Produksi gas bahan bakar dari batang singkong dengan alat gasifikasi fixed-bed tanpa tenggorokan COVER
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
PRODUKSI GAS BAHAN BAKAR DARI BATANG SINGKONG DENGAN
ALAT GASIFIKASI FIXED-BED TANPA TENGGOROKAN
Disusun oleh:
1. Binazir S.W
I 8310018
2. Fizya Dwi Wulandari
I 8310034
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
TAHUNto2013
commit
user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, sehingga kami dapat
menyelesaikan Laporan tugas Akhir ini. Laporan Tugas akhir ini kami susun
sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada Program Studi
Diploma III Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. Laporan Tugas
Akhir ini kami susun berdasarkan data – data yang diperoleh dari hasil percobaan.
Selama penyusunan laporan ini kami banyak mendapatkan bimbingan,
dorongan, serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu kami ingin menyampaikan
terima kasih kepada :
1. Bregas ST Sembodo selaku Ketua Program studi Diploma III Teknik
Kimia Universitas Sebelas Maret,
2. Wusana Agung Wibowo, ST. MT. selaku dosen pembimbing tugas akhir,
3. Ir. Endang Mastuti, M.T. selaku Kepala Laboratorium Proses Teknik
Kimia,
4. Kepada keluarga tercinta atas doa, dukungan moril dan materiilnya,
5. Teman-teman Angkatan 2010 atas bantuan dan dukungannya,
6. Dan seluruh pihak terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu
yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak
kekurangannya. Oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang
sifatnya membangun demi kesempurnaan laporan ini.
Dan akhirnya kami selaku penyusun mohon maaf kepada semua pihak,
apabila dalam penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Kami berharap semoga
laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Surakarta,
Juli 2013
Penyusun
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................. ii
Lembar Konsultasi .............................................................................................. iii
Kata Pengantar..................................................................................................... v
Daftar isi ............................................................................................................. vi
Daftar Gambar .................................................................................................. viii
Daftar Tabel........................................................................................................ ix
Intisari ................................................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
A. Latar Belakang............................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah....................................................................................... 2
C. Tujuan ........................................................................................................ 2
D. Manfaat ...................................................................................................... 2
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 4
A. Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 4
B. Kerangka Pemikiran .................................................................................. 13
BAB III METODOLOGI ................................................................................ 15
A. Alat dan Bahan.......................................................................................... 15
B. Lokasi Pengoperasian ................................................................................ 16
C. Blok Diagram Metode penelitian ............................................................... 16
D. Cara Kerja ................................................................................................. 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................... 23
A. Hasil......... ................................................................................................ 23
B. Pembahasan .............................................................................................. 29
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 32
A. Kesimpulan......... ...................................................................................... 32
B. Saran ......................................................................................................... 32
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 33
LAMPIRAN ..................................................................................................... 34
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Batang Singkong ........................................................................... 4
Gambar II.2
Prinsip Proses Gasifikasi ............................................................... 7
Gambar III.1 Blok Diagram Metode Penelitian ................................................ 17
Gambar III.2 Rangkaian Alat Gasifikasi ........................................................... 18
Gambar IV.1 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 1 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
Gambar IV.2 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 2 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
Gambar IV.3 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 3 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Komposisi Kimia Batang Singkong ........................................................... 4
Tabel II.2 Karakteristik Kimia Batang Singkong ........................................................ 5
Tabel II.3 Komposisi Gas Produser pada Berbagai Jenis Biomassa.......................... 9
Tabel II.4 Kandungan Tar pada Beberapa Tipe Gasifier............................................ 10
Tabel III.1 Alat dan Kegunaan .................................................................................... 15
Tabel III.2 Spesifikasi Alat ......................................................................................... 16
Tabel III.3 Bahan dan Kegunaan ................................................................................. 16
Tabel IV.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................. 24
Tabel IV.2 Data Temperatur Gasifikasi ...................................................................... 25
Tabel IV.3 Data Analisa Gas Hasil Gasifikasi ........................................................... 27
Tabel IV.4 Parameter-Parameter Gasifikasi yang Diukur ......................................... 29
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Binazir S.W dan Fizya Dwi Wulandari, 2013. “Produksi Gas Bahan Bakar
dari Batang Singkong dengan Alat Gasifikasi Fixed-Bed tanpa
Tenggorokan”. Program Studi Diploma III, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret.
Sumber energi alternatif yang berpeluang besar untuk dikembangkan
pemanfaatannya di Indonesia ialah energi biomassa misalnya batang singkong.
