PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)
DARI BIOGAS HASIL FERMENTASI THERMOFILIK
LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT
DENGAN KAPASITAS 60 TON TBS /JAM
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
DISUSUN OLEH:
SENAFATI
NIM: 060405005
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) DARI
BIOGAS HASIL FERMENTASI THERMOFILIK LIMBAH CAIR
KELAPA SAWIT
DENGAN KAPASITAS 60 TON TBS /JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
SENAFATI
06 0405 005
Telah Diperiksa / Disetujui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi Ir.Bambang Trisakti, MSi NIP : 19680820 199501 1 001 NIP: 19660925 199103 1 003
Mengetahui,
Koordinator Tugas Akhir
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)
DARI BIOGAS HASIL FERMENTASI THERMOFILIK
LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT
DENGAN KAPASITAS 60 TON TBS/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
SENAFATI
06 0405 005
Telah Diperiksa / Disetujui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi Ir. Bambang Trisakti, MSi NIP : 19680820 199501 1 001 NIP: 19660925 199103 1 003
Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III
Dr. Eng. Ir. Irvan Msi M. Hendra S Ginting, ST, MT Ir.Netti Helina, MT NIP : 19680820 199501 1 001 NIP. 19700919 199903 1 001 NIP. 132 243 746
Mengetahui,
Koordinator Tugas Akhir
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
BismillahirrahmanirrahimAssalammu‘alaikum wr. wb
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, ridho dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Compressed Natural Gas
(CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit
dengan Kapasitas 60 ton TBS/jam”.
Skripsi ini diajukan untuk memenuhi persyaratan sidang sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atau untuk mendapatkan gelar ST.
Permulaan yang baik belum tentu berakhir baik, tetapi suatu akhir yang baik akan memberikan kebahagian dan kepuasan walaupun dengan permulaan yang sukar.
Dalam mengerjakan Skripsi ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Eng. Irvan, MSi sebagai Dosen Pembimbing I sekaligus Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU yang telah membimbing, memberikan masukan dan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.Si sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing, memberikan masukan dan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MSi, Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Teristimewa Ibunda tercinta Ida Wello dan Ayahanda Samsudin Dahlan yang selalu sabar dan mendoakan, memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
7. Rekan seperjuangan Refina Sari Siregar, atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini dalam suka dan duka.
8. Teman-teman penulis, Dahyat, Meutia Mirnandaulia, Gina Sari Anjani, Siti Fatimah Siregar, Amalia Yolanda, Andika Syahputra Siregar, dan teman-teman 06 semua yang terus menyemangati penulis selama penyusunan skripsi.
9. Kak Dewi Riyanti, adik penulis Muhammad Nurdin dan bang Rudiansyah, ST serta keluarga besar Wello di Kepulauan Riau yang selalu mendoakan dan memberikan motivasi.
10. Para senior Penulis, bg Riki Handoko, ST, kak Apriana Rahmadani, ST, bg Azlansyah, ST, bg M.Izni Harahap, ST, Kak Harini Romaito, ST, bg Destriaji Herjun Permadi, ST, bg Febriansyah , bg Vandi yang telah memotivasi dan membantu dalam kelengkapan bahan penyusunan skripsi. 11. Para Junior Penulis, Luri Adriani, Hanifah Wita Utami, Aji, Danil,
Herypasch, Ida, Doni, Ayu Ridaniati, Elmer dan adik-adik junior 2007, 2008, 2009, semua yang telah memberikan bantuan dan doa kepada penulis.
12. Teman-teman diluar Teknik Kimia, Kasmawati, Amd, Keb, Dessy Novianti, SS, Eka Neni Jariani, SKM, Habibie, Kak Dyan Susanti AMF, Melly Puspita, Prieska Madogucci SE, Dilla, Inuy, Nessy dan ibu Rukiah Nasution, Pak Jufni, Pak Tantawi terima kasih untuk semua doa dan bantuannya selama ini. 13. Dan seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam melaksanakan skripsi
ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Pada akhirnya penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak.
