Teknologi gasifikasi by Kiman Siregar

M.K PENGANTAR TEKNOLOGI PERTANIAN

Oleh : Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si

E-mail : [email protected] : 08128395848, WA : 085260408568

Bidang Keahlian :

BiodieselTeknologi Gasifikasi

Teknologi Pendinginan dan PembekuanTeknologi Pengeringan (Evaporasi dan Sublimasi)

Teknologi Produksi Heat Exchanger (Termodinamikan dan Perpindahan Panas)Life Cycle Assessment dan Energy Analysis

mailto:[email protected]

Materi 1

Teknologi Gasifikasi dan Proses Produksinya

Oleh : Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si

Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Pertanian UNSYIAH

PENDAHULUAN

Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termo kimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran.

Selama proses gasifikasi reaksi kimia utama yang terjadi adalah endotermis (diperlukan panas dari luar selama proses berlangsung). Media yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara dan uap.

Produk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan gas permanen.

Gas yang dihasilkan dari gasifikasi dengan menggunakan udara mempunyai nilai kalor yang lebih rendah tetapi disisi lain proses operasi menjadi lebih sederhana

Diagram alir proses gasifikasi di dalam gasifier

Gas hasil : H2, CO (gas produser), H2O, CO2, tar, dllAbu

Uap air

Panas

Bahan kering

Panas

Uap airPanas

BiomassaUdara

ReduksiC+CO22CO

C+H2OCO+ H2O800 - 1000 oC

Oksidasi

2C + O2 2CO + panas

700 - 1500 oC

Pirolisis

Bahan C(arang) + H2O + tar + CH4 + dll

150 - 700 oC

Pengeringan

Bahan bahan kering + H2O 100 - 150 o C

Syiah Kuala University

PERBANDINGAN TEKNOLOGI GASIFIKASI DAN PEMBAKARAN

Perbedaan Gasifikasi Pembakaran

TujuanMeningkatkan nilai tambah dan kegunaan dari sampah atau material dengan nilai rendah

Membangkitkan panas atau mendestruksi sampah

Jenis ProsesKonversi kimia dan termal menggunakan sedikit oksigen atau tanpa oksigen

Pembakaran sempurna menggunakan udara berlebih (oksigen)

Komposisi gas kotor sebelum dibersihkan

H2, CO, H2S, NH3 dan partikulatCO2, H2O, SO2, NOx dan partikulat

Komposisi gas bersih H2 dan CO CO2 dan H2O

Produk padatan Arang atau kerak (slag) Abu

Temperatur(oC) 700-1500 800-1000

Tekanan Lebih dari 1 atm (artificial) 1 atm (natural/normal)

PRINSIP KERJA GASIFIER

Pembakaran berlangsung di bagian bawah dari tumpukan bahan bakar dalam silinder, gas hasil pembakaran akan mengalir ke atas melewati tumpukan bahan bakar sekaligus mengeringkannya.

Udara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari lubang arah samping yang saling berhadapan dengan lubang pengambilan gas sehingga pembakaran dapat terkonsentrasi pada satu bagian saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam suatu satuan waktu tertentu.

Gas 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.


Air Flow Downdraft Gasifier


STRATIFIED DOWNDRAFT GASIFIER


DOWNDRAFT GASIFIER

Closed Hopper (Closed Top Design)Merupakan gasifer dengan permukaan tertutup, udara untuk pembakaran disemprotkan melalui nozzle. Kelebihan dari tipe ini adalah udara masuk dapat dikontrol sehingga kualitas gas yang dihasilkan lebih baik.

Open Hopper (Open Core)Sedangkan pada open hopper, bagian atas dari gasifier tidak tertutup sehingga memudahkan untuk penambahan biomassa ke dalam gasifier selama proses gasifikasi.


