PERANCANGAN KILN KARBONISASI
DENGAN TEKANAN TERBATAS
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh : KUNCORO NIM : 201110120311108
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-Nya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman.
Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak . Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan dengan tulisan 2. Budiono, Ssi. MT. dan Ir. Sudarman, MT. yang telah dengan sabar membimbing penulis
dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir.
3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama masa kuliah. 4. Kakak-kakakku yang telah memberikan dukungan selama ini.
5. Teman - Teman Teknik Mesin Angkatan 2011 terima kasih semuanya,terutama keluarga besar STE Mas Fian, Mas Ma’ruf, Mas Amar,Mas Fariz.
6. Teman-teman Siencethink dan,serta kakak-kakak tingkat.
Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak khususnya untuk pengembangan Gasifikasi agar mendapatkan hasil yang baik
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, 12 April 2014
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAKSI INDONESIA ... vi
ABSTAKSI ENGLISH ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Manfaat Penulisan ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
II.1 Biomassa ... 4
II.1 .1 Biomassa Untuk Bahan Bakar... 5
II.2 Kelapa Sawit ... 5
II.2.1 Pengolahan Kelapa Sawit ... 6
II.2.2 Limbah Kelapa Sawit ... 7
II.2.3 Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit ... 10
II.3 Arang ... 11
II.4 Konvenrsi Termal Biomassa ... 13
II.5 Karbonisasi Biomassa ... 13
II.5.1 Proses Karbonisasi ... 13
II.5.2 Prinsip Karbonisasi ... 15
II.5.3 Metode Karbonisasi... 16
II.6 Perpindahan Panas... 18
II.6.1 Konduksi ... 18
II.6.1.1 Konduksi Bidang Datar ... 19
II.6.1.2 Konduksi Bidang Silinder ... 20
II.6.1.3 Konveksi ... 22
II.6.1.3.1 Konveksi Paksa ... 23
II.6.1.4 Radiasi ... 26
BAB III METODOLOGI ... 27
III.1 Studi Literatur Mengenai Kiln Karbonisasi ... 27
III.2 Perancangan Alat ... 27
III.3 Konsep Perancangan ... 28
III.4 Perhitungan Perencanaan ... 29
III.4.1 Perhitungan Tekanan Dalam Kiln ... 30
III.4.2 Perhitungan Temperatur Dalam Ruang Karbonisasi ... 30
III.5 Diagram Alir ... 31
BAB IV PEMBAHASAN ... 32
IV.1 Panas Pada Ruang Karbonisasi ... 32
IV.1.1 Beban Produk... 32
IV.1.2 Bahan Yang Digunakan Pada Tabung Karbonisasi ... 34
IV.2 Energi Yang Dibutuhkan Dalam Ruang Karbonisasi ... 34
IV.3 Jumlah Bahan Bakar Yang Digunakan ... 35
IV.4 Energi Yang Dihasilkan Dari Karbonisasi ... 36
IV.5 Perpindahan Panas Pada Ruang Karbonisasi ... 38
IV.6 Pembakaran Bahan Bakar ... 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
V.1 Kesimpulan ... 43
V.2 Saran... 43
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Hal Table 2.1 Potensi Dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit 7
Table 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit 9
Table 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit 10
Table 2.4 Sifat Fisika Dan Kimia Arang 12
Tabel 2.5 Sifat-Sifat Air (Zat Cair Jenuh) 25
Tabel 2.6 Sifat-Sifat Udara Pada Tekanan Atmosfir 26
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Kelapa Sawit (Elaeis guinensis Jacq) 6
Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Kelapa Sawit 7
Gambar 2.3 Limbah Kelapa Sawit 8
Gambar 2.4 Diagram Pohon Pemanfaatan Kelapa Sawit 10
Gambar 2.5 Pemanfaatan TKKS Sebagai Pupuk Langsung 11
Gambar 2.6 Arang Kayu 12
Gambar 2.7 Gambar Proses Karbonisasi 15
Gambar 2.8 Kiln Kecil 17
Gambar 2.9 Dinding Datar Homogen 20
Gambar 2.10 Dinding Silinder Homogen 21
Gambar 3.1 Konsep Kiln 28
Gambar 3.2 Ruang Karbonisasi Dengan Sistem Pengembali 29
DAFTAR PUSTAKA
United Nation Framework Conventional On Climate Change
(UNFCCC).,tahun 2005.
