Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Kapasitas 700 kg/Tahun

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN FURFURAL DARI BAHAN BAKU

TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

DENGAN KAPASITAS 700.000 KG/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

YUNITA OLIVIA SYAPUTRI

NIM. 050405029

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah swt yang telah memberikan

kesehatan dan kemampuan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Bahan Baku

Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Kapasitas 700 kg/tahun”.

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan fasilitas dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Dr.Ir. Iriany, MSi, sebagai dosen pembimbing I yang telah membim- bing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama

menyele-saikan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Apria Ningsih, sebagai rekan tugas akhir yang selalu memberi semangat,

kerja sama dan persahabatan.

Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Medan , Desember 2009

(4)

INTI SARI

Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.

Furfural yang diproduksi 700 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik furfural, adalah :

Modal Investasi : Rp 362.995.548.710,-

Biaya Produksi per tahun : Rp 236.590.468.122,-

Hasil Jual Produk per tahun : Rp. 431.516.750.702,-

Laba Bersih per tahun : Rp 137.148.139.795,-

Profit Margin : 45,40 %

Break Event Point : 41,72 %

Return of Investment : 37,78 %

Pay Out Time : 2,65 tahun Return on Network : 62,97 %

Internal Rate of Return : 54,50 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan

(5)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar... i

Intisari ... ii

Daftar Isi... iii

Daftar Tabel... vii

Daftar Gambar ... x

BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ... I-3 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-1 2.2 Furfural ... II-1 2.3 Kegunaan Furfural... II-2 2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-3 2.5 Deskripsi Proses ... II-5

2.5.1 Unit Penanganan Awal ... II-5 2.5.2 Unit Reaksi Utama... II-5 2.5.3 Unit Pemurnian... II-6 BAB III NERACA MASSA... III-1

3.1 Mixer Pengenceran (M-101) ... III-1 3.2 Mixer (M-102)... III-1 3.3 Reaktor I (R-201) ... III-2 3.4 Reaktor II (R-202) ... III-2 3.5 Vaporizer (V-301) ... III-3 3.6 Kolom Ekstraksi (V-302)... III-3 3.7 Destilasi (T-301)... III-3

(6)

3.9 Flash Drum (T-302) ... III-4 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Heater I (E-201) ... IV-1 4.2 Reaktor I (R-201) ... IV-1 4.3 Reaktor II (R-202) ... IV-1 4.4 Vaporizer (E-101)... IV-2 4.5 Condensor sub-CoolerI (E-301)... IV-2 4.6 Cooler I (E-302) ... IV-2 4.7 Heater II (E-307)... IV-2 4.8 Kolom Destilasi (T-301)... IV-3 4.9 Kondensor II (E-303)... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1

BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja... VI-6 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Furfural... VI-7 6.3.1 Pencegahan terhadap kebakaran dan Peledakan... VI-7

6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ... VI-9 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ... VI-9 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-9 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis... VI-10 BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap... VII-1

7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.2.1 Screening... VII-6 7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi... VII-6 7.2.3 Filtrasi ... VII-7 7.2.4 Demineralisasi ... VII-9 7.2.5 Deaerator ... VII-12

(7)

7.4.2 Bak Pengendapan Awal ... VII-15

7.4.3 Bak Netralisasi... VII-15 7.4.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem

Activated Sludge (Lumpur Aktif)... VII-16 7.4.5 Tangki Sedimentasi ... VII-19 7.5 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-21

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak pabrik... VIII-2 8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ... IX-1

9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ... IX-1

9.2 Bentuk Badan Usaha ... IX-1 9.3 Bentuk Struktur Organisasi... IX-2 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-3 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-3 9.4.2 Direktur ... IX-3

9.4.3 Sekretaris... IX-4 9.4.4 Manajer Pemasaran... IX-4 9.4.5 Manajer Keuangan... IX-4 9.4.6 Manejer Teknik ... IX-4 9.4.7 Manajer Produksi... IX-4 9.4.8 Manajer Personalia ... IX-5

9.4.9 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan ... IX-5 9.4.10 Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan... IX-5 9.4.11 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas ... IX-5 9.4.12 Kepala Bagian Mesin dan Listrik ... IX-5 9.4.13 Kepala Bagian Proses ... IX-6

(8)

9.5.1 Karyawan Non-Shift ... IX-6

9.5.2 Karyawan Shift ... IX-7 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-8 9.7 Analisa Jabatan... IX-9 9.8 Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan... IX-9 9.9 Kesejahteraan Staf dan Karyawan... IX-11

BAB X ANALISA EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC)... X-4 10.1.4 Biaya Variabel (BV)/ Variable Cost (VC) ... X-4

10.2 Total Penjualan (Total sales)... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.4.2 Break Event Point (BEP) ... X-6

10.4.3 Retrun On Investment (ROI) ... X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT)... X-7 10.4.5 Return On Network (RON) ... X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ... X-7 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... DP-1

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural Di Indonesia ... I-2 Tabel 1.2 Trend Harga Furfural Di Beberapa Pasar Dunia... I-2 Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)... III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301) ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)... III-3

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)... III-3 Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)... III-4 Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi (E-303) ... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I (E-201) ... IV-1

Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Vaporizer (E – 101) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor SubCooler (E-301)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler I (E-302) ... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Heater II (E-307) ... IV-2

Tabel 4.8 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301) ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor II (E-303)... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan

Pabrik Pembuatan Furfural dari Tandan Kosong Sawit ... VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ... VII-1

