Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Melalui Proses Pirolisis Cepat Dengan Kapasitas Produksi 12.000 Ton Tahun

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biomassa

Biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat di dunia dan khususnya menjadi sumber energi yang menarik bagi banyak Negara karena ketersediaan dan keberlanjutan nya.Biomassa terutama berasal dari sektor pertanian dan kehutanan.Sekarang ini, berbagai bentuk biomassa telah diolah di seluruh dunia untuk digunakan sebagai pembangkit energi.Biomassa menghasilkan sumber energi bersih terbarukan yang dapat meningkatkan lingkungan, ekonomi dan keamanan energi.Salah satu sumber biomassa yang banyak di dapatkan di Asia Tenggara adalah berasal dari kelapa sawit.Tandan kosong kelapa sawit, serat dan cangkang umumnya dianggap limbah (Seith, 2009).

Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan.Biomassa mengandung energi dari matahari. Tanaman menyerap energi matahari dalam proses fotosintesis. Energi kimia dalam tanaman akan diteruskan ke hewan dan manusia memakannya. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan karena kita akan selalu bisa menanam lebih banyak pohon dan tanaman, dan limbah sampah akan selalu ada. Beberapa contoh dari bahan bakar biomassa adalah kayu, tanaman, pupuk dan beberapa sampah.Biomassa adalah bagian dari siklus karbon dimana karbon di udara di konversikan menjadi biological dengan fotosintesis.

Biomassa merupakan sumber energi terbarukan.Biomassa dipandang lebih ramah lingkungan dan lebih tahan lama daripada bahan bakar fosil. Biomassa memiliki keuntungan lain yang signifikan dibandingkan dengan bahan bakar fosil yaitu tanaman yang cocok untuk memproduksi biomassa dan biofuel dapat tumbuh hampir dimana saja di seluruh dunia. Bahan bakar fosil seperti bensin atau gas dan jenis-jenis bahan bakar fosil hanya diproduksi di daerah tertentu di dunia, tetapi biomassa dapat dibuat dimana saja (Tahir,2009).

Komponen umum dalam suatu biomassa terbagi atas 3 yaitu:

1. Selulosa dengan komposisi rata-rata C6H10O5 dengan n = 500 – 4000

3. Lignin mempunyai cabang yang panjang, polimer mononuclear aromatik, sering berikatan untuk menggabungkan serat selulosa dan hemiselulosa untuk membentuk gugus lignoselulosa (Brown, 2011).

Ada 3 metode yang dapat digunakan untuk mengubah biomassa dengan cara termokimia yaitu pembakaran, gasifikasi dan pirolisis. Pirolisis dianggap sebagai teknologi yang baik untuk menghasilkan produk cairan diantara ketiga proses termokimia diatas. Pirolisis adalah degradasi termal biomassa tanpa menggunakan oksigen. Produk pirolisis terdiri dari bio oil (gas terkondensasi), gas sintetik (gas tidak terkondensasi) dan arang ( Seith, 2009).

Padatan dalam produk pirolisis disebut arang yang pada umumnya mengandung karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit persentase unsur logam.Komponen cair adalah campuran air dan senyawa organik teroksigenasi (bio oil) seperti asam karboksilat, alkohol, keton, aldehid, hidrokarbon, dll.Gas dalam pirolisis mengandung hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, metana dll.Jumlah dari produk pirolisis ini tergantung dari suhu operasi, panas reaksi, dan waktu tinggal di dalam reaktor (Benanti et al, 2011).

2.2 Bio Oil

Bio oil merupakan salah satu jenis bioenergi yang dapat dimanfaatkan sebagai pensubstitusi bahan bakar solar. Bio oil adalah bahan bakar cair berwarna gelap, beraroma seperti asap dan diproduksi dari biomassa seperti kayu, kulit kayu, kertas atau biomassa lainnya melalui teknologi pirolisis cepat.

Pemanfaatan bio oil sebagai pensubstitusi bahan bakar sebenarnya sudah dikenal sejak lama.Bio oil terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit kandungan sulfur yang dapat dihilangkan. Komponen organik terbesar dalam bio oil yaitu lignin, alkohol, asam organik, dan karbonil (Winanti dan Masfuchah,2011).

