tugas akhir pengaruh cleanup gasifier terhadap …eprints.ums.ac.id/52265/2/halaman...

TUGAS AKHIR

PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK

GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA GERAM

BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Progeram Studi

Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

PUTUT ARIYANTO

D 200 12 0123

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

vi

MOTTO

“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh

direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri.” (Ibu Kartini)

“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”

(Aristoteles)

“Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah

dilaksanakan atau diperbuatnya.” (Ali Bin Abi Thalib)

“Apabila Anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka Anda telah

berbuat baik terhadap diri sendiri.” (Benyamin Franklin)

“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup di tepi jalan dan

dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah.”

(Abu Bakar Sibli)

“Kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan sesuatu, mestinya kita

juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah.”

(Kahlil Gibran)

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak

menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan sat mereka

menyerak.” (Thomas Alva Edison)

“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa

bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis; dan pada kematianmu

semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang

tersenyum.” (Mahatma Gandhi)

vii

PENGARUH CLEANUP GASIFIER TERHADAP PRODUK GAS HASIL

GASIFIKASI MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA GERAM BESI,

ZEOLIT DAN SERBUK GERGAJI

Abstrak

Cleanup gasifier adalah suatu perangkat yang digunakan

untuk membersihkan produk gas dari gas pengotor dan tar yang

dihasilkan dari proses gasifikasi. Gasifikasi adalah suatu proses

perubahan bahan bakar padat secara thermokimia menjadi gas,

dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang

digunakan untuk proses pembakaran.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

penggunaan cleanup gasifier menggunakan variasi media filter

(geram besi, zeolit, serbuk gergaji dan campuran) terhadap

produk gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi. Nyala api dari

gas yang telah dibersihkan digunakan untuk menghitung nilai kalor

pendidihan air.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan cleanup

gasifier mampu membersihkan produk gas dari gas pengotor dan

tar. Data yang diperoleh menunjukkan temperatur nyala api

tertinggi sebesar 676° C menggunakan media filter campuran,

waktu nyala api efektif terbaik selama 72 menit menggunakan

media filter geram besi, waktu tercepat pendidihan air selama 28

menit menggunakan media filter campuran, nilai kalor sensibel

tertinggi sebesar 603,823 kJ menggunakan media filter campuran,

dan nilai kalor laten tertinggi sebesar 1918,450 kJ menggunakan

media filter campuran.

Kata kunci : Biomassa, Cleanup Gasifier, Fluidized Bed,

Gasifikasi

viii

Abstract

Cleanup gasifier is a device used to clean the gas product

from gas contaminant and tar produced by gasification processes.

Gasification is a process of change thermochemical solid fuel into

gas, the necessary air is lower than the air used for combustion

processes.

This research was conducted to determine the effect of the

cleanup gasifier using a variety of filter media (chip metal, zeolite,

and sawdust) from the product gas produced by gasification

processes. The flame of the gas that has been cleaned is used for

calculating the calorific value of boiling water.

The research results showed that the use cleanup gasifier

capable of cleaning gas product from gas contaminant and tar.

The data obtained showed the highest flame temperature at 676°

C using mixture of filter media, the best time effective flame for 72

minutes using chip metal of filter media, the fastest time of boiling

water for 28 minutes using mixture of filter media, the highest

value of sensible heat at 603,823 kJ using mixture of filter media,

the highest value of latent heat at 1918,450 kJ using mixture of

filter media.

Keywords : Biomass, Cleanup Gasifier, Fluidized Bed,

Gasification

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa bangga, teriring syukur yang tiada henti kepada Allah

SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan karya sederhana ini, dengan penuh rasa syukur penulis

mempersembahkan karya ini kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang

telah memberikan dukungan, do’a, perhatian dan kasih sayang.

2. Ketiga saudara tercinta, Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo

yang selalu memberi saran, nasehat dan semangat.

3. Bapan Nur Aklis yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk

memberi bimbingan dalam Tugas Akhir ini.

