56710010 fluidisasi laporan teknik kimia iv zeffa aprilasani

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK KIMIA IV

FLUIDISASI

Disusun Oleh : Zeffa Aprilasani

NIM : 2008430039

Fakultas Teknik Kimia

Universitas Muhammadiyah Jakarta

2011

FLUIDISASI

I. Maksud dan tujuan:1. Mempelajari hidrodinamika unggun terfluidakan sistem padat gas atau

padat cair

2. Menentukan kecepatan minimal fluidisasi

3. Menentukan karakteristuik unggun terfluidakan seperti peronakan/

sluging, penjaluran/ chanelling, dsb.

II. Teori

Fluidisasi adalah metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida

baik cair maupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat

memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Sebagai ilustrasi tinjau

suatu kolom berisi sejumlah partikel padat berbentuk bola. Pada laju alir yang

cukup rendah butiran padat akan tetap diam karena gas hanya mengalir melalui

ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut.

Keadaan yang demikian disebut unggun diam.

Kalau laju alir kemudian dinaikkan akan sampai pada satu keadaan dimana

unggun padatan akan terpisahkan satu sama lain sehingga dapat bergerak dengan

lebih mudah. Pada kondisi butiran yang dapat bergerak ini disebut hidrostatik.

Dalam dunia industri dapat diaplikasikan dalam banyak hal seperti

transportasi serbuk padatan (conveyer solid), pencanpuran padatan halus,

perpindahan permukaan logam, proses drying dan sizing pada pembukaan, proses

pertumbuhan partikel, dan kondensasi bahan yang dapat mengalami sublimasi,

adsorbsi (untuk pengering udara dan adsorben) dan masih banyak aplikasi lain.

Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi antara lain:

1. Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju

minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini

partikel diam atau tidak bergerak. Fenomena minimum atau incipient

fluidization yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju alir minimum

1 Praktikum Teknik Kimia IV – Fluidisasi

yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel

padat mulai terekspansi.

2. Fenomena snooth or homogenously fludization terjadi ketika kecepatan

distribusi aliran fluida merata.densitas dan distribusi partikel dalam unggun

sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan beragam.

3. Fenomena bubling fluidization yang terjadi ketika gelembung –gelembung

pada unggunu terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

4. Fenomena sluging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung

besar yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel

partikel padat. Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel

padat seperti terangkat. Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika

dalam unggun partikel padat terbentuk saluran-saluran seperti tebing vertikal.

5. Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida

melampaui lecepatan maksimal aliran fliuida. Pda fenomena ini sebagian

partikel akan terbawa aliran fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum.

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor:

1. Laju alir fluida dan jenis fluida

2. Ukuran partikel.

3. Jenis dan densitas partikel serta faktor intrlok antar partikel.

4. Porositas unggun

5. Distribusi aliran.

6. Distribusi bentuk ukuran fluida

7. Diameter kolom

8. Tinggi unggun

Faktor-faktor diatas merupakan variabel –variabel dalam proses fluidisasi

yang akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut. Pada praltikum

fluidisasi ini fluida yang digunakan adalah udara tekan , butiran padat yang akan

difluidisasikan juga dapat bervariasi seperti butiran batu bara pasir dsb. Ukuran

partikel juga divariasikan dengan mengatur ukuran partikel melaalui proses

pemgayakan. Dengan mesh tertentu. Densitas partikel dapat juga bervariasi


dengan mencampurkan partikel-partikel baik yang berbeda ukuran maupun

berbeda jenis. Selain itu variasi juga dapat dilakukan pada tinggi unggun. Dalam

praktikum ini dapa teramati fenomena-fenomena fluidisasi secara visual. Dari

hasil pengukuran tekanan dan laju alir fluida dibuat kurva karakteristik fluidisasi.