Wassalamu’alaikum wr. wb.
Medan, Juni 2011
Penulis
INTISARI
Gas alam terkompresi (Compressed natural gas, CNG) adalah alternatif bahan bakar selai Bahan bakar ini dianggap lebih bersih bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan. CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4). Komposisi CNG yang terdiri dari metana (CH4)
ini dapat diperoleh dari biogas. Biogas dapat dibuat dari limbah organik, salah satunya limbah cair kelapa sawit (LCKS). Pra rancangan pabrik pembuatan
Compressed Natural Gas (CNG) dari biogas hasil fermentasi thermofilik limbah cair
kelapa sawit ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas umpan 60 Ton TBS/ Jam dan beroperasi selama 365 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah dekat bahan baku yakni PTP Nusantara IV Adolina, Perbaungan, Deli Serdang Sumatera Utara dengan luas areal 13.430 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 165 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf.
Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan CNG ini sebagai berikut:
• Total Modal Investasi : Rp. 370.654.768.919,-
• Total Biaya Produksi : Rp. 216.479.264.166,-
• Hasil Penjualan : Rp. 438.137.766.039,-
• Laba Bersih : Rp. 154.402.646.554,-
• Profit Margin (PM) : 50,34 %
• Break Even Point (BEP) : 43,13 %
• Return on Investment (ROI) : 41,66 %
• Pay Out Time (POT) : 2,40 tahun
• Return on Network (RON) : 69,43 %
• Internal Rate of Return (IRR) : 58,74 %
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...i
INTISARI ...iii
DAFTAR ISI ...iv
DAFTAR GAMBAR ...x
DAFTAR TABEL ...xi BAB I PENDAHULUAN ...I-1
1.1 Latar Belakang ...I-1 1.2 Perumusan Masalah...I-3 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ...I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...II-1
2.1 Compressed Natural Gas (CNG) ...II-1
2.2 Pengertian Biogas ...II-3 2.3 Sejarah Biogas ...II-5 2.4 Tahapan metabolisme dalam degradasi anaeobik ...II-6 2.4.1 Hidrolisis ...II-6 2.4.2 Asidogenesis ...II-6 2.4.3 Asetogenesis ...II-7 2.4.4 Metagenesis ...II-7 2.5 Variabel kondisi proses ...II-8 2.5.1 Temperatur ...II-8 2.5.2 pH dan alkalinitas...II-9 2.5.3 Perbandingan karbon dan nitrogen (C:N)...II-10 2.6 Fermentasi Anaerobik ...II-10 2.7 Nilai Potensial Biogas ...II-11 2.8 Limbah Cair Kelapa Sawit ...II-11 2.9 Deskripsi Proses dan sifat-sifat bahan baku dan produk ...II-14 2.9.1 Deskripsi proses pra rancangan pabrik pembuatan Compressed
Natural Gas (CNG) dari hasil fermentasi Thermofilik limbah
2.9.1.1 Fermentasi limbah cair kelapa sawit menjadi biogas ...II-14 2.9.1.2 Pemurnian biogas ...II-15 2.9.1.3 Pengkompresan biogas...II-16 2.9.2 Sifat-sifat bahan pembantu dan produk ...II-16 2.9.2.1 Limbah cair kelapa sawit (LCKS) ...II-16 2.9.2.2 Metana (CH4) ...II-17
2.9.2.3 Karbon Dioksida (CO2)...II-17
2.9.2.4 Natrium Karbonat (NaHCO3) ...II-18
2.9.2.5 Ferro Klorida (FeCl2) ...II-19
2.9.2.6 Air (H2O) ...II-19
2.9.2.7 Kalium Karbonat (K2CO3) ...II-20
2.9.2.8 Propana (C3H8) ...II-20
2.9.2.9 Compressed Natural Gas (CNG) ...II-20
BAB III NERACA MASSA ...III-1 3.1 Bak Neutralizer (T-101) ...III-1 3.2 Bak Pencampur Nutrisi (M-106)...III-1 3.3 Reaktor Tangki Berpengaduk (R-201) ...III-2 3.4 Tangki Sedimentasi (F-202) ...III-2
3.5 Filter Press (H-204) ...III-3
3.6 Water Trap (F-301) ...III-3
3.7 Desulfirisasi (D-306) ...III-3