Skema gasifier tipe downdraft untuk kapasitas gas engine 50 kW

(1)Tangki pengisian biomassa, (2)Tangki biomassa, (3)Reaktor, (4)Cyclon, (5)Schrubber, (6)Water tank, (7)Filter, (8)Blower, (9)Gas genset kap.50 kW, (10)Air inlet nozzle (Valve 1), (11)Valve 2, (12)Valve 3, (13)Exhaust gas, (14)Valve 4


BAHAN BAKU BIOMASSA YANG DIGUNAKAN

KAYU TEMPURUNG KELAPA

BATU BARA


Reaktor Downdraft Gasifier Yang Diproduksi

Diameter 900 mm dan tinggi 1000 mm


Downdraft Gasifier Yang Diproduksi


UJI KINERJA GASIFIER


HASIL UJI GAS MAMPU BAKAR

No Nama Komponen Konsentrasi (% vol) Normalisasi 100 %

1 Hidrogen (H2) 13.12 14.33 2 Nitrogen (N2) 46.22 50.47 3 Karbon monoksida (CO) 21.76 23.76 4 Metana (CH4) 1.12 1.23 5 Karbon dioksida (CO2) 9.36 10.22

Simbol/Kode engine Tipe Bahan Bakar Yang dibutuhkan

Without symbol Natural gas (CH4 > 80 %) 1 Biogas (CH4 > 50 %) 2 Biomass (CO, H2) 3 Liguefied Petroleum Gas (LPG : C3H8 dan C4H10) 4 Coalbed gas (CH4)

Gas Engine


Kandungan TarTipe Gasifier Rata-rata konsentrasi tar dalam gas

mampu bakar yang dihasilkan (g/Nm3) Persentasi tar dari Biomassa

yang digunakan Downdraft < 1 < 2 Fluidized bed 10 1 – 5 Updraft 50 10 – 20 Entrained flow Diabaikan


Rangkaian wet scrubber

ENGINE DIOPERASIKAN DARI GAS MAMPU BAKAR YANG SUDAH DITAMPUNG


Rangkain Gasifier & Gas engine kapasitas 50 kW


HASIL PENGUJIAN GASIFIER PLTD TELAGA

NO BIOMASSA KAPASITAS

DURASI

1 Tempurung 5.0 kg 2.39 jam2 Kulit Kemiri 5.0 kg 2.87 jam3 Tongkol Jagung 5.0 kg 1.67 jam

Pengujiam dengan genset 2500 VA beban 1500 watt :

BIOMASSA Rp/kg kg/kWh Rp/kWhTempurung 550 1.4 767Kulit Kemiri 600 1.2 697T. Jagung 375 1.9 749

Kajian Ekonomi:


PERHITUNGAN KEBUTUHAN BIOMASSA DAN ANALISIS EKONOMI

Perhitungan Kebutuhan Biomassa (Kayu)

Nilai kalor kayu 17,00 MJ/kgDaya Engine Terpasang (Yang Harus dibangkitkan) 50,00 kWLama operasi engine 8,00 jam/hariTotal listrik dibangkitkan 400,00 kWh/hariKebutuhan kalor untuk membangkitkan per kWh listrik 3,60 MJ/kWhTotal kebutuhan kalor 1440,00 MJTotal Kebutuhan per hari 84,71 kg/hari

30,00 hari/bulanTotal kebutuhan per bulan 2.541,18 kg/bulan

2,54 ton/bulan

Analisa EKONOMI GasifierHarga kayu per kg 1.500,00 Rp/kg

127.058,82 Rp/hari317,6 Rp/kWh

Analisa EKONOMI PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel)Harga Solar 9.000 Rp/LSFC untuk 1 kWH 0,30 L/kWh

2.700,0 Rp/kWh

KESIMPULAN DAN SARAN

• Dimensi reaktor 900 mm dan tinggi 1000 mm.

• Hasil rancang bangun mesin stratified downdraft gasifier ini telah dapat digunakan untuk menjalankan gas engine dengan kapasitas 50 kW dan sanggup mengangkat beban sampai 30-40 kW atau efisiensi sekitar 80% selama 4-6 jam.

• Gas mampu bakar terbaik yang dihasilkan yaitu pada kandungan gas CO sebesar 21,76 %, H2 sebesar 13,12 %, dan CH4 sebesar 1,12 %. Pengurangan nilai tar selain menggunakan karbon aktif, juga menggunakan sistem perangkap air (scrubber).

• Disarankan untuk membuat tangki yang dapat menampung gas mampu bakar yang dihasilkan oleh gasifier.

Terima kasih

Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si

HP : 0812-8395848; WA : 085260408568,

E-mail : [email protected];

[email protected]

mailto:[email protected]

Teknologi gasifikasi by Kiman Siregar

Engineering

Transcript of Teknologi gasifikasi by Kiman Siregar