Pressure Drop

Aspek utama yang akan ditinjau dalam percobaan ni adalah mengetahui

besarnya pressure drop di dalam unggun padatan yang terfluidakan. Hal ini

mempunyai arti yang cukup penting karena selain erat sekali hubungannya dengan

besarnya energi yang diperlukan juga bisa memberikan indikasi tentang kelakuan

unggung selama operasi berlangsung. Penentuan besarnya hilang tekan di dalam

unggun terfluidakan:

Pressure Drop damal Unggun Diam

Korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara hilamg tekan

dan dengan laju alir fluida dalam suatu sistem unggun diam diperoleh pertama

kali pada tahun 1922 yaitu dengan menggunakan bilangan-bilangan tak

berdimensi. Untuk aliran laminar dengan kehilangan energi terutama disebabkan

oleh gaya viscous.

........................................................................................ (1)

Dimana:

= Pressure drop persatuan panjang / tinggi unggun

= gravitasi buni

= Viskositas fluida


Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan persatuan volume unggun)

dihitung dari korelasi berikut: ......................................................... (2)

Sehingga persamaan tersebut menjadi:

.............................................................................. (3)

Atau

................................................................................. (4)

Persamaan ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny (1927) denngan

mengasumsikan bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekivalen dengan

kumpulan saluran-saluran lurus yang paralel mempunyai luas permukaan . Untuk

aliran turbulen pressure drop digambarkan sebagai gabungan dari viscous losses

dan kinetic energy loss.

.................................................... (5)

Pada keadan ekstrim yaitu bila:

a. Aliran laminer (Re < 20) kinetic energy losses dapat diabaikan sehingga

...............................................................(6)

b. Aliran turbulen (Re > 1000), viscous losses dapat diabaikan sehingga

...................................................... (7)


Pressure Drop pada Unggun Terfluidakan

Pada unggun terfluidakan persamaan yang menggambarkan hubungan P/L dan U

biasanya digunakan peersamaan Ergun yaitu:

................................... (8)

adalah prositas unggun pada keadaan terfluidakan, pada keadaan ini dimana

partilel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida sehingga terjadi

kesetimbangan antara berat partikel dengan gaya apung dari fluida disekeliling

gaya seret oleh fluida yang naik = berat partikel – gaya apung atau pressure drop

pada unggun x luas penampang = volume unggun x fraksi zat padatx densitas zat

parat – densitas fluida

....................................................... (9)

................................................................... (10)

Kecepatan Minimum Fluidisasi

Yang dimaksud dengan kecepatan minimum fluidisasi (dengan notasi Vnf) adalah

kecepatan superficial fluida minimum dimana fluidisasi mulai terjadi. Harganya

didapat dengan mengkombinasikan persamaan ergun dengan neraca massa

terfluidisasikan menjadi :

............ (11)

Untuk keadaan ekstrim yaitu:


Aliran Laminer (Re<20) kecepatan fluidisasi minimum adalah

................................................................. (12)

Aliran turbulen (Re>1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah:

.................................................................... (13)

Karakteristik Unggun terfluidalan

Evaluasi parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi

Densitas partikel dan bentuk partikel

.............................................................. (14)

........ (15)

Porositas Unggun

Porositas unggun menyatakan fraksi kosong didalam ruang unggun yang secara

matematik ditulis

III. Alat dan Bahan

A. Bahan yang digunaka:


1. Fluida cair dan gas sebagai media untuk membuat unggun terfluidisasi

2. Pertikel-partikel padat sebagai unggun yang akan terfluidisasi

3. Tipol untuk analisa densitas

B. Peralatan Utama

1. Satu set kolom fluidisasi sistem padat –gas

2. Sumber fluida bertekanan

3. Alat pengatur laju alir berupa kerangan jarum.

4. Alat ukur laju alir fluida yang terdiri dari venturimeter, dry gass meter

C. Peralatan Pembantu

1. Wet test meter

2. Piknometer

3. Timbangan

4. Jangka Sorong

5. Stop watch

6. Gelas Ukur

7. Ayakan

IV. Prosedur percobaan

A. Persiapan

1. Penentuaan densitas butiran padatan dengan metoda ergun atau dengan

piknometer.