Bio oil dibentuk dari suatu proses yang disebut pirolisis dimana bahan baku biomassa seperti serbuk gergaji kayu atau ampas tebu dipanaskan pada suhu 400-500oC tanpa adanya oksigen. Bio oil mengandung hingga 25% air.Komponen air di dalam bio oil bukan pada fasa yang terpisah dan merupakan hal yang penting karena ini menurunkan viskositas dari bahan bakar (Dynamotive, 2012).

Bio oil dari biomassa mengandung aldehid, keton, dan senyawa lain yang dapat bereaksi melalui kondensasi aldol selama penyimpanan atau penanganan yang akan menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dalam sifat fisik. Viskositas dan kadar air dapat meningkat dan volatilitas berkurang. Variabel yang paling penting dalam hal ini adalah suhu.Bio oil mempunyai kandungan air hingga 25% dan tidak dapat langsung dipisahkan.Berbeda dengan bahan bakar minyak bumi, bio oil berisi kandungan oksigen yang besar biasanya sebanyak 45-50%.Kehadiran oksigen adalah perbedaan utama untuk perbedaan sifat antara bahan bakar hidrokarbon dan bio oil ini.

Bio oil dapat dibuat dari berbagai limbah biomassa dari hutan dan pertanian. Potensi limbah bahan baku biomassa yang baik termasuk ampas tebu, sekam padi, jerami padi, gandum dan kayu. Biomassa yang digunakan untuk pembuatan bio oil harus mempunyai kandungan air sekitar 50-60% (basis basah). Pengeringan pasif yang dilakukan pada musim yang panas dapat mengurangi kadar air hingga 30%. Pengeringan aktif di dalam silo dapat mengurangi kadar air sampai 12% (Steele, 2005).

Rumus molekul dari biomassa diasumsikan adalah C100H120O40 (Benanti et al,

2011).Reaksi umum dari pembentukan bio oil adalah:

(C100H120O40) 500oC 6,203C3H8O +66,976 C + 6,404 CO2 + 3,852 CO + 9,734 H2

+ 17,136 H2O + 4,159 CH4

2.3 Pirolisis

Pirolisis adalah dekomposisi termal dari komponen organik tanpa adanya oksigen untuk mengkonversi biomassa menjadi cairan, gas dan arang.Cairan yang dihasilkan ini kemudian dikenal sebagai bio oil (Dhaniswara dan Pratiwi, 2010). Proses pirolisis terbagi atau konvensional dan pirolisis cepat tergantung dari kondisi operasi yang digunakan. Pirolisis konvensional juga dikenal sebagai pirolisis lambat. 1. Pirolisis Lambat

Pirolisis lambat sudah diaplikasikan sejak beribu tahun yang lalu dan digunakan untuk produksi arang.Pada pirolisis lambat, biomassa dipanaskan hingga 500oC

dengan waktu tinggal antara 5 – 30 menit.Panas reaksi dari pirolisis lambat ini lebih rendah dari yang digunakan di pirolisis cepat.

2. Pirolisis Cepat

Pirolisis cepat adalah proses dengan temperatur tinggi dimana biomassa dipanaskan tanpa kehadiran oksigen. Pirolisis cepat menghasilkan 60 – 75% bio oil, 15 – 25% berat dari arang padat dan 10 – 20% gas yang tidak terkondensasi tergantung dari bahan baku yang digunakan. Tidak ada limbah yang dihasilkan, karena bio oil dan arang dapat digunakan sebagai bahan bakar dan gas dapat digunakan kembali di dalam proses. Pirolisis cepat menggunakan panas reaksi yang lebih tinggi dari pirolisis lambat.Temperatur reaksi dari pirolisis cepat adalah sekitar 425 – 500oC dengan waktu tinggal < 2 detik (Steele, 2005).

