FABRIKASI DAN UJI KINERJA PYROLIZER UNTUK PRODUKSI ARANG SEKAM PADI KAPASITAS 20 KG/JAM.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
FABRIKASI DAN UJI KINERJA PYROLIZER UNTUK PRODUKSI
ARANG SEKAM PADI KAPASITAS 20 KG/JAM
Disusun oleh:
1. Chandra Iskandar
NIM: I8310020
2. Djatmiko Pambudi
NIM: I8310025
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
i
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 kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami
dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan
Tugas Akhir ini. Pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan Laporan Tugas Akhir
kami tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan dan bimbingan dari berbagai
pihak. Untuk itu kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu, Ayah, dan Keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril
dan materil.
2. Bregas ST Sembodo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Diploma III
Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang
senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan
Laporan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Wusana, Yoga, Wiranto, Risal, Riska, Rendra, Oki, Pangky, Hasby,
Untsa, Galuh dan Gilang yang memberi bantuan pikiran, tenaga serta
dukungan.
5. Seluruh pihak yang terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang
telah membantu kami selama melakukan Tugas Akhir dan dalam penyusunan
laporan ini.
Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh
karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari
semua pihak demi penyempurnaan laporan ini.
Akhirnya kami selaku penyusun meminta maaf kepada semua pihak, apabila
dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini terdapat kesalahan.
Kami berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga Tuhan
senantiasa memberikan anugerah-Nya pada kita. Amin.
Surakarta, Juni 2013
commit to user
iv
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................
i
Lembar Pengesahan ....................................................................................
ii
Lembar Konsultasi ...................................................................................... iii
Kata Pengantar ............................................................................................
iv
Daftar Isi.....................................................................................................
v
Daftar Tabel................................................................................................
vi
Daftar Gambar ............................................................................................ vii
Intisari ........................................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ...........................................................................
1
B. Rumusan Masalah .......................................................................
2
C. Tujuan ........................................................................................
2
D. Manfaat ......................................................................................
2
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka .......................................................................
3
B. Kerangka Pemikiran .................................................................. 12
BAB III METODOLOGI
A. Alat dan Bahan.......................................................................... 14
B. Lokasi Pembuatan Alat dan Pengoperasian ................................ 16
C. Cara Kerja ................................................................................. 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Perancangan ..................................................................... 21
B. Uji Kinerja ................................................................................ 24
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan ............................................................................... 26
B. Saran ......................................................................................... 27
UCAPA TERIMAKASIH ........................................................................... 28
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 29
commit to user
LAMPIRAN
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Karakteristik Proximate danUltimate Sekam Padi ......................
4
Tabel II.2 Data Hubungan Waktu Pirolisis dengan Hasil Char, Gas, dan
Tabel II.2 Cairan .........................................................................................
5
Tabel III.1 Bahan dan Kegunaannya ............................................................ 15
Tabel III.2 Alat dan Kegunaannya ................................................................ 16
Tabel IV.1 Hasil Uji Kinerja Pirolisis 1000 gram Sekam Padi ...................... 25
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Sekam Padi ..........................................................................
3
Gambar II.2
Desain dan layout fixed bed..................................................
7
Gambar II.3
Desain dan layout fluidized bed ............................................
8
Gambar II.4
Desain dan layout pyrolysis gasifier .....................................
9
Gambar II.5
Tungku pembuatan arang sekam padi...................................
9
Gambar II.6
Diagram alir fabrikasi dan uji kinerja alat ............................. 13
Gambar III.3
Rangkaian Unit Pyrolizer ..................................................... 14
Gambar IV.1
Desain Unit Pyrolizer .......................................................... 21
Gambar IV.2
Dimensi Unit Pyrolizer ........................................................ 23
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, "Fabrication and Performance
Test Pyrolyzer for Rice Husk Charcoal Production Capacity of 20 kg/hour"
Chemical Engineering of Diploma III Study Program, Faculty of
Engineering, Sebelas Maret University Surakarta.
Rice husk categorized as biomasss that can be used for a variety of needs
such as industrial raw materials, animal feed, and energy or fuel. From the rice
milling process of rice husk is usually obtained about 20% -30% weight of grain. In
Indonesia, the amount of rice husk can reach 13.2 million tons per year.
One alternative process to enhance the benefits of rice husk is pyrolysis. Pyrolysis
of biomass is one of the conversion of biomass into energy through thermochemical
processes in the absence of oxygen so that biomass can be broken down into components
of solids, condensable gas and non-condensable gas. A series of physical and
chemical changes that occur during the pyrolysis process begins at a temperature of
approximately 350 oC to 700 oC. Solids pyrolysis result mainly of carbon and ash, while
gas is formed containing hydrophilic organic compounds, compounds are long-chain
hydrocarbons (eg, tar), and water. This process is carried out in a reactor which is
commonly referred to as pyrolizer. One type pyrolyzer that can be used is screw
pyrolyzer as prepared in this activity.
