HeatX pada AspenPlus

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.11 HeatX pada AspenPlus

2.11 HeatX pada AspenPlus

HeatX mampu membuat berbagai model alat penukar kalor shell and tube.

HeatX juga mampu menganalisa keseluruhan area dengan koefisien perpindahan panas dan estimasi penurunan tekanan untuk aliran satu dan dua fase. Untuk perhitungan perpindahan panas dan penurunan tekanan yang tepat, maka perlu disediakan geometri dari alat penukar kalor. Jika geometri tidak diketahui, HeatX bisa melakukan perhitungan berdasarkan model sederhana shortcut rating. [20]

Untuk mendapatkan geometri yang diperlukan Aspen, dapat menggunakan rumus untuk menentukan panjang pipa kondensor yaitu [23]:

𝐿 = 𝐴

n. π. 𝑑_𝑜 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐴 = 𝑛. 𝜋. 𝑑. 𝐿 Dimana: A = Luas permukaan (m²)

L = Panjang (m) 𝑑_𝑜 = Diameter luar (m)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu 3.1.1 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan dan di uji di Grup Riset Bio-Energi dan Sistem Fuel-Cell, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Grup penelitian ini berlokasi di Jl. Almamater Kampus USU, Medan, Sumatera Utara.

3.1.2 Waktu Penelitian

Waktu penelitian ini dilakukan selama 3 bulan dari bulan Februari 2020 sampai Juni 2020, rinciannya dijelaskan pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Waktu Pelaksanaan Kegiatan

No Kegiatan Feb Mar Apr Mei Juni Juli

1 Pengajuan Proposal 2 Asistensi & Persetujuan 3 Seminar Proposal 4 Pelaksanaan Penelitian 5 Pembuatan Laporan 6 Seminar Hasil Penelitian

3.2 Identifikasi Penelitian

Hal yang dilakukan untuk mengetahui hasil produk dari pirolisis dilakukan dengan simulasi menggunakan AspenPlus (berlisensi). Desain flow yang dibangun dalam simulasi ini adalah dengan menggunakan Model Palettes berupa RYield, RGibbs, HeatX, Mixer dan kemudian Flash2. Hasil dari simulasi yang didapatkan kedepannya mampu menghasilkan bio-gas yang bisa digunakan sebagai bahan bakar untuk mengatasi kebutuhan bahan bakar di Indonesia. Bahan baku yang digunakan untuk menghasilkan bio-gas adalah TKKS. Temperatur proses pirolisis adalah 500°C selama 2 jam. Cairan pendingin yang digunakan berupa air sebanyak 200 liter.

3.3 Bahan dan Peralatan 3.3.1 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang diperlukan untuk proses pirolisis antara lain adalah TKKS yang diperoleh dari Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang berada di Pabatu dan juga sisa balok kayu sebagai bahan bakar untuk memanaskan biomassa. Sampel dari bahan baku diperlukan pengujian unsur ultimate analysis dan proximate analysis diambil data pengujian Grup Riset Bio-Energi dan Fuel-Cell, karakteristik dari bahan baku ditunjukkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Ultimate Analysis dan Proximate Analysis pada bahan baku Parameter Uji TKKS [Lab*] Kayu [8]

* Hasil Analisa yang dilakukan pada Laboratorium TEKMIRA (Pustlitbang Teknologi Mineral dan Batubara, Kementrian ESDM)

3.3.2 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Reactor

Tempat berlangsungnya proses pirolisis dimana terdapat 2 tabung, tabung pembakaran berada pada bagian bawah dan tabung untuk memasukan bahan penelitian berada pada bagian atas.

2. Blower

Digunakan untuk membantu pembakaran agar panas yang dihasilkan dapat mengalir secara merata.

Gambar 3.1 Reaktor Pirolisis Gambar 3.2 Blower 3. Pressure Gauge

Digunakan untuk mengukur tekanan yang dihasilkan pada tabung pemanasan pada proses pirolisis.

