PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET DENGAN...

Laporan Tesis

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI NYAMPLUNGDENGAN PROSES TRANSESTERIFIKASI

DALAM KOLOM PACKED BED

Oleh :Yanatra

NRP. 2309201015

Pembimbing :Prof. Dr. Ir. HM. Rachimoellah, Dipl. EST

Lab. Biomassa & Konversi EnergiJurusan Teknik Kimia – FTI - ITS

Pendahuluan

Latar belakang : Aspek ekonomi ;

Krisis BBM fossil (langka) & mahal BBM fossil tidak lama lagi akan habis (non-renewable)

Aspek lingkungan ; Emisi gas buang membahayakan Pemanasan global

Aspek bahan baku (renewable) ; Bahan baku minyak nabati tersedia beragam dan cukup

banyak (sawit, bunga matahari, kedelai, biji jarak, biji karet, nyamplung, dll.)

Maka dicoba diteliti pembuatan BBM alternatif yang ramahlingkungan, yaitu biodiesel dari minyak biji nyamplung dengan proses transesterifikasi dalam reaktor alir packed bed

Rumusan masalah:Apakah ada pengaruh pengaruh suhu, Laju alir dalam reaktor dan Laju alir produk terhadap persentase (%)famepada reaksi transesterifikasi minyak biji nyamplung dalam reaktor alir packed bed.

Tujuan penelitian Mempelajari pengaruh suhu, Laju alir dalam reaktor

dan Laju alir produk terhadap persentase (%) famepada reaksi transesterifikasi minyak biji nyamplung dalam reaktor alir packed bed.

Manfaat penelitian Untuk pengembangan proses produksi biodiesel

secara kontinyu.

Tinjauan Pustaka

Reaksi transesterifikasi

Reaksi overall :

Tahapan reaksi :

Variabel yang mempengaruhi reaksi : Mutu minyak biji nyamplung

Kandungan air, asam lemak bebas, gum, lignin, partikel padat.

Jenis alkohol Metanol.

Perbandingan jumlah alkohol thd. minyak Jenis katalis

NaOH.

Intensitas pengadukan Bilangan Reynold (NRe), tumbukan, homogenitas

campuran Suhu Waktu reaksi Laju alir dalam reaktor Laju alir dalam produk

Aspek teknologi / proses ; Proses esterifikasi Proses transesterifikasi

Aspek metode proses / reaktor ; Metode / reaktor curah (batch) Metode / reaktor alir

REAKTOR PACKED BED Reaktor Packed Bed banyak digunakan dalam aplikasi industri

untuk separasi, absorption, stripping dan destilasi. Reaktor packed bed biasanya berbentuk tabung dan terdiri dari

packing yang tersusun rapi atau acak. Keuntungan dari reaktorpacked bed adalah konversi yang lebih tinggi per berat katalisdari reaktor katalitik lainnya.

Perbedaan bahan packing juga mempengaruhi areapermukaan dan rongga kosong. Hal tersebut dapatmempengaruhi kinerja packing.

Selain perbedaan bahan packing dan luas permukaan faktorlain yang berpengaruh adalah distribusi liquid dan vapor yangmasuk ke dalam reaktor.

Jika liquid vapor tidak terdistribusi dengan baik dalam areareaktor maka poses pemisahan tidak akan berjalan denganbaik, karena packing tidak bekerja secara maximal

II. Metodologi

A. Bahan yang digunakan Biji nyamplung Metanol (Unilab-Ajax) Sodium hidroksida (Merck) Asam fosfat (Merck) Asam sulfat (Merck) Benzyl alcohol (Merck) C.Variabel Percobaan Kondisi Operasi 1. Perbandingan mol minyak : metanol = 1 : 6 2. Katalis NaOH = 0,5 % terhadap berat minyak Variabel berubah : 1. Suhu reaksi ; 50, 60,65, 80 oC. 2. Laju alir dalam reaktor ; 2,22; 6,93; 14,73 cm3/s 3. Laju alir produk ; 0,21;0.55;0,90; 1,26; 1,74 cm3/s

Diagram alir percobaan

Hasil

Biji nyamplung

Pemisahan kernel

Pemerasan dan penyaringan

Esterifikasi Asam

Analisa FAME

Ampas/bungkil

Pemisahan

Gliserin

Transesterifikasi BasaDalam

REAKTOR PACKED BED

Perhitungan

Cangkang biji nyamplung

Minyak biji nyamplung (crude oil)•Mol rasio methanol : minyak biji nyamplung 6:1

•Asam sulfat 0,5% wt minyak•Suhu 50 oC, waktu 2 jam

•Mol rasio methanol : minyak 6:1•NaOH 0,5 %wt minyak•Variabel : suhu, Laju alir dlm. reaktor dan Laju. alir produk

DegummingH3PO4 Gum

H2SO4 & Methanol sisa

Minyak biji nyamplung (refined)

Alat percobaan

Feed minyak

Feed metanol & NaOH

Termokontroler

Reaktor Packed Bed

Flowmeter produk

Valve

Sampel produk

Pompa

Pemanas listrik

Flowmeter masuk reaktor

Valve

Valve

Dimensi alat (reaktor packed bed) : Diameter : 2,093 cm. Tinggi : 75 cm. Isian : raschig rings kaca

Diameter : 5 mm. Tebal : 1 mm. Tinggi : 6 mm. Density : 2,55 g/cm3

Pemanas : listrik dg. termokontroler Kolom masukan minyak ;

Diameter : 4,96 cm. Tinggi : 60 cm.