3.8 Kolom Absorpsi(D-308) ...III-4 3.9 Kolom Stripper (D-312) ...III-4
4.6 Heater II (E-311) ...IV-2 4.7 Kolom Stripper (D-312) ...IV-3
4.8 Cooler I(E-315) ...IV-3
4.9 Kompressor (G-402) ...IV-3 4.10 Cooler II (E-403)………IV-4 4.11 Kompressor (G-405)……..………IV-4
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ...V-1 5.1 Bak Netralisasi (T-101) ...V-1
5.2 Screw Conveyor (C-102) ...V-1
5.3 Screw Conveyor (C-103) ...V-1
5.4 Pompa (P-105) ...V-2 5.5 Bak Pencampur Nutrisi (M-106)...V-2 5.6 Pompa Netralisasi (P-107) ...V-3 5.7 Reaktor Fermentasi (R-201) ...V-3 5.8 Tangki Sedimentasi (F-202) ...V-4 5.9 Pompa (P-203) ...V-4 5.10 Filter Press (H-204) ...V-4 5.11 Bak penampung pupuk cair (F-205) ...V-5 5.12 Water Trap (F-301) ...V-5 5.13 Tangki Penampung biogas (F-304) ...V-6 5.14 Heater I (E-305) ...V-6 5.15 Desulfurizer (D-306) ...V-6 5.16 Blower (L-307) ...V-7 5.17 Absorber (D-308) ...V-7 5.18 Pompa (P-309) ...V-8 5.19 Pompa (P-310) ...V-8 5.20 Heater II (E-311) ...V-8 5.21 Stripper (D-312) ...V-8 5.22 Kompressor (G-313) ...V-9 5.23 Tangki penyimpanan gas CO2 (F-314) ...V-9
5.25 Pompa (P-317) ...V-10 5.26 Tangki akumulasi gas CH4 (F-401) ...V-11
5.27 Kompressor (G-402) ...V-11 5.28 Cooler (F-403)...V-12 5.29 Tangki Penyimpan CNG (F-404) ...V-12 5.30 Kompressor (G-405) ...V-12 5.31 Tangki Penyimpan Propana (F-407) ...V-13 5.32 Tangki Peniyimpanan Propana Bekas (F-408) ...V-13 5.33 Pompa (F-104) ...V-14 5.34 Kompressor (G-303) ...V-14
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...VI-1 6.1 Instrumentasi ...VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ...VI-7 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Compressed Natural
Gas (CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit ...VI-8 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ...VI-8 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ...VI-9 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik………VI-10 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan………VI-10 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis………...VI-10
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia……….VII-11 7.4 Kebutuhan Listrik………VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar………..VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah……….VII-14 7.6.1 Bak Penampungan(BP)... VII-15 7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA) ... VII-16 7.6.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-17 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-18 7.7.1 Screening (SC) ... VII-18 7.7.2 Pompa Screening (PU-01) ... VII-18 7.7.3 Bak Sedimentasi (BS)... VII-18 7.7.4 Pompa Sedimentasi (PU-02) ... VII-19 7.7.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) ...VII-19
7.7.6 Pompa Alum (PU-03) ...VII-19 7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02) ...VII-20
7.7.8 Pompa Soda Abu (PU-04) ...VII-20 7.7.9 Clarifier (CL) ...VII-20 7.7.10 Sand Filter (SF) ...VII-21 7.7.11 Pompa Filtrasi (PU-05) ...VII-21 7.7.12 Tangki Utilitas (TU-01) ...VII-21 7.7.13 Pompa ke Cation Exchanger (PU-06) ...VII-22 7.7.14 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-07) ...VII-22 7.7.15 Pompa Ke Tangki Utilitas (PU-08) ...VII-22 7.7.16 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03) ...VII-22
7.7.17 Pompa H2SO4 (PU-09) ...VII-23
