PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN BIO OIL DENGAN BAHAN BAKU TANDAN
KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PIROLISIS
CEPAT
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 12.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH :
TONI RIZKI ARUAN
NIM : 080405010
D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Allah swt atas segala berkat dan karunia-nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, yang berjudul:
“Pra rancangan pabrik pembuatan bio oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit melalui proses pirolisis cepat dengan kapasitas produksi 12.000 ton/tahun.”
Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan
merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Penulis banyak menerima bimbingan, saran dan bantuan dari berbagai pihak
dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis Bapak T. M. Aruan dan Ibu Ratna Susilawati yang telah
banyak berkorban materi dan memberikan didikan, semangat serta doa untuk
penulis.
2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Penguji I
yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama Penulis
menyusun Tugas Akhir ini.
3. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT selaku Dosen Pembimbing II yang
telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama Penulis menyusun
Tugas Akhir ini.
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Ibu Dr. Ir. Fatimah MT., selaku Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dan Dosen Penguji I atas
saran-sarannya demi kesempurnaan tugas akhir ini.
7. Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku Dosen Penguji II atas saran-sarannya demi
kesempurnaan tugas akhir ini.
8. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Kimia dan khususnya kepadaBapak
selalu memberikan jalan keluar kepada penulis ketika menghadapi kesulitan
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan selama Penulis mengenyam pendidikan di Teknik Kimia.
10.Kakak Tina Ayu Sartika Aruan dan adik Bintang Kasih Aruan yang selalu
memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
11.Keluarga besar Bapak Dr.Ir. Marwan Affandi M.Eng dan Ibu Dra. Sri Wahyuni
yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
12.Ranggita Dwi Nindya Affandi atas kerja sama dan bantuannya sebagai partner
selama melaksanakan Kerja Praktek, Penelitian dan Tugas Akhir dan selalu
memberi dukungan dan motivasi yang besar kepada penulis.
13.Teman-teman Angkatan 2008 yang telah banyak memberikan motivasi,
dorongan, dan saran dalam penulisan Tugas Akhir ini. Semoga persahabatan
diantara kita tidak berakhir hanya di Teknik Kimia ini saja.
14.Abang dan Kakak stambuk atas setiap informasi dan saran yang diberikan dalam
penyusunan tugas akhir ini.
15.Teman-teman asisten di Laboratorium Operasi Teknik Kimia yang selalu
membantu dan memberikan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
16.Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut
memberikan bantuan kepada Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari pembaca.
Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca,
khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.
Medan, Januari 2013
Penulis,
INTI SARI
Pembuatan Bio Oil dilakukan dengan proses pirolisis cepat tanpa
menggunakan oksigen dengan menggunakan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi
dalam reaktor fluidized bed pada suhu 500oC dan tekanan 4 atm.
Pabrik Bio Oil ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000
ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan
berlokasi di Kabupaten Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan
adalah 17.303,3 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 250 orang dengan
bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur
utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan Bio Oil ini adalah: Total Modal Investasi : Rp 332.374.513.833,97,- Total Biaya Produksi : Rp 137.349.498.935,- Hasil Penjualan : Rp 400.975.063.507,11,- Laba Bersih : Rp 188.861.354.459,-
Profit Margin (PM) : 65,417 %
Break Even Point (BEP) : 27,680 %
Return on Investment (ROI) : 56,822 %
Pay Out Time (POT) : 2tahun
Return on Network (RON) : 94,703 %
Internal Rate of Return (IRR) : 72,92
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit ini layak untuk
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1
1.2 Perumusan Masalah ... I-3
1.3 Tujuan Perancangan ... I-4
1.4 Ruang Lingkup Perancangan ... I-4
1.5 Manfaat Perancangan ... I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Biomassa ... II-1
2.2 Bio Oil ... II-2
2.3 Pirolisis ... II-3
2.4 Seleksi Proses ... II-5
2.5 Deskripsi Proses ... II-5
2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ... II-6
2.5.2 Proses Pirolisis Cepat... II-6
2.5.3 Tahap Pemurnian ... II-6
2.6 Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-7
2.7 Spesifikasi Bahan Baku ... II-7
2.7.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) ... II-7
2.7.2 Nitrogen ... II-8
2.7.3 Kalium Karbonat (K2CO3) ... II-8
2.7.4 Air (H2O) ... II-8
2.8.1.1 Bio Oil (C3H8O) ... II-9
2.8.2 Produk Samping ... II-10
2.8.2.1 Arang ... II-10
2.8.2.2 Gas Tidak Terkondensasi ... II-10
2.8.2.2.1 Metana (CH4) ... II-10
2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2) ... II-11
2.8.2.2.3 Gas Hidrogen (H2) ... II-12
BAB III NERACA MASSA ... III-1
BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-2
6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ... VI-9
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-10
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-16
BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (steam) ... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ... VII-2
7.2.1 Kebutuhan Air Proses ... VII-2
7.2.2 Kebutuhan Air Lainnya ... VII-3
7.2.3 Screening ... VII-5
7.2.4 Sedimentasi ... VII-5
7.2.5 Klarifikasi ... VII-6
7.2.6 Filtrasi ... VII-7
7.2.7 Demineralisasi ... VII-7
7.2.7.1 Penukar Kation (Cation Exchanger) ... VII-8
7.2.7.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ... VII-9
7.2.8 Deaerasi ... VII-10
7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-11
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-12
7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-12
7.6.1 Bak Penampungan (BP) ... VII-14
7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA)... VII-14
7.6.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-15
7.6.4 Unit Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge VII-16
7.6.5 Tangki Sedimentasi (TS) ... VII-19
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-19
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1
8.1.1 Faktor Primer/Utama ... VIII-1
8.1.2 Faktor Sekunder ... VIII-2
8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7
8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-8
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ... IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-6
9.4.3 Direktur ... IX-6
9.4.4 Sekretaris ... IX-7
9.4.5 Manajer Produksi ... IX-7
9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ... IX-8
9.5 Sistem Kerja ... IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-9
9.7 Sistem Penggajian ... IX-11
9.8 Tata Tertib ... IX-13
9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-13
BAB X ANALISIS EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (MCI) . X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-3
10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4
10.2 Total Penjualan / Total Sales ... X-5
10.3 Bonus Perusahaan ... X-5
10.4 Perkiraan Rugi / Laba Usaha ... X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-6
10.5.1 Profit Margin (PM)... X-6
10.5.2 Break Even Point (BEP) ... X-6
10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-7
10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-7
10.5.5 Return on Network (RON) ... X-7
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-8
BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN ... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ... xv
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS . LD-1
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi Indonesia ... I-1
Gambar 2.1 Skema Reaktor Fluidized Bed ... II-5
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ... VI-4
Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-4
Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali ... VI-5
Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki ... VI-12
Gambar 6.5 Instrumentasi pada Pompa ... VI-12
Gambar 6.6 Instrumentasi pada Reaktor ... VI-13
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Cooler ... VI-14
Gambar 6.8 Instrumentasi pada Knock Out Drum ... VI-14
Gambar 6.9 Instrumentasi pada Compressor ... VI-15
Gambar 6.10 Instrumentasi pada Absorber ... VI-15
Gambar 6.11 Instrumentasi pada Stripper... VI-16
Gambar 6.12 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ... VI-17
Gambar 9.1 Struktur organisasi Pabrik Pembuatan Bio Oil ... IX-16
Gambar LA.1 Diagram Alir Unit Persiapan Tandan Kosong Kelapa Sawit LA-2
Gambar LA.2 Diagram Alir Reaktor Fluidized Bed ... LA-3
Gambar LA.3 Diagram Alir Combuster ... LA-6
Gambar LA.4 Diagram Alir Siklon 1 ... LA-18
Gambar LA.5 Diagram Alir Siklon 2 ... LA-20
Gambar LA.6 Diagram Alir Kondensor ... LA-21
Gambar LA.7 Diagram Alir Knock Out Drum ... LA-22
Gambar LA.8 Diagram Alir Kolom Absorpsi dan Stripping ... LA-23
Gambar LB.1 Diagram Alir Panas Persiapan Bahan Baku ... LB-4
Gambar LB.2 Diagram Alir Panas Combuster ... LB-6
Gambar LB.3 Diagram Alir Panas Reaktor Fluidized Bed ... LB-13
Gambar LB.4 Diagram Alir Cooler ... LB-16
Gambar LB.7 Diagram Alir Kolom Absorber ... LB-22
Gambar LB.8 Diagram Alir Heat Exchanger... LB-25
Gambar LB.9 Diagram Alir Kolom Stripper ... LB-28
Gambar LB.10 Diagram Alir Cooler ... LB-31
Gambar LC.1 Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit ... LC-1
Gambar LC.2 Horizontal Screw Conveyor Umpan TKKS ... LC-7
Gambar LC.3 Space-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator ... LC-9
Gambar LC.4 Bin Umpan Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Tutup
Datar ... LC-10
Gambar LC.5 Horizontal Screw Conveyor Umpan TKKS ... LC-12
Gambar LC.6 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch Insulation ... LC-22
Gambar LC.7 Bin dengan Tutup Datar ... LC-25
Gambar LC.8 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch Insulation ... LC-27
Gambar LC.9 Bin dengan Tutup Datar ... LC-30
Gambar LC.10 Knock Out Drum tipe Vertikal dengan Tutup dan Alas
Berbentuk Segmen Elips (TorisphericalHead) ... LC-37
Gambar LC.11 Tutup Knock Out Drum dengan Menggunakan
Torispherical Head ... LC-39
Gambar LC.12 Blower tipe Fan Centrifugal ... LC-82
Gambar LC.13 Combuster (B-201) ... LC-87
Gambar LC.14 Spesifikasi Combuster... LC-90
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Scren ... LD-1
Gambar LD.2 Sketsa Pompa P-701 ... LD-2
Gambar LD.3 Sketsa 3D Bak Sedimentasi ... LD-7
Gambar LD.4 Sketsa Pompa Sedimentasi P-702 ... LD-9
Gambar LD.5A Sketsa Tangki Pelarutan Alum (T-701) ... LD-14
Gambar LD.5B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Alum (T-701) ... LD-17
Gambar LD.6 Sketsa Pompa Alum P-703 ... LD-18
Gambar LD.7A Sketsa Tangki Pelarutan Soda Abu (T-702) ... LD-24
Gambar LD.7B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Soda Abu (T-702)... LD-27
Gambar LD.9 Sketsa Clarifier (C-701) ... LD-33
Gambar LD.10 Sketsa 3D Bak Penampung Sementara Hasil Cla rifier
(B-702) ... LD-36
Gambar LD.11 Sketsa Pompa Clarifier (P-705) ... LD-37
Gambar LD.12 Sketsa Tangki Sand Filter (F-702) ... LD-43
Gambar LD.13 Sketsa Pompa Sand Filter (P-706) ... LD-46
Gambar LD.14 Sketsa Menara Air (T-703) ... LD-51
Gambar LD.15ASketsa Tangki Pelarutan Asam Sulfat (T-706) ... LD-53
Gambar LD.15BSketsa Tangki Pelarutan Asam Sulfat ... LD-56
Gambar LD.16 Sketsa Pompa Asam Sulfat (P-709)... LD-57
Gambar LD.17 Sketsa Cation Exchanger (S-701) ... LD-63
Gambar LD.18 Sketsa Pompa Cation Exchanger (P-707) ... LD-64
Gambar LD.19 Sketsa Anion Exchanger (S-702) ... LD-70
Gambar LD.20ASketsa Tangki Pelarutan NaOH (T-707) ... LD-72
Gambar LD.20B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan NaOH ... LD-75
Gambar LD.21 Sketsa Pompa NaOH (P-710) ... LD-76
Gambar LD.22 Sketsa Pompa Anion Exchanger (P-708) ... LD-82
Gambar LD.23 Sketsa Tangki Air Umpan Deaerator (T-708) ... LD-87
Gambar LD.24 Sketsa Pompa Air Umpan Deaerator (P-711) ... LD-90
Gambar LD.25 Sketsa Tangki Pelarutan Kaporit (T-704) ... LD-95
Gambar LD.25BSketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Kaporit (T-704) ... LD-98
Gambar LD.26 Sketsa Tangki Domestik (T-705)... LD-99
Gambar LD.27 Sketsa Pompa Domestik (P-707) ... LD-101
Gambar LD.28 Sketsa Deaerator (D-701) ... LD-106
Gambar LD.29 Sketsa Pompa Deaerator (P-713) ... LD-109
Gambar LD.30ASketsa Water Cooling Tower (M-701) ... LD-114
Gambar LD.30BGrafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower LD-115
Gambar LD.30CKurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy) ... LD-116
Gambar LD.31 Sketsa Pompa Water Cooling Tower (P-708) ... LD-117
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Produk Samping Tanaman dan Olahan Kelapa Sawit untuk
Setiap Hektar ... I-3
Tabel 2.1 Jenis Proses Produksi ... II-4
Tabel 2.2 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-7
Tabel 2.3 Spsesifikasi Nitrogen ... II-8
Tabel 2.4 Karakterisasi Bio Oil ... II-8
Tabel 2.5 Komposisi Gas Tidak Terkondensasi ... II-9
Tabel 3.1 Neraca Massa Unit Persiapan Baku ... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Combuster (B-201)... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Siklon (F-201) ... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Siklon (F-202) ... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor (E-202) ... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Knock Out Drum (D-201) ... III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa Kolom Absorber (AD-301) ... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa Kolom Stripper (S-301) ... III-4
Tabel 4.1 Neraca Panas Unit Persiapan Bahan Baku ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Combuster (B-201)... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... IV-2
Tabel 4.4 Neraca Panas Cooler (E-201) ... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor (E-202) ... IV-3
Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-203) ... IV-3
Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Absorber (AD-301) ... IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas Heat Exchanger (E-302) ... IV-4
Tabel 4.9 Neraca Panas Kolom Stripper (S-301) ... IV-4
Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler (E-301) ... IV-4
Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler (E-303) ... IV-4
Tabel 6.2 Daftar Penggunaan Instrumen pada Pra Rancangan Pabrik
Pembuatan Bio Oil dengan Bahan Baku Tandan Kosong
Kelapa Sawit Melalui Proses Pirolisis Cepat ... VI-11
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (steam) Pabrik ... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pabrik ... VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli, Daerah Kawasan Industri Medan ... VII-4
Tabel 8.1 Luas Areal Pabrik ... VIII-9
Tabel 8.2 Luas Jalan ... VIII-9
Tabel 8.3 Luas Perumahan Karyawan ... VIII-10
Tabel 8.4 Perincian Luas Tanah ... VIII-10
Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan ... IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11
Tabel LA-1 Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku TKKS ... LA-2
Tabel LA-2 Neraca Massa pada Reaktor Fluidized Bed ... LA-5
Tabel LA-3 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi CH4 ... LA-8
Tabel LA.4 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi CO ... LA-9
Tabel LA.5 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi H2 ... LA-10
Tabel LA.6 Neraca Massa pada Keseluruhan Reaksi Pembakaran Alur 18 .. LA-11
Tabel LA.7 Komposisi Gas Alam ... LA-11
Tabel LA.8 Pembakaran Gas Alam CH4 ... LA-13
Tabel LA.9 Pembakaran Gas Alam C2H6 ... LA-14
Tabel LA.10 Pembakaran Gas Alam C3H8 ... LA-16
Tabel LA.11 Pembakaran Gas Alam C5H12... LA-17
Tabel LA.12 Neraca Massa Keseluruhan Reaksi Pembakaran Gas Alam ... LA-17
Tabel LA.13 Neraca Massa Keseluruhan Combuster ... LA-18
Tabel LA.14 Neraca Massa pada Siklon 1(F-201) ... LA-19
Tabel LA.15 Neraca Massa pada Siklon 2 (F-202) ... LA-21
Tabel LA.18 Neraca Massa pada Kolom Absorber (AD-301) ... LA-25
Tabel LA.19 Neraca Massa pada Kolom Stripper (S-301)... LA-26
Tabel LB.1 Nilai Konstanta A.B,C dan D untuk perhitungan Cp Cairan ... LB-2