Kolom masukan metanol ; Diameter : 2,47 cm. Tinggi : 60 cm.

D. PROSEDUR PENELITIAN Persiapan Bahan

Pengepressan biji nyamplung Proses degumming Analisa asam lemak bebas (FFA) Proses esterifikasi Proses transesterifikasi Analisa hasil FAME dengan GC 5890 dengan

kolom HP 1 Analisa viskositas

Data % FAME pada Laju alir masuk dalam reaktor 2.22 cm3/s pada berbagai suhu

Suhu (oC) Kecepatan alir produk (cm3/s)

1.74cm3/s 1.26cm3/s 0.9cm3/s 0.55cm3/s 0.21cm3/s

50oC 10.61 % 10.99% 14.53% 14.63% 15.46%

60oC 15.55% 16.87% 16.88% 20.71% 21.52%

65oC 11.18% 10.03% 9.96% 9.87% 9.71%

80oC 8.03% 7.96% 6.54% 5.96% 5.22%

Gambar 4.1. Data % FAME pada Laju alir masuk dalam reaktor 2.22 cm3/s pada berbagai suhu

0

5

10

15

20

25

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

% F

AM

E 50 0C

60 0C

65 0C

80 0C

Gambar 4.2 Kurva pengaruh suhu dan laju alir produk untuk laju alirdalam reaktor 2.22 cm3/s

50

60

70

80

0

0.5

1

1.5

25

10

15

Fame (%)

Laju produk (cm3/s) Suhu (oC)



1.74cm3/s 1.26cm3/s 0.9cm3/s 0.55cm3/s 0.21cm3/s

50oC 15.11% 17.67% 18.26% 21.96% 21.99%

60oC 18.98% 21.12% 24.26% 25.40% 28.84%

65oC 15.28% 14.60% 14.28% 12.15% 11.81%

80oC 10.94% 10.14% 9.74% 8.22% 6.31%


0

5

10

15

20

25

30

35

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

% F

ame

50 C60 C65 C80 C

Gambar 4.4. Kurva pengaruh suhu dan laju alir produk thd. % FAMEuntuk laju alir dalam reaktor 6.93 cm3/s.

50

60

70

80

0

0.5

1

1.5

25

10

15

20

25

Fame (%)




1.74cm3/s 1.26cm3/s 0.9cm3/s 0.55cm3/s0.21cm3/s

50oC 27.27% 27.97% 28.53% 29.02% 29.54%

60oC 33.76% 35.32% 40.73% 40.91% 43.82%

65oC 27.15% 27.00% 26.51% 26.25% 25.24%

80oC 20.64% 15.90% 14.86% 12.86% 11.36%


05

101520253035404550

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

% F

ame

50 C60 C65 C80 C

Gambar 4.6. Kurva pengaruh suhu dan laju alir produk thd. % FAMEuntuk laju alir dalam reaktor 14.73 cm3/s.

50

60

70

80

0

0.5

1

1.5

215

20

25

30

35

40

Fame (%)


Pembahasan Pada 65 oC terjadi penurunan % FAME karena methanol sudah

ada yang menguap disebabkan suhu didih methanol 64,7 oC, sehingga jumlah methanol yang terlibat dalam reaksi jauh berkurang % FAME dalam produk berkurang.

Suhu juga berpengaruh terhadap proses pencampuran, Pencampuran pada suhu tinggi lebih cepat homogen.

Dengan lebih homogennya campuran pada suhu tinggi, maka tumbukan yang terjadi diantara reaktan menjadi lebih baik, sehingga reaksi yang terjadi lebih cepat.

Pada reaksi dalam reaktor packed bed, laju alir dalam reaktor berkaitan dengan faktor intensitas pengadukan, yang dalam hal ini direprentasikan dalam bentuk Bilangan Reynold, dan waktu tinggal reaktan dalam reaktor

Laju alir dalam reactor berbanding lurus dengan bilangan Reynold . Makin tinggi kecepatan alir dalam reaktor, maka makin tinggi bilangan Reynoldnya, yang berarti makin tinggi intensitas pengadukan yang terjadi, sehingga tumbukan antar molekul reaktan makin besar. Akibatnya reaksi berjalan lebih cepat %FAME yang dihasilkan besar

Pembahasan Viskositas Kinematik

Dari hasil pengujian vikositas pada minyak nyamplung mula -mula sebesar 59.12mm2/s. setelah ditransesterifikasi terjadi penurunan tetapi tidak banyak.