(10)

Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-12

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-4 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya ... IX-8 Tabel 9.2 Perincian Gaji Pegawai... IX-10 Tabel LA.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ... LA-1 Tabel LA.2 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit yang digunakan dalam

perhitungan Neraca Massa... LA-1 Tabel LA.3 Data Bilangan Antoine ... LA-10 Tabel LA.4 Trial Titik Didih Umpan Masuk Kolom Destilasi ... LA-11 Tabel LA.5 Trial Titik Embun Destilat... LA-11 Table LA.6 Trial Titik Gelembung Bottom... LA-12 Tabel LA.7 Penentuan nilai ... LA-12 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid... LB-1 Tabel LB.2 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan

Harrison... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol K ]... LB-2

Tabel LB.4 Panas Laten [ kkal/mol ] ... LB-3 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Penguapan ... LB-4

Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al... LB-4 Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk pada Heater I ... LB-9 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Heater I ... LB-9 Tabel LB. 9 Neraca Panas Heater I... LB-10 Tabel LB. 10 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ... LB-11

Tabel LB. 11 Neraca Panas Reaktor I (R-201)... LB-11 Tabel LB. 12 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ... LB-12 Tabel LB. 13 Neraca Panas Reaktor II (R-202) ... LB-13 Tabel LB. 14 Perhitungan Panas Keluar Alur 9 pada Vaporizer (V-301) ... LB-14 Tabel LB. 15 Perhitungan Panas Keluar Alur 10 pada Vaporizer (V-301) .... LB-14

(11)

Tabel LB.20 Neraca Panas pada Cooler I ... LB-16

Tabel LB.21 Perhitungan Panas Masuk Alur 15 pada Heater II ... LB-17 Tabel LB. 22 Perhitungan Panas Keluar Alur 16 pada Heater II ... LB-17 Tabel LB. 23 Neraca Panas pada Heater II ... LB-18 Tabel LB. 24 Perhitungan Panas Masuk Kondensor (E-302) ... LB-18 Tabel LB. 25 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (Ld) ... LB-19

Tabel LB.26 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (DHD) ... LB-19

Tabel LB.27 Panas Perhitungan Panas Keluar Reboiler (BHB) ... LB-19

Tabel LB. 28 Neraca Panas pada Kolom Destilasi... LB-20 Tabel LB. 29 Perhitungan Panas Keluar Alur 24 pada Kondensor II... LB-20 Tabel LB. 30 Neraca Panas pada Kondensor II ... LB-21 Tabel LC.1 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi (T-301)... LC-66

Tabel LC.2 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (T-301) ... LC-66 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-31 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-5

Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17

Tahun 2000 ... LE-18 Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 struktur Furfural... II-2 Gambar 6.1 Instrumentasi pada alat ... VI-4 Gambar 8.1 Tata letak pabrik furfural ... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan furfural... IX-12 Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) ... LD-2

Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower (CT)LD-31 ...

(13)

INTI SARI

Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.

Furfural yang diproduksi 700 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik furfural, adalah :

Modal Investasi : Rp 362.995.548.710,-

Biaya Produksi per tahun : Rp 236.590.468.122,-

Hasil Jual Produk per tahun : Rp. 431.516.750.702,-

Laba Bersih per tahun : Rp 137.148.139.795,-

Profit Margin : 45,40 %

Break Event Point : 41,72 %

Return of Investment : 37,78 %

Pay Out Time : 2,65 tahun Return on Network : 62,97 %

Internal Rate of Return : 54,50 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pengelolaan bahan buangan (limbah) adalah upaya terpadu untuk

melestarikan fungsi lingkungan hidup yang meliputi kebijaksanaan penataan,

pemanfaatan, pengembangan, pemeliharaan, pemulihan, pengawasan dan

pengendalian lingkungan hidup (UU. RI No.23/1997). Dengan adanya kegiatan peningkatan produksi pertanian, mengandung resiko pencemaran limbah padat berupa bahan buangan (limbah) tandan kosong kelapa sawit. Minimalisasi limbah tandan kosong kelapa sawit dengan pemanfaatan menjadi suatu produk dapat

mengurangi beban pencemaran lingkungan.

Secara nasional terdapat sekitar 205 Pabrik Kelapa Sawit (PKS) di Indonesia

dimana sekitar 86 persen berada di luar Jawa. Produksi tandan buah segar (TBS) tahun 2004 diperkirakan mencapai 53,8 juta ton dan limbah padat organik berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebesar 12,4 juta (Dirattanhun, 2008).

Seperti halnya biomassa pada umumnya, tandan kelapa sawit memiliki kandungan

polisakarida yang dapat dikonversi menjadi produk atau senyawa kimia yang dapat digunakan untuk mendukung proses produksi sektor industri lainnya. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam tandan kosong kelapa sawit adalah pentosan, dengan persentase sebesar 25,90% (Purwito dan Firmanti, 2005). Kandungan

pentosan yang cukup tinggi tersebut memungkinkan tandan kosong kelapa sawit untuk diolah menjadi furfural. Selain tandan kosong kelapa sawit , bahan baku lain yang dapat digunakan untuk memproduksi furfural adalah : tongkol jagung, sekam padi, kayu, rami dan sumber lainnya yang mengandung pentosan.

(15)

(Wijanarko, dkk, 2006). Data kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun

1997-2010 dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural di Indonesia.

