PPT PIROLISIS KEL 3.pptx

•Anjar Purnama Sari

•Bira Nur Alam

•Diani Din Pertiwi

•Fazari Aswar •Gan-Gan Ahmad Fauzi

PIROLISIS

Oleh : Kelompok 3

•Hikmah Farida N •Isma Latifah •Widya Yuliarti •Yasoka Dewi

Over View

1

• Pendahuluan

2

• Definisi Pirolisis

3

• Tahap-Tahap Pirolisis

4

• Proses Pirolisis

5

• Reaktor Pirolisis dan Prinsip Kerjanya

6

• Penggunaan Pirolisis Dalam Bidang Kimia

7

• Produk Pirolisis

Pendahuluan

Paradigma lama yang harus dirubah sebelum ke pembuangan akhir seharusnya ada pengolahan terlebih dahulu

Definisi Pirolisis



Pirolisis

adalah

dekompisisi

bahan

kimia

organik melalui proses pemanasan tanpa atau

sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana

material mentah akan mengalami pemecahan

struktur kimia menjadi fase gas



Terdapat tiga produk dalam proses pirolisis yakni:

gas,

pyrolisis oil,

dan arang. Besarnya produk

yang akan dihasilkan dipengaruhi kondisi proses,

terutama temperatur dan laju pemanasan.



Perbedaan

utama

pirolisis,

gasifikasi

dan

insinerasi: jumlah oksigen yang disuplai ke

reaktor thermal.

Faktor-faktor yang berpengaruh pada

proses pirolisis :

• Kompisisi Kimia • Kadar Air

Bahan

Baku

• Vertical Shaft (Batch Reactor) • Rotating Tubular/Fluidized-Bed

Reactor

Reaktor

• Suhu

• Waktu Pirolisis (Waktu Tinggal)

Kondisi

Operasi

Tahap-Tahap pada Pirolisis

Pirolisis

Primer

Pirolisis

Sekunder

Pirolisis Primer



Pirolisis primer adalah proses pirolisis yang

terjadi pada bahan baku (umpan). Pirolisis primer

terjadi pada suhu di bawah 600

O

_{C dan produk}

penguraian yang utama adalah karbon (arang).



Proses pembentukan arang ini terjadi karena

adanya energi panas yang mendorong terjadinya

oksidasi sehingga molekul karbon yang komplek

terurai sebagian besar menjadi karbon atau

Pirolisis Sekunder



Pirolisis sekunder adalah pirolisis yang terjadi

pada partikel dan gas atau uap hasil pirolisis

primer. Pirolisis sekunder terjadi pada suhu lebih

dari 600

O

_{C, berlangsung cepat, dan produk}

penguraian yang dihasilkan adalah gas karbon

monoksida (CO), hidrogen (H

₂

),

senyawa-senyawa hidrokarbon berbentuk gas, serta tar.



Pirolisis sekunder ini merupakan dasar proses

yang digunakan pada sistem gasifikasi (gas

producer) dimana biomassa diuraikan untuk

memperoleh gas bahan bakar karbon monoksida

(CO).

Proses Pirolisis



Temparatur relatif rendah, yaitu dalam rentang

400-800

O

C.



Kondisi proses yang bervariasi mengakibatkan

perbedaan produk arang, gas atau minyak yang

dihasilkan.



Panas disuplai melalui pemanasan tidak langsung,

seperti pembakaran dari gas atau minyak, atau

pemanasan langsung menggunakan transfer gas

panas.



Pirolisis memiliki kelebihkan dalam menghasilkan

gas atau produk minyak dari limbah yang dapat

digunakan sebagai bahan bakar untuk proses

pirolisis itu sendiri.

Proses Pirolisis

Dekomposisi bahan organik pada proses pirolisis

dijabarkan sebagai berikut:

 100 – 200 °C Pengeringan dengan pemanasan,

dehidrasi.

 250 °C Hilangnya cairan dan karbon dioksida. Evolusi hidrogen.

 340 °C Putusnya rantai karbon makromolekul.

 380 °C Tahap pirolisis, pengayaan karbon.

 400 °C Pecahnya rantai C-O dan C-H.

 400 – 600 °C Konversi komponen organik cair dalam

hal ini untuk menghasilkan produk pirolisis cair (tar).

 600 °C Pemecahan komponen organik cair untuk menghasilkan komponen yang stabil (gas, hidrokarbon rantai pendek) senyawa aromatik (senyawa benzen).

 >600 °C Pemanasan aromatis menghasilkan bensen dan aromatik titik didih tinggi

Pirolisis Ekstrim - Karbonisasi

•

Jenis pirolisis yang hanya meninggalkan

karbon sebagai residunya

•

Prosesnya tidak melibatkan reaksi dengan

oksigen atau reagen lainnya, tetapi masih

dapat terjadi bila dalam keadaan sebaliknya

•

Briket batubara terkarbonisasi adalah briket

yang sebelumnya mengalami suatu proses

karbonisasi.