No. Kecepatan alir dlm Suhu Kecepatan alir Viskositas Kinematik

reaktor (cm3/s) produk (cm3/s) pada 40 C

1 2.22 50 1.74 39.09

2 2.22 50 1.26 38.74

3 2.22 50 0.9 35.23

4 2.22 50 0.55 29.61

5 2.22 50 0.21 36.31

6 2.22 60 1.74 35.62

7 2.22 60 1.26 32.81

8 2.22 60 0.9 37.65

9 2.22 60 0.55 38.25

10 2.22 60 0.21 40.94

11 2.22 65 1.74 38.93

12 2.22 65 1.26 42.94

13 2.22 65 0.9 42.88

14 2.22 65 0.55 44.12

15 2.22 65 0.21 44.85

16 2.22 80 1.74 50.11

17 2.22 80 1.26 47.38

18 2.22 80 0.9 49.12

19 2.22 80 0.55 51.73

20 2.22 80 0.21 46.47

Data viskositas pada Laju alir masuk dalam reaktor 2.22 cm3/s pada berbagai suhu

Gambar 4.4. Data viskositas pada Laju alir masuk dalam reaktor 2.22 cm3/s pada berbagai suhu

0

10

20

30

40

50

60

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

Vis

kosi

tas

(mm

2 /s)

50 0C60 0C65 0C80 0C



1 6.93 50 1.74 37.28

2 6.93 50 1.26 36.51

3 6.93 50 0.9 37.26

4 6.93 50 0.55 36.31

5 6.93 50 0.21 37.02

6 6.93 60 1.74 34.60

7 6.93 60 1.26 33.56

8 6.93 60 0.9 31.12

9 6.93 60 0.55 31.99

10 6.93 60 0.21 29.41

11 6.93 65 1.74 37.18

12 6.93 65 1.26 38.93

13 6.93 65 0.9 38.64

14 6.93 65 0.55 39.57

15 6.93 65 0.21 40.94

16 6.93 80 1.74 40.17

17 6.93 80 1.26 41.42

18 6.93 80 0.9 43.41

19 6.93 80 0.55 41.45

20 6.93 80 0.21 45.92



05

101520253035404550

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

Vis

kosi

tas

(mm

2 /s)

50 0C60 0C65 0C80 0C



1 14.73 50 1.74 30.54

2 14.73 50 1.26 29.11

3 14.73 50 0.9 27.30

4 14.73 50 0.55 27.81

5 14.73 50 0.21 27.18

6 14.73 60 1.74 26.11

7 14.73 60 1.26 25.06

8 14.73 60 0.9 23.51

9 14.73 60 0.55 25.29

10 14.73 60 0.21 24.14

11 14.73 65 1.74 25.01

12 14.73 65 1.26 28.82

13 14.73 65 0.9 30.54

14 14.73 65 0.55 33.25

15 14.73 65 0.21 32.63

16 14.73 80 1.74 32.15

17 14.73 80 1.26 33.56

18 14.73 80 0.9 33.84

19 14.73 80 0.55 34.29

20 14.73 80 0.21 34.10



05

10152025303540

0 0.5 1 1.5 2

Laju Alir (cm3/s)

Vis

kosi

tas

(mm

2 /s)

50 0C60 0C65 0C 80 0C

viskositas tersebut sangat tinggi, sehingga tidak baik digunakansebagai bahan bakar solar karena dapat menyebabkan keausan pada bagian-bagian pompa bahan bakar.Secara keseluruhan hasil tersebut sangat tinggi dan tidak memenuhi standart dari biodiesel yang sudah ditetapkan yakni untuk minyak nabati (2.50 -6.00 mm 2/S pada 40 C ) Hal ini disebabkan perlu adanya pengolahan lebih lanjut sesudahdilakukan proses transesterifikasi

Proses drying (menghilangkan kadar air dalam biodiesel). Proses filtering (penyaringan kotoran dari biodiesel) Proses neutralization(proses penetralan NaOH yang tersisa

dengan menggunakan H3PO4 sehingga menghasilkan Na3PO4 dan air sekaligus sabun yang terbentuk).

Kesimpulan1. Ada pengaruh suhu, laju alir dalam reaktor dan laju alir produk

terhadap persentase (%) fame pada reaksi transesterifikasi minyak biji nyamplung dalam reaktor alir packed bed.

2. Makin tinggi suhu reaksi transesterifikasi, makin tinggi persentase (%) fame yang dihasilkan sampai batas mendekati titik didih metanol.

3. Persentase (%) fame dengan kadar tertinggi yang diperoleh sebesar 43.82% didapatkan pada kondisi operasi suhu 60 oC, laju alir dalam reactor 14,73 cm3/s dan laju alir produk 0,21 cm3/s.

Sekian dan terima kasih

Alat uji viskositas

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET DENGAN...

Documents

Transcript of PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET DENGAN...