PIROLISIS Oleh : Kelompok 3 •Anjar Purnama Sari
•Hikmah Farida N
•Bira Nur Alam
•Isma Latifah
•Diani Din Pertiwi
•Fazari Aswar •Gan-Gan Ahmad
Fauzi
•Widya Yuliarti •Yasoka Dewi
Over View 1
• Pendahuluan
2
• Definisi Pirolisis
3
• Tahap-Tahap Pirolisis
4
• Proses Pirolisis
5
• Reaktor Pirolisis dan Prinsip Kerjanya
6
• Penggunaan Pirolisis Dalam Bidang Kimia
7
• Produk Pirolisis
Pendahuluan
Paradigma lama yang harus dirubah sebelum ke pembuangan akhir seharusnya ada pengolahan terlebih dahulu
Paradigma Baru
Definisi Pirolisis Pirolisis
adalah dekompisisi bahan kimia organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas Terdapat tiga produk dalam proses pirolisis yakni: gas, pyrolisis oil, dan arang. Besarnya produk yang akan dihasilkan dipengaruhi kondisi proses, terutama temperatur dan laju pemanasan. Perbedaan utama pirolisis, gasifikasi dan insinerasi: jumlah oksigen yang disuplai ke reaktor thermal.
Definisi Pirolisis
Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses pirolisis :
Bahan Baku
• Kompisisi Kimia • Kadar Air
Reaktor
• Vertical Shaft (Batch Reactor) • Rotating Tubular/Fluidized-Bed Reactor
Kondisi Operasi
• Suhu • Waktu Pirolisis (Waktu Tinggal)
Tahap-Tahap pada Pirolisis
Pirolisis Primer
Pirolisis Sekunder
Pirolisis Primer Pirolisis
primer adalah proses pirolisis yang terjadi pada bahan baku (umpan). Pirolisis primer terjadi pada suhu di bawah 600 OC dan produk penguraian yang utama adalah karbon (arang). Proses pembentukan arang ini terjadi karena adanya energi panas yang mendorong terjadinya oksidasi sehingga molekul karbon yang komplek terurai sebagian besar menjadi karbon atau arang.
Pirolisis Sekunder Pirolisis sekunder adalah pirolisis yang terjadi
pada partikel dan gas atau uap hasil pirolisis primer. Pirolisis sekunder terjadi pada suhu lebih dari 600 OC, berlangsung cepat, dan produk penguraian yang dihasilkan adalah gas karbon monoksida (CO), hidrogen (H2), senyawasenyawa hidrokarbon berbentuk gas, serta tar. Pirolisis sekunder ini merupakan dasar proses yang digunakan pada sistem gasifikasi (gas producer) dimana biomassa diuraikan untuk memperoleh gas bahan bakar karbon monoksida (CO).
Proses Pirolisis Temparatur relatif rendah, yaitu dalam rentang 400-
800OC. Kondisi proses yang bervariasi mengakibatkan perbedaan produk arang, gas atau minyak yang dihasilkan. Panas disuplai melalui pemanasan tidak langsung, seperti pembakaran dari gas atau minyak, atau pemanasan langsung menggunakan transfer gas panas. Pirolisis memiliki kelebihkan dalam menghasilkan gas atau produk minyak dari limbah yang dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk proses pirolisis itu sendiri.
Proses Pirolisis
Proses Pirolisis Dekomposisi bahan organik pada proses pirolisis dijabarkan sebagai berikut: 100 – 200 °C
Pengeringan dengan pemanasan,
dehidrasi. 250 °C Hilangnya cairan dan karbon dioksida. Evolusi hidrogen. 340 °C Putusnya rantai karbon makromolekul. 380 °C Tahap pirolisis, pengayaan karbon. 400 °C Pecahnya rantai C-O dan C-H. 400 – 600 °C Konversi komponen organik cair dalam hal ini untuk menghasilkan produk pirolisis cair (tar). 600 °C Pemecahan komponen organik cair untuk menghasilkan komponen yang stabil (gas, hidrokarbon rantai pendek) senyawa aromatik (senyawa benzen).
Pirolisis Ekstrim - Karbonisasi • Jenis pirolisis yang hanya meninggalkan
karbon sebagai residunya • Prosesnya tidak melibatkan reaksi dengan oksigen atau reagen lainnya, tetapi masih dapat terjadi bila dalam keadaan sebaliknya • Briket batubara terkarbonisasi adalah briket yang sebelumnya mengalami suatu proses karbonisasi.