Produksi singkong mencapai 120 ton per hektar dengan jumlah 4000 batang per
hektar , hanya 3,3 % yang baru dimanfaatkan, untuk menambah nilai ekonomis
dari batang singkong maka batang singkong digunakan untuk memproduksi gas
produser. Gas produser merupakan gas hasil gasifikasi. Gasifikasi adalah proses
yang mengubah bahan padat menjadi gas yang mudah terbakar. Gasifikasi
umumnya terdiri dari empat proses, yaitu pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan
reduksi. Gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi yaitu CO, CO2, H2, dan CH4.
Adapun cara untuk mengetahui gas yang dihasilkan merupakan gas produser
adalah dengan cara visual dan untuk mengetahui komposisi gas produser adalah
dengan cara menguji Gas Chromatography. Secara visual gas produser yang
terbentuk tidak akan menghasilkan asap ketika dibakar dengan menggunakan api.
Gas produser selanjutnya dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan panas ataupun
untuk menghasilkan listrik. Gasifikasi dapat dipengaruhi oleh beberapa variabel.
Proses gasifikasi dapat dipengaruhi oleh beberapa variabel, dalam penelitian ini
digunakan dua variabel yaitu laju alir udara 575,140 cm3/s; 643,026 cm3/s;
704,400 cm3/s; 760,839 cm3/s dan 813,371 cm3/s) dan ukuran batang singkong
(L/D) 1, 2 dan 3. Tahapan proses yang dilakukan pada penelitian ini yaitu
merangkai alat, start up, mengukur Δh, mengukur temperatur, pengmbilan sampel,
mengukur waktu operasi, menguji gas mempan bakar, shut down, mengukur berat
arang yang terbentuk, dan analisa komposisi gas produser. Dalam penelitian
biomassa yang digunakan adalah batang singkong dengan berat 1000 gram,
dimasukkan dari atas gasifier begitu pula dengan laju alir udara masuk, gas
produser yang dihasilkan akan keluar lewat bagian atas pada sisi gasifier yang
lain. Kadar air batang singkong antara 9,66-10,57%. Komposisi combustible gas
(CO berkisar antara 10,565-18,532% mol dan H2 antara 2,21-5,082% mol), (SGR
72,49-124,82 kg/m2 ; FCR 0,9617-1,6559 kg/jam ; AFR 2,21-3,61 ; % char 2,9315,437 %).
Kata kunci
: Batang Singkong, Gasifikasi, Gas Chromatografi, Gas
Produser, Energi Biomassa
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Binazir S.W dan Fizya Dwi Wulandari, 2013. “Produksi Gas Bahan Bakar
dari Batang Singkong dengan Alat Gasifikasi Fixed-Bed tanpa
Tenggorokan”. Program Studi Diploma III, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret.
Alternative energy sources are likely to be developed utilization of biomass
energy in Indonesia is eg cassava stem. Cassava production reaches 120 tonnes
per hectare by 4000 the number of stems per hectare, only 3.3% were only used,
to increase the economic value of cassava stem the cassava stems are used to
produce gas producer. Producer gas is a result of gasification gas. Gasification is a
process that converts solid materials into combustible gas. Gasification generally
consists of four processes, namely drying, pyrolysis, oxidation, and reduction. Gas
produced from the gasification process is CO, CO2, H2, and CH4. As for how to
determine the resulting gas is a gas producer and visual way to determine the
composition of the producer gas is a way to test Gas Chromatography. Visually
formed gas producer will not produce fumes when burnt with fire. Producer gas
can then be utilized for the need to generate heat or electricity. Gasification can be
affected by several variables. Gasification process can be affected by several
variables, in this study used two variables: the air flow rate (575,140 cm3/s;
643,026 cm3/s; 704,400 cm3/s; 760,839 cm3/s dan 813,371 cm3/s) and the cassava
stem size (L / D) 1, 2 and 3. Stages of the process are carried out in this study is
stringing equipment, start-up, Δh gauge, temperature gauge, pengmbilan samples,
measuring the operating time, test the impervious gas fuel, shut down, heavy
gauge charcoal is formed, and the producer gas composition analysis. Biomass
used in the study is a rod with a weight of 1000 grams of cassava, inserted from
the top of the gasifier as well as the flow rate of the air intake, resulting producer
gas will come out through the top on the other side of the gasifier. Cassava stem
water content between 9.66 to 10.57%. Composition of combustible gases (CO
ranged from 10.565 to 18.532% mol and H2 between 2.21 to 5.082 mol%), (SGR
73.77 to 124.82 kg/m2; FCR 0.9617 to 1,6559kg / hour; AFR 2,21 to 3,61;% char
from 2.931 to 5.437%).