The final project activity in the form of the initial design dimensions of the
equipment, fabrication equipment and performance test. The initial stage is the
determination of the size pyrolizer capacity of 20 kg / h with the calculation approach of
Martin. The main part of pyrolyzer is hopper feeders, screw, annular, 1 hp motor, variable
speed drives and heat generation. Construction materials and equipment is primarily in
the form of mild steel with a thickness of 0.2 cm for the purposes of making hopper,
screw and annulus. Calculation approach results pyrolizer length 173 cm, outer casing
annulus diameter 16 cm, 6 cm annular diameter, and screw diameter of 9 cm. Equipment
fabrication is done by a professional workshop and conducted surveillance during
manufacturing jobs. Test the performance of the equipment is done by feeding rice husk
as much as 1000 grams per test. Test performed 5 times with different residence
time, ie 4, 5, 5.5, 6, and 7 minutes. As a heat source is a gas combustion flue gases of
LPG that can reach temperatures of 540 oC section on income and 220 oC expenditure
section. The test results show that the performance of the equipment with a
residence time of rice husk in pyrolizer for 4, 5, 5.5, 6 and 7 minutes in a row
shows a weight reduction of 52%, 53%, 55%, 55% dan 56%. and the amount of
fixed carbon formed by pyrolysis results of 162.492 gram, 160.646 gram, 155.190 gram,
145.215 gram and 143.455 gram of 1000 gram rice husk.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, “Fabrikasi dan Uji Kerja
Pyrolizer untuk Produksi Arang Sekam Padi Kapasitas 20 kg/jam” Program
Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Sekam padi dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk
berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak, dan energi atau
bahan bakar. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam padi sekitar
20%-30% dari bobot gabah. Di Indonesia, jumlah sekam padi dapat mencapai
13,2 juta ton per tahun.
Salah satu proses alternatif untuk peningkatkan manfaat sekam padi adalah
pirolisis. Pirolisis biomassa adalah salah satu konversi biomassa menjadi energi
melalui proses termokimia tanpa adanya oksigen sehingga biomassa dapat terurai
menjadi komponen-komponen padatan, condensable gas dan non-condensable
gas. Serangkaian perubahan fisika dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang
dimulai pada suhu sekitar 350 oC sampai 700 oC. Padatan hasil pirolisis terutama
mengandung karbon dan abu, sedangkan gas yang terbentuk mengandung
senyawa-senyawa hydrophilic organic, senyawa-senyawa hidrokarbon rantai
panjang (misalnya: tar), dan air. Proses ini dijalankan dalam sebuah reaktor yang
biasa disebut sebagai pyrolizer. Salah satu jenis pyrolizer yang dapat
dipergunakan adalah screw pyrolizer seperti yang dibuat dalam kegiatan ini.
Kegiatan tugas akhir ini berupa perancangan awal dimensi peralatan,
pabrikasi peralatan dan uji kinerja. Tahap awal adalah penentuan ukuran pyrolizer
berkapasitas 20 kg/jam dengan perhitungan pendekatan dari Martin. Bagian utama
pyrolizer adalah hopper pengumpan, screw, annulus, motor penggerak berdaya 1
hp, variable speed drive dan pembangkit panas. Bahan konstruksi peralatan ini
terutama berupa mild steel dengan ketebalan 0,2 cm untuk keperluan pembuatan
hopper, screw dan annulus. Perhitungan pendekatan memberikan hasil panjang
pyrolizer 173 cm, diameter selubung luar annulus 16 cm, diameter annulus 6 cm,
dan diameter screw 9 cm. Fabrikasi peralatan dilakukan oleh sebuah bengkel
profesional dan dilakukan pengawasan selama pekerjaan pabrikasi.
Uji kinerja peralatan dilakukan dengan pengumpanan sekam padi
sebanyak 1000 gram setiap uji. Uji dilakukan sebanyak 5 kali dengan perbedaan
waktu tinggal, yaitu 4, 5, 5,5, 6 dan 7 menit. Sebagai sumber panas adalah flue
gas hasil pembakaran gas elpiji yang dapat mencapai suhu 540 oC pada bagian
pemasukan dan 220 oC pada bagian pengeluaran. Hasil uji kinerja peralatan
menunjukkan bahwa dengan waktu tinggal sekam padi dalam pyrolizer selama 4,
5, 5,5, 6 dan 7 menit berturut-turut menunjukkan pengurangan berat sebesar 52%,
53%, 55%, 55% dan56%, serta jumlah fixed carbon yang terbentuk hasil pirolisis
sebesar 162,492 gram, 160,646 gram, 155,190 gram, 145,215 gram dan 143,455
gram dari 1000 gram sekam padi.
commit to user
viii
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
FABRIKASI DAN UJI KINERJA PYROLIZER UNTUK PRODUKSI
ARANG SEKAM PADI KAPASITAS 20 KG/JAM
Disusun oleh:
1. Chandra Iskandar
NIM: I8310020
2. Djatmiko Pambudi
NIM: I8310025
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
i
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 kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami
dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan
Tugas Akhir ini. Pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan Laporan Tugas Akhir
kami tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan dan bimbingan dari berbagai
pihak. Untuk itu kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu, Ayah, dan Keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril
dan materil.
