gasifikasi

BAB IPENDAHULUAN

1.1 TujuanMengetahui pengaruh equivalent ratio (ER), temperatur gasifying agent, dan jenis gasifying agent terhadap komposisi syngas.

1.2 Batasan masalah Biomassa yang digunaka adalah Es Variasi temperatur gasifying agent adalah 600oC, 700oC, dan 800oC Variasi equivalent ratio : 25%, 30%, dan 40%. Gasifying agent yang digunakan adalah udara dan O2 murni. Perhitungan dilakukan menggunakan neraca massa dan solver di Ms. Excel

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gasifikasi BiomassaProses 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 dapat dikatakan sebagai reaksi kimia pada temperatur tinggi antara biomassa dengan udara. Yang tahapannya dapat digambarkan sebagai berikut

Gambar 1. Prinsip proses gasifikasi

a. Tahap pengeringan. Akibat pengaruh panas, biomassa mengalami pengeringan pada temperatur sekitar100oC.b. Tahap pirolisis. Bila temperatur mencapai 250oC, biomassa mulai mengalami proses pirolisis yaitu perekahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil akibat pengaruh temperatur tinggi. Proses ini berlangsung sampai temperatur 500oC. Hasil proses pirolisis ini adalah arang, uap air, uap tar, dan gas- gas.c. Tahap reduksi. Pada temperatur di atas 600oC arang bereaksi dengan uap air dan karbon dioksida. Untuk menghasilkan hidrogen dan karbon monoksida sebagai komponen utama gas hasil.d. 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 1200oC, yang berguna untuk proses perekahan tar lebih lanjut.Berdasarkan prinsip kerjanya gasifikasi dibedakan menjadi 3 jenis :a. Updraft GasifierPembakaran berlangsung di bagian bawah dari tumpukan bahan bakar dalam silinder, gas hasil pembakaran akan mengalir ke atas melewati tumpukan bahan bakar sekaligus mengeringkannya. Bahan bakar dimasukkan ke dalam ruang bakaar dari lubang pemasukan atas.b. Crossdraft GasifierUdara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari lubang arah samping yang saling berhadapan ddengan lubang pengambilan gas sehingga pembakaran dapat terkosentrasi pada suatu bagian saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam suatu satuan waktu tertentu.c. Downdraft GasifierGas hasil pembakaran dilewatkan pada bagian oksidasi dari pembakaran dengan cara ditarik mengalir ke bawah sehingga gas yang dihasilkan akan lebih bersih karena tar dan minyak akan terbakar sewaktu melewati bagian tadi.

2.2 Biomassa Sebagai Umpan GasifikasiDengan 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: kadar air biomassa tidak lebih dari 30% bentuk partikel mendekati bulat atau kubus, bukan panjang atau pipih ukuran partikel antara 0,5 - 5,0 cm tidak banyak mengandung zat-zat anorganik rapat massanya di atas 400 kg/m2Untuk 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 gasifikasi2.3 GasifierJenis 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, seperti yang dikembangkan di ITB.2.4 Perangkat GasifikasiGas yang keluar dari gasifikasi masih mengandung kotoran dan temperaturnya tinggi,karena itu perlu pengolahan lebih lanjut :a. siklon untuk memisahkan debu kasarb. filter uutuk menyaring debu halusc. pendingin gasd. pengendap air dan tar yang terkondensasi.

Gambar 2. Unit GasifikasiBentuk 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.

