LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT INCINERATOR TIPE BATCH (Pengaruh Tekanan Udara Masuk Terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber pada Proses Pembakaran Limbah Medis Infeksius)
Disusun Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Jurusan Teknik Kimia Program Studi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
Dwi Yunita Yolanda 0610 4041 1407
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT INCINERATOR TIPE BATCH (Pengaruh Tekanan Udara Masuk Terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber pada Proses Pembakaran Limbah Medis Infeksius)
Oleh: DWI YUNITA YOLANDA 0610 4041 1407
Palembang,
Juli 2014
Mengetahui, Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Sutini Pujiastuti Lestari M.T NIP. 195610231986032001
Tahdid, S.T., M.T. NIP. 197202131997021001
Mengetahui, Ketua Program Studi S1 (Terapan) Teknik Energi
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP. 195804241993031001
Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP.196607121993031003
ABSTRAK
RANCANG BANGUN ALAT INCINERATOR TIPE BATCH (Pengaruh Tekanan Udara Masuk Terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber pada Proses Pembakaran Limbah Medis Infeksius) Dwi Yunita Yolanda, 2014, 41 halaman, 22 table, 32 gambar, 4 lampiran
Incinerator merupakan suatu alat penghancur atau pemusnah limbah organik melalui pembakaran dalam suatu sistem yang terkontrol dan terisolir dari lingkungan sekitarnya. Latief (2010) mengatakan bahwa proses pengolahan limbah menggunakan insinerator dapat mereduksi sampah mudah terbakar yang sudah tidak dapat didaur ulang lagi, membunuh bakteri, virus dan kimia toksik. Salah satu kelebihan yang dikembangkan terus dalam teknologi terbaru dari insinerator adalah sampah dapat dimusnahkan dengan cepat, terkendali dan insitu, serta tidak memerlukan lahan yang luas. Insinerator yang dirancang mempunyai dua ruang pembakaran, ruang bakar ini terdiri dari primary chamber yang berfungsi sebagai tempat pembakaran dengan suplai udara yang terbatas sehingga akan menyebabkan terjadinya pirolis, selanjutnya gas pirolisa dibakar secara sempurna di dalam secondary chamber dengan suplai udara berlebih dengan tujuan untuk lebih menyempurnakan proses pembakaran. Pembakaran sempurna gas pirolisa akan menghasilkan CO2 dan H2O. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui proses pembakaran yang optimal yang ditinjau dari panas reaksi pembakaran yang dipengaruhi oleh tekanan udara masuk. Berdasarkan perhitungan dengan variasi tekanan udara sebesar 1,2 bar, 1,4 bar, 1,6 bar, 1,8 bar dan 2 bar didapat panas reaksi sebesar -1380,5 kkal, -1262,2 kkal, 1201,6 kkal, -1075,8 kkal, dan -1077,2 kkal. Kata kunci : Incinerator, Panas Reaksi Pembakaran, primary chamber, secondary chamber, Pirolisis
iii
ABSTRAK
INCINERATOR BACTH TYPE DESIGN (Effect of Inlet Air Pressure Secondary Chamber on Heat of Reaction in Infectious Waste Combustion Process) Dwi Yunita Yolanda, 2014, 41 Pages, 23 tables, 32 images, 4 attachment
Incinerator is a crusher or destruction of organic waste through combustion in a system that is controlled and isolated from the surrounding environment. Latief (2010) says that the process of wastewater treatment using incineration can reduce waste combustible already can not be recycled again, kill bacteria, viruses and toxic chemicals. One of the advantages that the latest technologies are developed continuously in is garbage incineration can be destroyed quickly, restrained and in situ, and do not require large tracts of land. Incinerators are designed to have two combustion chamber, the combustion chamber is composed of a primary chamber that serves as the combustion air supply is limited so will cause pyrolysis, subsequent pyrolysis gas is burned completely in the secondary chamber with excess air supply with a view to further refine combustion process. Complete combustion of pyrolysis gas will produce CO2 and H2O. The purpose of this study was to determine the optimal combustion process in terms of the heat of combustion reactions are influenced by the air pressure inside. Based on the calculation of the variation in air pressure of 1.2 bar, 1.4 bar, 1.6 bar, 1.8 bar and 2 bars come by the heat of reaction of -1380.5 kcal, -1262.2 kcal, -1201.6 kcal, -1075.8 kcal, and -1077.2 kcal. Keywords: Incinerator, Heat Combustion Reaction, Primary Chamber, Secondary Chamber, Pyrolisis
iv
Motto :
Jangan menyerah, Tumbuhlah perlahan-lahan, Jangan pernah takut tertinggal dan Jangan pernah berhenti untuk mencoba,, Karena sesungguhnya Kalah setelah mencoba itu jauh lebih terhormat dibandingkan dengan kalah sebelum mencoba “Dwi Yunita Yolanda”
Ku persembahkan kepada :