Tabel 2. Jenis Proses Produksi

Proses

Produk

Cair Arang Gas Pirolisis Cepat

Temperatur 400 – 600oC

Waktu tinggal uap panas pendek (<2 detik)

75 % 12 % 13 % Pirolisis Menengah

Temperatur 500oC

Waktu tinggal uap panas sedang

50 % 25 % 25 % Pirolisis Lambat

Temperatur 350 – 400oC Waktu tinggal yang lebih lama

30 % 35 % 35 % Gasifikasi

Temperatur tinggi 800oC Waktu tinggal yang lebih lama

5 % 10 % 85 % (Winanti dan Masfuchah,2011)

Yield dari bio oil dipengaruhi oleh temperatur, panas reaksi dan waktu tinggal dari bahan baku (Lindfors, 2009). Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pirolisis adalah:

a. Suhu pirolisis, yang berpengaruh terhadap hasil pirolisis, karena dengan bertambahnya suhu maka proses peruraian semakin sempurna.

b. Waktu pirolisis, yang berpengaruh terhadap kesempatan untuk bereaksi. Waktu reaksi yang panjang akan meningkatkan hasil cair dan gas sedangkan hasil padat nya akan menurun. Waktu yang dibutuhkan tergantung pada jumlah dan jenis bahan yang diproses.

c. Kadar air bahan, dimana nilainya yang tinggi akan menyebabkan timbulnya uap air dalam proses pirolisis yang mengakibatkan tar tidak bisa mengembun di dalam pendingin sehingga waktu yang digunakan untuk pemanasan semakin banyak. d. Ukuran bahan, tergantung dari tujuan pemakaian, hasil arang dan ukuran alat yang

digunakan (Winanti dan Masfuchah,2011).

2.4 Seleksi Proses

Dari jenis-jenis proses pembuatan bio oil diatas yaitu dapat dilihat bahwa proses pirolisis cepat akan menghasilkan yield bio oil yang tinggi dan produk samping arang dan gas dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu pada tugas akhir pra rancangan pabrik ini digunakan proses pirolisis cepat dan menggunakan reaktor fluidized bed yang mempunyai perpindahan panas dan massa yang baik dan menggunakan gas nitrogen sebagai gas untuk memfluidisasi biomassa yang ada di dalam reaktor tersebut. Reaktor fluidized bed membutuhkan ukuran biomassa yang kecil yaitu 2 – 3 mm. Berikut adalah skema reaktor fluidized bed.

Gambar 2.2 Skema Reaktor Fluidized Bed ( Brown dan Holmgren, 2010)

2.5 Deskripsi Proses

Proses pembuatan bio oil dengan pirolisis cepat terdiri dari tiga proses utama yaitu:

1. Tahap persiapan bahan baku 2. Proses pirolisis cepat

3. Tahap pemurnian

2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku

Proses pembuatan bio oil dimulai dari mempersiapkan bahan baku yang digunakan yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) kering. Selanjutnya TKKS ini akan dimasukkan ke dalam rotary cutter untuk memperkecil ukuran dengan tujuan untuk mempercepat reaksi pirolisis, kemudian menuju belt conveyor dan dimasukkan ke dalam screen untuk menyaring TKKS dari kotoran yang masih tersisa. Selanjutnya akan diumpankan ke dalam reaktor fluidized bed dari bagian samping reaktor. Selanjutnya, nitrogen akan diumpankan ke dalam reaktor yang berfungsi sebagai fluidisasi dan pengikat oksigen. Temperatur yang digunakan dalam reaktor adalah 500oC.

2.5.2 Proses Pirolisis Cepat

Proses utama dari pembuatan bio oil dari tandan kosong kelapa sawit adalah

proses pirolisis cepat. Dalam pirolisis cepat ini menggunakan suhu 500oC dan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi di dalam reaktor. Kompresor gas digunakan untuk menaikkan tekanan gas nitrogen tersebut. Selanjutnya bahan baku TKKS yang ada di dalam reaktor fluidized bed dipanaskan melalui jaket reaktor. Gas yang dihasilkan dari proses ini dialirkan ke dalam siklon untuk memisahkan antara gas dan padatan (char). Char tersebut kemudian ditampung di penampung char dan gas dialirkan ke kondensor.