Keywords
: Stem Cassava, Gasification, Gas Chromatography, Gas
Producer, Biomass Energy
commit to user
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
PRODUKSI GAS BAHAN BAKAR DARI BATANG SINGKONG DENGAN
ALAT GASIFIKASI FIXED-BED TANPA TENGGOROKAN
Disusun oleh:
1. Binazir S.W
I 8310018
2. Fizya Dwi Wulandari
I 8310034
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
TAHUNto2013
commit
user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, sehingga kami dapat
menyelesaikan Laporan tugas Akhir ini. Laporan Tugas akhir ini kami susun
sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada Program Studi
Diploma III Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. Laporan Tugas
Akhir ini kami susun berdasarkan data – data yang diperoleh dari hasil percobaan.
Selama penyusunan laporan ini kami banyak mendapatkan bimbingan,
dorongan, serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu kami ingin menyampaikan
terima kasih kepada :
1. Bregas ST Sembodo selaku Ketua Program studi Diploma III Teknik
Kimia Universitas Sebelas Maret,
2. Wusana Agung Wibowo, ST. MT. selaku dosen pembimbing tugas akhir,
3. Ir. Endang Mastuti, M.T. selaku Kepala Laboratorium Proses Teknik
Kimia,
4. Kepada keluarga tercinta atas doa, dukungan moril dan materiilnya,
5. Teman-teman Angkatan 2010 atas bantuan dan dukungannya,
6. Dan seluruh pihak terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu
yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak
kekurangannya. Oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang
sifatnya membangun demi kesempurnaan laporan ini.
Dan akhirnya kami selaku penyusun mohon maaf kepada semua pihak,
apabila dalam penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Kami berharap semoga
laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Surakarta,
Juli 2013
Penyusun
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................. ii
Lembar Konsultasi .............................................................................................. iii
Kata Pengantar..................................................................................................... v
Daftar isi ............................................................................................................. vi
Daftar Gambar .................................................................................................. viii
Daftar Tabel........................................................................................................ ix
Intisari ................................................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
A. Latar Belakang............................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah....................................................................................... 2
C. Tujuan ........................................................................................................ 2
D. Manfaat ...................................................................................................... 2
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 4
A. Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 4
B. Kerangka Pemikiran .................................................................................. 13
BAB III METODOLOGI ................................................................................ 15
A. Alat dan Bahan.......................................................................................... 15
B. Lokasi Pengoperasian ................................................................................ 16
C. Blok Diagram Metode penelitian ............................................................... 16
D. Cara Kerja ................................................................................................. 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................... 23
A. Hasil......... ................................................................................................ 23
B. Pembahasan .............................................................................................. 29
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 32
A. Kesimpulan......... ...................................................................................... 32
B. Saran ......................................................................................................... 32
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 33
LAMPIRAN ..................................................................................................... 34
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Batang Singkong ........................................................................... 4
Gambar II.2
Prinsip Proses Gasifikasi ............................................................... 7
Gambar III.1 Blok Diagram Metode Penelitian ................................................ 17
Gambar III.2 Rangkaian Alat Gasifikasi ........................................................... 18
Gambar IV.1 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 1 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
Gambar IV.2 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 2 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
Gambar IV.3 Nyala api gas produser sabut kelapa dengan ukuran 3 dan laju ....
alir udara 643,026 cm3/s .............................................................. 28
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Komposisi Kimia Batang Singkong ........................................................... 4
Tabel II.2 Karakteristik Kimia Batang Singkong ........................................................ 5
Tabel II.3 Komposisi Gas Produser pada Berbagai Jenis Biomassa.......................... 9
Tabel II.4 Kandungan Tar pada Beberapa Tipe Gasifier............................................ 10
Tabel III.1 Alat dan Kegunaan .................................................................................... 15
Tabel III.2 Spesifikasi Alat ......................................................................................... 16
Tabel III.3 Bahan dan Kegunaan ................................................................................. 16
Tabel IV.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................. 24
Tabel IV.2 Data Temperatur Gasifikasi ...................................................................... 25
Tabel IV.3 Data Analisa Gas Hasil Gasifikasi ........................................................... 27
Tabel IV.4 Parameter-Parameter Gasifikasi yang Diukur ......................................... 29
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Binazir S.W dan Fizya Dwi Wulandari, 2013. “Produksi Gas Bahan Bakar
dari Batang Singkong dengan Alat Gasifikasi Fixed-Bed tanpa
Tenggorokan”. Program Studi Diploma III, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret.
Sumber energi alternatif yang berpeluang besar untuk dikembangkan
pemanfaatannya di Indonesia ialah energi biomassa misalnya batang singkong.