Tabel LB.2 Nilai Konstanta A.B,C,D dan E untuk perhitungan Cp Gas ... LB-2
Tabel LB.3 Kontribusi Unsur dan Gugus untuk Estimasi Cp ... LB-2
Tabel LB.4 Data Panas Pembentukan Standard ... LB-3
Tabel LB.5 Neraca Panas Masuk Unit Persiapan Bahan Baku ... LB-5
Tabel LB.6 Neraca Panas Keluar Unit Persiapan Bahan Baku ... LB-5
Tabel LB.7 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 19 ... LB-7
Tabel LB.8 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 28 ... LB-7
Tabel LB.9 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 29 ... LB-7
Tabel LB.10 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-7
Tabel LB.11 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-8
Tabel LB.12 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-9
Tabel LB.13 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-9
Tabel LB.14 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-10
Tabel LB.15 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-11
Tabel LB.16 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-11
Tabel LB.17 Neraca Panas Keluar Combuster Alur 30 ... LB-12
Tabel LB.18 Neraca Panas Keseluruhan Combuster (B-201) ... LB-13
Tabel LB.19 Neraca Panas Masuk Reaktor Fluidized Bed ... LB-14
Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Reaktor Fluidized Bed ... LB-14
Tabel LB.21 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-15
Tabel LB.22 Neraca Panas Keseluruhan Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... LB-16
Tabel LB.23 Neraca Panas Masuk Cooler ... LB-17
Tabel LB.24 Neraca Panas Keluar Cooler ... LB-17
Tabel LB.25 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-201) ... LB-18
Tabel LB.26 Neraca Panas Masuk Kondensor ... LB-19
Tabel LB.27 Neraca Panas Keluar Kondensor ... LB-19
Tabel LB.28 Neraca Panas Keseluruhan Kondensor (E-202) ... LB-20
Tabel LB.30 Neraca Panas Keluar Cooler (E-203) ... LB-21
Tabel LB.31 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-203) ... LB-22
Tabel LB.32 Neraca Panas Masuk Kolom Absorber Alur 18 ... LB-23
Tabel LB.33 Neraca Panas Masuk Kolom Absorber Alur 25 ... LB-23
Tabel LB.34 Neraca Panas Keluar Kolom Absorber Alur 19 ... LB-24
Tabel LB.35 Neraca Panas Keluar Kolom Absorber Alur 20 ... LB-24
Tabel LB.36 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-24
Tabel LB.37 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Absorber (AD-301) ... LB-25
Tabel LB.38 Neraca Panas Masuk Heat Exchanger Alur 20 ... LB-26
Tabel LB.39 Neraca Panas Masuk Heat Exchanger Alur 22 ... LB-26
Tabel LB.40 Neraca Panas Keluar Heat Exchanger Alur 21 ... LB-27
Tabel LB.41 Neraca Panas Keluar Heat Exchanger Alur 24 ... LB-27
Tabel LB.42 Neraca Panas Keseluruhan Heat Exchanger (E-302) ... LB-27
Tabel LB.43 Neraca Panas Masuk Kolom Stripper Alur 21 ... LB-28
Tabel LB.44 Neraca Panas Keluar Kolom Stripper Alur 22 ... LB-28
Tabel LB.45 Neraca Panas Keluar Kolom Stripper Alur 23 ... LB-29
Tabel LB.46 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-29
Tabel LB.47 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Stripper (S-301) ... LB-30
Tabel LB.48 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 24 ... LB-31
Tabel LB.49 Neraca Panas Keluar Cooler Alur 25 ... LB-31
Tabel LB.50 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-301) ... LB-32
Tabel LB.51 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 26 ... LB-32
Tabel LB.52 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 27 ... LB-33
Tabel LB.53 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-303) ... LB-33
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LE-2
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Import ... LE-6
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non Import ... LE-7
Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Import ... LE-7
Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas ... LE-17
Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ... LE-18
Tabel LE.10 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ... LE-20
Tabel LE.11 Perhitungan Biaya Depresiasi ... LE-21
INTI SARI
Pembuatan Bio Oil dilakukan dengan proses pirolisis cepat tanpa
menggunakan oksigen dengan menggunakan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi
dalam reaktor fluidized bed pada suhu 500oC dan tekanan 4 atm.
Pabrik Bio Oil ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000
ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan
berlokasi di Kabupaten Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan
adalah 17.303,3 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 250 orang dengan
bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur
utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan Bio Oil ini adalah: Total Modal Investasi : Rp 332.374.513.833,97,- Total Biaya Produksi : Rp 137.349.498.935,- Hasil Penjualan : Rp 400.975.063.507,11,- Laba Bersih : Rp 188.861.354.459,-
Profit Margin (PM) : 65,417 %
Break Even Point (BEP) : 27,680 %
Return on Investment (ROI) : 56,822 %
Pay Out Time (POT) : 2tahun
Return on Network (RON) : 94,703 %
Internal Rate of Return (IRR) : 72,92
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit ini layak untuk
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Selama ini Indonesia menggunakan BBM (Bahan Bakar Minyak) sebagai
sumber daya energi primer secara dominan dalam perekonomian nasional.Pada saat
ini bahan bakar minyak (BBM) yang ada di pasaran disintesis dari produk petrokimia
yang menggunakan bahan baku berasal dari minyak bumi. Ketersediaan minyak
bumi sangat terbatas dan merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui,
sehingga harganya akan semakin meningkat. Indonesia yang saat ini bukan sebagai
negara pengekspor minyak bumi diperkirakan juga akan mengimpor bahan bakar
minyak, karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan
domestik yang meningkat cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri. Untuk
itu perlu dilakukan upaya penghematan serta upaya pengalihan bahan bakar minyak
dari bahan yang berasal dari minyak bumi menjadi sumber energi yang dapat
diperbarui (www.indobiofuel.com, 2006).
Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi di Indonesia
(Ditjen Migas, 2010)
Dari gambar 1.1 dapat dilihat bahwa pada tahun 2010 cadangan minyak bumi
Sumatera Selatan (11,2%) dan Kalimantan (8,6%) dari total cadangan minyak bumi
(Ditjen migas, 2010).
Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah
pemanfaatan biomassa menjadi bio oil.Bio oil merupakan salah satu alternatif yang
dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti BBM. Bio oil adalah bahan bakar
cair bewarna gelap beraroma seperti asap dan di produksi dari biomassa, seperti
kayu, kulit kayu atau biomassa lainnya yang mengandung sellulosa. Pengembangan
bio-oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi solar dan dapat menggantikan
posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran,
boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin.
Bio oil dapat diperoleh dari biomassa yang berperan sebagai sumber daya
alam yang terbarukan. Bahan baku untuk biooil pada dasarnya adalah bahan yang
mengandung selulosa. Bahan baku tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, kertas,
bagas dan bahan-bahan lain. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi
seperti kulit kayu cenderung menghasilkan rendemen biooil yang rendah (60-65%).
Bahan baku dengan kandungan selulosa yang tinggi, cenderung menghasilkan
rendemen biooil yang lebih tinggi (75-93 %)(Winanti dan Masfuchah,2011).
Biomassa yang digunakan untuk memproduksi bio oil dapat diperoleh dari
limbah pertanian, hutan, perkebunan, industri, dan rumah tangga.Negara-negara
tropis seperti Indonesia umumnya memiliki biomassa yang berlimpah.Sekitar 250
milyar ton per tahun dihasilkan dari biomassa hutan dan limbah pertanian. Limbah
pertanian secara umum berasal dari perkebunan kelapa sawit, tebu, kelapa serta sisa
panen dan lain-lainnya yang mencapai kira-kira 40 milyar ton per tahun
(Saputradkk., 2007).
Perkebunan kelapa sawit salah satu agribisnis yang cukup besar dan
mempunyai pasar yang sangat baik di dunia karena hasil produksinya yaitu minyak
goreng.Perkebunan kelapa sawit Indonesia merupakan perkebunan nomor dua
terbesar di dunia setelah Malaysia.