2.5.3 Tahap Pemurnian

Tahap terakhir dari pembuatan bio oil adalah tahap pemurnian. Gas yang telah dikondensasikan dalam kondensor selanjutnya akan dialirkan ke knock out

drum untuk memisahkan antara gas dan cairan yang terbentuk. Cairan yang terkondensasi itulah yang disebut sebagai bio oil. Gas yang tidak terkondensasi akan dialirkan ke dalam kolom absorber dan kolom stripper untuk memisahkan gas CO2

yang terkandung didalamnya. Kemudian gas yang tidak terkondensasi yang telah dipisahkan CO2 nya dialirkan ke dalam combuster sebagai bahan bakar. Bio oil yang

telah didapatkan kemudian ditampung di dalam tangki penyimpanan.

2.6 Tandan Kosong Kelapa Sawit

Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berlignin selulosa yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu ton tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%), minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang biji yang masing-masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%).

Tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan baku pembuatan bio oil karena mengandung selulosa yang cukup tinggi yaitu sekitar 45%. Selama ini pengolahan tandan kosong kelapa sawit masih sangat terbatas yaitu dibakar di dalam incinerator untuk dijadikan abu dan untuk pembuatan kompos (Afriani, 2011).

2.7 Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku untuk proses pembuatan bio oil ini adalah tandan kosong kelapa sawit yang diperoleh dari pabrik pengolahan kelapa sawit. Bahan baku pendukung yang digunakan adalah nitrogen.

2.7.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Tandan kosong kelapa sawit yang digunakan merupakan limbah dari pabrik pengolahan kelapa sawit.Komposisi tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 3. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit

Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit Basis Kering (%)

Selulosa 45,95

Hemiselulosa 22,84

Lignin 16,49

Abu 1,23

N 0,53

Minyak 2,41

(Afriani, 2011)

2.7.2 Nitrogen

Nitrogen digunakan sebagai gas pendorong atau fluidizing gas partikel-partikel yang ada di dalam reaktor fluidized bed. Nitrogen merupakan gas inert yang tidak ikut bereaksi dengan reaktan di dalam reaktor.Nitrogen mengisi 78,1% di udara. Spesifikasi nitrogen dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4. Spesifikasi Nitrogen

Karakteristik Nilai

Fasa Gas

Berat Molekul 14,00674

Densitas Cair 0,808 gr/cm3

Titik Didih -195,79oC

Titik Lebur -210oC

Kapasitas Panas 1,042 J/gK Entalpi Penguapan 2,7928 kJ/mol Konduktivitas Termal 25,83 mW/(m.K) (Anonim, 2012)

2.7.3 Kalium Karbonat (K2CO3)

Fungsi : sebagai campuran larutan absorben 1. Berat molekul : 138,205 gr/mol

2. Titik lebur : 891 0C 3. Densitas : 2,29 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 112 g / 100 ml pada 200 C 5. Tidak larut didalam alkohol

6. Berupa padatan berbentuk serbuk (Wikipedia,2010)

2.7.4 Air (H2O)

Fungsi: sebagai absorben gas karbondioksida (CO2) di dalam kolom Absorber

1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol 2. Titik lebur : 0C (1 atm) 3. Titik didih : 100C (1 atm) 4. Densitas : 1 gr/ml (4C) 5. Spesifik graviti : 1,00 (4C) 6. Viskositas : 0,8949 cP 7. Kapasitas panas : 1 kal/gr 8. Panas pembentukan : 80 kal/gr 9. Panas penguapan : 540 kal/gr 10.Temperatur kritis : 374C 11.Tekanan kritis : 217 atm (Wikipedia,2010)

2.8 Spesifikasi Produk

2.8.1 Produk Utama

2.8.1.1Bio Oil (C3H8O)

Bio oil mempunyai sifat fisik meliputi: 1. Warna : Hitam

2. Bentuk fisik : Cair 3. Bau : Seperti asap

Tabel 5. Karakterisasi Bio Oil

Karakteristik Hasil

Kandungan air (% berat) 20-25

pH 2,2

Densitas pada 15oC (Kg/L) 1,207 High Heating Value (MJ/Kg) 16 – 19 Kandungan padatan (% berat) 0,01 – 0,02 Kandungan abu (% berat) ≤ 0,02 Titik nyala (oC) 48 – 55 Viskositas kinematik pada 40oC (cSt) 19

