LAPORAN PRAKTIKUM GASIFIKASI
LAPORAN PRAKTIKUM GASIFIKASI
Kelompok
Kelompok : : 88 Nama Praktikan
Nama Praktikan : Rizal Aqimul Haq : Rizal Aqimul Haq (151734026)(151734026) Dosen
Dosen Pembimbing Pembimbing : : Annisa Annisa Syafitri Syafitri K, K, S.ST., S.ST., M M KK
D4 TEKNIK KONSERVASI ENERGI
D4 TEKNIK KONSERVASI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2018
2018
I.
TUJUANSetelah melakukan praktikum mahasiswa diharapkan dapat : - Menjelaskan prinsip kerja proses gasifikasi
- Mengidentifikasi parameter yang terlibat dalam proses gasifikasi
II.
DASAR TEORIProses gasifkasi telah dikenal sejak abad lalu untuk mengolah batubara, gambut. Atau kayu menjadi bahan bakar gas yang kini mulai dimanfaatkan. Pada tahun-tahun terakhir ini. Proses gasifikasi mendapat perhatian kembali di seluruh dunia, terutama untuk mengolah biomassa sebagai sumber energi alternatif yang terbaharukan.
Secara sederhana proses gasifikasi dapal dikatakan sebagai reaksi kimia pada temperatur tinggi antara biomassa dengan udara. Yang tahapannya dapat
digambarkan sebagai berikut (gambar I).
1. Tahap pengeringan. Akibat pengaruh panas, biomassa mengalami pengeringan pada temperatur sekitar100˚C.
2. Tahap pirolisis. Bila temperatur mencapai 250˚C, biomassa mulai
mengalami proses pirolisis yaitu perekahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil akibat pengaruh temperatur tinggi. Proses ini berlangsung sampai temperatur 500˚C. Hasil proses pirolisis ini adalah
arang, uap air, uap tar, dan gas- gas.
3. Tahap reduksi. Pada temperatur di atas 600˚C arang bereaksi dengan
uap air dan karbon dioksida. Untuk menghasilkan hidrogen dan karbon monoksida sebagai komponen utama gas hasil.
4. Tahap oksidasi. Sebagian kecil biomassa atau hasil pirolisis dibakar dengan udara untuk menghasilkan panas yang diperlukan oleh ketiga tahap tersebut di atas. Proses oksidasi (pembakaran) ini dapat mencapai temperatur 1200˚C, yang berguna untuk proses perekahan
Tahap-tahap proses diatas dilaksanakan dalam satu alat yang disebut gasifier atau reaktor gasifikasi.
2.1 Gasifier
Jenis gasifier yang sesuai antuk memproses biomassa adalah down-draft, dimana unggun biomassa turun sendiri karena gaya gravitasi dan aliran gas juga turun melewati unggun tersebut.
Gasifier ini mempunyai bentuk konvensional berupa silinder dengan satu penyempitan dibagian tengah yang disebut tengorokan. Bentuk ini cocok untuk
memproses biomassa yang mempunyai ukuran partikel besar, seperti potongan kayu dan batok kelapa. Untuk biomassa berukuran kecil. Seperti sekam padi dan serbuk gergaji, diperlukan gasifier tanpa tenggorokan dan tanpa tutup atas.
2.2 Perangkat Gasifikasi
Gas yang keluar dari gasifikasi masih mengandung kotoran dan temperaturnya tinggi,karena itu perlu pengolahan lebih lanjut (lihat Gambar 2):
a. siklon untuk memisahkan debu kasar b. filter uutuk menyaring debu halus
c. pendingin gas
d. pengendap air dan tar yang terkondensasi.
Bentuk peralatan tersebut bermacam-macam, misalnya filter dapat dibuat dari ijuk, batu, sabut kelapa dan lain-lainnva. Gas dapat didinginkan dengat semprotan air atau dilewatkan dalam pipa panjang. Sedangkan pemisahan air dan tar dapat dilakukan dalam tangki besar atau saringan.