4. Ni Ajeng Intan Permata Sari, Pungky Elsa dan Dwi Hastuti yang telah

memberi semangat dan dukungan.

5. Arifin Fajar Hidayat, Nur Saputra, Ari Purnomo, Doni dan Dona yang

telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Rekan-rekan Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah menemani dari

awal kuliah sampai sekarang.

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr.wb

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan ini dapat

terselesaikan.

Tugas akhir yang berjudul “PENGARUH CLEANUP GASIFIER

TERHADAP PRODUK GAS HASIL GASIFIKASI MENGGUNAKAN MEDIA

GERAM BESI, ZEOLIT, DAN SERBUK GERGAJI” dapat terselesaikan

atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu penulis menyampaikan

terimakasih kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir

sekaligus sebagai dewan penguji yang telah memberi bimbingan dan

nasehat.

4. Bapak Nur Aklis, ST., M.Eng. selaku dosen pembimbing yang telah

memberi dukungan serta arahan dalam penulisan laporan Tugas

Akhir ini.

5. Bapak Ir. Sartono Putro, MT. selaku dosen Pembimbing Akademik

sekaligus sebagai dewan penguji yang memberi bimbingan serta

arahan.

6. Bapak Ir. Pramuko I P, MT. selaku Kepala Laboratorium Jurusan

Teknik Mesin yang telah memberi izin untuk melakukan penelitian di

Laboratorium Teknik Mesin.

7. Kedua orang tua Bapak Hadi Supeno dan Ibu Sukiyem yang selalu

memberi semangat, do’a dan dukungan baik moril maupun materil.

8. Ketiga saudara saya Puji Hartono, Dwi Sumarti dan Agung Wibowo

yang telah memberikan motivasi serta semangat.

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................ i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ........................................................... v

LEMBAR MOTTO ................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................. vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................ ix

KATA PENGANTAR .............................................................................. x

DAFTAR ISI .......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xv

DAFTAR TABEL ................................................................................... xvii

DAFTAR SIMBOL .................................................................................. xviii

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ..................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ................................................................. 3

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................. 4

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................... 4

1.6 Metodologi Penelitian ........................................................... 4

1.7 Sistematika Penulisan .......................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 6

2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................. 6

2.2 Dasar Teori .......................................................................... 8

2.2.1 Biomassa ......................................................................... 8

2.2.2 Karakteristik Biomassa (Sekam Padi) .............................. 10

2.2.3 Pembakaran .................................................................... 12

xiii

2.2.4 Gasifiasi Biomassa .......................................................... 14

2.2.4.1 Definisi Gasifikasi ...................................................... 14

2.2.4.2 Proses Gasifikasi ....................................................... 15

2.2.4.3 Reaktor Gasifikasi ..................................................... 17

2.2.4.4 Kondisi Operasi Proses Gasifikasi ............................. 25

2.2.5 Pembersihan Gas Hasil Gasifikasi ................................... 26

2.2.5.1 Teknologi Pembersih Partikulat ................................. 27

2.2.6 Kalor ................................................................................ 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 35

3.1 Tahapan Penelitian .............................................................. 35

3.1.1 Diageram Alir Penelitian .................................................. 35

3.2 Alat dan Bahan ..................................................................... 36

3.2.1 Alat ................................................................................... 36

3.2.2 Bahan .............................................................................. 38

3.3 Instalasi Alat Penelitian ........................................................ 38

3.4 Desain Cleanup Gasifier ...................................................... 39

3.5 Langkah-langkah Penelitian ................................................. 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 42

4.1 Validasi Temperatur Reaktor ............................................... 42

4.2 Temperatur Nyala Api .......................................................... 43

4.2.1 Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter ................. 43

4.2.2 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Geram

Besi .................................................................................. 44

4.2.3 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Zeolit ... 45

4.2.4 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media Serbuk

Gergaji ............................................................................. 46

4.2.5 Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media

Campuran ........................................................................ 46