4. Thermometer Gauge

Digunakan untuk mengukur temperatur pada tabung pemanasan pada proses pirolisis.

Gambar 3.3 Pressure Gauge Gambar 3.4 Thermometer Gauge 5. Storage Tank

Sebagai tempat penyimpanan sementara untuk menampung hasil dari proses pirolisis (berupa Bio-gas).

6. Tangki Air (Condensor)

Untuk mendinginkan Bio-gas yang dihasilkan dari proses pirolisis

Gambar 3.5 Storage Tank Gambar 3.6 Tangki Air 7. Pipa Tembaga

Untuk mengalirkan Bio-gas hasil pirolisis dari reaktor ke kondensor hingga ke proses akhir (generator)

8. Filter

Untuk menyaring partikel atau kotoran yang tersisa pada Bio-gas hasil pirolisis

9. Botol Kaca

Sebagai tempat penampungan Bio-oil yang dihasilkan dari proses pirolisis

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari 2 proses yaitu proses simulasi dan proses eksperimental. Hasil dari proses simulasi akan divalidasi dengan hasil eksperimental untuk mengetahui berapa besar perbedaan yang dihasilkan dari kedua metode tersebut.

3.4.1 Proses Produksi Bio-oil

Tahapan percobaan untuk produksi Bio-oil menggunakan TKKS antara lain proses persiapan bahan baku, pirolisis, pendinginan dan pemurnian.

a. Persiapan bahan baku TKKS

1. Potong TKKS lalu jemur di bawah panas matahari selama 3 hari.

2. Timbang TKKS sebanyak 4 kg dan masukan kedalam tabung pirolisis b. Pirolisis

1. Kayu bakar dimasukan kedalam ruang pembakaran

2. Blower dihidupkan

3. Api dihidupkan dengan membakar kayu bakar.

4. Tambah kayu bakar hingga pembakaran mencapai temperatur 500°C c. Pendinginan

1. Gas hasil pirolisis bergerak melalui pipa melewati tangki air sebagai media pendingin

d. Pemisahan

1. Gas yang telah didinginkan akan dipisahkan dengan filter dan hasil bio-oil diperoleh.

3.4.2 Persiapan Simulasi Pirolisis dengan Menggunakan Aspen Plus

Pada penelitian ini diawali dengan mencari literatur yang tersinkronisasi dengan tujuan penelitian sebagai data pendukung simulasi. Setelah menentukan bahan yang akan diteliti untuk proses produksi bio-oil, yaitu dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan Serat, dipersiapkan alat dan bahan untuk simulasi proses.

Langkah-langkah merancang reactor-reaktor proses pembuatan bio-oil menggunakan aplikasi AspenPlus sebagai berikut:

1. Mempersiapkan perangkat lunak dengan spesifikasi system dengan standar RAM 8.00 GB ditunjukan pada Gambar 3.17. Program aplikasi AspenPlus membutuhkan spesifikasi yang tinggi dikarenakan proses running yang lebih teliti.

3.7 Spesifikasi Perangkat Lunak

2. Terdapat tampilan Shortcut AspenPlus setelah berhasil di install dalam layar desktop pada perangkat lunak di tunjukan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Logo AspenPlus 3. Menjalankan program AspenPlus: Dekstop > AspenPlus

4. Memulai simulasi: Klik file > New > Blank Simulation > Create. Tampilan lembar kerja baru ditunjukan pada Gambar 3.9 dalam memulai merancang sebuah sistem atau proses yang akan dibangun.

Gambar 3.9 Lembar Kerja Baru (New Blank Simulation)

5. Mengenalkan material komponen yang dibutuhkan pada saat simulasi : Ketik nama material atau senyawa kimia pada Component ID > Enter (Misalkan CH4 untuk metana) ditunjukan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Component ID

6. Memilih metode seperti yang digunaan. Klik Methods > input metode properti pilihan di kolom Base Methods > Run ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Metode Properti

7. Selanjutnya dilakukan tahapan pembuatan flowsheet pada lembar kerja. Pilih dan Klik simulation hingga muncul lembar kerja dan set model palette yang dibutuhkan (Klik dan Drag) ditunjukkan pada Gambar 3.12 dan Gambar 3.13.