Definisi Karbonisasi

• Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara

sampai suhu dan waktu tertentu (berkisar 200ºC – di

atas 1000ºC) pada kondisi sedikit oksigen untuk menghilangkan kandungan zat terbang batubara sehingga dihasilkan padatan yang berupa arang batubara atau kokas atau semi kokas dengan hasil samping tar dan gas

•

Fungsi utama karbonisasi adalah meningkatkan

nilai kalor, karena pelepasan kandungan air, juga

pembentukan tar yang bisa berfungsi sebagai

coating film yang mencegah penyerapan kembali

kandungan air.

Pengujian Karbonisasi

Beberapa pengujian untuk karbonisasi adalah sebagai berikut:

1. Free Swelling Index Tes ini dilakukan untuk menentukan angka pelebuaran dengan cara memanaskan sejumlah sampel pada temperatur peleburan normal (kira-kira 800o C).

2. Tes karbonisasi Gray-king dan tipe coke Tes Gray king menentukan jumlah padatan, larutan dan gas yang

diproduksikan akibat karbonisasi.

3. Tes Karbonisasi Fischer Prinsipnya sama dengan

metode Gray-king, perbedaan terletak pada peralatan dan kecepatan pemanasan.

4. Plastometer gieseler Plastometer gieseler adalah

viskometer yang memantau viscositas sampel batubara yang lebih telah dileburkan.



Untuk pirolisis flash, biomassa harus menjadi partikel

halus dan insulasi layer char yang terbentuk di

permukaan dari partikel yang bereaksi harus dibuang

secara berkala.

REAKTOR FIXED BED



Fixed Beds

: digunakan untuk produksi

tradisional dari arang



Kerugian

fixed bed

: perpindahan panas yang

rendah menghasilkan cairan yang sangat

rendah.

REAKTOR FLUIDIZED BEDS



Fluidized beds : Perpindahan panas tinggi dari

pasir terfluidisasi dihasilkan dalam pemanasan

partikel biomassa secara cepat



Pemanasan biasanya menggunakan alat

perpindahan panas berbentuk tube melalui aliran

pembakaran gas



Kekurangan proses ini :

Terdapat beberapa pencairan dari produk, dimana membuat proses ini lebih sulit untuk terkondensasi dan menghilangkan uap bio-oil dari gas keluaran kondensor

REAKTOR AUGERS



Augers : teknologi adaptasi dari proses lurgi

untuk gasifikasi batu bara



Mekanisme augers : pasir panas dan partikel

biomassa diumpankan pada salah satu ujung

sekrup. Sekrup mencampur pasir dan biomassa

lalu membawanya bersama. Proses ini tidak

mencairkan produk pirolisis dengan carrier atau

gas fluidisasi. Tidak ada implementasi komersial

skala besar.

PROSES ABLATIVE



Proses Ablative dengan mekanisme :



Partikel-partikel biomassa dipindahkan pada

kecepatan tinggi terhadap permukaan metal

panas yang terjadi dengan menggunakan

permukaan metal yang berputar pada kecepatan

tinggi dalam bed dari partikel biomassa



Kerugiannya adalah skala pembuatannya dibuat

sulit, karena rasio permukaan dinding terhadap

volume reaktor turun dikarenakan ukuran reaktor

membesar. Tidak terdapat komersial skala besar.

ROTATING CONE



Prosesnya disebabkan oleh rotasi dari cone



Mekanisme proses : campuran pasir dan

biomassa di pindahkan melalui permukaan cone

oleh gaya sentrifugal



Seperti reaktor perpindahan-bed rendah lainnya,

partikel halus dibutuhkan untuk menghasilkan

cairan sekitar 70% wt



Implementasi komersial skala besar (sampai

masukan 5t/h) berlangsung.

REAKTOR CIRCULATING

FLUIDIZED BEDS



Mekanisme proses di circulating fluidized beds :

Gas,pasir dan partikel biomassa bergerak bersamaan dengan perpindahan gas yang biasanya menjadi

produk gas yang disirkulasi, meskipun proses ini memiliki gas pembakaran

Perpindahan panas yang tinggi dari pasir memastikan pemanasan cepat dari partikel biomassa dan ablation lebih kuat dari fluidized beds biasa

Kekurangannya, meskipun proses ini bisa dengan mudah dinaikkan, proses ini cukup kompleks dan produknya banyak yang tercairkan, yang sangat mempersulit recovery produk cair.