Allah SWT yang tidak pernah berhenti menjaga, melindungi, dan memberikan jalan kemudahan untuk setiap peristiwa yang terjadi Bapak, Ibu dan keluarga tercinta yang amat berjasa dan selalu memberikan doa, dukungan serta kasih sayang yang tulus tanpa pamrih yang hanya bisa memberi tanpa mengharapkan kembali dari apa yang mereka lakukan kepada saya Pembimbing I dan Pembimbing II yang selalu mengarahkan dan membimbing kami demi terselesaikannya studi kami di Politeknik Negeri Sriwijaya Almamaterku Politeknik Negeri Sriwijaya serta teman-teman seperjuangan Teknik Kimia program studi Teknik Energy, semoga apa yang diberikan dapat bermanfaat bagi kita semua
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan rahmat-Nya Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul “RANCANG BANGUN ALAT INCINERATOR TIPE BATCH (Pengaruh Tekanan Udara Masuk Terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber pada Proses Pembakaran Limbah Medis Infeksius)” dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan S1-Terapan Program Studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Tugas akhir ini membahas bagaimana mendapatkan rancangan desain alat incinerator yang efisien dan optimal untuk pembakaran limbah infeksius dilihat dari pengaruh tekanan udara yang dibutuhkan untuk pembakaran terhadap komposisi gas, flame temperature, panas konduksi. Laporan tugas akhir ini dapat memberikan informasi ilmiah tentang data-data bersifat konseptual untuk perbaikan proses pada alat incinerator dimasa yang akan datang. Atas kelancaran pelaksanaan dan penulisan Laporan Kerja Praktek ini banyak pihak yang telah membantu, untuk itu penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada : 1.
RD Kusumanto, S.T, M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2.
Ir. Irawan Rusnadi, M.T., selaku Pembantu Direktur 3 Politeknik Negeri Sriwijaya.
3.
Ir. Robert Junaidi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
4.
Zulkarnain, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
5.
Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
6.
Ir. Sutini Pujiastuti Lestari, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Jurusan Teknik Kimia prodi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
vi
7.
Tahdid, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II Jurusan Teknik Kimia prodi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
8.
Bapak / Ibu Dosen Teknik Kimia, selaku Dosen Pengajar Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
9.
Orang tua dan saudara – saudara kami yang telah memberikan dukungan moral dan materi.
10. Rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Laporan Kerja Praktek ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak dan semoga kekurangan itu tidak mengurangi manfaat dari hasil Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua, terutama Bapak / Ibu Dosen jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya, serta rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Kimia prodi S1 Terapan Teknik Energi.
Palembang, Juli 2014
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii ABSTRAK ....................................................................................................... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... v DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................ x BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................ 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1.2 Perumusan Masalah ................................................................. 1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................
1 1 3 3 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 2.1 Limbah ...................................................................................... 2.2 Limbah Medis ........................................................................... 2.3 Incinerator ................................................................................. 2.4 Proses pembakaran .................................................................... 2.5 LPG ........................................................................................... 2.6 Udara Pembakaran .................................................................... 2.7 Reaksi Pembakaran ...................................................................
4 5 7 8 17 19 20 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 3.1 Waktu dan Tempat ................................................................... 3.2 Bahan dan Alat ......................................................................... 3.3 Prosedur Pelaksanaan ............................................................... 3.4 Perlakuan dan Rancangan Percobaan.......................................