Tahun Kebutuhan Furfural

(Kg)

1997 1998 1999

2000 2001 2002 2004 2006 2008 2010

139.068,00 116.668,00 211.387,00

365.005,00 308.355,00 335.568,00 500.000,00 550.000,00 610.000,00 650.000,00

(Wijanarko, dkk. 2006)

Pengembangan industri yang memproduksi furfural dan turunannya diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga mengurangi angka impor dan meningkatkan nilai investasi di Indonesia. Diharapkan pengembangan industri ini dapat memberi nilai tambah bagi hasil-hasil samping pengolahan hasil

pertanian yang tersedia dalam jumlah banyak di Indonesia. Tabel 1.2 Harga Furfural di Pasar Dunia.

Tahun USA EROPA JEPANG

1965

1970 1975 1980 1985 1990 1995

1998

275

352 815 1211 1454 1740 1740

1170

-

- - - 1934 1024 910

1450

-

- - - 1070

950 950

(16)

1.2Rumusan Masalah

Furfural masih merupakan produk yang diimpor di Indonesia dan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit belum ada, sehingga perlu adanya studi pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit untuk memenuhi kebutuhan industri di Indonesia.

1.3Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan pembuatan suatu pra rancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya dibidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit

Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah. Limbah kelapa sawit di antaranya adalah pelepah daun, bungkil intisawit, sludge, tandan kosong sawit, cangkang dan serat (Dirattanhun, 2008).

Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun waktu 2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006 yaitu seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit mencapai 7 juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO (Dirattanhun, 2008).

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau Empty Fruit Bunch (EFB) adalah

limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO). Dalam satu hari pengolahan bisa dihasilkan ratusan ton TKKS. Komponen utama TKS adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi pulp atau furfural (Dirattanhun, 2008).

Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit

NO Parameter Kandungan (%)

1 Lignin 22,60

2 Α- selulosa 45,80

3 Holoselulosa 71,80

4 Pentosan 25,90

5 Kadar Abu 1,60

(Sumber : Purwito dan Firmanti, 2005)

2.2 Furfural

Furfural (C5H4O2) atau sering disebut dengan 2-furankarboksaldehid,

(18)

asam

titik didih 161,7oC, densitas (20oC) adalah 1,16 g/cm3. Furfural merupakan senyawa

yang kurang larut dalam air namun larut dalam alkohol, eter, dan benzena.

Gambar 2.1 Struktur molekul furfural (Anonim,2009a)

Furfural dihasilkan dari biomassa lewat 2 tahap reaksi, yaitu hidrolisis dan dehidrasi. Untuk itu digunakan bantuan katalis asam, misalnya: asam sulfat, dan lain-lain (Wijanarko,dkk, 2006).

Reaksi utama pembuatan Furfural adalah sebagai berikut (Wijanarko,dkk, 2006):

1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :

(C5H8O4)n + nH2O nC5H10O5 ………..( i )

2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :

(C6H5O6)n + nH2O nC6H12O6 ………..( ii )

3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:

nC5H10O5 nC5H10O5 + 3nH2O ………..( iii )

2.3 Kegunaan Furfural

Dalam bentuk baku, furfural banyak digunakan :

1. Sebagai pelarut dalam industri penyulingan minyak bumi

2. Industri pembuatan minyak-minyak pelumas

(19)

Senyawa turunan yang dapat disintesis dari furfural diantaranya adalah furfuril

alkohol dan furan. Furfuril alkohol umumnya digunakan dalam industri yang memproduksi serat sintetik dan untuk mensintesis senyawa yang digunakan dalam industri pelapisan (coating), industri cat, dan beberapa industri farmasi. Sedangkan furan dipakai dalam industri farmasi, industri yang memproduksi serat sintetik, herbisida, dan untuk mensintesis pelarut yang digunakan dalam industri pembuatan

PVC (Wijanarko, dkk. 2006).

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk

1. Pentosa C5H10O5

1. Berat molekul : 150,13 gr/gmol

2. Titik cair : 153C

3. Spesifik graviti : 1,535

4. Densitas : 1,84 gr /cm3

5. Kelarutan : 117 mg pada 20oC per 100 ml air dingin.

6. wujud : kristal berbentuk jarum

(Anonim, 2009b)

2. Asam Sulfat H2SO4

2. Titik lebur : 10C

3. Titik Didih : 290C

4. Spesifik graviti : 1,843 18/4

6. Terdekomposisi pada : 340C.

7. Kapasitas Panas : 1389 J/Kmol

(20)

3. Air H2O

2. Titik lebur : 0C

3. Titik Didih : 100C

5. Kalor Jenis : 4184 J/(kg·K)

6. Kapasitas Panas : 4,22 kJ/Kg.K

(Himmelblau, 1996)

4. Furfural C5H4O2

2. Titik lebur : -36,5C

3. Titik Didih : 161,7C

5. Kapasitas Panas : 1,74 J/g.K

6. Entalpi pembentukan :-151 kJ/mol

(Anonim, 2009a)

5. Toluena

2. Titik lebur : 178,169C

3. Titik Didih : 383,78 K

5. Entalpi pembentukan : 11,99 kJ/mol

(21)

asam

2.5 Deskripsi Proses

Proses pembuatan furfural terdiri dari beberapa unit, yaitu :

1. Unit Penanganan Awal

2. Unit Reaksi Utama 3. Unit Pemurnian Furfural

2.5.1 Unit Penanganan Awal

Pada unit penanganan awal, bahan baku tandan kosong kelapa sawit dimasukkan ke dalam Crusher (CR-101) dengan menggunakan Bucket Elevator (BF-101). Tandan kosong kelapa sawit dicacah dengan Crusher (CR-101) yang selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki pencampur (M-102). Pada Mixer (M-102), tandan kosong kelapa sawit diaduk dengan menambahkan asam sulfat (H2SO4) untuk

memperoleh pentosan yang ada di dalamnya.