Pengembangan perkebunan kelapa sawit di Indonesia berjalan sangat pesat.
pengusahaan kelapa sawit juga berubah yaitu dari sebelumnya hanya perkebunan
besar, tetapi saat ini telah mencakup perkebunan rakyat (PR) dan perkebunan besar
swasta (PBS).Sumatera mendominasi ketiga jenis pengusahaan, sedangkan
Kalimantan dan Sulawesi menjadi lokasi pengembangan perkebunan swasta dan
perkebunan rakyat (Lembaga Riset Perkebunan Indonesia, 2007).
Sumatera Utara memiliki perkebunan kelapa sawit yang luas, sehingga
potensi tandan kosong kelapa sawit sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan
baku produksi bio oil karena tandan kosong kelapa sawit sangat melimpah jumlah
nya karena selama ini hanya diolah dengan cara pembakaran untuk menghasilkan
abu. Oleh karena itu dipilih tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku bio oil.
Limbah padat yang berasal dari pengolahan kelapa sawit berupa tandan
kosong kelapa sawit, cangkang atau tempurung, serat, lumpur, dan bungkil. Dalam 1
ha lahan pertanaman kelapa sawit akan dihasilkan limbah sekitar 6,75 ton limbah
tandan kosong kelapa sawit dan 22 ton limbah pelepan kelapa sawit. Setiap
pengolahan 1 ton tandan buah segar akan menghasilkan limbah padat berupa tandan
kosong kelapa sawit sebanyak 200 – 250 kg (CV. Meori Agro, 2012).
Biomassa atau produk samping yang dihasilkan dari tanaman dan pengolahan
kelapa sawit untuk setiap satu satuan luas tanaman kelapa sawit (ha) dalam setahun
adalah 10,011 metrik kg bahan kering seperti terlihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 1.1 Produk samping tanaman dan olahan kelapa sawit untuk setiap hektar
No. Biomassa Segar (kg) Bahan Kering (%)
Bahan Kering (kg) 1. Daun tanpa lidi 1.430 46.18 658
2. Pelepah 6.292 26.07 1.640
3. Tandan kosong 3.680 92.10 3.386 4. Serat perasan 2.880 93.11 2.681
5. Lumpur sawit 4.704 24.07 1.132
1.2 Perumusan Masalah
Potensi bio oil yang mempunyai kegunaan sebagai bahan bakar alternatif
yang dapat menggantikan peran bahan bakar fosil harus terus ditingkatkan produksi
nya agar Indonesia mempunyai suatu bahan bakar alternatif yang dapat dibuat dari
bahan-bahan yang banyak terdapat di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan suatu
usaha agar produksibio oil dapat dipenuhi dengan cara mendirikan pabrik bio oil.
Penggunaan bio oil sangat luas karena setelah bio oil di upgrade maka
akandidapatkan produk berupa bahan bakar minyak bio misalnya bio kerosene,
biodiesel dan lain-lain dan juga dapat digunakan sebagai pensubstitusi bahan bakar
solar yang dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar kendaraan. Perancangan pabrik
bio oil ini menggunakan bahan baku utama tandan kosong kelapa sawit, yang
diperoleh dari limbah hasil produksi kelapa sawit oleh perusahaan pengolahan kelapa
sawit. Pemilihan bahan baku ini didasarkan atas pertimbangan bahwa tandan kosong
kelapa sawit sangat melimpah jumlahnya di Indonesia ini dan belum dimanfaatkan
dengan baik. Pembuatan bio oil akan menggunakan proses pirolisis cepat (fast
pyrolisis).Proses pirolisis cepat biomassa dari tandan kosong kelapa sawit ini
merupakan alternatif untuk menghasilkan bio oil yang bersifat renewable. Dan
permintaan bio oil di perdagangan dunia sangat tinggi, sehingga terbuka
kemungkinan untuk mengekspor produk ini keluar negeri. Dengan terpenuhinya
kebutuhan bio oil di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya
pengeluaran negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya
kesejahteraan masyarakat.
1.3 Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan
kosong kelapa sawit adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi
neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan
bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalam
pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik
1.4 Ruang Lingkup Perancangan
Ruang lingkup dari perancangan pabrik bio oil adalah seperti berikut :
a. Penanganan umpan (feed handling)
b. Pengecilan ukuran dan pengeringan (resizing and drying)
c. Proses pirolisis cepat(fast pyrolysis process)
d. Proses pendinginan mendadak(quenching)
e. Proses pemurnian bio oil(finishing)
1.5 Manfaat Perancangan
Manfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik bio oil dengan proses
pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit adalah seperti berikut ini.
a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya
tentang proses pembuatan bio oil melalui proses pirolisis cepat.
b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam
perkuliahan.
c. Membuka pemikiran mahasiswa dan masyarakat terhadap perkembangan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biomassa
Biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat di dunia dan khususnya
menjadi sumber energi yang menarik bagi banyak Negara karena ketersediaan dan
keberlanjutan nya.Biomassa terutama berasal dari sektor pertanian dan
kehutanan.Sekarang ini, berbagai bentuk biomassa telah diolah di seluruh dunia
untuk digunakan sebagai pembangkit energi.Biomassa menghasilkan sumber energi
bersih terbarukan yang dapat meningkatkan lingkungan, ekonomi dan keamanan
energi.Salah satu sumber biomassa yang banyak di dapatkan di Asia Tenggara adalah
berasal dari kelapa sawit.Tandan kosong kelapa sawit, serat dan cangkang umumnya
dianggap limbah (Seith, 2009).
Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari tumbuhan dan
hewan.Biomassa mengandung energi dari matahari. Tanaman menyerap energi
matahari dalam proses fotosintesis. Energi kimia dalam tanaman akan diteruskan ke
hewan dan manusia memakannya. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan
karena kita akan selalu bisa menanam lebih banyak pohon dan tanaman, dan limbah
sampah akan selalu ada. Beberapa contoh dari bahan bakar biomassa adalah kayu,
tanaman, pupuk dan beberapa sampah.Biomassa adalah bagian dari siklus karbon
dimana karbon di udara di konversikan menjadi biological dengan fotosintesis.
Biomassa merupakan sumber energi terbarukan.Biomassa dipandang lebih
ramah lingkungan dan lebih tahan lama daripada bahan bakar fosil. Biomassa
memiliki keuntungan lain yang signifikan dibandingkan dengan bahan bakar fosil
yaitu tanaman yang cocok untuk memproduksi biomassa dan biofuel dapat tumbuh
hampir dimana saja di seluruh dunia. Bahan bakar fosil seperti bensin atau gas dan
jenis-jenis bahan bakar fosil hanya diproduksi di daerah tertentu di dunia, tetapi
biomassa dapat dibuat dimana saja (Tahir,2009).
Komponen umum dalam suatu biomassa terbagi atas 3 yaitu:
3. Lignin mempunyai cabang yang panjang, polimer mononuclear aromatik,
sering berikatan untuk menggabungkan serat selulosa dan hemiselulosa untuk
membentuk gugus lignoselulosa (Brown, 2011).
Ada 3 metode yang dapat digunakan untuk mengubah biomassa dengan cara
termokimia yaitu pembakaran, gasifikasi dan pirolisis. Pirolisis dianggap sebagai
teknologi yang baik untuk menghasilkan produk cairan diantara ketiga proses
termokimia diatas. Pirolisis adalah degradasi termal biomassa tanpa menggunakan
oksigen. Produk pirolisis terdiri dari bio oil (gas terkondensasi), gas sintetik (gas
tidak terkondensasi) dan arang ( Seith, 2009).
Padatan dalam produk pirolisis disebut arang yang pada umumnya
mengandung karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit persentase unsur
logam.Komponen cair adalah campuran air dan senyawa organik teroksigenasi (bio
oil) seperti asam karboksilat, alkohol, keton, aldehid, hidrokarbon, dll.Gas dalam
pirolisis mengandung hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, metana
dll.Jumlah dari produk pirolisis ini tergantung dari suhu operasi, panas reaksi, dan
waktu tinggal di dalam reaktor (Benanti et al, 2011).