Karbon (% berat) 42,64

Hidrogen (% berat) 5,83 Nitrogen (% berat) 0,1

Sulfur (% berat) 0,01

Klorin ( % berat) 0,012 (Dynamotive, 2012)

2.8.2 Produk Samping

2.8.2.1Arang

Arang merupakan produk samping dari proses pirolisis cepat. Berikut ini merupakan sifat fisik dari arang:

1. Warna : Hitam

2. Bentuk : Serbuk Padatan 3. Spesific Gravity : 1,7 – 1,9 4. pH : 7,5

2.8.2.2Gas Yang Tidak Terkondensasi

Pada proses pirolisis cepat terdapat gas yang terkondensasi yaitu yang disebut bio oil dan gas yang tidak terkondensasi yang selanjutnya akan digunakan lagi di dalam combuster. Adapun komposisi gas yang tidak terkondensasi dapat dilihat di tabel berikut.

Tabel 6. Komposisi Gas Yang Tidak Terkondensasi

Komponen % Berat

CO2 6,404

CO 3,852

CH4 4,159

H2 9,734

(Benanti dkk, 2011)

2.8.2.2.1 Metana (CH4)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC 3. Tekanan kritis : 45,96 bar 4. Fasa padat

• Titik cair : -182,5oC • Panas laten : 58,68 kJ/kg 5. Fasa cair

• Densitas cair : 500 kg/m3 • Titik didih : -161,6oC • Panas laten uap : 510 kJ/kg 6. Fasa gas

• Densitas gas : 0,717 kg/m3 • Faktor kompresi : 0,998 • Spesifik graviti : 0,55 • Spesifik volume : 1,48 m3/kg • CP : 0,035 kJ/mol.K • CV : 0,027 kJ/mol.K • Viskositas : 0,0001027 poise • Kelarutan : 0,054 vol/vol (Wikipedia,2010)

2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC 3. Tekanan kritis : 73,825 bar 4. Densitas kritis : 464 kg/m3 5. Fasa padat

• Densitas padat : 1η62 kg/m3

• Panas laten : 196,10ζ kJ/kg 6. Fasa cair

• Densitas cair : 1032 kg/m3 • Titik didih : -78,5oC

• Panas laten uap : η71,08 kJ/kg • Tekanan uap : η8,η bar

7. Fasa gas

• Densitas gas : 2,81ζ kg/m3 • Spesifik graviti : 1,η21

• Spesifik volume : 0,ηζ7 m3/kg • CP : 0,037 kJ/mol.K

• CV : 0,028 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol (Wikipedia,2010)

2.8.2.2.3Gas Hidrogen (H2)

Fungsi: hasil gas yang tidak terkondensasi 1. Berat molekul : 2 gr/gmol

2. Titik lebur : -259,14 oC (1 atm) 3. Titik didih : -252,87 oC (1 atm) 4. Densitas : 0,08988 g/L (0C, 1 atm) 5. Densitas kritis : 0,08988 g/L (0C, 1 atm)

6. Kalor peleburan : 0,117 kJ/mol 7. Kalor penguapan : 0,904 kJ/mol 8. Kapasitas panas : 28,836 J/mol K 9. Temperatur kritis : 32,19 K

10.Tekanan kritis : 1,315 MPa (Wikipedia,2010)

PC FC R-201 F-201 TT-202 TT-201 F-202 E-201 D-201 T-201 E-203 J-201 JB-101 G-101 C-101 C-102 C-105 C-103 RC-101 DM-101 S-101 TT-101 C-104 Flue Gas B-101 TC TC TC E-202 Udara 7 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 28 29 FC 30 T-101 FC LC LC FC LI FC LC FC PC TC T-102

Skala : Tanpa Skala

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PYROLISIS CEPAT

DENGAN KAPASITAS 12.000 TON/TAHUN TATA LETAK PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG

KELAPA SAWIT

Digambar Diperiksa / Disetujui

Nama : Toni Rizki Aruan NIM : 080405010 1. Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si NIP : 196501 15 199003 1 002 2. Nama : Prof. Dr. Ir. Rosdanelli H., MT NIP : 196808 08 199403 2 003

