Post on 17-Jan-2020
i
JUDUL
PERANCANGAN ALAT PIROLISIS
UNTUK PENGOLAH LIMBAH PLASTIK
JENIS POLYETHYLENE TEREPHTHALATE (PET/PETE)
MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPASITAS 20 KG
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Fajri Nur Muhammad Arif
201110120311018
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
ii
POSTER
iii
LEMBAR PENGESAHAN
iv
LEMBAR ASISTENSI
v
vi
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang betanda tangan di bawah ini:
Nama : Fajri Nur Muhammad Arif
NIM : 201110120311018
Tempat / Tanggal Lahir : Banyuwangi, 07 Mei 1993
Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul
“PERANCANGAN ALAT PIROLISIS UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH
PLASTIK JENIS POLYETHYLENE TEREPHTHALATE (PET/PETE)
MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPASITAS 20 KG” adalah
bukan karya tulis orang lain baik sebagian maupun keseluruhan kecuali dalam
bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya. Jika
terbukti melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Malang, 11 Januari 2016
Penulis,
Fajri Nur Muhammad Arif
vii
PERANCANGAN ALAT PIROLISIS UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH
PLASTIK JENIS POLYETHYLENE TEREPHTHALATE (PET/PETE)
MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPASITAS 20 KG
Oleh : Fajri Nur Muhammad Arif, 201110120311018
Pembimbing I : Ir. Herry Suprianto, MT., Pembimbing II : Ir. Ali Mokhtar, MT.
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang
ABSTRAK
Pemanfaatan sampah plastik jenis polyethylene terephthalate (PET/PETE)
dalam upaya mengurangi dampak pencemaran lingkungan. Melihat dari sifat
penyusun plastik yang tersusun dari komponen hidrokarbon minyak bumi, maka
limbah plastik jenis polyethylene terephthalate (PET/PETE) sangat berpotensi
untuk dikonversikan menjadi bahan bakar minyak.
Metode yang digunakan untuk memproses sampah plastik plastik jenis
polyethylene terephthalate (PET/PETE) menjadi bahan bakar alternatif yaitu
dengan pirolisis. Maka dibutuhkan perancangan alat pirolisis sampah plastik jenis
polyethylene terephthalate (PET/PETE) dengan kapasitas 20 kg/proses.
Maka didapatkan spesifikasi alat pirolisis : dimensi badan oven dalam,
terbuat dari bahan baja SC 37, diameter : 1000 mm, tebal : 1 mm, tinggi : 1100
mm. Dimensi tungku yang terbuat dari bahan baja SC 37. Diameter: 872,2 mm,
tebal : 1 mm, tinggi : 150 mm. Pipa api dari bahan pipa baja SC 37, diameter : 1
in, tinggi : 1000 mm. Kondensor : susunan berkas pipa : spiral, bahan : pipa
tembaga ACR type A 20, ukuran : 1 in, jarak pipa spiral : 0,2 m, Panjang pipa :
9820 mm, jumlah lilitan : 3 lilitan, tinggi : 600 mm. Kebutuhan bahan bakar LPG
dalam sekali proses adalah 24 kg LPG. Waktu yang dibutuhkan untuk
menghasilkan minyak dalam sekali proses adalah 2,28 jam.
Kata kunci : sampah plastik, plastik PET, pirolisis, bahan bakar.
viii
DESIGN TOOLS FOR WASTE PYROLYSIS OF PLASTIC
POLYETHYLENE TEREPHTHALATE (PET / PETE)
BE ALTERNATIVE FUEL CAPACITY 20 KG
Fajri Nur Muhammad Arif, 201110120311018
Teacher Adviser I: Ir. Herry Suprianto, MT., Teacher adviser II: Ir. Ali Mokhtar, MT.
Department of Mechanical Engineering,
Faculty of Engineering, University of Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Phone (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang
ABSTRACT
Use of waste plastics polyethylene terephthalate (PET / PETE) in an effort
to reduce the impact of environmental pollution. Judging from the nature of the
plastic that is composed of constituent components of petroleum hydrocarbons,
the waste plastics polyethylene terephthalate (PET / PETE) has the potential to be
converted into fuel.
The method used to process plastic waste plastics polyethylene
terephthalate (PET / PETE) into alternative fuels is by pyrolysis. Then the
required plastic waste pyrolysis equipment design types of polyethylene
terephthalate (PET / PETE) with a capacity of 20 kg / process.
Then obtained pyrolysis equipment specifications: the dimensions of the
body in the oven, made of steel SC 37, diameter: 1000 mm, thickness: 1 mm,
height: 1100 mm. Dimensions stove made of steel SC 37. Diameter: 872.2 mm,
thickness: 1 mm, height: 150 mm. Pipeline fire from SC 37 steel pipe material,
diameter: 1 in, height: 1000 mm. Condenser: pipe arrangement: spiral, material:
copper pipe ACR type A 20, size: 1 in, spiral pipe distance: 0.2 m, length of pipe:
9820 mm, number of turns: 3 windings, height: 600 mm. Needs of LPG fuel in a
single process is 24 kg of LPG. The time needed to produce the oil in a single
process was 2.28 hours.
Keywords: waste plastic, PET plastic, pyrolysis, fuels.
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat, taufik, serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Shalawat serta
salam tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, yang membawa umatnya
menuju jalan kebenaran. Selama menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis
memperoleh banyak ilmu dan pengalaman yang mudah-mudahan dapat
bermanfaat untuk masa depan penulis.