Pentosan yang terkandung dalam tandan kosong kelapa sawit larut dalam asam sulfat. Keluaran dari Mixer (M-102) merupakan pentosan yang sudah larut dan masih mengandung tandan kosong kelapa sawit. Selanjutnya keluaran ini dimasukkan ke dalam Reaktor I (R-201) (Wijanarko, dkk. 2006).

2.5.2 Unit Reaksi Utama

Unit reaksi utama dimana keluaran dari Mixer (M-102) siap untuk direaksikan. Kondisi operasi Reaktor I (R-201) adalah suhu 150oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung selama 3 jam, setelah itu dilanjutkan dengan penguapan. Yield

pembentukan furfural dari pentosan adalah 73% (Wijanarko, dkk. 2006). Dimana

pada Reaktor I (R-201) terjadi reaksi hidrolisis dan pada Reaktor II (R-202) terjadi reaksi dehidrasi dengan mekanisme reaksi sebagai berikut.

1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :

(C5H8O4)n + nH2O nC5H10O5

2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :

(22)

asam

3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:

nC5H10O5 nC5H10O5 + 3nH2O

(Wijanarko,dkk, 2006)

Rasio stokiometri antara pentosa dengan furfural adalah 64% (Wijanarko,dkk. 2006). Pada reaksi hidrolisis dalam Reaktor I (R-201) pentosan akan bereaksi

menghasilkan pentosa. Hasil dari Reaktor I (R-201) kemudian dimasukkan ke dalam Reaktor II (R-202) untuk mengalami reaksi dehidrasi membentuk furfural. Keluaran dari Reaktor II (R-202) masih mengandung zat-zat pengotor seperti pentosa sisa, pentosan (volatil), air, dan asam sulfat. Untuk menguranginya, campuran tersebut melalui beberapa tahap pemurnian.

2.5.3 Unit Pemurnian

Campuran keluaran Reaktor II (R-202) diumpankan ke dalam Vaporizer (V-301). Suhu dalam Vaporizer (V-301) adalah 170oC. Pada suhu tersebut furfural, air, pentosan dan pentosa menguap. Jadi produk atas dari Vaporizer (V-301) mengandung furfural, air, pentosan dan pentosa. Untuk memisahkan air, pentosan

dan pentosa dari Vaporizer (V-301) dimasukkan ke dalam Ekstraktor (V-302) dengan suhu operasi 30oC dengan menggunakan pelarut toluena. Selanjutnya campuran masuk kedalam Kolom Destilasi (T-301) untuk memisahkan furfural dari toluena dan mendapatkan konsentrasi furfural yang diinginkan. Sebelum masuk ke Kolom Destilasi (T-301), campuran dimasukkan ke dalam Heater II untuk menaikkan suhu sampai 114,732oC.

(23)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi : 700.000 kg/tahun = 88,3311 kg/jam

Basis Tandan Kosong Kelapa Sawit : 2708 kg/jam

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)

Alur Masuk Keluar

komponen Alur 2 Alur 29 Alur 30 Alur 3

Asam Sulfat 4,8750 92,6250 0,0000 97,5000

Air 8,6667 53,8679 1464,9654 1527,5000

Total 13,5417 146,4929 1464,9654 1625,0000

Total Alur 1625,0000 1625,0000

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)

komponen Alur 4 Alur 1 Alur 5

Pentosan 0,0000 701,4583 701,4583

Lignin 0,0000 612,0833 612,0833

A-Selulosa 0,0000 1240,4167 1240,4167

Abu 0,0000 43,3333 43,3333

Asam Sulfat 97,5000 0,0000 97,5000

Air 1527,5000 111,0417 1638,5417

Total 1625,0000 2708,3333 4333,3333

(24)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201)

Alur Masuk Keluar

komponen Alur 6 Alur 7

Pentosan 701,4583 189,3938

Lignin 612,0833 612,0833

A-Selulosa 1240,4167 496,1667

Abu 43,3333 43,3333

Asam Sulfat 97,5000 97,5000

Air 1638,5417 1486,0202

Pentosa 0,0000 581,8916

Glukosa 0,0000 826,9444

Total 4333,3333 4333,3333

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202)

komponen Alur 7 Alur 8

Pentosan 189,3938 189,3938

Lignin 612,0833 612,0833

A-Selulosa 496,1667 496,1667

Abu 43,3333 43,3333

Asam Sulfat 97,5000 97,5000

Air 1486,0202 1620,0881

Pentosa 581,8916 209,4810

Furfural 0,0000 238,3428

Glukosa 826,9444 826,9444

(25)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301)