2. Penentuan dimensi kolom dengan memakai jangka sorong

3. Penentuan ukuran butiran padat dengan memakai analisa ayakan.

4. Kalibrasi flow meter dengan wet test meter

B. Tahapan Operasi

1. Kalibrasi kolom kosong

2. Mengisi kolom dengan butiran padatan dengan jumlah tertentu

3. Mengukur P di dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir yang

berbeda.

V. Data dan Perhitungan


1.1 Data Pompa Pembukaan 0.5 dengan variasi bukaan

valve

Bukaan Valve

P Q H L Fenomena

0.5 4 15 12 14.5 Bubling

0.75 5.2 10 15 13 Bubling

1 5 14 17 14 Dispese

1.2 Data Pompa Pembukaan 1 dengan variasi bukaan valve

Bukaan Valve

P Q H L Fenomena

0.5 4.8 25 35 25 Chanelling

0.75 4.8 25 38 26 Chanelling

1 5.2 25 45 27 Disperse

Dimensi kolom = 4.8 cm Diameter partikel pada 80 mesh = 0,070 inch = 0,1778 cm Gravitasi = 981 cm/dtk2

Densitas air

Massa pikno + air = 76.96 g

Massa pikno kosong = 26.76 g -

Massa air = 50.20 g

air = massa air (m)/ Volume air (V)

= 50.20/ 50

= 1.004 g/ml

Densitas partikel

Massa pikno + partikel = 66.70 g

Massa pikno kosong = 26.76 g –

Massa partikel = 39.94 g


Massa pikno + partikel + air = 86.23 g

Massa pikno + partikel = 66.70 g –

Volume Air = 19.53 ml

Volume partikel = 50 – 19.53 = 30.47 ml

partikel = massa partikel/ vol partikel

= 39.94/30.47

= 1.31 g/ml

Menghitung densitas fluida

Diketahui dari literatur:

N2 = 0,314076

O2 = 0,43536

N2 + 0,21 O2


Menghitung porositas unggun

Emf = Vu-Vp = ¼ µ . D2 . L - Vp

Vu ¼ µ . D2 . L

Emf1 = (1/4 X 3.14 X 4.82 X 14.5 )-30.47

(1/4 X 3.14 X 4.82 X 14.5 )

Emf1 = 0.8838

Dengan cara yang sama, diperoleh hasilnya pada table 2.

Menghitung densitas fluida

Diketahui dari literatur:

N2 = 0,314076

O2 = 0,43536

N2 + 0,21 O2

Perhitungan Kecepatan Min Fluidisasi


Umf = 0.1778 X (1.31- 0.3395) X 981 X (0.8838)3

1.75 X 0.3395

= 196.69 cm/dtk

Dengan cara yang sama, maka dapat diperoleh hasil pada table 2.

Konversi Debit (Q)

Perhitungan Viscositas Fluida

πf = πN2 x 0.79 + πO2 X 0.21

= (1766 x 107 . 0.79) + (2026 x 107 . 0.21)

= 1.8206 x 1010 Cp


TABEL 2

No Emf Umf (cm/dtk) Q (x10-4)Log Umf Log ∆P

SQRT ∆H

1 0.8838 196.6988 1,33 2.2938 0.6021 3.46412 0.8704 187.8831 1,25 2.2739 0.7160 3.87303 0.8797 193.9413 1,83 2.2877 0.6990 4.12314 0.9326 231.1117 1,33 2.3638 0.6812 5.91615 0.9352 233.0439 1,00 2.3674 0.6812 6.16446 0.9376 234.8426 3,00 2.3708 0.7160 6.7082


VI. PEMBAHASAN

Pada praktik fluidisasi yang kami lakukan terjadi fenomena-fenomena seperti fixed bed, chanelling, bubling, dan disperse.