2.2 Bio Oil
Bio oil merupakan salah satu jenis bioenergi yang dapat dimanfaatkan
sebagai pensubstitusi bahan bakar solar. Bio oil adalah bahan bakar cair berwarna
gelap, beraroma seperti asap dan diproduksi dari biomassa seperti kayu, kulit kayu,
kertas atau biomassa lainnya melalui teknologi pirolisis cepat.
Pemanfaatan bio oil sebagai pensubstitusi bahan bakar sebenarnya sudah
dikenal sejak lama.Bio oil terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit
kandungan sulfur yang dapat dihilangkan. Komponen organik terbesar dalam bio oil
yaitu lignin, alkohol, asam organik, dan karbonil (Winanti dan Masfuchah,2011).
Bio oil dibentuk dari suatu proses yang disebut pirolisis dimana bahan baku
biomassa seperti serbuk gergaji kayu atau ampas tebu dipanaskan pada suhu
400-500oC tanpa adanya oksigen. Bio oil mengandung hingga 25% air.Komponen air di
dalam bio oil bukan pada fasa yang terpisah dan merupakan hal yang penting karena
Bio oil dari biomassa mengandung aldehid, keton, dan senyawa lain yang
dapat bereaksi melalui kondensasi aldol selama penyimpanan atau penanganan yang
akan menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dalam sifat fisik. Viskositas dan
kadar air dapat meningkat dan volatilitas berkurang. Variabel yang paling penting
dalam hal ini adalah suhu.Bio oil mempunyai kandungan air hingga 25% dan tidak
dapat langsung dipisahkan.Berbeda dengan bahan bakar minyak bumi, bio oil berisi
kandungan oksigen yang besar biasanya sebanyak 45-50%.Kehadiran oksigen adalah
perbedaan utama untuk perbedaan sifat antara bahan bakar hidrokarbon dan bio oil
ini.
Bio oil dapat dibuat dari berbagai limbah biomassa dari hutan dan pertanian.
Potensi limbah bahan baku biomassa yang baik termasuk ampas tebu, sekam padi,
jerami padi, gandum dan kayu. Biomassa yang digunakan untuk pembuatan bio oil
harus mempunyai kandungan air sekitar 50-60% (basis basah). Pengeringan pasif
yang dilakukan pada musim yang panas dapat mengurangi kadar air hingga 30%.
Pengeringan aktif di dalam silo dapat mengurangi kadar air sampai 12% (Steele,
2005).
Rumus molekul dari biomassa diasumsikan adalah C100H120O40 (Benanti et al,
2011).Reaksi umum dari pembentukan bio oil adalah:
(C100H120O40) 500oC 6,203C3H8O +66,976 C + 6,404 CO2 + 3,852 CO + 9,734 H2
+ 17,136 H2O + 4,159 CH4
2.3 Pirolisis
Pirolisis adalah dekomposisi termal dari komponen organik tanpa adanya
oksigen untuk mengkonversi biomassa menjadi cairan, gas dan arang.Cairan yang
dihasilkan ini kemudian dikenal sebagai bio oil (Dhaniswara dan Pratiwi, 2010).
Proses pirolisis terbagi atau konvensional dan pirolisis cepat tergantung dari kondisi
operasi yang digunakan. Pirolisis konvensional juga dikenal sebagai pirolisis lambat.
1. Pirolisis Lambat
Pirolisis lambat sudah diaplikasikan sejak beribu tahun yang lalu dan digunakan
dengan waktu tinggal antara 5 – 30 menit.Panas reaksi dari pirolisis lambat ini lebih rendah dari yang digunakan di pirolisis cepat.
2. Pirolisis Cepat
Pirolisis cepat adalah proses dengan temperatur tinggi dimana biomassa
dipanaskan tanpa kehadiran oksigen. Pirolisis cepat menghasilkan 60 – 75% bio oil, 15 – 25% berat dari arang padat dan 10 – 20% gas yang tidak terkondensasi tergantung dari bahan baku yang digunakan. Tidak ada limbah yang dihasilkan,
karena bio oil dan arang dapat digunakan sebagai bahan bakar dan gas dapat
digunakan kembali di dalam proses. Pirolisis cepat menggunakan panas reaksi
yang lebih tinggi dari pirolisis lambat.Temperatur reaksi dari pirolisis cepat
adalah sekitar 425 – 500oC dengan waktu tinggal < 2 detik (Steele, 2005). Tabel 2. Jenis Proses Produksi
Proses
Produk
Cair Arang Gas
Pirolisis Cepat
Temperatur 400 – 600oC
Waktu tinggal uap panas pendek (<2 detik)
75 % 12 % 13 %
Pirolisis Menengah Temperatur 500oC
Waktu tinggal uap panas sedang
50 % 25 % 25 %
Pirolisis Lambat
Temperatur 350 – 400oC Waktu tinggal yang lebih lama
30 % 35 % 35 %
Gasifikasi
Temperatur tinggi 800oC Waktu tinggal yang lebih lama
5 % 10 % 85 %
(Winanti dan Masfuchah,2011)
Yield dari bio oil dipengaruhi oleh temperatur, panas reaksi dan waktu tinggal
dari bahan baku (Lindfors, 2009). Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pirolisis
adalah:
a. Suhu pirolisis, yang berpengaruh terhadap hasil pirolisis, karena dengan
b. Waktu pirolisis, yang berpengaruh terhadap kesempatan untuk bereaksi. Waktu
reaksi yang panjang akan meningkatkan hasil cair dan gas sedangkan hasil padat
nya akan menurun. Waktu yang dibutuhkan tergantung pada jumlah dan jenis
bahan yang diproses.
c. Kadar air bahan, dimana nilainya yang tinggi akan menyebabkan timbulnya uap
air dalam proses pirolisis yang mengakibatkan tar tidak bisa mengembun di dalam
pendingin sehingga waktu yang digunakan untuk pemanasan semakin banyak.
d. Ukuran bahan, tergantung dari tujuan pemakaian, hasil arang dan ukuran alat yang
digunakan (Winanti dan Masfuchah,2011).
2.4 Seleksi Proses
Dari jenis-jenis proses pembuatan bio oil diatas yaitu dapat dilihat bahwa
proses pirolisis cepat akan menghasilkan yield bio oil yang tinggi dan produk
samping arang dan gas dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu pada tugas akhir pra
rancangan pabrik ini digunakan proses pirolisis cepat dan menggunakan reaktor
fluidized bed yang mempunyai perpindahan panas dan massa yang baik dan
menggunakan gas nitrogen sebagai gas untuk memfluidisasi biomassa yang ada di
dalam reaktor tersebut. Reaktor fluidized bed membutuhkan ukuran biomassa yang
kecil yaitu 2 – 3 mm. Berikut adalah skema reaktor fluidized bed.
2.5 Deskripsi Proses
Proses pembuatan bio oil dengan pirolisis cepat terdiri dari tiga proses utama
yaitu:
1. Tahap persiapan bahan baku
2. Proses pirolisis cepat
3. Tahap pemurnian
2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Proses pembuatan bio oil dimulai dari mempersiapkan bahan baku yang
digunakan yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) kering. Selanjutnya TKKS ini
akan dimasukkan ke dalam rotary cutter untuk memperkecil ukuran dengan tujuan
untuk mempercepat reaksi pirolisis, kemudian menuju belt conveyor dan dimasukkan
ke dalam screen untuk menyaring TKKS dari kotoran yang masih tersisa.
Selanjutnya akan diumpankan ke dalam reaktor fluidized bed dari bagian samping
reaktor. Selanjutnya, nitrogen akan diumpankan ke dalam reaktor yang berfungsi
sebagai fluidisasi dan pengikat oksigen. Temperatur yang digunakan dalam reaktor
adalah 500oC.
2.5.2 Proses Pirolisis Cepat
Proses utama dari pembuatan bio oil dari tandan kosong kelapa sawit adalah
proses pirolisis cepat. Dalam pirolisis cepat ini menggunakan suhu 500oC dan gas
nitrogen sebagai gas fluidisasi di dalam reaktor. Kompresor gas digunakan untuk
menaikkan tekanan gas nitrogen tersebut. Selanjutnya bahan baku TKKS yang ada di
dalam reaktor fluidized bed dipanaskan melalui jaket reaktor. Gas yang dihasilkan
dari proses ini dialirkan ke dalam siklon untuk memisahkan antara gas dan padatan
(char). Char tersebut kemudian ditampung di penampung char dan gas dialirkan ke
kondensor.