Tanggal Tanda Tangan

TC TC TC FC FC LC LC PC TC 24 LI 20 21 22 23 25 26 27 18 FC 19 FC PC Air Pendingin T-301 E-301 E-302 J-301 J-302 AD-301 S-301 JB-301 _E-303 Steam Air Pendingin Bekas Kondensat

Kode Alat Keterangan

G-101 Gudang Bahan Baku C-101 C-102 C-104 C-103 Belt Conveyor Belt Conveyor Srew Conveyor Srew Conveyor RC-101 DM-101 S-101 TT-101 R-201 F-201 TT-202 TT-201 E-202 J-201 D-201 JB-101 F-202 Rotary Cutter Disk Mill Vibrating Screen Bin TKKS C-105 Bucket Elevator

Fluidized Bed Reactor Cyclone Separator I Cyclone Separator II

Bin Penampung Char Bin Penampung Char

Condenser

Pompa Bio-Oil

E-201 Cooler

Knock Out Drum

Blower Udara JB-301 Compressor Gas CO2

T-101 Tangki N2

T-201 Tangki Bio-Oil

B-101 Combuster

E-203 Cooler

T-102 Tangki Gas Alam

E-302 E-303 E-301 S-301 AD-301 Heater Cooler Cooler Kolom Absorpsi Gas

Stripper

J-301 Pompa KHCO3

J-302 Pompa K2CO3

6. Berupa padatan berbentuk serbuk (Wikipedia,2010)

2.7.4 Air (H2O)

Fungsi: sebagai absorben gas karbondioksida (CO2) di dalam kolom Absorber

1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol 2. Titik lebur : 0C (1 atm) 3. Titik didih : 100C (1 atm) 4. Densitas : 1 gr/ml (4C) 5. Spesifik graviti : 1,00 (4C) 6. Viskositas : 0,8949 cP 7. Kapasitas panas : 1 kal/gr 8. Panas pembentukan : 80 kal/gr 9. Panas penguapan : 540 kal/gr 10.Temperatur kritis : 374C 11.Tekanan kritis : 217 atm (Wikipedia,2010)

2.8 Spesifikasi Produk 2.8.1 Produk Utama 2.8.1.1Bio Oil (C3H8O)

Bio oil mempunyai sifat fisik meliputi: 1. Warna : Hitam

2. Bentuk fisik : Cair 3. Bau : Seperti asap

Tabel 5. Karakterisasi Bio Oil

Karakteristik Hasil

Kandungan air (% berat) 20-25

pH 2,2

Densitas pada 15oC (Kg/L) 1,207 High Heating Value (MJ/Kg) 16 – 19 Kandungan padatan (% berat) 0,01 – 0,02 Kandungan abu (% berat) ≤ 0,02 Titik nyala (oC) 48 – 55 Viskositas kinematik pada 40oC (cSt) 19

Karbon (% berat) 42,64

Hidrogen (% berat) 5,83 Nitrogen (% berat) 0,1

Sulfur (% berat) 0,01

Klorin ( % berat) 0,012 (Dynamotive, 2012)

2.8.2 Produk Samping 2.8.2.1Arang

Arang merupakan produk samping dari proses pirolisis cepat. Berikut ini merupakan sifat fisik dari arang:

1. Warna : Hitam

2. Bentuk : Serbuk Padatan 3. Spesific Gravity : 1,7 – 1,9 4. pH : 7,5

2.8.2.2Gas Yang Tidak Terkondensasi

Pada proses pirolisis cepat terdapat gas yang terkondensasi yaitu yang disebut bio oil dan gas yang tidak terkondensasi yang selanjutnya akan digunakan lagi di dalam combuster. Adapun komposisi gas yang tidak terkondensasi dapat dilihat di tabel berikut.