Pentosan 189,3938 189,3938 0,0000

Lignin 612,0833 0,0000 612,0833

A-Selulosa 496,1667 0,0000 496,1667

Abu 43,3333 0,0000 43,3333

Asam Sulfat 97,5000 0,0000 97,5000

Air 1620,0881 1539,0836 81,0044

Pentosa 209,4810 209,4810 0,0000

Furfural 238,3428 238,3428 0,0000

Glukosa 826,9444 0,0000 826,9444

Total 4333,3333 2176,3012 2157,0322

Total Alur 4333,3333 4333,3333

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)

komponen Alur 12 Alur 13 Alur 31 Alur 15

Pentosan 189,3938 0,0000 189,3938 0,0000

Air 1539,0836 0,0000 1539,0836 0,0000

Pentosa 209,4810 0,0000 209,4810 0,0000

Furfural 238,3428 0,0000 0,3377 238,0051

Toluena 0,0000 7109,7057 0,0000 7109,7057

Total 2176,3012 7109,7057 1938,2960 7347,7109

Total Alur 9286,0069 9286,0069

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)

Furfural 238,0051 151,3685 86,6366

Toluena 7109,7057 7108,0113 1,6944

Total 7347,7109 7259,3798 88,3311

(26)

Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)

Furfural 239,5428 88,1744 151,3685

Toluena 11248,5325 4140,5212 7108,0113

Total 11488,0754 4228,6956 7259,3798

Total Alur 11488,0754 11488,0754

Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi (E-303)

Alur Masuk Keluar

Furfural 19327,9277 19241,2911 86,6366

Toluena 378,0122 376,3178 1,6944

Total 19705,9399 19617,6089 88,3311

Total Alur 19705,9399 19705,9399

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)

Lignin 612,0833 612,0833 0,0000

A-Selulosa 496,1667 496,1667 0,0000

Abu 43,3333 43,3333 0,0000

Asam Sulfat 97,5000 4,8750 92,6250

Air 81,0044 4,0502 76,9542

Glukosa 826,9444 41,3472 785,5972

Total 2157,0322 1201,8558 955,1764

Total Alur 2157,0322 2157,0322

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)

Alur Masuk Keluar

Asam Sulfat 92,6250 0,0000 92,6250

Air 76,9542 23,0863 53,8679

Glukosa 785,5972 785,5972 0,0000

(27)

Total Alur 955,1764 955,1764

Tabel 3.10 Neraca Massa pada Driftloss Point

Toluena 7108,0113 - 7108,0113

Furfural 151,3685 151,3685 -

Total 7259,3798 151,3685 7108,0113

Total Alur 7259,3798 7259,3798

Tabel 3.11 Neraca Massa pada Mixing Point

komponen Alur 33 Alur 34 Alur 13

Toluena 7108,0113 1,6944 7109,7057

Total 7108,0113 1,6944 7109,7057

(28)

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : J/jam

Temperatur basis : 25oC

4.1 Heater I (E-201)

Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I (E-201)

Komponen Masuk (J/jam) Keluar (J/jam)

Umpan 50749428,96 -

Produk - 763950841,8

Q Steam 713201412,8 -

Total 763950841,8 763950841,8

4.2 Reaktor I (R-201)

Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201)

Umpan 763950841,8 -

Produk - 18706652421

Panas reaksi - -4279009908

Q Steam 13663691672 -

Total 14427642513 14427642513

4.3 Reaktor II (R-202)

Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)

Komponen Masuk (J/jam) Keluar (J/jam)

Umpan 18706652421 -

Produk - 19015017315

Panas reaksi - 28534415910

Q Steam 28226051016 -

(29)

4.4 Vaporizer (V – 301)

Tabel 4.4 Neraca Panas Vaporizer (E – 101)

Umpan 19015017315 -

Produk - 21564601884

Steam 2549584570 -

Total 21564601884 21564601884

4.5 Kondensor SubCooler (E-301)

Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor SubCooler (E-301)

Umpan 4422532665 -

Produk - 435224824,6

Air Pendingin - 3987307840

Total 4422532665 4422532665

4.6 Cooler I (E-302)

Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler I (E-302)

Komponen Masuk (J/jam) Keluar (J/jam)

Umpan 435224825 -

Produk - 33478833

Total 435224825 435224825

4.7 Heater II (E-307)

Tabel 4.7 Neraca Panas pada Heater II (E-307)

Umpan 11177249,64 -

Produk - 421855708,3

Q Steam 410678458,6 -

(30)

4.8 Kolom Destilasi (T-301)

Tabel 4.8 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301)

Umpan 434519775,6 -

Produk - 434519775,6

Total 434519775,6 434519775,6

4.9 Kondensor II (E-303)

Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor II (E-303)

Komponen Masuk (J/jam) Keluar (J/jam)

Umpan 20033261 -

Produk - 734255

(31)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Tandan Kosong Kelapa Sawit (G-101)

Fungsi : Menyimpan bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit

Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat

Bahan : Beton

Jumlah : 1 unit

Lama penyimpanan : 7 hari Kapasitas : 455.000 kg

Jumlah : 1 unit

Kondisi penyimpanan :

 Temperatur : 30 °C

 Tekanan : 1 atm

 Kondisi Fisik :

Tinggi gudang : 7,1086 m Panjang gudang : 14,2172 m

Volume Gudang : 1436,8421 m

5.2 Tangki Penyimpanan H2SO4 (TK-101)

Fungsi : Untuk menyimpan larutan asam sulfat untuk kebutuhan 10 hari

Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C

Jumlah : 1 unit

Lama Penyimpanan : 10 hari Kondisi Operasi :

- Temperatur (T) = 30 0C

- Tekanan ( P) = 1 atm

 Kondisi Fisik :

(32)