BAB IIISTUDI KASUS

3.1 Komposisi Biomassa Biomassa yang digunakan adalah Es dengan komposisi sebagai berikut :Tabel 3.1 Komposisi EsUnsurProsentase Massa

C47,3%

H6%

O46,5%

N0,1%

Ash0,1%

3.2 Gasifikasi BiomassaBahan digasifikasi menggunakan udara stoikiometrik dan O2 murni. Perhitungan dilakukan tanpa ash, sehingga komposisi dari C, H, O, N, dihitung kembali.Tabel 3.2 Komposisi Es setelah normalisasiUnsurProsentase Massa

C47,35%

H6,00%

O46,55%

N0,10%

3.3 Perhitungan Gasifikasi

Pembakaran

CO2H2ON2COH2CH4O2 = 21% molN2 = 79% molC = 47,35%H = 6,00%O = 46,55%N = 0,10%

Gambar 3.1 Skema Perhitungan Gasifikasi

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perhitungana. Gasifying Agent udara stoikiometriTabel 4.1 Komposisi Syngas pada variasi temperatur 600oCSyn GasDasar BasahDasar Kering

ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir1,2727221,3117531,3636881,2727221,3117531,363688

CO211,87%12,61%13,32%12,44%13,28%14,10%

H2O4,59%5,05%5,51%---

N246,43%48,02%49,81%48,66%50,58%52,72%

CO18,66%16,96%15,27%19,56%17,87%16,16%

H217,93%16,88%15,68%18,79%17,78%16,59%

CH40,53%0,47%0,41%0,56%0,50%0,43%

Tabel 4.2 Komposisi Syngas pada variasi temperatur 700oCSyn GasDasar BasahDasar Kering

ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir1,22321,23671,30911,22321,23671,3091

CO29,62%9,81%11,00%10,16%10,37%11,74%

H2O5,34%5,46%6,27%---

N244,01%44,54%47,50%46,49%47,11%50,67%

CO22,23%21,76%18,89%23,49%23,02%20,15%

H218,42%18,07%16,06%19,46%19,11%17,13%

CH40,37%0,36%0,29%0,40%0,38%0,31%


ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir1,17001,17331,24691,17001,17331,2469

CO27,85%7,92%9,29%8,26%8,34%9,88%

H2O5,06%5,10%6,06%---

N240,96%41,14%44,55%43,14%43,35%47,43%

CO25,72%25,55%22,23%27,09%26,92%23,67%

H220,25%20,12%17,74%21,33%21,21%18,88%

CH40,17%0,16%0,13%0,18%0,17%0,14%

b. Gasifying Agent oksigen murniTabel 4.4 Komposisi Syngas pada variasi temperatur 600oCSyn GasDasar BasahDasar Kering

ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir0,6640010,6667550,6670960,6640010,6667550,667096

CO29,13%14,64%15,44%9,40%15,41%16,31%

H2O2,88%4,98%5,32%---

N20,08%0,08%0,07%0,09%0,09%0,08%

CO47,95%42,39%41,55%49,37%44,61%43,89%

H237,62%35,79%35,53%38,74%37,67%37,53%

CH42,34%2,11%2,08%2,41%2,23%2,20%


ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir0,6781430,6761570,6805040,6781430,6761570,680504

CO215,88%11,79%20,39%17,37%12,57%23,02%

H2O8,60%6,19%11,44%---

N20,03%0,04%0,05%0,03%0,05%0,06%

CO41,09%45,20%36,50%44,95%48,19%41,22%

H233,19%35,38%30,58%36,31%37,72%34,54%

CH41,22%1,39%1,04%1,33%1,48%1,17%


ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%ER=25%

Laju Alir0,6868320,6874770,6884380,6868320,6874770,688438

CO25,32%10,06%13,60%5,50%10,75%14,90%

H2O3,31%6,38%8,73%---

N20,08%0,05%0,03%0,08%0,05%0,04%

CO51,52%46,77%43,26%53,28%49,96%47,39%

H239,14%36,20%33,91%40,48%38,67%37,16%

CH40,63%0,54%0,47%0,65%0,57%0,51%

4.2 Grafika. Grafik hubungan antara Equivalent Ratio dengan Komposisi Syngas

Gambar 4.1 Grafik hubungan equivalent ratio dengan komposisi syngas pada variasi temperatur 600oC dengan Gasifying Agent udara stoikiometri



Gambar 4.4 Grafik hubungan equivalent ratio dengan komposisi syngas pada variasi temperatur 600oC dengan Gasifying Agent oksigen murni



b. Grafik hubungan antara Temperatur dengan Komposisi Syngas

Gambar 4.7 Grafik hubungan temperatur dengan komposisi syngas pada variasi ER 25% dengan Gasifying Agent udara stoikiometri