2. Bregas ST Sembodo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Diploma III
Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang
senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan
Laporan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Wusana, Yoga, Wiranto, Risal, Riska, Rendra, Oki, Pangky, Hasby,
Untsa, Galuh dan Gilang yang memberi bantuan pikiran, tenaga serta
dukungan.
5. Seluruh pihak yang terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang
telah membantu kami selama melakukan Tugas Akhir dan dalam penyusunan
laporan ini.
Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh
karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari
semua pihak demi penyempurnaan laporan ini.
Akhirnya kami selaku penyusun meminta maaf kepada semua pihak, apabila
dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini terdapat kesalahan.
Kami berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga Tuhan
senantiasa memberikan anugerah-Nya pada kita. Amin.
Surakarta, Juni 2013
commit to user
iv
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................
i
Lembar Pengesahan ....................................................................................
ii
Lembar Konsultasi ...................................................................................... iii
Kata Pengantar ............................................................................................
iv
Daftar Isi.....................................................................................................
v
Daftar Tabel................................................................................................
vi
Daftar Gambar ............................................................................................ vii
Intisari ........................................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ...........................................................................
1
B. Rumusan Masalah .......................................................................
2
C. Tujuan ........................................................................................
2
D. Manfaat ......................................................................................
2
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka .......................................................................
3
B. Kerangka Pemikiran .................................................................. 12
BAB III METODOLOGI
A. Alat dan Bahan.......................................................................... 14
B. Lokasi Pembuatan Alat dan Pengoperasian ................................ 16
C. Cara Kerja ................................................................................. 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Perancangan ..................................................................... 21
B. Uji Kinerja ................................................................................ 24
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan ............................................................................... 26
B. Saran ......................................................................................... 27
UCAPA TERIMAKASIH ........................................................................... 28
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 29
commit to user
LAMPIRAN
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Karakteristik Proximate danUltimate Sekam Padi ......................
4
Tabel II.2 Data Hubungan Waktu Pirolisis dengan Hasil Char, Gas, dan
Tabel II.2 Cairan .........................................................................................
5
Tabel III.1 Bahan dan Kegunaannya ............................................................ 15
Tabel III.2 Alat dan Kegunaannya ................................................................ 16
Tabel IV.1 Hasil Uji Kinerja Pirolisis 1000 gram Sekam Padi ...................... 25
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Sekam Padi ..........................................................................
3
Gambar II.2
Desain dan layout fixed bed..................................................
7
Gambar II.3
Desain dan layout fluidized bed ............................................
8
Gambar II.4
Desain dan layout pyrolysis gasifier .....................................
9
Gambar II.5
Tungku pembuatan arang sekam padi...................................
9
Gambar II.6
Diagram alir fabrikasi dan uji kinerja alat ............................. 13
Gambar III.3
Rangkaian Unit Pyrolizer ..................................................... 14
Gambar IV.1
Desain Unit Pyrolizer .......................................................... 21
Gambar IV.2
Dimensi Unit Pyrolizer ........................................................ 23
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, "Fabrication and Performance
Test Pyrolyzer for Rice Husk Charcoal Production Capacity of 20 kg/hour"
Chemical Engineering of Diploma III Study Program, Faculty of
Engineering, Sebelas Maret University Surakarta.
Rice husk categorized as biomasss that can be used for a variety of needs
such as industrial raw materials, animal feed, and energy or fuel. From the rice
milling process of rice husk is usually obtained about 20% -30% weight of grain. In
Indonesia, the amount of rice husk can reach 13.2 million tons per year.
One alternative process to enhance the benefits of rice husk is pyrolysis. Pyrolysis
of biomass is one of the conversion of biomass into energy through thermochemical
processes in the absence of oxygen so that biomass can be broken down into components
of solids, condensable gas and non-condensable gas. A series of physical and
chemical changes that occur during the pyrolysis process begins at a temperature of
approximately 350 oC to 700 oC. Solids pyrolysis result mainly of carbon and ash, while
gas is formed containing hydrophilic organic compounds, compounds are long-chain
hydrocarbons (eg, tar), and water. This process is carried out in a reactor which is
commonly referred to as pyrolizer. One type pyrolyzer that can be used is screw
pyrolyzer as prepared in this activity.