Tinggi : 4,7820 m

Tebal : ¼ in

 Tutup

Diameter : 3,1880 m Tinggi : 0,5313 m Tebal : ¼ in

5. 3 Bucket Elevator

Fungsi : Transportasi tandan kosong kelapa sawit dari Crusher

(CR-101) menuju mixer (M-101) Bahan konstruksi : Baja karbon

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 20 Hp

5.4 Crusher (CR-101)

Fungsi : Mengecilkan ukuran tandan kosong kelapa sawit sebelum masuk kedalam tangki pencampur

Jenis : Rotary Knife

Bahan Konstruksi : Baja karbon

Jumlah : 1 unit

Daya : 11 Hp

5.5 Pompa Asam Sulfat (P – 101)

Fungsi : Memompa asam sulfat menuju mixer pengenceran (M-101)

Jenis : Pompa Sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

(33)

5.6 Tangki pencampur H2SO4 dan air proses (M-101)

Fungsi : Mengencerkan asam sulfat 36% menjadi asam sulfat 6%

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk : Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga

daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.

Jumlah : 1 unit

Lama pencampuran : 15 menit = ¼ jam

Kapasitas : 0,4741m3 Kondisi penyimpanan :

 Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :  Silinder

Diameter : 0,8453 m Tinggi : 0,8453 m Tebal : 0,073 in

 Tutup

 Pengaduk

 Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun  Diameter impeller : 0,9242 ft

 Daya motor : 0,125 Hp

5.7 Pompa mixer(P – 102)

Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari mixer pengenceran (M-101)

menuju mixer (M-102)

(34)

Daya motor : 0,25 Hp

5.8 Tangki pencampur H2SO4 dan tandan kosong kelapa sawit (M-102)

Fungsi : Mencampur larutan asam sulfat 6 % dengan TKKS yang

telah dicacah

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk : Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga

daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.

Jumlah : 1 unit

Lama pencampuran : 30 menit = ½ jam Kapasitas : 5,2246 m3

 Tekanan : 1 atm

Kondisi fisik :  Silinder

 Tutup

 Pengaduk

 Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun  Diameter impeller : 2,056 ft

 Daya motor : 3,5 Hp

(35)

Fungsi : Mengangkut campuran TKKS dan Asam sulfat ke dalam

reaktor R-201

Jenis : Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : Self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt

Kondisi operasi : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

5.10 Heater I

Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk kedalam Reaktor I (R-201)

Jenis : 1-4 Shell and Tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 30 0C

Suhu umpan keluar : 100 0C

Suhu steam masuk : 200 0C

Suhu steam keluar : 200 0C

Diameter shell : 10 in

Pitch (PT) : 1 9/16 in square pitch

Diameter tube : 1 ¼ in

Jenis tube : 12 BWG

Jumlah tube : 10

Panjang tube : 12 ft

5.11

Reaktor

I (R –201)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi hidrolisa

Jenis : Mixed Flow Reactor

Bentuk : Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-316, grade C

(36)

Kondisi operasi :

 Temperatur masuk : 100 °C

 Temperatur keluar : 150 °C

 Tekanan operasi : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

 Tutup

Diameter : 12,36 m Tinggi : 3,0911 m

 Pengaduk

 Jenis pengaduk : Propeller 3 blades

 Jumlah baffle : 4 buah

 Diameter impeller : 13,52 ft

 Daya motor : 1 hp

Jaket Pemanas

Diameter : 12,4156 m Tebal Jaket : 1,6 in

5. 12 Screw Conveyor (SC-201)

Fungsi : Mengangkut campuran hasil reaksi dari R-201 ke Reaktor R-202

Jenis : horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt

Tekanan = 1 atm

(37)

5.13 Reaktor II (R –202)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi dehidrasi pentosa menjadi

furfural

Jenis : Mixed flow reactor

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : : Stainless steel SA-316 Grade C

Kapasitas : 3,6777 m3

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

 Temperatur masuk : 150 °C

 Temperatur keluar : 150 °C

 Tekanan operasi : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

 Tutup

 Pengaduk

 Daya motor : 0,125 hp

 Jaket Pemanas

Diameter : 8,5706 m

(38)

5. 14 Screw Conveyor (SC-202)

Fungsi : Mengangkut hasil reaksi dari R-202 ke vaporizer

Jenis : Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : Self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt

Tekanan = 1 atm

Jumlah : 1 unit

5.15 Vaporizer (V-301)

Fungsi : Menguapkan furfural, air, pentosan dan pentosa

Jumlah : 1 unit

Diameter shell : 13,25 in

Pitch (PT) : 1,875 in square pitch

Diameter tube : 1 ½ in

Jumlah tube : 22

5.16 Filter Press (FP-301)

Fungsi : Memisahkan campuran lignin,A-selulosa,dan abu dari glukosa dan asam sulfat

Jenis : Plate and frame filter press

Bahan Konstruksi : Carbon-steel SA-36

Jumlah : 1 buah

(39)

Luas efektif penyaringan : 30,5458 m2

Jumlah Plate : 34 buah

5.17 Kondensor Subcooler (E-301)

Fungsi : menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke

dalam flash drum 1 (D-310)

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 1700C

Suhu umpan keluar : 900C

Suhu air pendingin masuk : 28 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C

Pitch (PT) : 1 in square pitch

Diameter tube : ¾ in

Jumlah tube : 370

5.18 Cooler (E-302)

Fungsi : Menurunkan temperatur bahan sebelum masuk ke

dalam Kolom Ekstraksi (V-302)

Jumlah : 1 unit

Pitch (PT) : 1 ¼ in square pitch

(40)