Gambar 3.12 Rancangan Flowsheet Pirolisis pada AspenPlus

Gambar 3.13 Rancangan Flowsheet Penyedia Kalor Pirolisis pada AspenPlus

8. Menginput data material komponen seperti terlihat pada Gambar 3.14. TKKS, FIB, WATER, WOOD-1 dan AIR-IN.

• Input TKKS: Klik 2 (dua) kali TKKS > Input Data Specification >

Composition > Component Attribute (ULTANAL / PROXANAL / SULFANAL)

Gambar 3.14 Data Input TKKS

• Input data WATER: Klik 2 (dua) kali WATER > Input Data Specifications

> Composition seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Data Input WATER

• Input Data WOOD-1: Klik 2 (dua) kali WOOD-1 > Input Data Specification > Composition > Component Attribute (ULTANAL / PROXANAL / SULFANAL)

Gambar 3.16 Data Input WOOD-1

• Input data AIR-IN: Klik 2 (dua) kali AIR-IN > Input Data Specifications

> Composition seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.17

Gambar 3.17 Data Input AIR-IN

9. Menginput data material komponen proses Pyrolysis sebagai berikut:

DECOMP, REACTOR, COOLER, MIXER, dan SEPARATE.

• Klik 2 (dua) kali YIELDTKS > Spesification > Temperature: 27 ˚C >

Pressure: 1 atm > Valid phase: Vapor-liquid > Component Attribute (PROXANAL / ULTANAL / SULFANAL) > Yield

• Klik 2 (dua) kali YIELD3 > Spesification > Temperature: 27 ˚C >

Pressure: 1 atm > Valid phase: Vapor-liquid > Component Attribute (PROXANAL / ULTANAL / SULFANAL) > Yield

• Klik 2 (dua) kali MIXER > Flash Options > Temp. estimate: 27 ˚C >

Pressure: 1 atm > Valid phase: Vapor-liquid

• Klik 2 (dua) kali PIROLISI > Specifications > Pressure: 1 atm >

Temperature: 500 ˚C

• Klik 2 (dua) kali HEATX > Specifications > Model Fidelity: Shortcut >

Shortcut flow direction: concurrent > Calculation mode: Rating >

Exchanger specification > Specification: Hot stream outlet temperature >

Value: 37 ˚C > Exchanger Size > Value:0,299357 sqm.

• Klik 2 (dua) kali SEP > Specifications > Flash Type > pilih Duty dan Pressure > Duty: 0 kJ/sec > Pressure: 1 atm > Valid Phases: Vapor-Liquid.

• Klik 2 (dua) kali BLOWER > Specifications > Model Compressor > Type Isentropic > Power Required: 0,22 kW.

• Klik 2 (dua) kali COMBUST > Calculate phase equilibrium and chemical equilibrium > Pressure: 0 bar > Heat Duty: 0 kJ/sec.

• Klik 2 (dua) kali HEATLOSS > Temperature: 500 ˚C > Pressure: 0 bar 10. Lalu Klik Run.

3.4.3 Percobaan Eksperimental dengan Menggunakan Reaktor Pirolisis Dalam melakukan percobaan eksperimental untuk proses produksi Bio-oil dilakukan dalam empat tahapan yaitu: Pretreatment, Heat Supply, Pirolisis dan Pendinginan.

Tahap proses Pretreatment dilakukan dengan memotong sampel TKKS menjadi lebih kecil kemudian dijemur di bawah sinar matahari selama 3 hari.

Pretreatment dilakukan agar bahan baku mendapatkan massa kering. Massa dari TKKS ditimbang seberat 4 kg.

