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