The final project activity in the form of the initial design dimensions of the
equipment, fabrication equipment and performance test. The initial stage is the
determination of the size pyrolizer capacity of 20 kg / h with the calculation approach of
Martin. The main part of pyrolyzer is hopper feeders, screw, annular, 1 hp motor, variable
speed drives and heat generation. Construction materials and equipment is primarily in
the form of mild steel with a thickness of 0.2 cm for the purposes of making hopper,
screw and annulus. Calculation approach results pyrolizer length 173 cm, outer casing
annulus diameter 16 cm, 6 cm annular diameter, and screw diameter of 9 cm. Equipment
fabrication is done by a professional workshop and conducted surveillance during
manufacturing jobs. Test the performance of the equipment is done by feeding rice husk
as much as 1000 grams per test. Test performed 5 times with different residence
time, ie 4, 5, 5.5, 6, and 7 minutes. As a heat source is a gas combustion flue gases of
LPG that can reach temperatures of 540 oC section on income and 220 oC expenditure
section. The test results show that the performance of the equipment with a
residence time of rice husk in pyrolizer for 4, 5, 5.5, 6 and 7 minutes in a row
shows a weight reduction of 52%, 53%, 55%, 55% dan 56%. and the amount of
fixed carbon formed by pyrolysis results of 162.492 gram, 160.646 gram, 155.190 gram,
145.215 gram and 143.455 gram of 1000 gram rice husk.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Chandra Iskandar, Djatmiko Pambudi, 2013, “Fabrikasi dan Uji Kerja
Pyrolizer untuk Produksi Arang Sekam Padi Kapasitas 20 kg/jam” Program
Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Sekam padi dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk
berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak, dan energi atau
bahan bakar. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam padi sekitar
20%-30% dari bobot gabah. Di Indonesia, jumlah sekam padi dapat mencapai
13,2 juta ton per tahun.
Salah satu proses alternatif untuk peningkatkan manfaat sekam padi adalah
pirolisis. Pirolisis biomassa adalah salah satu konversi biomassa menjadi energi
melalui proses termokimia tanpa adanya oksigen sehingga biomassa dapat terurai
menjadi komponen-komponen padatan, condensable gas dan non-condensable
gas. Serangkaian perubahan fisika dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang
dimulai pada suhu sekitar 350 oC sampai 700 oC. Padatan hasil pirolisis terutama
mengandung karbon dan abu, sedangkan gas yang terbentuk mengandung
senyawa-senyawa hydrophilic organic, senyawa-senyawa hidrokarbon rantai
panjang (misalnya: tar), dan air. Proses ini dijalankan dalam sebuah reaktor yang
biasa disebut sebagai pyrolizer. Salah satu jenis pyrolizer yang dapat
dipergunakan adalah screw pyrolizer seperti yang dibuat dalam kegiatan ini.
Kegiatan tugas akhir ini berupa perancangan awal dimensi peralatan,
pabrikasi peralatan dan uji kinerja. Tahap awal adalah penentuan ukuran pyrolizer
berkapasitas 20 kg/jam dengan perhitungan pendekatan dari Martin. Bagian utama
pyrolizer adalah hopper pengumpan, screw, annulus, motor penggerak berdaya 1
hp, variable speed drive dan pembangkit panas. Bahan konstruksi peralatan ini
terutama berupa mild steel dengan ketebalan 0,2 cm untuk keperluan pembuatan
hopper, screw dan annulus. Perhitungan pendekatan memberikan hasil panjang
pyrolizer 173 cm, diameter selubung luar annulus 16 cm, diameter annulus 6 cm,
dan diameter screw 9 cm. Fabrikasi peralatan dilakukan oleh sebuah bengkel
profesional dan dilakukan pengawasan selama pekerjaan pabrikasi.
Uji kinerja peralatan dilakukan dengan pengumpanan sekam padi
sebanyak 1000 gram setiap uji. Uji dilakukan sebanyak 5 kali dengan perbedaan
waktu tinggal, yaitu 4, 5, 5,5, 6 dan 7 menit. Sebagai sumber panas adalah flue
gas hasil pembakaran gas elpiji yang dapat mencapai suhu 540 oC pada bagian
pemasukan dan 220 oC pada bagian pengeluaran. Hasil uji kinerja peralatan
menunjukkan bahwa dengan waktu tinggal sekam padi dalam pyrolizer selama 4,
5, 5,5, 6 dan 7 menit berturut-turut menunjukkan pengurangan berat sebesar 52%,
53%, 55%, 55% dan56%, serta jumlah fixed carbon yang terbentuk hasil pirolisis
sebesar 162,492 gram, 160,646 gram, 155,190 gram, 145,215 gram dan 143,455
gram dari 1000 gram sekam padi.
commit to user
viii