Gambar 3.18 Proses Pretreatment

Tahap kedua adalah proses pembakaran untuk menyediakan kalor untuk memanaskan biomassa pada reaktor pirolisis. Bahan yang digunakan untuk pembakaran adalah potongan kecil kayu sebanyak 15 kg, yang dibantu oleh udara dalam proses pembakarannya.

Tahap ketiga adalah Pirolisis. Biomassa dipanaskan secara Pirolisis dengan temperatur 500 ^oC selama 3 jam, yang kemudian menghasilkan arang (solid) dan synthetic-gas (syngas).

Gambar 3.19 Proses Pembakaran Gambar 3.20 Proses Pirolisis Tahap terakhir adalah proses pendinginan yang bertujuan menurunkan temperatur dari syngas melalui proses kondensasi dan menghasilkan Bio-oil. Proses pendinginan dilakukan dengan melewatkan syngas melalui saluran pipa tembaga berdiameter 3/8 inch sepanjang 10 m di dalam tangki berisi air sebanyak 200 liter dengan temperatur 27^oC dan diperoleh hasil seperti tampak pada Gambar 3.22.

Gambar 3.21 Proses Pendinginan Gambar 3.22 Hasil Eksperimental Bio-oil

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Simulasi dengan AspenPlus V10

Pengembangan analisis simulasi untuk proses produksi Bio-oil dilakukan dalam tiga tahapan yaitu: Penyediaan Kalor, Pirolisis dan Pendinginan.

Tahap pertama adalah proses pembakaran untuk menyediakan kalor guna memanaskan biomassa pada reaktor pirolisis. Bahan yang digunakan untuk pembakaran adalah cercahan kayu sebanyak 15 kg, yang dibantu oleh udara dalam proses pembakarannya.

Tahap kedua adalah Pirolisis. TKKS sebagai bahan input utama dalam simulasi ini diperkenalkan ke dalam Aspen Plus dengan memasukan nilai Ultimate dan Proximate. Biomassa diperkenalkan ke Aspen dengan menggunakan Yield dan disimulasikan di dalam reaktor dengan temperatur 500^oC yang menghasilkan arang (bio-char) dan synthetic-gas (syngas).

Gambar 4.1 Proses Pembakaran

Gambar 4.2 Proses Pirolisis

Tahap terakhir adalah proses pendinginan yang bertujuan untuk menurunkan temperatur syngas agar terjadi proses kondensasi dan menghasilkan Bio-oil. Proses pendinginan dilakukan dengan cara melewatkan syngas melalui alat penukar kalor dengan luas area 0,299337 m² dalam fluida pendingin berupa 200 liter air dengan temperatur 27^oC agar temperatur syngas menjadi 37^oC.

Gambar 4.3 Proses Pendinginan

4.2 Perbedaan antara volume Bio-oil yang dihasilkan secara Simulasi dengan Eksperimental

Berdasarkan hasil simulasi Pirolisis dengan biomassa Tandan Kosong Kelapa Sawit pada temperatur 500^oC diperoleh hasil Bio-oil sebanyak 0,921 liter.

Sedangkan untuk hasil Bio-oil berdasarkan metode eksperimental didapatkan sebanyak 0,561 liter. Perbedaan dari hasil kedua metode dapat dinyatakan dengan persamaan di bawah yaitu:

%𝑟𝑎𝑙𝑎𝑡 = |𝑆𝑖𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 − 𝐸𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛

𝑆𝑖𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 | × 100%

%𝑟𝑎𝑙𝑎𝑡 = |0,921 − 0,561

0,921 | × 100% = |0,360

0,921| × 100% = 0,3908 × 100%

%𝑟𝑎𝑙𝑎𝑡 = 39,08%

Perbedaan yang terjadi disebabkan oleh Bio-oil yang tersisa di storage tank dan pipa penyaluran dengan panjang sekitar 17 meter. Ketika tekanan dari reaktor

pirolisis sudah mengecil maka bio-oil yang tersisa di pipa tersebut tidak terdorong keluar sehingga tersisa di dalam pipa penyaluran.