Fluidisasi merupakan metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik itu cair ataupun gas.

Pada saat percobaan dilakukan harus dilakukan dengan teliti karena tekanan dari kompresor cepat habis, serta saat melihat skala harus cermat .

VII.KESIMPULAN

Dari grafik kalibrasi venture, hubungan umf dengan H diperoleh persamaan sebagai berikut y = 10.38x + 176.5R² = 0,764

Dari grafik kalibrasi kolom kosong, hubungan antara dengan Q diperoleh persamaan sebagai berikut:y = 0.202x + 0.913R² = 0,273

Dari grafik karakteristik fluidisasi, hubungan log umf dengan log P diperoleh persamaan sebagai berikut :

y = 0.0102x + 0.637R² = 0,318


VIII. DAFTAR PUSTAKA

Anonimus. 2003. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia, Lab. Operasi

Teknik Kimia FT-UMJ. Fakultas Teknik, Jurusan Kimia. Universitas

Muhammadiyah Jakarta.

Cabe W.L, Mc. and Smith, J.C. 1956. Unit Operation of Chemical Engineering,

Mc.Graw Hill Ltd. New York

Satibi, Loekman Dr. Ir. H. 2003. Diktat Kuliah Operasi Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Jurusan Kimia. Universitas Muhammadiyah Jakarta.

JAWABAN TUGAS

1. Analisa Kesalahan min 3?

Pembacaan Skala yang kurang tepat

Pengukuran berat jenis Partikel yang kurang tepat

Piknometer yang belum konstan

2. Gambarkan grafik kalibrasi venture, kolom kosong, dan karakteristik

fluidisasi!


TUGAS

3. Aplikasi Industri? (2 lembar)

Peristiwa fluidisasi digunakan dalam industri petrokimia dalam reaktor

cracking, katalis padat dalam butiran dapat diregenerasi secara kontinyu

dengan mengalirkan katalis dari reaktor ke unit aktivasi katalis. Contoh

pemakaian dari reaktor ini adalah pembuatan alkil klorida dari gas klorin


dengan olefin dan pembuatan phthalic-anhidride dari oksidasi naphtalena

oleh udara. Selain itu, contoh lainnya adalah :

APLIKASI FLUIDISASI DALAM INDUSTRI

PEMBAKARAN BATUBARA

Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem unggun

terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system atau grate

system).

Fluidized bed system adalah sistem dimana udara ditiup dari bawah

menggunakan blower sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip

fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang

paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundum yang

berlaku sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan

biasanya dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir

mencapai temperature bakar batubara (300oC) maka diumpankanlah

batubara. Sistem ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di

bawah alat. Abu-abu tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash.

Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU (Pembangkit

Listrik Tenaga Uap). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk

dalam perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%).

Secara umum konsep teknologi yang diunggulkan dari system pembakaran

fluidized bed adalah :

1. adanya gerak turbulen partikel yang sangat baik untuk proses perpindahan

panas dan massa bahan bakar padat, dan baik untuk menyeragamkabn

temperature di dalam bed dan reactor.

2. injeksi langsung gas terlarut (sorbent) ke dalam bed, sangat memudahkan

untuk mengkontrol gas asam


3. penggunaan temperature sebagai variable independent, yang berguna

untuk mengendalikan polusi, mengatur distribusi bahan bakar dan udara,

serta penukaran panas di dalam reactor

4. penggunaan bed dengan material inert sebagai pemberat panas (thermal

flywheel) yang dapat mengurangi terjadinya slugs ataupun pengotor bahan

bakar lainnya.