PROSES CHAIN GRATE



Mekanisme proses chain grate :

Biomassa kering diumpankan ke logam berat (500ºC) cor panas atau apron yang membentuk putaran yang berkesinambungan

Jumlah kecil dari udara dalam perpindahan panas dan dalam reaksi utama untuk pengeringan dan karbonasi

Produk volatile dibakar untuk proses dan pembakaran boiler

Penggunaan Pirolisis Dalam

Bidang Kimia

 Arang

Arang diperoleh dengan pemanasan pada kayu hingga terjadi proses pirolisis secara sempurna (karbonisasi), hingga menjadi karbon dan abu anorganik. Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran kayu dan bahan

volatile tersebut memiliki hasil samping proses pirolisa pada tumpukan tersebut

 Biochar

biochar merupakan residu padat dari hasil pirolisa berbagai macam material terutama limbah organik. Biochar meningkatkan tekstur tanah dan ekologi, menaikkan kemampuan untuk menyuburkan tanah.

 Coke (ampas batu bara)

Pirolisis digunakan dalam skala besar untuk mengubah arang menjadi kokas dalam metalurgi khususnya dalam pembuatan baja. Pembuatan kokas ini dilakukan dengan pemanasan material pada tangki tertutup dengan

temperature sangat tinggi (2000oC atau 3600oF) sehingga molekul-molekul tersebut akan pecah menjadi substansi volatile yang lebih ringan dan meninggalkan tangki dan pori sehingga hanya meninggalkan karbon dan abu

anorganik.

 Serat Karbon

Serat karbon sering diproduksi dengan cara menenun dan memintal sesuai dengan serat polimer yang diinginkan,

yang selanjutnya dilakukan proses pirolisis pada suhu tinggi (1500-3000oC).

Penggunaan Pirolisis Dalam

Bidang Kimia

 Pirolitik Karbon

Pirolisis adalah reaksi yang digunakan untuk melapisi substrat performed dengan menggunakan lapisan

pirolitik karbon. Proses ini biasanya dilakukan dalam reactor fluidized bed dengan pemanasan 1000-2000o_C.

Pirolitik karbon digunakan dalam berbagai aplikasi salah satunya sebagai pelapis katup jantung buatan

 Biofuel

Pirolisis adalah metode dasar yang sedang

dikembangkan untuk memproduksi bahan bakar alternative biomassa, yang dapat bersumber dari

tanaman atau limbah biologis industri. Efisiensi yang tinggi akan dihasilkan pada pirolisis yang disebut flash pirolisis yaitu proses yang dilakukan dengan pemanasan antara 350-500oC selama kurang dari 2 detik

 Pembuangan Limbah Plastik

Pirolisis anhidrat juga dapat digunakan untuk

memproduksi bahan bakar cair mirip dengan diesel yang terbuat dari limbah plastik.

Produk Pirolisis

o

Pirolisis dari limbah domestik (sampah kota)

menghasilkan:

 35% produk arang

 kadar abu hingga 37%

o

Pirolisis dengan laju pemanasan yang lambat

terhadap limbah ban akan menghasilkan:

 Arang hingga 50%

 kadar abu sekitar 10%.

o

_{Pemanfaatan arang:}

 Digunakan langsung sebagai bahan bakar

 Dipadatkan menjadi briket bahan bakar

 Digunakan sebagai bahan adsorpsi spt karbon aktif

 Dihancurkan dan dicampur dengan produk minyak priolisis menghasilkan lumpur (slurry) untuk pembakaran.

Produk Pirolisis

Nilai kalori arang relatif tinggi:

 Arang dari sampah kota sekitar 19 MJ/kg,

 Arang dari ban sekitar 29 KJ/kg

 Arang limbah kayu sekitar 33 MJ/kg

 Nilai kalori batu bara 30 MJ/kg.

 Arang dari limbah dapat digunakan sebagai bahan bakar kelas menengah.

 Produk minyak dari pirolisis limbah dapat digunakan dalam sistem pembangkitan listrik secara

konvensional, seperti mesin diesel dan turbin gas.

Nilai kalor minyak dari pirolisis:

 25 MJ/kg untuk minyak dari limbah domestik (sampah)

Produk Pirolisis

 Gas yang dihasilkan dari proses pirolisis terhadap sampah atau biomassa didominasi oleh karbon

dioksida, karbon mono oksida, hidrogen, methan, dan sebagian kecil gas hidrokarbon lainnya.

 Tingginya konsentrasi gas karbon dioksida dan karbon mono oksida berasal dari struktur oksigen yang ada dalam bahan aslinya, antara lain sellulosa,

hemisellulosa, dan lignin.

 Pirolisis dari limbah ban dan campuran plastik akan menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi untuk gas hidrogen, methan, dan gas hidrokarbon lainnya karena materi limbah mempunyai senyawa karbon dan

Produk Pirolisis

• Nilai kalor gas hasil pirolisis :

• Gas pirolisis sampah 18 MJ/m3