Perbedaan antara hasil eksperimental dan simulasi dapat diminimalisir dengan menggunakan pipa penyaluran yang lebih pendek dan juga pengeluaran bio-oil dari bagian bawah storage tank sehingga bio-bio-oil yang tersisa pada storage tank dapat keluar tanpa harus ada tekanan penuh dari tabung reaktor dan pipa penyaluran yang lebih pendek akan mengakibatkan berkurangnya jumlah bio-oil yang tersisa pada pipa penyaluran.

4.3 Hasil Simulasi Excess Air dan Air Fuel Ratio pada proses pembakaran yang digunakan untuk proses Pirolisis.

Proses pembakaran untuk menyediakan kalor bagi pirolisis dibantu oleh pasokan udara dengan menggunakan Blower agar distribusi temperatur dalam reaktor merata. Agar mendapatkan hasil kalor yang maksimal dan mencapai pembakaran secara keseluruhan maka ditambahkan udara berlebih dari acuan Air Fuel Ratio. Pada simulasi yang dilakukan dengan mengasumsikan bahwa temperatur gas hasil pembakaran yang terbuang (flue gas) adalah 100^oC, maka dapat disimpulkan bahwa Excess Air yang dapat menghasilkan hasil kalor yang maksimal adalah sekitar 40%, yang dapat dilihat pada Gambar 4.4

Gambar 4.4. Kalor yang Dihasilkan Berdasarkan Kelebihan Udara

27,8

4.4 Pengembangan Desain APK untuk Menghasilkan Bio-oil

Blok HeatX pada AspenPlus digunakan untuk mensimulasikan perpindahan panas yang terjadi pada alat penukar kalor (condenser) dengan luas permukaan perpindahan panas seluas 0,2898 m² untuk mendapatkan temperatur keluar syngas sebesar 37 ^oC dengan total kalor perpindahan sebanyak 1395,84 Watt. Data dari aliran masuk dan aliran keluar dari alat penukar kalor dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Namun penggunaan air sebanyak 200 liter untuk mengkondensasikan 3 kg syngas agar mendapatkan hasil bio-oil dinilai kurang efektif dalam pelaksanaannya.

Oleh karena itu pengoptimalisasi desain dilakukan dengan menggunakan model alat penukar kalor yang berbeda dan dengan jumlah air yang lebih sedikit namun dengan total perpindahan panas yang sama sehingga didapatkan hasil seperti tampak pada Tabel 4.2.