Fixed bed system atau Grate system adalah teknik pembakaran dimana

batubara berada di atas conveyor yang berjalan atau grate. Sistem ini

kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau

dengan perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Ash yang terbentuk

terutama bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000

kkal/kg. Di China, bottom ash digunakan sebagai bahan bakar untuk

kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed system banyak

digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam

generator). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam

perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-25%).

v Gasifikasi

Gambut dan Gasifikasi Biomassa

Gasifikasi adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung karbon untuk

mengubah material baik cair maupun padat menjadi bahan bakar gas dengan

menggunakan temperatur tinggi. Gas yang dihasilkan mempunyai nilai bakar

sehingga dapat menghasilkan energi.


Gambut memiliki kadar karbon cukup tinggi sehingga berpotensi untuk dijadikan

bahan bakar. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengolah gambut

menjadi bahan bakar adalah gasifikasi. Dengan teknik gasifikasi, gambut

diharapkan dapat menjadi sumber bahan bakar yang potensial untuk mengatasi

krisis energi.

Gambut merupakan timbunan material vegetasi yang tidak terdekomposisi secara

sempurna. Pada prinsipnya, gambut terbentuk dari vegetasi yang mengalami

hambatan dalam proses dekomposisinya pada lingkungan asam dimana terjadi

genangan air sepanjang tahun atau disebut kondisi rawa.

Gambut memiliki bentuk dan ukuran yang beragam. Sebagian besar gambut yang

digunakan berbentuk bongkahan. Selain itu gambut juga memiliki kadar air tinggi.

Sebagai umpan gasifikasi, jika digunakan secara langsung, maka gambut akan

sulit diproses dan dapat mengganggu kinerja gasifikasi. Oleh sebab itu,

pengolahan awal terhadap gambut perlu dilakukan. Pengolahan awal tersebut

berupa pengecilan dan penyeragaman ukuran serta pengurangan kadar air pada

gambut.

Proses gasifikasi gambut terdiri dari tahap pemanasan gasifier, pengumpanan

pasir, pengumpanan bahan bakar. Pemanasan gasifier dilakukan hingga

temperatur bagian bawah gasifier mencapai temperatur gasifikasi, yaitu 800 –

1000 °C. Pada saat temperatur bagian bawah gasifier mencapai 700 °C, pasir

diumpankan ke gasifier. Ketika temperatur gasifikasi tercapai, bahan bakar

diumpankan ke gasifier.

Berdasarkan percobaan gasifikasi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa

gambut dapat tergasifikasi melalui mekanisme fluidisasi. Sifat reaktif gambut

memungkinkan terjadinya gasifikasi dengan cepat. Karakteristik gasifikasi

gambut yang diperoleh pada percobaan gasifikasi gambut yaitu: profil temperatur

gasifikasi; kandungan gas produser terdiri dari CO, H2, CH4, CO2, O2, dan N2;

perolehan gas produser; nilai bakar gas produser (LHV); efisiensi gasifikasi; serta

konversi karbon. Dan yang tidak kalah penting adalah nilai bakar gas produser

(LHV) yang cukup besar, yakni 1330 – 1370,6 kJ/Nm3.


Gasifikasi batubara dengan unggun terfluidakan

Untuk melangsungkan gasifikasi diperlukan suatu suatu reaktor. Reaktor tersebut

dikenal dengan nama gasifier. Kontak antara bahan bakar dengan medium

menentukan jenis gasifier yang digunakan. Secara umum pengontakan bahan

bakar dengan medium penggasifikasinya pada gasifier dibagi menjadi tiga jenis,

yaitu entrained bed, fluidized bed, dan fixed/moving bed.

