adalah 1050-1100
o
C.
169 Gasifikasi
Teknik reduksi tar dengan plasma telah diteliti oleh Nair tahun 2004 Nair, 2004. Mekanisme reduksi tar dengan
menggunakan plasma adalah sebagai berikut: O + condensable gas products
5.21 Radikal O dibentuk dari cracking oksigen dalam udara
dengan plasma. Radikal O yang terbentuk diperkirakan mencapai 1,134 molekul100 eV.