Definisi Karbonisasi • Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara
sampai suhu dan waktu tertentu (berkisar 200ºC – di atas 1000ºC) pada kondisi sedikit oksigen untuk menghilangkan kandungan zat terbang batubara sehingga dihasilkan padatan yang berupa arang batubara atau kokas atau semi kokas dengan hasil samping tar dan gas • Fungsi utama karbonisasi adalah meningkatkan
nilai kalor, karena pelepasan kandungan air, juga pembentukan tar yang bisa berfungsi sebagai coating film yang mencegah penyerapan kembali kandungan air.
Pengujian Karbonisasi Beberapa pengujian untuk karbonisasi adalah sebagai berikut: 1. Free Swelling Index Tes ini dilakukan untuk menentukan angka pelebuaran dengan cara memanaskan sejumlah sampel pada temperatur peleburan normal (kira-kira 800o C). 2. Tes karbonisasi Gray-king dan tipe coke Tes Gray king menentukan jumlah padatan, larutan dan gas yang diproduksikan akibat karbonisasi. 3. Tes Karbonisasi Fischer Prinsipnya sama dengan metode Gray-king, perbedaan terletak pada peralatan dan kecepatan pemanasan. 4. Plastometer gieseler Plastometer gieseler adalah
Reaktor Pirolisis
Untuk pirolisis flash, biomassa harus menjadi partikel
halus dan insulasi layer char yang terbentuk di permukaan dari partikel yang bereaksi harus dibuang secara berkala.
REAKTOR FIXED BED Fixed Beds : digunakan untuk produksi
tradisional dari arang Kerugian fixed bed : perpindahan panas yang rendah menghasilkan cairan yang sangat rendah.
REAKTOR FLUIDIZED BEDS Fluidized beds : Perpindahan panas tinggi dari
pasir terfluidisasi dihasilkan dalam pemanasan partikel biomassa secara cepat Pemanasan biasanya menggunakan alat perpindahan panas berbentuk tube melalui aliran pembakaran gas Kekurangan proses ini : Terdapat beberapa pencairan dari produk, dimana
membuat proses ini lebih sulit untuk terkondensasi dan menghilangkan uap bio-oil dari gas keluaran kondensor
REAKTOR AUGERS Augers : teknologi adaptasi dari proses lurgi
untuk gasifikasi batu bara Mekanisme augers : pasir panas dan partikel biomassa diumpankan pada salah satu ujung sekrup. Sekrup mencampur pasir dan biomassa lalu membawanya bersama. Proses ini tidak mencairkan produk pirolisis dengan carrier atau gas fluidisasi. Tidak ada implementasi komersial skala besar.
PROSES ABLATIVE Proses Ablative dengan mekanisme :
Partikel-partikel biomassa dipindahkan pada
kecepatan tinggi terhadap permukaan metal panas yang terjadi dengan menggunakan permukaan metal yang berputar pada kecepatan tinggi dalam bed dari partikel biomassa Kerugiannya adalah skala pembuatannya dibuat sulit, karena rasio permukaan dinding terhadap volume reaktor turun dikarenakan ukuran reaktor membesar. Tidak terdapat komersial skala besar.
ROTATING CONE Prosesnya disebabkan oleh rotasi dari cone Mekanisme proses : campuran pasir dan
biomassa di pindahkan melalui permukaan cone oleh gaya sentrifugal Seperti reaktor perpindahan-bed rendah lainnya, partikel halus dibutuhkan untuk menghasilkan cairan sekitar 70% wt Implementasi komersial skala besar (sampai masukan 5t/h) berlangsung.
REAKTOR CIRCULATING FLUIDIZED BEDS Mekanisme proses di circulating fluidized beds : Gas,pasir dan partikel biomassa bergerak bersamaan
dengan perpindahan gas yang biasanya menjadi produk gas yang disirkulasi, meskipun proses ini memiliki gas pembakaran Perpindahan panas yang tinggi dari pasir memastikan pemanasan cepat dari partikel biomassa dan ablation lebih kuat dari fluidized beds biasa Kekurangannya, meskipun proses ini bisa dengan mudah dinaikkan, proses ini cukup kompleks dan produknya banyak yang tercairkan, yang sangat mempersulit recovery produk cair.