2.5.3 Tahap Pemurnian
Tahap terakhir dari pembuatan bio oil adalah tahap pemurnian. Gas yang
drum untuk memisahkan antara gas dan cairan yang terbentuk. Cairan yang
terkondensasi itulah yang disebut sebagai bio oil. Gas yang tidak terkondensasi akan
dialirkan ke dalam kolom absorber dan kolom stripper untuk memisahkan gas CO2
yang terkandung didalamnya. Kemudian gas yang tidak terkondensasi yang telah
dipisahkan CO2 nya dialirkan ke dalam combuster sebagai bahan bakar. Bio oil yang
telah didapatkan kemudian ditampung di dalam tangki penyimpanan.
2.6 Tandan Kosong Kelapa Sawit
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berlignin selulosa
yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit.
Basis satu ton tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21
ton (21%), minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (5%) dan sisanya merupakan limbah
dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang biji yang masing-masing sebanyak
0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%).
Tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan
baku pembuatan bio oil karena mengandung selulosa yang cukup tinggi yaitu sekitar
45%. Selama ini pengolahan tandan kosong kelapa sawit masih sangat terbatas yaitu
dibakar di dalam incinerator untuk dijadikan abu dan untuk pembuatan kompos
(Afriani, 2011).
2.7 Spesifikasi Bahan Baku
Bahan baku untuk proses pembuatan bio oil ini adalah tandan kosong kelapa
sawit yang diperoleh dari pabrik pengolahan kelapa sawit. Bahan baku pendukung
yang digunakan adalah nitrogen.
2.7.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Tandan kosong kelapa sawit yang digunakan merupakan limbah dari pabrik
pengolahan kelapa sawit.Komposisi tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada
Tabel 3. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit Basis Kering (%)
Selulosa 45,95
Hemiselulosa 22,84
Lignin 16,49
Abu 1,23
N 0,53
Minyak 2,41
(Afriani, 2011)
2.7.2 Nitrogen
Nitrogen digunakan sebagai gas pendorong atau fluidizing gas
partikel-partikel yang ada di dalam reaktor fluidized bed. Nitrogen merupakan gas inert yang
tidak ikut bereaksi dengan reaktan di dalam reaktor.Nitrogen mengisi 78,1% di
udara. Spesifikasi nitrogen dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 4. Spesifikasi Nitrogen
Karakteristik Nilai
Fasa Gas
Berat Molekul 14,00674
Densitas Cair 0,808 gr/cm3
Titik Didih -195,79oC
Titik Lebur -210oC
Kapasitas Panas 1,042 J/gK Entalpi Penguapan 2,7928 kJ/mol Konduktivitas Termal 25,83 mW/(m.K) (Anonim, 2012)
2.7.3 Kalium Karbonat (K2CO3)
Fungsi : sebagai campuran larutan absorben
1. Berat molekul : 138,205 gr/mol
2. Titik lebur : 891 0C
3. Densitas : 2,29 gr/cm3
4. Kelarutan dalam air : 112 g / 100 ml pada 200 C
5. Tidak larut didalam alkohol
6. Berupa padatan berbentuk serbuk
(Wikipedia,2010)
2.7.4 Air (H2O)
Fungsi: sebagai absorben gas karbondioksida (CO2) di dalam kolom Absorber
1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol
2. Titik lebur : 0C (1 atm)
3. Titik didih : 100C (1 atm)
4. Densitas : 1 gr/ml (4C)
5. Spesifik graviti : 1,00 (4C)
6. Viskositas : 0,8949 cP
7. Kapasitas panas : 1 kal/gr
8. Panas pembentukan : 80 kal/gr
9. Panas penguapan : 540 kal/gr
10.Temperatur kritis : 374C
11.Tekanan kritis : 217 atm
(Wikipedia,2010)
2.8 Spesifikasi Produk
2.8.1 Produk Utama
2.8.1.1Bio Oil (C3H8O)
Bio oil mempunyai sifat fisik meliputi:
1. Warna : Hitam
2. Bentuk fisik : Cair
3. Bau : Seperti asap
Tabel 5. Karakterisasi Bio Oil
Karakteristik Hasil
Kandungan air (% berat) 20-25
pH 2,2
Densitas pada 15oC (Kg/L) 1,207 High Heating Value (MJ/Kg) 16 – 19 Kandungan padatan (% berat) 0,01 – 0,02 Kandungan abu (% berat) ≤ 0,02 Titik nyala (oC) 48 – 55 Viskositas kinematik pada 40oC (cSt) 19
Karbon (% berat) 42,64
Hidrogen (% berat) 5,83 Nitrogen (% berat) 0,1
Sulfur (% berat) 0,01
Klorin ( % berat) 0,012 (Dynamotive, 2012)
2.8.2 Produk Samping
2.8.2.1Arang
Arang merupakan produk samping dari proses pirolisis cepat. Berikut ini
merupakan sifat fisik dari arang:
1. Warna : Hitam
2. Bentuk : Serbuk Padatan
3. Spesific Gravity : 1,7 – 1,9 4. pH : 7,5
2.8.2.2Gas Yang Tidak Terkondensasi
Pada proses pirolisis cepat terdapat gas yang terkondensasi yaitu yang disebut
bio oil dan gas yang tidak terkondensasi yang selanjutnya akan digunakan lagi di
dalam combuster. Adapun komposisi gas yang tidak terkondensasi dapat dilihat di
Tabel 6. Komposisi Gas Yang Tidak Terkondensasi
Komponen % Berat
CO2 6,404
CO 3,852
CH4 4,159
H2 9,734
(Benanti dkk, 2011)
2.8.2.2.1 Metana (CH4)
Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi.
1. Berat Molekul : 16,043 g/mol
2. Temperatur kritis : -82,7oC
3. Tekanan kritis : 45,96 bar
4. Fasa padat
• Titik cair : -182,5oC
• Panas laten : 58,68 kJ/kg 5. Fasa cair
• Densitas cair : 500 kg/m3
• Titik didih : -161,6oC
• Panas laten uap : 510 kJ/kg 6. Fasa gas
• Densitas gas : 0,717 kg/m3
• Faktor kompresi : 0,998
• Spesifik graviti : 0,55
• Spesifik volume : 1,48 m3/kg
• CP : 0,035 kJ/mol.K
• CV : 0,027 kJ/mol.K
• Viskositas : 0,0001027 poise
2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2)
Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi.