Perbandingan jenis-jenis gasifier

Parameter Fixed/Moving Bed Fluidized Bed Entrained Bed

Ukuran umpan < 51 mm < 6 mm < 0.15 mm

Toleransi kehalusan

partikel

Terbatas Baik Sangat baik

Toleransi kekasaran

partikel

Sangat baik Baik Buruk

Toleransi jenis

umpan

Batubara kualitas

rendah

Batubara kualitas

rendah dan

biomassa

Segala jenis

batubara, tetapi

tidak cocok untuk

biomassa

Kebutuhan oksidan Rendah Menengah Tinggi

Kebutuhan kukus Tinggi Menengah Rendah

Temperatur reaksi 1090 °C 800 – 1000 °C > 1990 °C

Temperatur gas

keluaran

450 – 600 °C 800 – 1000 °C > 1260 °C

Produksi abu Kering Kering Terak

Efisiensi gas dingin 80% 89.2% 80%

Kapasitas

penggunaan

Kecil Menengah Besar

Permasalahan Produksi tar Konversi karbon Pendinginan gas

produk


Gasifikasi unggun terfluidakan dioperasikan dengan cara memfluidisasi partikel

bahan bakar dengan gas pendorong yang berupa udara/oksigen, baik dicampur

dengan kukus maupun tidak dicampur. Gas pendorong tersebut memiliki dua

fungsi, yaitu sebagai reaktan dan sebagai medium fluidisasi. Pada gasifikasi

unggun terfluidakan, gas pendorong yang umum digunakan adalah udara. Pada

gasifier jenis ini, udara dan bahan bakar tercampur pada unggun yang terdiri dari

padatan inert berupa pasir. Keberadaan padatan inert tersebut sangat penting

karena berfungsi sebagai medium penyimpan panas.

Gasifikasi unggun terfluidakan dioperasikan pada temperatur relatif rendah, yaitu

800 – 1000 °C. Temperatur operasi tersebut berada di bawah temperatur leleh abu

sehingga penghilangan abu yang dihasilkan pada gasifikasi jenis ini lebih mudah.

Hal inilah yang menyebabkan gasifikasi unggun terfluidakan dapat digunakan

pada pengolahan bahan bakar dengan kandungan abu tinggi sehingga rentang

penerapan gasifikasi unggun terfluidakan lebih luas daripada gasifikasi jenis

lainnya.

Reaksi pada Gasifikasi Unggun Terfluidakan

Gasifikasi umumnya terdiri dari empat proses, yaitu pengeringan, pirolisis,

oksidasi, dan reduksi. Pada gasifier jenis unggun terfluidakan, kontak yang terjadi

saat pencampuran antara gas dan padatan sangat kuat sehingga perbedaan zona

pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan reduksi tidak dapat dibedakan. Salah satu

cara untuk mengetahui proses yang berlangsung pada gasifier jenis ini adalah

dengan mengetahui rentang temperatur masing-masing proses, yaitu:

Pengeringan: T > 150 °C

Pirolisis/Devolatilisasi: 150 < T < 700 °C

Oksidasi: 700 < T < 1500 °C

Reduksi: 800 < T < 1000 °C

Proses pengeringan, pirolisis, dan reduksi bersifat menyerap panas (endotermik),

sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas (eksotermik). Pada


pengeringan, kandungan air pada bahan bakar padat diuapkan oleh panas yang

diserap dari proses oksidasi. Pada pirolisis, pemisahan volatile matters (uap air,

cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang atau padatan karbon

bahan bakar juga menggunakan panas yang diserap dari proses oksidasi.

Pembakaran mengoksidasi kandungan karbon dan hidrogen yang terdapat pada

bahan bakar dengan reaksi eksotermik, sedangkan gasifikasi mereduksi hasil

pembakaran menjadi gas bakar dengan reaksi endotermik.