Produksi singkong mencapai 120 ton per hektar dengan jumlah 4000 batang per
hektar , hanya 3,3 % yang baru dimanfaatkan, untuk menambah nilai ekonomis
dari batang singkong maka batang singkong digunakan untuk memproduksi gas
produser. Gas produser merupakan gas hasil gasifikasi. Gasifikasi adalah proses
yang mengubah bahan padat menjadi gas yang mudah terbakar. Gasifikasi
umumnya terdiri dari empat proses, yaitu pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan
reduksi. Gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi yaitu CO, CO2, H2, dan CH4.
Adapun cara untuk mengetahui gas yang dihasilkan merupakan gas produser
adalah dengan cara visual dan untuk mengetahui komposisi gas produser adalah
dengan cara menguji Gas Chromatography. Secara visual gas produser yang
terbentuk tidak akan menghasilkan asap ketika dibakar dengan menggunakan api.
Gas produser selanjutnya dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan panas ataupun
untuk menghasilkan listrik. Gasifikasi dapat dipengaruhi oleh beberapa variabel.
Proses gasifikasi dapat dipengaruhi oleh beberapa variabel, dalam penelitian ini
digunakan dua variabel yaitu laju alir udara 575,140 cm3/s; 643,026 cm3/s;
704,400 cm3/s; 760,839 cm3/s dan 813,371 cm3/s) dan ukuran batang singkong
(L/D) 1, 2 dan 3. Tahapan proses yang dilakukan pada penelitian ini yaitu
merangkai alat, start up, mengukur Δh, mengukur temperatur, pengmbilan sampel,
mengukur waktu operasi, menguji gas mempan bakar, shut down, mengukur berat
arang yang terbentuk, dan analisa komposisi gas produser. Dalam penelitian
biomassa yang digunakan adalah batang singkong dengan berat 1000 gram,
dimasukkan dari atas gasifier begitu pula dengan laju alir udara masuk, gas
produser yang dihasilkan akan keluar lewat bagian atas pada sisi gasifier yang
lain. Kadar air batang singkong antara 9,66-10,57%. Komposisi combustible gas
(CO berkisar antara 10,565-18,532% mol dan H2 antara 2,21-5,082% mol), (SGR
72,49-124,82 kg/m2 ; FCR 0,9617-1,6559 kg/jam ; AFR 2,21-3,61 ; % char 2,9315,437 %).
Kata kunci
: Batang Singkong, Gasifikasi, Gas Chromatografi, Gas
Produser, Energi Biomassa
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Binazir S.W dan Fizya Dwi Wulandari, 2013. “Produksi Gas Bahan Bakar
dari Batang Singkong dengan Alat Gasifikasi Fixed-Bed tanpa
Tenggorokan”. Program Studi Diploma III, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret.
Alternative energy sources are likely to be developed utilization of biomass
energy in Indonesia is eg cassava stem. Cassava production reaches 120 tonnes
per hectare by 4000 the number of stems per hectare, only 3.3% were only used,
to increase the economic value of cassava stem the cassava stems are used to
produce gas producer. Producer gas is a result of gasification gas. Gasification is a
process that converts solid materials into combustible gas. Gasification generally
consists of four processes, namely drying, pyrolysis, oxidation, and reduction. Gas
produced from the gasification process is CO, CO2, H2, and CH4. As for how to
determine the resulting gas is a gas producer and visual way to determine the
composition of the producer gas is a way to test Gas Chromatography. Visually
formed gas producer will not produce fumes when burnt with fire. Producer gas
can then be utilized for the need to generate heat or electricity. Gasification can be
affected by several variables. Gasification process can be affected by several
variables, in this study used two variables: the air flow rate (575,140 cm3/s;
643,026 cm3/s; 704,400 cm3/s; 760,839 cm3/s dan 813,371 cm3/s) and the cassava
stem size (L / D) 1, 2 and 3. Stages of the process are carried out in this study is
stringing equipment, start-up, Δh gauge, temperature gauge, pengmbilan samples,
measuring the operating time, test the impervious gas fuel, shut down, heavy
gauge charcoal is formed, and the producer gas composition analysis. Biomass
used in the study is a rod with a weight of 1000 grams of cassava, inserted from
the top of the gasifier as well as the flow rate of the air intake, resulting producer
gas will come out through the top on the other side of the gasifier. Cassava stem
water content between 9.66 to 10.57%. Composition of combustible gases (CO
ranged from 10.565 to 18.532% mol and H2 between 2.21 to 5.082 mol%), (SGR
73.77 to 124.82 kg/m2; FCR 0.9617 to 1,6559kg / hour; AFR 2,21 to 3,61;% char
from 2.931 to 5.437%).
Keywords
: Stem Cassava, Gasification, Gas Chromatography, Gas
Producer, Biomass Energy
commit to user