𝑞 = 𝑚̇_ℎ𝑐_ℎ∆𝑇_ℎ = 𝑚̇_𝑐𝑐_𝑐∆𝑇_𝑐

(8,37 × 10⁻⁴)(1219,95)(500 − 37) = 𝑚̇_ℎ(4182)(32,56 − 27) 472,56 = 𝑚̇_𝑐23251,92

𝑚̇_𝑐 = 0,02𝑘𝑔

𝑠 = 73,165 𝑘𝑔/𝑗𝑎𝑚 Tabel 4.1. Aliran pada Blok HeatX

Keterangan Nilai

𝑚̇_{𝑠𝑦𝑛𝑔𝑎𝑠} 3,01889 kg/jam

Tmasuk Syngas 500^oC

Tkeluar Syngas 37^oC

𝑚̇_𝑎𝑖𝑟 200 kg/jam

Tmasuk Air 27^oC

Tkeluar Air 32,56^oC

q 1395,84 Watt

Luas APK (A) 0,2898 m²

Tabel 4.2 Hasil Pengembangan pada Alat Penukar Kalor

Keterangan Nilai

𝑚̇_{𝑠𝑦𝑛𝑔𝑎𝑠} 3,01889 kg/jam

Tmasuk Syngas 500^oC

Tkeluar Syngas 37^oC

𝑚̇_𝑎𝑖𝑟 73,2 kg/jam

Tmasuk Air 27^oC

Tkeluar Air 42,2^oC

q 1395,84 Watt

Dari kedua Tabel 4.1 dan Tabel 4.2, dapat disimpulkan bahwa bila model dari alat penukar kalor diganti menjadi sesuai rekomendasi dari AspenPlus, maka laju aliran massa air bisa diperkecil sebanyak 63,5% (dari 200 liter menjadi 73,165 liter) dan temperatur keluar dari air akan meningkat sebanyak 29,6% (dari 32,56^oC menjadi 42,2 ^oC) yang mana dengan rasio perbandingan penurunan jumlah air dengan peningkatan temperatur air adalah 2,145 : 1. Rekomendasi dari AspenPlus untuk alat penukar kalor yang digunakan berupa Shell and Tube (Terlampir)

4.5 Nilai laju aliran massa dan volume dari Bio-oil hasil Pirolisis pada temperatur 400°C-650°C.

Berdasarkan hasil simulasi pada AspenPlus, dengan biomassa berupa Tandan Kosong Kelapa Sawit yang diberi perlakuan Pirolisis pada temperatur antara 400°C-650°C diperoleh nilai laju aliran massa yang dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Dari Gambar 4.5 dapat disimpulkan bahwa seiiring dengan meningkatnya temperatur dari Pirolisis maka volume dari Bio-oil yang dihasilkan semakin berkurang. Hal ini bisa terjadi karena dengan meningkatnya temperatur kerja dari pirolisis maka akan terjadi reaksi kimia berupa secondary cracking sehingga produk dari bio-oil akan berkurang dan meningkatkan hasil dari syngas.

Gambar 4.5 Laju Aliran Massa dan Volume Bio-oil pada temperatur 400°C-650°C.

4.6 Nilai Kalor dari Bio-oil hasil Pirolisis pada temperatur 400°C-650°C.

Gambar 4.6 Nilai Kalor dari Bio-oil pada Temperatur Pirolisis 400-650^oC Setelah syngas melewati kondensor maka diperoleh Bio-oil dengan temperatur sebesar 37^oC. Bila pirolisis dilaksanakan pada temperatur yang berbeda, maka nilai kalor di Bio-oil akan berbeda. Grafik dari perbandingan antara nilai kalor dari Bio-oil hasil Pirolisis pada temperatur 400°C-650°C dapat dilihat pada Gambar 4.6. Sesuai dengan Gambar 4.6, dapat dilihat pula nilai kalor akan semakin tinggi berbanding dengan lurus dengan temperatur pirolisis. Hal ini dikarenakan oleh

0

400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650

Laju Aliran

Temperatur Pirolisis

Laju Aliran Volume (L/hr) Laju Aliran Massa (kg/hr)

2540

350 400 450 500 550 600 650 700

Nilai Kalor (kJ/kg)

Temperatur Kerja Pirolisis (^oC) HHV (kJ/KG)

komposisi H2 yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur kerja pirolisis sehingga nilai kalor dari bio-oil akan meningkat seiring dengan meningkatnya komposisi dari H2 tersebut. Nilai kalor yang didapatkan masih cukup rendah yang disebabkan oleh komposisi air yang cukup tinggi sehingga belum bisa digunakan sebagai bahan bakar.

4.7 Korelasi Antara Nilai Kalor Dengan Laju Aliran Volume Hasil Bio-oil.

Berdasarkan data dari nilai kalor dan laju aliran volume, maka dapat disimpulkan bahwa dengan meningkatnya temperatur kerja dari Pirolisis maka nilai kalor dari bio-oil yang dihasilkan akan semakin tinggi namun dengan volume yang lebih sedikit (Gambar 4.7). Jumlah bio-oil yang dihasilkan berbanding terbalik dengan nilai kalornya sehingga bila ingin mendapatkan nilai kalor yang tinggi, maka bio-oil yang dihasilkan tidak akan maksimal. Untuk mendapatkan hasil nilai kalor dan volume yang optimal maka dapat dilakukan pirolisis pada di sekitar temperatur kerja sebesar 580^oC sedangkan untuk mendapatkan kualitas bio-oil yang maksimal hanya bisa didapatkan dalam jumlah rendah karena temperatur kerja yang tinggi akan menyebabkan reaksi kimia berupa secondary cracking yang akan menghasilkan syngas yang lebih banyak daripada bio-oil. Adapun nilai kalor yang didapatkan dari bio-oil belum bisa digunakan sebagai bahan bakar karena masih dalam belum mencapai nilai kalor dari diesel-oil yaitu 45,6 MJ/kg.