Pirolisis

Pirolisis atau devolatilisasi disebut juga sebagai gasifikasi parsial. Suatu rangkaian

proses fisik dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang dimulai secara lambat

pada T < 350 °C dan terjadi secara cepat pada T > 700 °C. Komposisi produk

yang tersusun merupakan fungsi temperatur, tekanan, dan komposisi gas selama

pirolisis berlangsung. Proses pirolisis dimulai pada temperatur sekitar 230 °C,

ketika komponen yang tidak stabil secara termal, seperti lignin pada biomassa dan

volatile matters pada batubara, pecah dan menguap bersamaan dengan komponen

lainnya. Produk cair yang menguap mengandung tar dan PAH (polyaromatic

hydrocarbon). Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan

(H2, CO, CO2, H2O, dan CH4), tar, dan arang. Secara umum reaksi yang terjadi

pada pirolisis beserta produknya adalah:

Oksidasi(Pembakaran)

Oksidasi atau pembakaran arang merupakan reaksi terpenting yang terjadi di

dalam gasifier. Proses ini menyediakan seluruh energi panas yang dibutuhkan

pada reaksi endotermik. Oksigen yang dipasok ke dalam gasifier bereaksi dengan

substansi yang mudah terbakar. Hasil reaksi tersebut adalah CO2 dan H2O yang

secara berurutan direduksi ketika kontak dengan arang yang diproduksi pada

pirolisis. Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran adalah:

C + O2 -> CO2 + 393.77 kJ/mol karbon

Reaksi pembakaran lain yang berlangsung adalah oksidasi hidrogen yang

terkandung dalam bahan bakar membentuk kukus. Reaksi yang terjadi adalah:


H2 + ½ O2 -> H2O + 742 kJ/mol H2

Reduksi (Gasifikasi)

Reduksi atau gasifikasi melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yang

disokong oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang

dihasilkan pada proses ini adalah gas bakar, seperti H2, CO, dan CH4. Reaksi

berikut ini merupakan empat reaksi yang umum terlibat pada gasifikasi.

Water-gas reaction

Water-gas reaction merupakan reaksi oksidasi parsial karbon oleh kukus

yang dapat berasal dari bahan bakar padat itu sendiri (hasil pirolisis)

maupun dari sumber yang berbeda, seperti uap air yang dicampur dengan

udara dan uap yang diproduksi dari penguapan air. Reaksi yang terjadi

pada water-gas reaction adalah:

C + H2O -> H2 + CO – 131.38 kJ/kg mol karbon

Pada beberapa gasifier, kukus dipasok sebagai medium penggasifikasi dengan

atau tanpa udara/oksigen.

Boudouard reaction

Boudouard reaction merupakan reaksi antara karbondioksida yang terdapat

di dalam gasifier dengan arang untuk menghasilkan CO. Reaksi yang

terjadi pada Boudouard reaction adalah:

CO2 + C -> 2CO – 172.58 kJ/mol karbon

Shift conversion

Shift conversion merupakan reaksi reduksi karbonmonoksida oleh kukus

untuk memproduksi hidrogen. Reaksi ini dikenal sebagai water-gas shift

yang menghasilkan peningkatan perbandingan hidrogen terhadap

karbonmonoksida pada gas produser. Reaksi ini digunakan pada

pembuatan gas sintetik. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

CO + H2O -> CO2 + H2 – 41.98 kJ/mol


Methanation

Methanation merupakan reaksi pembentukan gas metan. Reaksi yang

terjadi pada methanation adalah:

C + 2H2 -> CH4 + 74.90 kJ/mol karbon

Pembentukan metan dipilih terutama ketika produk gasifikasi akan digunakan

sebagai bahan baku indsutri kimia. Reaksi ini juga dipilih pada aplikasi IGCC

(Integrated Gasification Combined-Cycle) yang mengacu pada nilai kalor metan

yang tinggi.

Salah satu reaktor gasifikasi unggun terfluidakan di sebuah pembangkit listrik dari

batubara.

Gasifier unggun terfluidakan memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan

gasifier jenis lainnya, yaitu:

Rentang penanganan jenis bahan bakar lebar

Tingkat perpindahan panas dan massa bahan bakar tinggi

Nilai pemanasan tinggi

Kadar arang rendah


56710010 fluidisasi laporan teknik kimia iv zeffa aprilasani

Documents