1. Berat Molekul : 44,01 g/mol
2. Temperatur kritis : 31oC
3. Tekanan kritis : 73,825 bar
4. Densitas kritis : 464 kg/m3
5. Fasa padat
• Densitas padat : 1η62 kg/m3
• Panas laten : 196,10ζ kJ/kg
6. Fasa cair
• Densitas cair : 1032 kg/m3 • Titik didih : -78,5oC
• Panas laten uap : η71,08 kJ/kg • Tekanan uap : η8,η bar
7. Fasa gas
• Densitas gas : 2,81ζ kg/m3 • Spesifik graviti : 1,η21
• Spesifik volume : 0,ηζ7 m3/kg • CP : 0,037 kJ/mol.K
• CV : 0,028 kJ/mol.K
• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol
(Wikipedia,2010)
2.8.2.2.3Gas Hidrogen (H2)
Fungsi: hasil gas yang tidak terkondensasi
1. Berat molekul : 2 gr/gmol
2. Titik lebur : -259,14 oC (1 atm)
3. Titik didih : -252,87 oC (1 atm)
4. Densitas : 0,08988 g/L (0C, 1 atm)
6. Kalor peleburan : 0,117 kJ/mol
7. Kalor penguapan : 0,904 kJ/mol
8. Kapasitas panas : 28,836 J/mol K
9. Temperatur kritis : 32,19 K
10.Tekanan kritis : 1,315 MPa
PC FC R-201 F-201 TT-202 TT-201 F-202 E-201 D-201 T-201 E-203 J-201 JB-101 G-101 C-101 C-102 C-105 C-103 RC-101 DM-101 S-101 TT-101 C-104 Flue Gas B-101 TC TC TC E-202 Udara 7 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 28 29 FC 30 T-101 FC LC LC FC LI FC LC FC PC TC T-102
Skala : Tanpa Skala
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PYROLISIS CEPAT
DENGAN KAPASITAS 12.000 TON/TAHUN TATA LETAK PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT
Digambar
Diperiksa / Disetujui
Nama : Toni Rizki Aruan NIM : 080405010
1. Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si NIP : 196501 15 199003 1 002 2. Nama : Prof. Dr. Ir. Rosdanelli H., MT NIP : 196808 08 199403 2 003
Tanggal Tanda Tangan
TC TC TC FC FC LC LC PC TC 24 LI 20 21 22 23 25 26 27 18 FC 19 FC PC Air Pendingin T-301 E-301 E-302 J-301 J-302 AD-301 S-301 JB-301 E-303 Steam Air Pendingin Bekas Kondensat
Kode Alat Keterangan
G-101 Gudang Bahan Baku C-101 C-102 C-104 C-103 Belt Conveyor Belt Conveyor Srew Conveyor Srew Conveyor RC-101 DM-101 S-101 TT-101 R-201 F-201 TT-202 TT-201 E-202 J-201 D-201 JB-101 F-202 Rotary Cutter Disk Mill Vibrating Screen Bin TKKS C-105 Bucket Elevator
Fluidized Bed Reactor Cyclone Separator I Cyclone Separator II
Bin Penampung Char Bin Penampung Char
Condenser
Pompa Bio-Oil
E-201 Cooler
Knock Out Drum
Blower Udara JB-301 Compressor Gas CO2
T-101 Tangki N2
T-201 Tangki Bio-Oil B-101 Combuster
E-203 Cooler
T-102 Tangki Gas Alam
E-302 E-303 E-301 S-301 AD-301 Heater Cooler Cooler Kolom Absorpsi Gas
Stripper
J-301 Pompa KHCO3
J-302 Pompa K2CO3
BAB III
NERACA MASSA
Berikut ini adalah hasil perhitungan neraca massa pra rancangan pabrik
pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit (TKKS) melalui
proses pirolisis cepat, dengan perincian sebagai berikut :
Kapasitas produksi : 12.000 ton/tahun atau 1.515,1515 kg/jam
Waktu kerja per tahun : 330 hari
Satuan operasi : kg/jam
3.1 Unit Persiapan Bahan Baku
Tabel 3.1 Neraca massa Unit Persiapan Bahan Baku
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 5 Alur 4
Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) 6.379,5853 1.594,8963
7.974,4817
Total 7.974,4817 7.974,4817
3.2 Reaktor Fluidized Bed (R-201)
Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Fluidized Bed (R-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 7 Alur 8 Alur 9
TKKS 7.974,4817 - -
Bio Oil (C3H8O) - - 1.515,3317
Arang (C) - - 3.269,0488
Air (H2O) - - 1.254,9414
Metana (CH4) - - 271,2834
Karbon Monoksida (CO) - - 438,4889
Karbon Dioksida (CO2) - - 1.145,4124
Gas Hidrogen (H2) - - 79,9101
Gas Nitrogen (N2) - 797,4482 797,4482 Sub Total 7.974,4817 797,4482 8.771,8648
3.3 Combuster (B-101)
Tabel 3.3 Neraca massa Combuster (B-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 19 Alur 28 Alur 29 Alur 30
CH4 271,2834 - 358,7823 -
CO 438,4889 - - -
CO2 11,4541 - - 2.758,6515
H2 79,9101 - - -
H2O - - - 2.315,1087
O2 - 4.563,1470 - 760,5245
N2 797,4482 15.027,3325 - 15.824,7807
C2H6 - - 49,3100 -
C3H8 - - 44,7003 -
C5H12 - - 17,2084 -
Sub Total 1.598,5847 19.590,4795 470,0011 21.659,0654
Total 21.659,0654 21.659,0654
[image:39.595.108.542.129.330.2]3.4 Siklon (F-201)
Tabel 3.4 Neraca massa Siklon (F-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 10 Alur 11 Alur 12
Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317
Char 3.269,0488 3.236,3583 32,6905
Air 1.254,9414 - 1.254,9414
CH4 271,2834 - 271,2834
CO 438,4889 - 438,4889
CO2 1.145,4124 - 1.145,4124
H2 79,9101 - 79,9101
N2 797,4482 - 797,4482
Sub total 8.771,8648 3.236,3583 5.535,5065
3.5 Siklon (F-202)
Tabel 3.5 Neraca massa Siklon (F-202)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 12 Alur 13 Alur 14
Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317
Char 32,6905 32,3636 0,3269
Air 1.254,9414 - 1.254,9414
CH4 271,2834 - 271,2834
CO 438,4889 - 438,4889
CO2 1.145,4124 - 1.145,4124
H2 79,9101 - 79,9101
N2 797,4482 - 797,4482
Sub total 5.535,5065 32,3636 5.503,1429
Total 5.535,5065 5.535,5065
3.6 Kondensor (E-202)
Tabel 3.6 Neraca massa Kondensor (E-202)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15
Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317
Char 0,3269 0,3269
Air 1.254,9414 1.254,9414
CH4 271,2834 271,2834
CO 438,4889 438,4889
CO2 1.145,4124 1.145,4124
H2 79,9101 79,9101
N2 797,4482 797,4482
3.7 Knock Out Drum (D-201)
Tabel 3.7 Neraca massa Knock Out Drum (D-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 15 Alur 16 Alur 18
Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317 -
Char 0,3269 0,3269 -
Air 1.254,9414 1.254,9414 -
CH4 271,2834 - 271,2834
CO 438,4889 - 438,4889
CO2 1.145,4124 - 1.145,4124
H2 79,9101 - 79,9101
N2 797,4482 - 797,4482
Sub total 5.503,1429 2.770,5999 2.732,5429
Total 5.503,1429 5.503,1429
3.8 Kolom Absorber
Tabel 3.8 Neraca massa Kolom Absorber
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 18 Alur 25 Alur 20 Alur 19
CH4 271,2834 - - 271,2834
H2 79,9101 - - 79,9101
CO2 1.145,4124 - - 11,4541
CO 483,4889 - - 483,4889
N2 797,4482 - - 797,4482
K2CO3 - 3.556,5048 - -
H2O - 8.298,5196 7.834,6272 -
KHCO3 - - 5.142,3600 -
Sub total 2.777,5430 11.855,0244 12.976,9872 1.643,5847
Total 14.632,5674 14.632,5719
3.9 Kolom Stripper
Tabel 3.9 Neraca massa Kolom Stripper
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 20 Alur 22 Alur 23
K2CO3 - 3.556,5048 -
H2O 7.834,6272 8.298,5196 -
CO2 - - 1.133,9583
KHCO3 5.142,3600 - -
Sub total 12.976,9872 11.855,0244 1.133,9583
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25oC atau 298,15 K
[image:42.595.111.531.401.615.2]4.1 Unit Persiapan Bahan Baku
Tabel 4.1 Neraca panas Unit Persiapan Bahan Baku
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 51.471,2110 -
Produk - 51.471,2110
Total 51.471,2110 51.471,2110
4.2 Combuster (B-201)
Tabel 4.2 Neraca panas Combuster (B-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 19 Alur 28 Alur 29 Alur 30
CH4 34.814,3857 - 4.072,1172 -
CO2 562,1804 - 860,5762 1.429.679,9839
CO 25.101,2337 - - -
H2 62.733,4320 - - -