2.3 Biomassa Sebagai Umpan Gasifikasi
Dengan unsur utama karbon, hidrogen dan oksigen. hampir semua jenis biomassa dapat dipakai sebagai umpan gasifikasi. Tetapi agar prosesnya berjalan
lancar, ada persyaratan teknis yang perlu diperhatikan: a. kadar air biomassa tidak lebih dari 30%
b. bentuk partikel mendekati bulat atau kubus, bukan panjang atau pipih c. ukuran partikel antara 0,5 - 5,0 cm
d. tidak banyak mengandung zat-zat anorganik e. rapat massanya di atas 400 kg/m2
Untuk memenuhi persyaratan tersebut di atas, kadang-kadang diperlukan pengolahan awal seperti: pengeringan. pemotongan atau pemampatan. Di samping itu biomassa harus tersedia dalam jumlah yang cukup secara kontinyu, nilai ekonomisnya rendah atau tidak ada manfaat lainnva. Kayu, batok kelapa, tongkol jagung dan batok sawit merupakan biomassa yang mendekati persyaratan tersebut diatas Sekam padi. serbuk gergaji, sabut kelapa. kulit kopi danl lain-lainnya adalah contoh biomassa yang perlu penanganan khusus untuk proses gasifikasi.
2.4 Gas Hasil Gasifikasi
Gas hasil gasifikasi terutama terdiri dari gas-gas mempan bakar yaitu CO, H2, dan CH4 dan gas-gas tidak mempan bakar CO2, dan N2. Komposisi gas ini sangat tergantung pada komposisi unsur dalam biomassa, bentuk dan partikel biomassa, serta kondisi-kondisi proses gasifikasi. Sebagai ilustrasi, komposisi gas
hasil gasifikasi beberapa biomassa di ITB disajikan dalam Tabel I. Dengan panas pembakaran antara 3000 - 5000 Watt, gas ini dapat diumpankan ke dalam motor bakar torak maupun sebagaI bahan bakar untuk pemanas.
2.5 Gas Hasil Sebagai Umpan Motor
Motor bensin maupun motor diesel dapat digabungkan dengan perangkat gasifikasi untuk memanfaatkan gas hasil. Untuk maksud ini, gas hasil dialirkan ke dalam aliran udara masuk motor, dengan sambungan pipa silang atau sistem injeksi. Sambungan silang sangat sederhana dan murah sesuai untuk kapasitas rendah. Sedangkan sistem injektor agak rumit pembuatanya tetapi dapat memberikan pencampuran gas-udara yang lebih baik, dan sesuai untuk kapasilas tinggi.
Disamping panas pembakarannya, gas hasil harus memenuhi persyaratan- persyaratan berikut ini agar tidak mengurangi performansi dan umur motor:
a. kandungan tar tidak lebih dari 100 mg/m3 b. kandungan abu maksimum 50 mg/m3
c. ukuran debu tidak lebih dan 10 mikrometer d. temperatur gas di bawah 40oC
Dalam motor bensin, seluruh kebutuhan bensin dapat digantikan dengan gas. Daya motor dapat diatur dengan pengaturan laju alir campuran gas-udara dengan komposisi tetap. Karena kecepatan pembakaran gas kurang daripada kecepatan pembakaran bensin. maka waktu pengapian busi harus diajukan, kira-kira 15 derajat lebih atas.
Dalam motor diesel, tidak seluruh kebutuhan solar dapat digantikan. Karena sedikit solar tetap diperlukan untuk sarana pengapian. Operasi ini disebut sebagai sistem bahan bakar ganda. Dalam praktek, komposisi bahan bakar ganda ini kira-kira 20% solar dan 80% gas. Pengaturan daya motor dapat dilakukan dengan pengaturan laju alir gas, sementara laju alir solar diatur pada kebutuhan minimum untuk sarana pengapian.
Daya maksimum yang dapat dihasilkan oleh motor bensin maupun motor diesel dengan bahan bakar gas turun sampai kira-kira 70% dari daya aslinya. Motor untuk penggunaan gas hasil gasifikasi sebaiknya dipilih yang mempunyai kecepatan nominal 1500 putaran permenit. Berdasarkan pengalaman di ITB, satu liter bensin atau solar dapat digantikan dcngan 7,5 m2 gas dari gasifikasi 4 kg kayu atau 6 kg sekam.
2.6 Gas Hasil Sebagai Umpan Burner
Gas hasil biomassa tergolong gas bahan bakar berkualitas rendah (dibandingkan dengan panas pembakaran gas alam 32000kJ/m3). Gas hasil gasifikasi dapat digunakan untuk motor diesel, motor bensin, atau alat pemanasan dan pengeringan. Gasifikasi biomassa dapat mengurangi ketergantungan akan bahan bakar minyak di tempat-tempat terpencil.