Tabel 6. Komposisi Gas Yang Tidak Terkondensasi

Komponen % Berat

CO2 6,404

CO 3,852

CH4 4,159

H2 9,734

(Benanti dkk, 2011)

2.8.2.2.1 Metana (CH4)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC 3. Tekanan kritis : 45,96 bar 4. Fasa padat

• Titik cair : -182,5oC

• Panas laten : 58,68 kJ/kg

5. Fasa cair

• Densitas cair : 500 kg/m3

• Titik didih : -161,6oC

• Panas laten uap : 510 kJ/kg

6. Fasa gas

• Densitas gas : 0,717 kg/m3

• Faktor kompresi : 0,998

• Spesifik graviti : 0,55

• Spesifik volume : 1,48 m3/kg

• CP : 0,035 kJ/mol.K

• CV : 0,027 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001027 poise

• Kelarutan : 0,054 vol/vol

2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC 3. Tekanan kritis : 73,825 bar 4. Densitas kritis : 464 kg/m3 5. Fasa padat

• Densitas padat : 1η62 kg/m3

• Panas laten : 196,10ζ kJ/kg

6. Fasa cair

• Densitas cair : 1032 kg/m3

• Titik didih : -78,5oC

• Panas laten uap : η71,08 kJ/kg • Tekanan uap : η8,η bar

7. Fasa gas

• Densitas gas : 2,81ζ kg/m3 • Spesifik graviti : 1,η21

• Spesifik volume : 0,ηζ7 m3/kg • CP : 0,037 kJ/mol.K

• CV : 0,028 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol

(Wikipedia,2010)

2.8.2.2.3Gas Hidrogen (H2)

Fungsi: hasil gas yang tidak terkondensasi 1. Berat molekul : 2 gr/gmol

2. Titik lebur : -259,14 oC (1 atm) 3. Titik didih : -252,87 oC (1 atm) 4. Densitas : 0,08988 g/L (0C, 1 atm)

6. Kalor peleburan : 0,117 kJ/mol 7. Kalor penguapan : 0,904 kJ/mol 8. Kapasitas panas : 28,836 J/mol K 9. Temperatur kritis : 32,19 K

10.Tekanan kritis : 1,315 MPa (Wikipedia,2010)

PC FC R-201 F-201 TT-202 TT-201 F-202 E-201 D-201 T-201 E-203 J-201 JB-101 G-101 C-101 C-102 C-105 C-103 RC-101 DM-101 S-101 TT-101 C-104 Flue Gas B-101 TC TC TC E-202 Udara 7 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 28 29 FC 30 T-101 FC LC LC FC LI FC LC FC PC TC T-102

Skala : Tanpa Skala

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PYROLISIS CEPAT

DENGAN KAPASITAS 12.000 TON/TAHUN TATA LETAK PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG

KELAPA SAWIT

Digambar

Diperiksa

Nama : Toni Rizki Aruan NIM : 080405010 1. Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si NIP : 196501 15 199003 1 002

Tanggal Tanda Tangan

TC TC TC FC FC LC LC PC TC 24 LI 20 21 22 23 25 26 27 18 FC 19 FC PC Air Pendingin T-301 E-301 E-302 J-301 J-302 AD-301 S-301 JB-301 _E-303 Steam Air Pendingin Bekas Kondensat

Kode Alat Keterangan

G-101 Gudang Bahan Baku C-101 C-102 C-104 C-103 Belt Conveyor Belt Conveyor Srew Conveyor Srew Conveyor RC-101 DM-101 S-101 TT-101 R-201 F-201 TT-202 TT-201 E-202 J-201 D-201 JB-101 F-202 Rotary Cutter Disk Mill Vibrating Screen Bin TKKS C-105 Bucket Elevator

Fluidized Bed Reactor Cyclone Separator I Cyclone Separator II

Bin Penampung Char Bin Penampung Char

Condenser

Pompa Bio-Oil E-201 Cooler

Knock Out Drum

Blower Udara JB-301 Compressor Gas CO2

T-101 Tangki N2 T-201 Tangki Bio-Oil B-101 Combuster

E-203 Cooler

T-102 Tangki Gas Alam

E-302 E-303 E-301 S-301 AD-301 Heater Cooler Cooler Kolom Absorpsi Gas

Stripper

J-301 Pompa KHCO3 J-302 Pompa K2CO3 T-301 Tangki Gas CO2