N2 45.627,4894 78,052,9792 13,0124 8.028.296,1165
O2 - 21.003,5733 - 354.545,7154
C2H6 - - 439,2046 -
C3H8 - - 380,5430 -
C5H12 - - 31,6823 -
H2O - - - 2.177.691,5403
Panas Reaksi - - - -56.339.178,61
dQ/dt -44.622.653,6760 -
4.3 Reaktor Fluidized Bed (R-201)
Tabel 4.3 Neraca panas Reaktor Fluidized Bed (R-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 7 Alur 8 Alur 9
TKKS 51.471,2110 - -
N2 - 4.142,7163 404.586,9615
Bio Oil - - 3.194.824,5565
Arang - - 2.010.502,1050
Air - - 1.181.014,4871
CH4 - - 390.083,8077
CO - - 224.544,3932
CO2 - - 554.149,0829
H2 - - 553.337,2820
Hr - 35.891.536,518
dQ/dt 44.348.965,266 -
Total 44.404.579,194 44.404.579,194
4.4 Cooler (E-201)
Tabel 4.4 Neraca panas Cooler (E-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 9 Alur 10
Bio Oil 3.194.824,5565 1.293.461,17 Arang 2.010.502,1050 1.122.146,89
Air 1.181.014,4871 663.419,07
CH4 390.083,8077 199.610,38
CO 224.544,3932 127.525,87
CO2 554.149,0829 303.375,20
H2 553.337,2820 319.985,79
N2 404.586,9615 230.574,14
Air pendingin -4.252.944,17 -
4.5 Kondensor (E-202)
Tabel 4.5 Neraca panas Kondensor (E-202)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 14 Alur 15
Bio Oil 1.293.461,17 265.468,21
Arang 112,2147 27,2145
Air 663.419,07 164.760,77
CH4 199.610,38 44.695,44
CO 127.525,87 31.973,42
CO2 303.375,20 71.965,19
H2 319.985,79 80.046,14
N2 230.574,14 58.098,36
Air pendingin -2.421.029,08 -
Total 717.034,75 717.034,75
4.6 Cooler (E-203)
Tabel 4.6 Neraca panas Cooler (E-203)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 16 Alur 17
Bio Oil 265.468,21 129.800,86
Arang 27,2145 13,4790
Air 164.760,77 82.117,8225
Air pendingin -218.324,03 -
Total 211.932,16 211.932,16
4.7 Kolom Absorber (AD-301)
Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Absorber (AD-301)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 18 Alur 25 Alur 19 Alur 20
CH4 44.695,4458 - 34.814,3857 -
CO2 71.965,1929 - 562,1809 -
CO 31.973,4258 - 25.101.2337 -
H2 80.046,1014 - 62.733,4320 -
N2 58.098,3629 - 45.627,4894 -
K2CO3 - 41.962,4077 - -
H2O - 2.246.715,8288 - 3.626.984,0479
KHCO3 - - - 112.341,4593
Hr - -2.514.819,33
dQ/dt -1.182.111.8642 -
4.8 Heat Exchanger (E-302)
Tabel 4.8 Neraca panas Heat Exchanger (E-302)
Senyawa Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 20 Alur 22 Alur 21 Alur 24
K2CO3 - 195.824,57 - 118.060,58
H2O 3.626.984,0479 12.051.509,77 5.208.893,9775 6.775.370,18 KHCO3 112.341,4593 - 157.278,0431 - Sub Total 3.739.325,5073 12.247.334,34 5.366.172,0206 6.893.430,76
Total 12.259.602,78 12.259.602,78
4.9 Kolom Stripper (S-301)
Tabel 4.9 Neraca panas Kolom Stripper (S-301)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Alur 21 Alur 22 Alur 23
KHCO3 157.278,0431 - -
H2O 5.208.893,9775 12.051.509,7738 -
K2CO3 - 195.824,5691 -
CO2 - - 71.965,1929
ΔHr - 2.509.682,52
dQ/dT 9.462.810,0361 -
Total 14.828.982,06 14.828.982,06
4.10 Cooler (E-301)
Tabel 4.10 Neraca panas Cooler (E-301)
Senyawa Masuk (kJ/jam) Alur 24
Keluar (kJ/jam) Alur 25 K2CO3 118.060,5827 41.962,4077 H2O 6.775.370,1806 2.246.715,829 Air pendingin -4.604.752,5269 -
Total 2.288.678,236 2.288.678,236
4.11 Cooler CO2 (E-303)
Tabel 4.11 Neraca panas Cooler (E-303)
Senyawa Masuk (kJ/jam) Alur 24
Keluar (kJ/jam) Alur 25
CO2 71.965,1929 35.495,2089
Air pendingin -36.469,984 -
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) (G-101)
Fungsi : Tempat penampungan sementara umpan TKKS
Bahan Konstruksi : Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk : Persegi panjang
Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan : t = 7 hari
Laju alir massa : F = 7.974,4817 kg/jam = 17.583,7322 lb/jam
Densitas TKKS : ρw = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3
Laju alir volume TKKS : Q = 19,9362 m3/jam = 3.349.2823 m3/minggu
Spesifikasi
Volume gudang : V = 3.684,2105 m3
Panjang gudang : p = 15,6721 m
Lebar gudang : l = 15,6721 m
Tinggi gudang : t = 9,4033 m
5.2 TKKS Belt Conveyor (C-101)
Fungsi : Mengangkut TKKS dari gudang ke Rotary Cutter
Tipe : Belt Conveyor
Bentuk : Inclined Conveyor
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Kondisi Operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut : L = 50 m = 164,04199 ft
Laju alir bahan : F = 6,3796 ton/jam = 6.379,5853 kg/jam
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Kemiringan belt : 45o
Running angle : 30o
Spesifikasi
Panjang conveyor : p = 189,4194 ft = 57,7350 m
Tinggi conveyor : t = 94,7097 ft = 28,8675 m
Daya conveyor : P = 0,7051 hp
Daya motor : Pm = 1 hp
5.3 Rotary Cutter (RC-101)
Fungsi : Memperkecil ukuran TKKS hingga ukuran 50 mm
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 (C)
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3
Spesifikasi
Diameter awal : di = 1000 mm = 1x106μm Diameter akhir : d = 50 mm = 5x104μm Daya Rotary Cutter : P = 0,6428 hp
5.4 TKKS Belt Conveyor (C-102)
Fungsi : Mengangkut TKKS dari Rotary Cutter ke Disk Mill
Tipe : Belt Conveyor
Bentuk : Horizontal Belt Conveyor
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut : L = 50 m = 164,04199 ft
Laju alir bahan : F = 7,9745 ton/jam = 7.974,4817 kg/jam
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Kemiringan belt : 45o
Running angle : 30o
Spesifikasi
Panjang conveyor : p = 189,4194 ft = 57,7350 m
Tinggi conveyor : t = 94,7097 ft = 28,8675 m
Daya conveyor : P = 0,8814 hp
Daya motor : Pm = 1 hp
5.5 Disk Mill (DM-101)
Fungsi : Memperkecil ukuran TKKS hingga ukuran 0,2 mm
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 (C)
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Spesifikasi
Diameter awal : di = 50 mm = 5x104μm Diameter akhir : d = 0,2 mm = 2x102μm Daya Rotary Cutter : P = 12,2621 hp
Daya motor : Pm = 12,5 hp
5.6 Vibrating Screen (S-101)
Fungsi : Menyaring TKKS yang telah dihaluskan oleh Disk
Mill
Jenis : Heavy Duty Vibrating Screen
Bahan screen : High Alloy Steel SA 240 (304)
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 285 (C)
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Laju alir bahan : F = 7,9745 ton/jam = 7.974,4817 kg/jam
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3
Spesifikasi
Kapasitas screen : 8 ton/jam
Ukuran screen :
Panjang : 30 in = 76,2 cm = 0,762 m
Lebar : 60 in = 152,4 cm = 1,524 m
Getaran mesin : 1800 rpm
5.7 TKKS Feed Screw Conveyor (C-103)
Fungsi : Mengalirkan umpan TKKS dari Screen ke Bucket
Elevator
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Bentuk : Horizontal screw conveyor
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi
Temperatur : T = 30oC (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut : L = 10 m = 32,8083 ft
Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s
Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3
Spesifikasi
Daya conveyor : P = 1,5517 hp
Kapasitas conveyor : Q = 239,2344 m3/jam = 0,066454 m3/s
Daya motor : Pm = 2 hp
5.8 Elevator Tandan Kosong Kelapa Sawit (C-104)
Fungsi : Alat mengangkut umpan TKKS menuju Bin