Gambar 4.10 Grafik hubungan temperatur dengan komposisi syngas pada variasi ER 25% dengan Gasifying Agent oksigen murni



4.3 PembahasanPada tugas kali ini yaitu menghitung komposisi syngas di aliran keluaran proses gasifikasi dengan variasi gasifying agent yang digunakan yaitu udara stokiometri dan oksigen murni, Equivalent ratio (25% , 30%, dan 40%), serta temperatur (600oC, 700oC, 800oC). Gasifying agent adalah gas yang dimasukkan ke dalam gasifier agar proses gasifikasi berjalan dengan semestinya. Dalam memasok udara proses gasifikasi memerlukan kapasitas tertentu, tidak boleh terlalu banyak karena menyebabkan pembakaran namun juga tidak terlalu sedikit karena akan berpotensi untuk mematikan nyala api gasifier. Udara yang memasuki gasifier sering direlasikan sebagai equivalent ratio (ER). Dari hasil perhitungan diketahui bahwa equivalent ratio mempengaruhi komposisi syngas. Semakin besar nilai equivalent ratio semakin kecil komposisi CH4, CO, dan H2. Hal tersebut berarti untuk biomassa Es equivalent ratio 25%, 30%, dan 40% bukan merupakan nilai equivalent ratio optimum. Temperatur dari Gasifying Agent juga mempengaruhi komposisi syngas. Melalui beberapa penelitian diketahui temperatur gasifying agent mempengaruhi kuantitas flammable gas yang terkandung dalam syngas. Semakin tinggi temperatur gasifying agent maka kandungan H2, CO, dan CH4 di dalam syngas juga semakin pekat. Hal tersebut sesuai dengan hasil perhitungan. Sebagai contoh dapat dilihat pada gambar 4.7. Jenis dari Gasifying Agent juga mempengaruhi komposisi syngas.Perbedaan kandungan syngas yang mencolok terlihat pada kandungan nitrogen pada syngas dan mempengaruhi besar nilai kalor yang dikandungnya. Penggunaan udara bebas menghasilkan senyawa nitrogen yang pekat di dalam syngas, berlawanan dengan penggunaan oksigen/uap yang memiliki kandungan nitrogen yang relatif sedikit. Sehingga penggunaan gasifying agent oksigen/uap memiliki nilai kalor syngas yang lebih baik dibandingkan gasifying agent udara. Hal tersebut sesuai dengan hasil perhitungan. Dapat dilihat pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.6 bahwa kandungan nitrogen pada syngas hasil gasifikasi menggunakan gasifying agent O2 murni jauh lebih sedikit dibandingkan dengan kandungan nitrogen pada syngas hasil gasifikasi menggunakan gasifying agent udara.BAB VKESIMPULAN Semakin besar temperatur gasifying agent maka kandungan H2, CO, dan CH4 di syngas semakin besar. Semakin besar nilai equivalent ratio (ER), kandungan H2, CO, dan CH4 di syngas semakin kecil. Jenis gasifying agent mempengaruhi komposisi gas di syngas. Gasifying agent O2 lebih efisien dibandingkan dengan gasifying agent udara.

DAFTAR PUSTAKA

Salamah, Dea dan Saida.2013. Hidrolisis Sampah Organik Menjadi Gula Reduksi Menggunakan Asam Sulfat Encer. Universitas Jenderal Achmad Yani CimahiSantoso.2015.Gasifikasi-Pyrolisis-Pembakaran [melalui] http://santosorising.blogspot.com/2012/07/gasifikasi-pyrolysis-pembakaran.html diakses pada tanggal 27 Februari 2015Susanto,Herri. Sekilas Teknologi Gasifikasi[melalui] http://esptk.fti.itb.ac.id/herri/ diakses pada tanggal 27 Februari 2015

2

gasifikasi

Documents