PROSES CHAIN GRATE Mekanisme proses chain grate : Biomassa kering diumpankan ke logam berat
(500ºC) cor panas atau apron yang membentuk putaran yang berkesinambungan Jumlah kecil dari udara dalam perpindahan panas dan dalam reaksi utama untuk pengeringan dan karbonasi Produk volatile dibakar untuk proses dan pembakaran boiler
Penggunaan Pirolisis Dalam Bidang Kimia Arang
Arang diperoleh dengan pemanasan pada kayu hingga terjadi proses pirolisis secara sempurna (karbonisasi), hingga menjadi karbon dan abu anorganik. Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran kayu dan bahan volatile tersebut memiliki hasil samping proses pirolisa pada tumpukan tersebut Biochar biochar merupakan residu padat dari hasil pirolisa berbagai macam material terutama limbah organik. Biochar meningkatkan tekstur tanah dan ekologi, menaikkan kemampuan untuk menyuburkan tanah.
Penggunaan Pirolisis Dalam Bidang Kimia Coke (ampas batu bara)
Pirolisis digunakan dalam skala besar untuk mengubah arang menjadi kokas dalam metalurgi khususnya dalam pembuatan baja. Pembuatan kokas ini dilakukan dengan pemanasan material pada tangki tertutup dengan temperature sangat tinggi (2000oC atau 3600oF) sehingga molekul-molekul tersebut akan pecah menjadi substansi volatile yang lebih ringan dan meninggalkan tangki dan pori sehingga hanya meninggalkan karbon dan abu anorganik. Serat Karbon Serat karbon sering diproduksi dengan cara menenun dan memintal sesuai dengan serat polimer yang diinginkan,
Pirolitik Karbon
Pirolisis adalah reaksi yang digunakan untuk melapisi substrat performed dengan menggunakan lapisan pirolitik karbon. Proses ini biasanya dilakukan dalam reactor fluidized bed dengan pemanasan 1000-2000oC. Pirolitik karbon digunakan dalam berbagai aplikasi salah satunya sebagai pelapis katup jantung buatan Biofuel Pirolisis adalah metode dasar yang sedang dikembangkan untuk memproduksi bahan bakar alternative biomassa, yang dapat bersumber dari tanaman atau limbah biologis industri. Efisiensi yang tinggi akan dihasilkan pada pirolisis yang disebut flash pirolisis yaitu proses yang dilakukan dengan pemanasan antara 350-500oC selama kurang dari 2 detik Pembuangan Limbah Plastik Pirolisis anhidrat juga dapat digunakan untuk memproduksi bahan bakar cair mirip dengan diesel yang
Produk Pirolisis o Pirolisis dari limbah domestik (sampah kota)
menghasilkan: 35% produk arang kadar abu hingga 37%
o Pirolisis dengan laju pemanasan yang lambat
terhadap limbah ban akan menghasilkan: Arang hingga 50% kadar abu sekitar 10%.
o Pemanfaatan arang: Digunakan langsung sebagai bahan bakar Dipadatkan menjadi briket bahan bakar Digunakan sebagai bahan adsorpsi spt karbon aktif Dihancurkan dan dicampur dengan produk minyak priolisis menghasilkan lumpur (slurry) untuk pembakaran.
Produk Pirolisis Nilai kalori arang relatif tinggi: Arang dari sampah kota sekitar 19 MJ/kg, Arang dari ban sekitar 29 KJ/kg Arang limbah kayu sekitar 33 MJ/kg Nilai kalori batu bara 30 MJ/kg. Arang dari limbah dapat digunakan sebagai bahan bakar kelas menengah. Produk minyak dari pirolisis limbah dapat digunakan dalam sistem pembangkitan listrik secara konvensional, seperti mesin diesel dan turbin gas.
Nilai kalor minyak dari pirolisis: 25 MJ/kg untuk minyak dari limbah domestik (sampah) 42 MJ/kg untuk minyak dari limbah ban.
Produk Pirolisis Gas yang dihasilkan dari proses pirolisis terhadap
sampah atau biomassa didominasi oleh karbon dioksida, karbon mono oksida, hidrogen, methan, dan sebagian kecil gas hidrokarbon lainnya. Tingginya konsentrasi gas karbon dioksida dan karbon mono oksida berasal dari struktur oksigen yang ada dalam bahan aslinya, antara lain sellulosa, hemisellulosa, dan lignin. Pirolisis dari limbah ban dan campuran plastik akan menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi untuk gas hidrogen, methan, dan gas hidrokarbon lainnya karena materi limbah mempunyai senyawa karbon dan hidrogen yg tinggi dan senyawa oksigen yg lebih kecil.
Produk Pirolisis
• Nilai kalor gas hasil pirolisis : • Gas pirolisis sampah 18 MJ/m3 • Gas pirolisis limbah kayu 16 MJ/m3
Ada pertanyaan..?