Proses Karbonisasi Kurniawan dan Marsono.,(2008).
Kittikun, A.H. Prasertsan, P. Srisuwan, G. Krause. 2000. Environmental Management for Palm Oil mil. Conference on Material Flow Analysis of Integrated Bio-System.
H. Gomaa / ICEHM2000, Cairo University, Egypt, September, 2000, page 167- 174.
Perpindahan Panas(heat transfer),Ir.Herry Suprianto,MT 2012.
“Biochar for Environmental Management: Science and Technology,” edited by Johannes Lehmann and Stephen Joseph, and to be published early next year by Earthscan Publishers Ltd.
Olsen, Frederick. The Kiln Book. Keramos, Bassett, CA, 1973.
Rhodes, Daniel. Kilns: Design, Construction and Operation.2nd ed. Chilton, Radnor, PA, 1981.
1
1 BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Dalam pemgolahan tandan buah segar (TBS) menjadi crude palm oil
(CPO) dihasilkan limbah berupa tempurung,serabut,dan tandan kosong kelapa
sawit (TKKS).dalam setiap pengolahan 1 ton tandan buah segar akan
dihasilkan 22-23 % tandan kosong kelapa sawit diperkirakan 220-230 kg.
jumlah yang luar biasa besar untuk jumlah perkebunan kelapa sawit yang ada
diidonesia, namun potensi ini belum dimanfaatkan.pemanfaatan limbah secara
sepadan akan mengurangi masalah bahkan dapat mendatangkan keuntungan
bila dapat mengoptimalkan nilai tambah limbah tersebut.
Untuk memanfaatkan limbah dari tandan kosong kelapa sawit ada
beberapa teknologi konversi termal biomassa meliputi pembakaran langsung
gasifikasi, pirolisis atau karbonisasi. Karbonisasi merupakan hasil dari
dikomposisi secara tidak langsung,melalui proses destilasi kering atau
pemanasan dalam ruangan tertutup dengan aliran udara yang terbatas.udara
yang mengalir kedalam ruangan dengan jumlah terbatas akan mampu
membuat proses pembakaran terjadi menyeluruh didalam ruang pembakaran.
Proses pengarangan secara tradisional pada umumnya dialakukan didalam
lubang tanah yang kemudian ditutup menggunakan dedaunan untuk
mengisolasi udara supaya oksigen tidak dapat masuk pada saat proses
2
2
Pada pengarangan secara tradisional asap yang dihasilkan dan dibuang
kelingkungan masih dalam jumlah yang besar,sehingga dapat menyebabkan
polusi udara.pada pengarangan tradisional harus sering dilakukan pengawasan
pada saar proses berlangsung dan arang yang dihasilkan kurang maksimal
karena masih terdapat kebocoran pada saat proses pengarangan.pada
perancangan alat ini udara yang dihasilkan pada saat proses karbonisasi tidak
langsung dibuang keudara,melainkan digunakan untuk memanaskan bahan
yang akan diolah menjadi arang,sehigga hasil pembakaran tidak menyebabkan
polusi yang besar.
Panas yang merata pada saat proses karbonisasi berlangsung dapat dengan
cepat mengubah biomassa menjadi arang.oleh karena itu dibutuhkan judul
”PERANCANGAN KILN KARBONISASI DENGAN TEKANAN
TERBATAS”
I.2 Rumusan Masalah
Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan permasalahan yang dapat
dirumuskan untuk diselesaikan :
Mendesain kiln karbonisasi dengan tekanan udara terbatas sehingga hasil
pembakaran bisa menghasilkan arang yang baik.
I.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan perancangan desain karbonisasi ini untuk
3
3 I.4 Manfaat
Manfaat dari perencangan desain alat karbonisasi yaitu sebgai rujukan
untuk pembuatan briket yang terbuat dari arang tandan kosong kelapa sawit
sebagai bahan bakar boiler.
I.5 Batasan Masalah
1. Pembakaran diruang tertutup.
2. Menggunakan tekanan konstan pada saat proses pembakaran.