Jumlah tube : 14

5.19 Tangki Penampung sesudah Cooler

Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor sub cooler

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kebutuhan perancangan :1 jam Kondisi Operasi :

 Temperatur (T) = 30 0C

 Tekanan ( P) = 18,0030 Psi

Kondisi fisik :

 Silinder

Tebal : 0,0853 in

 Tutup

5.20 Pompa ekstraksi (P – 301)

Fungsi : Memompa bahan menuju kolom ekstraksi (V-302)

Jumlah : 1 unit

(41)

5.21 Ekstraktor (V-302)

Fungsi : Tempat terjadi reaksi ekstraksi

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-316 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

 Tekanan : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

Diameter : 12,33 m

Tinggi : 16,31 m Tebal : 1,1523 in

 Tutup

 Pengaduk

 Daya motor : 1 hp

5.22 Heater II

Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk ke dalam

Kolom Destilasi (T-301)

Jumlah : 1 unit

(42)

Pitch (PT) : 1 9/16 in square pitch

Diameter tube : 1 ¼ in

Jumlah tube : 10

5.23 Kolom Destilasi (T-301)

Fungsi : Memisahkan campuran furfural dengan toluena Jenis : Sieve – Tray

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : m3

Tray spacing : 0,4 m

Hole diameter : 4,5 mm

Pitch : triangular ¾in

Kondisi operasi :

 Temperatur : 113,3°C

 Tekanan : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Kolom

 Tutup

(43)

5.24 Pompa reboiler destilasi (P-305)

Fungsi : Memompa keluaran dari kolom destilasi menuju reboiler

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 1,5 Hp

5.25 Kondensor (E-303)

Fungsi : Mengubah fasa uap bahan menjadi fasa cair

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 1 ½  1 1/4 in IPS, 12 ft

Jumlah : 1 unit

Suhu umpan masuk : 114,732 0C

Suhu air pendingin masuk : 28 0C

Suhu air pendingin keluar : 60 0C

Jumlah hairpin : 2

5.26 Tangki Penampung destilat sesudah kondensor

Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor detilasi

Jumlah : 1 unit

Kebutuhan perancangan : 1 jam

 Kondisi Operasi : - Temperatur : 30 0C - Tekanan :19,3179 Psi

Kondisi fisik :

 Silinder

(44)

Tebal : 0,1298 in

 Tutup

5.27 Pompa refluks destilasi (P-303)

Fungsi : Memompa keluaran dari kondensor destilasi kembal ke kolom

destilasi (T-301)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 0,5 Hp

5.28 Pompa destilat destilasi (P-304)

Fungsi : Memompa keluaran dari penampung destilat

Jumlah : 1 unit

5.29 Reboiler (E-303)

Fungsi : Menaikkan temperatur campuran toluena dan furfural

Jenis : DoublePipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 2  1 ½ in IPS, 15 ft

Suhu umpan keluar : 160,6 0C

(45)

5.30 Pompa bottom destilasi (P-306)

Fungsi : Memompa keluaran dari reboiler (T-302) menuju cooler (E-305)

Jumlah : 1 unit

5.31 Pompa (P-301)

Fungsi : Memompa filtrat dari filter press (FP-301) menuju Flash Drum

(T-302)

Jumlah : 1 unit

5.32 Flash Drum (T-302)

Fungsi : Memisahkan Glukosadari asam sulfat dan air

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-203 Grade A

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

 Temperatur : 150°C

 Tekanan : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

Diameter : 0,810 m Tinggi : 1,62 m Tebal : 1 ¼ in

(46)

Tebal : 1 ¼ in

5.33 Tangki Penyimpanan Furfural (F-336)

Fungsi : Untuk menyimpan furfural untuk kebutuhan 10 hari

Jumlah : 1 unit

Lama Penyimpanan : 10 hari Kapasitas : 21,9305 m3

 Tekanan : 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

 Tutup

 Diameter : 2,5592 m

Tinggi : 0,4265 m

Tebal : 0,1495 in

5.34 Pompa dari Flash Drum menuju cooler (P – 307)

Fungsi : Memompa keluaran dari flash drum (T-302) menuju cooler (E-305)

Jumlah : 1 unit

(47)

5.35 Kondensor (E-305)

Fungsi : Mengubah fasa uap bahan menjadi fasa cair

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 1/8 1/4 in IPS, 5 ft

Jumlah : 1 unit

Jumlah hairpin : 2

5.36 Tangki Penyimpanan Glukosa (TK-302)

Fungsi : Untuk menyimpan larutan glukosa

Jumlah : 1 unit

Lama Penyimpanan : 10 hari Kondisi Operasi :

- Temperatur (T) = 30 0C

- Tekanan ( P) = 1 atm

 Kondisi Fisik :

 Silinder

Diameter : 4,8713 m Tinggi : 8,1188 m Tebal : 1/2 in

 Tutup

(48)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar para engineer dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya istrumentasi ini pula, para engineer dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian

tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga

mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses dan dikontrol secara manual atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dikontrol secara otomatis (Perry,1999).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985):

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

(49)

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985): 1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

2. Elemen pengukur (measuring element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element)

Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen pengontrol akhir (final control element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada

dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicatorer).

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters et.al.,2004):

(50)

3. Ketelitian yang dibutuhkan

4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine,1985):

1. Untuk variabel temperatur:

 Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala (Temperature Recorder).

 Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat

2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan

 Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat Dengan menggunakan Level Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan dalam peralatan tersebut.

 Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat.

3. Untuk variabel tekanan

 Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi. Pressure Controller dapat juga dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala (Pressure Recorder).

 Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat.

(51)

 Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

 Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.

LC

Mixer

FC

PI

Air pendingin/ steam

B

a

h

a

n

m

a

s

u

k

B

a

h

a

n

ke

lu

a

r

Air pendingin bekas/ Kondensat bekas

TC FC

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat

Tangki

(52)

[image:52.612.138.555.188.640.2]

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural

No. _{N a m a A l a t} _{Jenis Instrumen}

1. _Tangki _{Level Indicator (LI)}

2. _Reaktor Temperature Controller (TC)

Pressure Controller (PC) Flow Controller (LC)

3. _Vaporizer Temperature Controller (TC)

4. _{Kolom distilasi} Temperature Controller (TC) Level Controller (LC)

5. _Kondensor Temperature Controller (TC)

Pressure Indicator (PR)

6. _Reboiler Temperature Controller (TC)

Pressure Indicator (PR)

7. _Mixer _{Level Controller (TC)}

8. Flash Drum

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC)

Flow Controller (LC)

9. _{Kolom Ekstraksi}

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC)

Flow Controller (LC)

(53)

1. Tangki dapat berfungsi untuk tempat penyimpanan atau penampungan zat cair.

Sistem pengendalian pada tangki menggunakan Level Indicator (LI) sehingga para engineer dapat mengetahui ketinggian cairan dari tangki tersebut. Apabila ketinggian cairan dalam tangki menurun, maka supply bahan harus segara ditambahkan.

2. Dengan adanya Level Controller (LC) pada tangki pencampur (mixer), maka dapat dijaga agar pemasukan bahan melewati batas yang diizinkan (sehingga efektifitas pencampuran akan menurun). Bila ketinggian bahan melewati batas yang dimasuksud, maka valve pemasukan bahan akan menutup atau mengecil secara otomatik, dan sebaliknya. Perputaran turbin juga menentukan apakah pencampuran berlangsung dengan baik; oleh karena itu, Rpm controller juga diperlukan.

3. Apabila laju produk atas dari reaktor menurun, maka kemungkinan besar reaksi

didalam reaktor tidak berlangsung pada suhu dan tekanan yang diinginkan, sehingga apabila hal ini terjadi, maka Flow Controller (FC) akan menggerakkan

Temperature Controller (TC) sehingga meningkatkan daya pembakaran dalam reaktor, sehingga temperatur tetap berada dalam kondisi 150°C. Selama proses

reaksi, maka tekanan perlu diamati melalui Pressure Indicator (PI), dan pengeluaran bahan diatur sesuai dengan pemasukan bahan secara kontinu melalui

Flow Controller (FC).

4. Pada pompa, apabila laju fluida didalam pompa berada diatas batas yang

ditentukan, maka Flow Controller (PC) akan menutup atau mengecilkan aliran dalam pipa. .

5. Apabila suhu dalam kolom distilasi meninggi, maka Temperature Controller

(TC) akan menggerakan Flow Controller (FC) pada reboiler bottom sehingga

steam yang disuplai menjadi menurun. Apabila ketinggian fluida dalam kolom terlalu besar, maka efektifitas distilasi akan menurun, sehingga dengan adanya

(54)

akan menggerakkan Flow Controller(FC) air pendingin yang disuplai pada unit ini.

6.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.

Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja

adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain (Peters et.al., 2004):

1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara

mengatasi kecelakaan kerja.

2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat meliputi :

 Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan pelatihan pembinaan kepribadian.

 Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan.

3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin

Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja,

(55)

menyenangkan.

Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Peters et.al., 2004):

1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal mungkin.

2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik. 3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas.

4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin .

5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran. 6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya. 7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.

6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Furfural

Dalam rancangan pabrik pembuatan furfural, usaha-usaha pencegahan

terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut :

6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan

Proses produksi furfural menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 150°C dengan menggunakan bahan bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang berasal dari reaktor dan pada kolom distilasi. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal.

Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses.

2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang cukup untuk pemeriksaan.

3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran

(56)

keadaan siaga.

5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydran untuk jarak tertentu.

Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :

1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas:

a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu.

b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar.

c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa:

 Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (audible alarm).

 Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm).

2. Panel Indikator Kebakaran

Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak di ruang operator.

6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri

Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut :

1. Helm

(57)

3. Sepatu pengaman.

4. Pelindung mata. 5. Masker udara. 6. Sarung tangan.

6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut :

1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.

2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.

3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja.

4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. 5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.

6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan.

7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada

suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah :

1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik.

2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut.

3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan,

(58)

(Peters et.al., 2004)

6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :

1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah

kemungkinan terguling atau terjatuh.

2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan.

3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada

atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.

4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk

menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu (Peters et.al., 2004):

1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.

3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada.

4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada

atasan.

5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas

(59)

BAB VII

UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting. Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu

pabrik.

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Furfural dari tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air

3. Kebutuhan tenaga listrik

7.1 Kebutuhan uap (steam)

Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Furfural dari tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat dari Tabel

7.1.

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat

Nama Alat Kebutuhan Uap (kg/jam)

Heater 1 367,8950

Reaktor 1 7.048,2264

Reaktor 2 14.560,018

Vaporizer _1.315,1679

Heater 2 212,0000

Reboiler _28,3600