4.2.6 Perbandingan Temperatur Nyala Api ............................... 47

xiv

4.3 Temperatur Pendidihan Air .................................................. 49

4.3.1 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa Filter ......... 49

4.3.2 Temperatur Pendidihan Air Pengujian Dengan Media

Geram Besi ...................................................................... 50


Zeolit ................................................................................ 51


Dan serbuk gergaji ........................................................... 52


Campuran ........................................................................ 53

4.3.6 Perbandingan Temperatur Pendidihan Air ....................... 54

4.4 Nilai Kalor ............................................................................. 55

4.4.1 Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter ................................... 55

4.4.2 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram Besi ........... 56

4.4.3 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ...................... 56

4.4.4 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Dan serbuk gergaji 57

4.4.5 Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Campuran ............. 58

4.4.6 Perbandingan Nilai Kalor ................................................. 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 61

5.1 Kesimpulan .......................................................................... 61

5.2 Saran ................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rute Konversi Thermal Biomassa ................................... 14

Gambar 2.2 Skema Reaktor Fixed Bed Aliran Counter-Curren dan

Co-Current ....................................................................... 18

Gambar 2.3 Skema Reaktor Bubbling Fluidized Bed ........................... 20

Gambar 2.4 Skema Reaktor Circulated Fluidized Bed ........................ 21

Gambar 2.5 Skema Reaktor Entrained Flow ....................................... 23

Gambar 2.6 Teknologi Pembersih Gas ................................................ 26

Gambar 3.1 Diageram Alir Penelitian .................................................. 35

Gambar 3.2 Instalasi Alat Penelitian .................................................... 38

Gambar 3.3 Desain Cleanup Gasifier .................................................. 39

Gambar 4.1 Grafik Validasi Temperatur Reaktor ................................. 42

Gambar 4.2 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Tanpa Filter ...... 43

Gambar 4.3 Grafik Temperatur Nyala Api Pengujian Dengan Media

Geram Besi ...................................................................... 44


Zeolit ................................................................................ 45


Dan serbuk gergaji ........................................................... 46


Campuran ........................................................................ 47

Gambar 4.7 Grafik PerbandinganTemperatur Nyala Api ..................... 48

Gambar 4.8 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Tanpa

Filter ................................................................................. 50

Gambar 4.9 Grafik Temperatur Pendidihan Air Pengujian Pengujian

Dengan Media Geram Besi .............................................. 50


Dengan Media Zeolit ...................................................... 51


Dengan Media Dan serbuk gergaji ................................ 52

xvi


Dengan Media Campuran .............................................. 53

Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Temperatur Pendidihan Air .......... 54

Gambar 4.14 Grafik Nilai Kalor Pengujian Tanpa Filter ....................... 55

Gambar 4.15 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Geram

Besi ................................................................................ 56

Gambar 4.16 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Zeolit ......... 57

Gambar 4.17 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media Serbuk

Gergaji ........................................................................... 57

Gambar 4.18 Grafik Nilai Kalor Pengujian Dengan Media

Campuran ...................................................................... 58

Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Nilai Kalor ..................................... 59

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Aspek-aspek teknis Gasifikasi Menggunakan Fluidized

Bed ....................................................................................... 22

Tabel 2.2 Rangkuman Data Kondisi Operasi Beberapa Jenis

Gasifikasi ............................................................................. 25

xviii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Satuan

QS = Kalor Sensibel [Joule]

m = Massa bahan bakar [kg]

Cp = Kalor jenis air [kJ/kg°C]

ΔT = Perubahan Suhu [°C]

QL = Kalor Laten [Joule]

muap = Massa uap air [kg]

hfg = Enthalpi penguapan [kJ/kg]

ma = Massa air mula-mula [kg]

mb = Massa air akhir [kg]

QT = Kalor Total [Joule]

tugas akhir pengaruh cleanup gasifier terhadap …eprints.ums.ac.id/52265/2/halaman...

Documents