Secara teoritik satu m3 gas hasil gasifikasi biomassa memerlukan 1,2 m3 udara untuk pembakaran, dan menghasiIkan temperatur 1600˚C. Pada prakteknya,
temperatur pembakar-an gas ini hanya berkisar antara 700-1200 ˚C.
Berdasarkan kualitasnya, gas hasil ini tidak ekonomis bila disimpan atau didistribusikan tetapi harus dimanfaatkan di tempat proses gasifikasi. Penggunaan gas yang paling sesuai adalah untuk pengeringan hasil-hasil pertainian, perkebunan dan kehutanan yang tidak memerlukan temperatur terlalu linggi.
2.7 Penerapan Gasifikasi Biomassa
Secara umum, peluang penerapan gasifikasi biomassa di pulau Jawa, sangat kecil, karena adanya subsidi dan sistem distribusi minyak yang baik sehingga memungkinkan masyarakat memperoleh minyak secara mudah. Disamping itu distribusi listrik PLN telah menjangkau hampir seluruh pelosok pulau.
Tetapi kesulitan pengangkutan masih sering dijumpai diluar dan beberapa tempat di pulau Jawa. Kesulitan ini dapat mengakibatkan kelangkaan dan kenaikan harga minyak setempat. Bila di tempal-tempat semacam itu tersedia biomassa yang cukup banyak, proses gasilikasi merupakan salah satu pilihan jalan keluar. Beberapa contoh potensi penerapan gasifikasi biomassa dapal dilihat dalam tabel 2.
a. Reaksi Yang Terjadi Pada Gasifikasi
Tahap I: Oksidasi
+ 2 = 2 + (2) + 2 = 2 + (3) Tahap II: Pirolisis
6105 + = + (4) 6105 + = (5) Tahap III: Reduksi dan Gasifikasi
2 + + = 2 (6) 2 + + = 2 + (7)
Hasil gas yang diperoleh dapat bervariasi bergantung pada equivalence ratio (ER). ER diperoleh dari pembagian rasio molar oksigen (atau udara) actual
terhadap biomassa, dibandingkan dengan rasio molar oksigen (atau udara) stoikiometrik terhadap biomassa.
Gasifikasi terhadap biomassa akan dapat menghasilkan panas, dengan efisiensi termal :
=
III.
ALAT DAN BAHAN Serangkaian reaktor gasifikasiJanggel jagung
Air
Stop watch
IV.
CARA KERJA1. Buat rangkaian sistem gasifikasi dari komponen pendukungnya. Pastikan katup masukan udara dan keluaran gas buang terbuka.
2. Timbang bahan bakar biomassa, bisa berupa tongkol/janggel jagung, serpihan kayu, batok kelapa, dll
3. Masukkan bahan bakar biomassa ke dalam reaktor gasifikasi
4. Inisiasi pembakaran dengan menyalakan arang hingga menjadi bara dengan bantuan awal methanol dan aliran udara pelan untuk pembakaran awal.
5. Setelah bara terbentuk, tutuplah reaktor gasifikasi dengan rapat, dan mulai atur laju alir udara yang dialirkan kompresor melalui pengaturan rpm, sesuai dengan ER yang diinginkan.
6. Amati dan identifikasi kenaikan Temperatur dalam reaktor gasifikasi, hingga temperatur maksimum. Posisi katup outlet gas buang pastikan terbuka.
7. Catat waktu yang diperlukan untuk mencapai T maksimum gasifikasi.
8. Setelah T maksimum tercapai, segera tutup katup masukan udara dan katup keluaran gas buang.
9. Tunggu beberapa saat hingga indikator menunjukkan gas terkumpul, yaitu air di bagian bawah reaktor bergelegak (menandakan gas menekan air). Lalu buka katup keluaran, hingga gas dialirkan ke container penampung (ban bekas).
10. Setelah tekanan tidak dirasakan lagi, tutup kembali hingga terjadi hal di no. 9 (bila masih terdapat potensi gas yang diproduksi). Lakukan hal yang sama.
11. Lakukan hingga gas habis terbentuk. Pastikan tutup rapat container pengumpul syngas.
Pertanyaan
1.Buatlah profil Temperatur gasifikasi terhadap waktu dengan interpretasinya! 2. Tentukan waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur maksimum! 3. Tentukan volume produk yang dihasilkan dan konsentrasinya!