Penulis sadar tanpa dukungan moral dari berbagai pihak tugas akhir ini
tidak dapat berjalan dengan lancar. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Muhadjir Effendi, M.AP. selaku Rektor Univeristas
Muhammadiyah Malang
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Daryono, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Ir. Herry Suprianto, MT. selaku Dosen Pembimbing 1 yang telah
banyak memberi masukan dan bimbingan selama pelaksanaan dan
penyusunan tugas akhir ini.
x
5. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT. selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah
banyak memberi masukan dan bimbingan selama pelaksanaan dan
penyusunan tugas akhir ini.
6. Kepada seluruh Dosen dan karyawan di Jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan ilmu dan wawasannya serta turut membantu
terselesaikannya tugas akhir ini.
7. Kedua orang tua dan adik penulis, Ayahanda Dr. H. Mukhlis, M.Si. dan
Ibunda Siti Marhatijah, S.Pd. serta Ananda Agus Bhakti Islami yang
sudah memberikan masukan, dukungan, semangat, motivasi, dan doanya.
8. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 yang sudah menyumbangkan
masukan dan ilmunya.
9. Serta pihak yang membantu penulis yang tidak dapat penulis sebutkan
satu persatu.
Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini,
karena itu penulis menerima berbagai kritik dan masukan yang membangun demi
kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap tugas akhir ini, dapat
bermanfaat untuk menambah wawasan pembaca.
Malang, 11 Januari 2016
Penulis,
Fajri Nur Muhammad Arif
xi
DAFTAR ISI
JUDUL ..................................................................................................................... i
POSTER .................................................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii
LEMBAR ASISTENSI .......................................................................................... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ....................................................... vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 3
1.3. Tujuan ...................................................................................................... 3
1.4. Manfaat Penulisan .................................................................................... 4
1.5. Batasan Masalah....................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5
2.1. Pirolisis ..................................................................................................... 5
2.2. Asap cair................................................................................................... 5
2.3. Proses pembentukan asap cair .................................................................. 6
2.4. Plastik ....................................................................................................... 7
2.5. Jenis plastik .............................................................................................. 7
xii
2.7. Sifat thermal bahan plastik ..................................................................... 19
2.8. Daur ulang sampah plastik ..................................................................... 20
2.6. Alat destilasi ........................................................................................... 22
2.7. Perancangan kontruksi alat .................................................................... 33
2.8. Analisa perpindahan panas ..................................................................... 39
2.9. Pipa Kalor .............................................................................................. 45
2.10. Konduktivitas Pipa Kalor ....................................................................... 46
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN................................................... 48
3.1. Diagram Alir Perancangan ..................................................................... 48
3.2. Pencarian literatur .................................................................................. 49
3.3. Perancangan alat pirolisis ....................................................................... 49
3.4. Gambar kerja .......................................................................................... 54
BAB IV PEMBAHASAN DAN PERANCANGAN ........................................ 55
4.1. Data Perancangan ................................................................................... 55
4.2. Perhitungan kebutuhan panas ................................................................. 56
4.3. Kebutuhan Jumlah bahan bakar LPG ..................................................... 59
4.4. Perhitungan dimensi mesin pirolisis ...................................................... 60
4.5. Perhitungan kekuatan dinding ................................................................ 65
4.6. Laju Perpindahan Kalor ......................................................................... 73
4.7. Perhitungan kondensor ........................................................................... 89
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 97
5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 97
5.2. Saran ....................................................................................................... 98
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel sifat-sifat udara pada tekanan atmosfir
Lampiran 2. Tabel sifat-sifat air (zat cair jenuh)
Lampiran 3. Daftar riwayat hidup
Lampiran 4. Gambar desain
Lampiran 5. Naskah publikasi
Lampiran 6. Naskah presentasi
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Polyethylene Terephthalate (PET/PETE)......................................... 10
Gambar 2.2. High Density Polyethylene (HDPE) ................................................ 11
Gambar 2.3. Polyvinyl Chloride (PVC) ................................................................ 12
Gambar 2.4. Low Density Polyethylene (LDPE) ................................................. 14
Gambar 2.5. Polypropylene (PP) .......................................................................... 15
Gambar 2.6. Polystyrene (PS) ............................................................................... 16
Gambar 2.7. OTHER............................................................................................. 18
Gambar 2.8. Sistem penyulingan dengan air ........................................................ 23
Gambar 2.9. Sistem penyulingan dengan uap dan air ........................................... 24
Gambar 2.10. Penyulingan dengan uap................................................................. 25
Gambar 2.11. Pembakaran bahan bakar di dalam ................................................. 27
Gambar 2.12. Pembakaran bahan bakar di luar .................................................... 27
Gambar 2.13. Tutup ketel ..................................................................................... 29
Gambar 2.14. Water seal di antara tutup dan ketel ............................................... 30
Gambar 2.15. Kondensor terpilin (coil condenser) ............................................... 32
Gambar 2.16. Kondensor turbular ......................................................................... 33
Gambar 2.17. Bagian yang menunjukan arah aliran kalor .................................... 41
Gambar 2.18. Konduksi kalor satu dimensi .......................................................... 41
Gambar 2.19. Perpindahan kalor konveksi dan sudut plat .................................... 42
Gambar 2.20. Heat Pipe / Pipa Kalor .................................................................... 45
Gambar 3.1. Diagram alir perancangan alat pirolisis…………………………….48
Gambar 3.2. Bagan dapur pirolisis ........................................................................ 54
xv
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Karakteristik beberapa senyawa dalam kemasan yang terbuat dari
material plastik. ....................................................................................................... 8
Table 2.2. Data temperatur transisi dan temperatur lebur plastik ......................... 20
Table 2.3. Nilai kalor plastik dan bahan lainnya ................................................... 21