Gambar 4.7. Perbandingan Nilai Kalor dengan Laju Aliran Volume dari Bio-oil

0

400 450 500 550 600 650

Laju aliran volume (L/jam)

Nilai Kalor (kJ/kg)

Temperatur Pirolisis (oC) HHV (kJ/KG) Vol Liquid (L/hr)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Air Fuel Ratio yang optimal untuk proses pembakaran pada sistem Pirolisis ini adalah 40%.

2. Optimasi dilakukan pada massa air dari 200 liter menjadi 73 liter namun dengan kenaikan pada temperatur keluar air menjadi 42,2^oC dengan model APK berbentuk Shell and Tube.

3. Laju aliran massa Bio-oil pada temperatur 400°C-650°C berkurang seiring naiknya temperatur Pirolisis yaitu, berkisar antara 0,121-0,38 kg/jam dengan volume antara 0,124-0,387 L/jam.

4. Nilai kalor dari Bio-oil pada temperatur 400°C-650°C meningkat seiring naiknya temperatur Pirolisis, dengan nilai kalor pada 400°C sebesar 2545 kJ/kg dan pada 650°C sebesar 2637 kJ/kg.

5. Semakin meningkatnya temperatur Pirolisis, maka nilai kalor akan semakin meningkat namun volume yang dihasilkan akan semakin berkurang.

6. Temperatur yang diperlukan agar menghasilkan Bio-Oil dengan nilai kalor dan jumlah yang optimal yaitu pada temperatur sekitar 580 ^oC dengan nilai kalor sebesar 2570 kJ/kg dan yield sebanyak 0,23 L/jam.

7. Perbedaan ralat hasil volume Bio-oil secara simulasi dan eksperimen adalah sebesar 39,08%.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian, maka saran yang diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah:

1. Melakukan percobaan dengan menggunakan campuran dari dua jenis biomassa.

2. Melakukan uji coba dengan metode fast pyrolysis.

3. Melakukan penelitian lebih lanjut mengenai zat-zat penyusun Bio-oil dari hasil Pirolisis.

4. Melakukan validasi terhadap kondenser yang telah disimulasi.

5. Melakukan proses distilasi terhadap Bio-oil untuk mendapatkan hasil yang lebih murni.

6. Melakukan proses emulsifikasi dengan bahan bakar diesel.

7. Melakukan pengurangan terhadap panjang pipa penyaluran.

8. Mengeluarkan isi Bio-Oil dari bagian bawah Storage Tank.

DAFTAR PUSTAKA

[1] B. Prabir. 2010. Biomass Gasification and Pyrolysis. Elsevier Inc. USA.

ISBN 978-0-12-374988-8

[2] A. Demirbaş. 2001. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals, Energy conversion and Management, 42 (2001) 1357-1378.

[3] Toklu E. 2017. Biomass energy potential and utilization in Turkey Renew.

Energ. Rev. 107 pp 235-244.

[4] Kurtubi. 2004. Tinjauan Kritis Kebijakan Migas Dalam Mendukung

Stabilitas Pertumbuhan Ekonomi Nasional. Dipersentasikan dalam seminar nasional “Industri Migas Nasional, Perkembangan, Permasalahan Dan Kebijakan Dalam Mendukung Stabilitas Dan Pertumbuhan Ekonomi Nasional.” Bank Indonesia, 4 Mei 2005.

[5] Anonim. 2010. Data Impor Solar Indonesia. Badan Pusat Statistik, [6] Anonim. 2017. Direktori Perusahaan Perkebunan Karet Indonesia 2017.