27 27 27 27 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 31 4.1 Hasil ......................................................................................... 31 4.2 Pembahasan .............................................................................. 31 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 33 5.1 Kesimpulan .............................................................................. 33 5.2 Saran ......................................................................................... 33 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 34 LAMPIRAN ..................................................................................................... 35 viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Insinerator Tipe Kontinyu .......................................................................... 2. Insinerator Tipe Batch ................................................................................ 3. Piktorial Incinerator Tipe Batch ................................................................ 4. Incinerator Rotary Kiln Incinerator........................................................... 5. Multiple Hearth Incinerator....................................................................... 6. Fluidized Bed Incinerator .......................................................................... 7. Grafik Stoikiometri Pembakaran................................................................ 8. Diagram Alir Proses Pembakaran Limbah Medis pada Incinerator ........... 9. Ruang Bakar Secondary Chamber ............................................................. 10. Grafik Tekanan Udara terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber ............................................................................... 11. Blok Diagram Primary Chamber ............................................................... 12. Diagram Input-Output di Secondary Chamber pada Insinerator ............... 13. Pemotongan Besi Rangka .......................................................................... 14. Pemotongan Plat ........................................................................................ 15. Pemotongan Batu Tahan Api ..................................................................... 16. Perakitan Besi Rangka ............................................................................... 17. Pengelasan Besi Rangka ............................................................................ 18. Rangkaian Besi Rangka ............................................................................. 19. Primary Chamber ...................................................................................... 20. Penampung Absorben ................................................................................ 21. Penampung Flue Gas Primary Chamber ................................................... 22. Pemasangan Primary Chamber ................................................................. 23. Pemasangan Cerobong ............................................................................... 24. Penampung Abu ......................................................................................... 25. Perangkaian Secondary Chamber .............................................................. 26. Pemasangan Batu Tahan Api ..................................................................... 27. Penyelesaian Dinding ................................................................................. 28. Pemasangan Dinding Plat .......................................................................... 29. Pemasangan Blower ................................................................................... 30. Pemasangan Pintu ...................................................................................... 31. Pemasangan Tabung Gas ........................................................................... 32. Unit Insinerator .......................................................................................... 33. Pembakaran pada Primary Chamber ......................................................... 34. Pembakaran pada Secondary Chamber ......................................................
ix
9 10 10 12 13 14 21 30 31 33 38 44 58 58 58 58 58 58 59 59 59 59 59 59 60 60 60 60 60 60 61 61 61 61
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Kelebihan dan Kelemahan Penggunaan Incinerator dibandingkan Metode Landfill dan Kompos .................................................................... 2. Komposisi Kimia Limbah .......................................................................... 3. Baku Mutu DRE untuk Incinerator ........................................................... 4. Baku Mutu Emisi UDara untuk Incinerator .............................................. 5. Hasil Perhitungan Pengaruh Tekanan Udara terhadap Panas Reaksi Pembakaran di Secondary Chamber .......................................................... 6. Komposisi Limbah Infeksius ...................................................................... 7. Komposisi Paparan Berat Limbah yang Digunakan Saat Penelitian ......... 8. Data Hasil Perhitungan di Primary Chamber ............................................. 9. Data Komposisi Gas Hasi Pembakaran di Secondary Chamber dan Temperatur ........................................................................... 10. Komposisi Limbah Infeksius ...................................................................... 11. Komposisi Berat Limbah Penelitian .......................................................... 12. Komposisi Massa Unsur setiap Jenis Limbah ............................................ 13. Komposisi Mol unsur Setiap Jenis Limbah ............................................... 14. Neraca Massa Primary Chamber ............................................................... 15. Mol Gas Hasil Pembakaran ........................................................................ 16. Harga , dan ..................................................... 17. Konstanta Komponen Gas ......................................................................... 18. Kapasitas Panas Udara, Gas Masuk Secondary Chamber dan Gas Hasil Pembakaran....................................................................................... 19. Harga Panas Reaksi Pembakaran Produk ( ) .......................... 20. Harga Panas Reaksi Reaktan ( ............................................. 21. Komposisi Gas Masuk Secondary Chamber dan Gas Hasil Pembakaran....................................................................................... 22. Mol Gas Hasil Pembakaran ........................................................................ 23. Kapasitas Panas Udara, Gas Masuk Secondary Chamber dan Gas Hasil Pembakaran....................................................................................... 24. Harga Panas Reaksi Pembakaran Produk ( )........................... 25. Harga Panas Reaksi Reaktan ( ............................................ 26. Hasil Perhitungan Mol Gas Hasil Pembakaran pada Tekanan 1,6 bar, 1,8 bar dan 2 bar ......................................................................................... 27. Hasil Perhitungan Panas Raksi Pembakaran di Secondary Chamber pada Tekanan 1,6 bar, 1,8 bar dan 2 bar ....................................................
x
6 8 16 17 31 36 36 36 37 38 39 39 40 44 46 47 48 49 50 51 51 53 55 55 56 57 57