Badan Pusat Statistik

[7] T B Nur and A W Syahputra 2018 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 308 012030

[8] Anca-Couce, Andrés & Zobel, Nico & Berger, Anka & Behrendt, Frank.

2012. Smouldering of pine wood: Kinetics and reaction heats. Combustion and Flame. 159. 1708 - 1719. 10.1016/j.combustflame.2011.11.015.

[9] UNFCCC. 2005. Clarifications of Definition of Biomass and Consideration of Changes in Carbon Pools Due to a CDM Project Activity. Appendix 8 [10] Anonim. 2015. Statistik Kelapa Sawit Indonesia. Jakarta: Badan Pusat

Statistik. Hal 4

[11] A. Demirba. 2004. Hydrogen-rich gas from fruit shells via supercritical water extraction, International Journal of Hydrogen Energy, 29 (2004) 1237-1243.

[12] Diebold, J.P., dkk. 1997. Proposed Specification for Various Grades of Pyrolisis Oils. Blackie Academic & Professional.

[13] Islam, M.N., 1999. Pyrolysis of Biomass Solid Waste and Its Catalytic Treatment along with Economic Analysis. Ph. D. Thesis, Faculty of Mechanical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, Malaysia.

[14] V. Dhyani and T. Bhaskar. 2018. A comprehensive review on the pyrolysis of lignocellulosic biomass, Renew. Energy, vol. 129, pp. 695–716, 2018, doi:

10.1016/j.renene.2017.04.035.

[15] Ward, J., Rasul, M.G., Bhuiya, M.M.K., 2014. Energy recovery from biomass by fast pyrolysis. 10th International Conference on Mechanical Engineering, ICME 2013. Elsevier Ltd

[16] Hambali, E. dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Biodiesel, Bioetanol, Biogas, Pure Plant Oil, Biobriket, dan Bio-oil. PT Agromedia Pustaka. Jakarta.

[17] Ramussen, Erik. 2007. Combustion Analysis and Fuel Efficiency. Esco Press.

[18] Steinberg, Bob. “Air Fuel Ratio Effect on Combustion Efficiency.” Sage Metering, 12 Aug. 2020, sagemetering.com/combustion-efficiency/air-fuel-ratio-effect-on-combustion-efficiency/.

[19] Electric and Hybrid Vehicles - Technologies, Modeling and Control: A Mechatronic Approach - Scientific Figure on ResearchGate. Available from:

https://www.researchgate.net/figure/Effect-of-air-fuel-ratio-on-gasoline-vehicle-emissions_fig6_260878177 [accessed 29 Aug, 2020]

[20] AspenPlus V10 Help

[21] Robinson, D.B. and Peng, D.Y. 1976. A New Two-Constant Equation of State Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals. Industrial &

Engineering Chemistry Fundamentals.

[22] Hagoort. J. 1988. Fundamentals of Gas Reservoir Engineering, Volume 23.

1^st Edition. Elsevier Science

[23] Holman JP. 2010. Heat Transfer Tenth Edition. Department of Mechanical Engineering Southern Methodist University (US). McGraw-Hill.

LAMPIRAN

Tabel Hasil Simulasi untuk Mendapatkan Hasil Kalor Maksimal Kelebihan udara (%) Kalor yang Dihasilkan (kW)

0 28,0159715

Nilai HHV dan LHV pada Temperatur Pirolisis 400-650^oC

Temperatur Pirolisis (^oC) HHV (kJ/kg) LHV (kJ/kg)

400 2545,4222 41,85479896

450 2549,94396 46,2072856

500 2556,785503 52,79285757

550 2568,2038 63,78476075

600 2589,605948 84,38969684

650 2637,596432 130,5971648

Laju Aliran Massa Bio-oil pada temperatur antara 400°C-650°C.

Temperatur (°C)

Laju Aliran Massa (kg/jam) Volume (L/jam)

Laju Aliran Massa (kg/jam) Volume (L/jam)