7.7.25 Pompa kaporit (PU-13) ...VII-25 7.7.26 Tangki Utilitas (TU-02) ...VII-26 7.7.27 Pompa Domestik (PU-14) ...VII-26 7.7.28 Menara Pendingin Air / Water Cooling Tower (CT) .VII-26 7.7.29 Pompa Menara Pendingin Air (PU-15) ...VII-27 7.7.30 Dearator (DE) ...VII-27 7.7.31 Pompa Dearator (PU-16) ...VII-27 7.7.32 Ketel Uap (KU) ...VII-28 7.7.33 Tangki Bahan Bakar (TB) ...VII-28 7.7.34 Pompa Bahan Bakar (PU-17) ...VII-28
9.4.7 Manajer Teknik ... IX-8 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan ... IX-8 9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran ... IX-8 9.5 Sistem Kerja ... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-10 9.7 Sistem Penggajian ... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital
Investment (FCI) ... X-1
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema fermentasi metana pada proses anaerobik ... II-8 Gambar 6.1 Instrumentasi pada alat ... VI-6 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Compressed natural Gas (CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit... VIII-9 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Compressed Natural Gas
(CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit...IX-13 Gambar LD-1 Sketsa bar screening ... LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)
dan Tangki Pelarutan ... LE-5 Gambar LE.2 Kurva Break Even Point Pabrik Compressed Natural Gas (CNG)
DAFTAR TABEL
Tabel 4.11 Neraca Energi pada Kompressor (G-405) ... IV-4 Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik
Pembuatan Compressed Natural Gas (CNG) dari Biogas Hasil Fermentsi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit ...VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ...VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat ...VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan air untuk kebutuhan domestik ...VII-3 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Ular ...VII-4 Tabel 7.5 Kebutuhan daya pada unit proses...VII-11 Tabel 7.6 Kebutuhan daya pada unit utilitas...VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-8 Tabel 9.1 Susunan Jadwal Karyawan Shift ... IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11 Tabel LB.1 Nilai kontribusi Unsur Atom ... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas panas beberapa senyawa pada 298,25 K (J/mol.K) ... LB-2 Tabel LB.3 Panas Reaksi Pembentukan (kJ/ mol. K) ... LB-2 Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas (J/ mol. K) ... LB-3 Tabel LB.5 Data Kapasitas Panas (J/mol.K) ... LB-3 Tabel LB.6 Energi yang masuk ke Bak Neutralizer ... LB-4 Tabel LB.7 Perhitungan Trial I Energi yang Keluar dari Bak Neutralizer ... LB-5 Tabel LB.8 Perhitungan Trial II Energi yang keluar dari Bak Neutralizer ... LB-5 Tabel LB.9 Perhitungan Energi yang Masuk ke Bak Pencampur Nutrisi ... LB-6 Tabel LB.10 Perhitungan Trial I Energi yang Keluar ke Bak Pencampur Nutrisi
...LB-7 Tabel LB.11 Perhitungan Trial II Energi yang Keluar ke Bak Pencampur Nutrisi
Tabel LB.17 Perhitungan Energi yang keluar dari kolom absorpsi... LB-14 Tabel LB.18 Perhitungan Energi yang masuk Heater II ... LB-15 Tabel LB.19 Perhitungan Energi yang keluar dari Heater II ... LB-16 Tabel LB.20 Panas masuk ke dalam kolom stripper untuk setiap komponen .. LB-17 Tabel LB.21 Panas keluar ke dalam kolom stripper untuk setiap komponen ... LB-17 Tabel LB.22 Energi yang masuk menuju cooler I ... LB-19 Tabel LB.23 Energi yang keluar dari cooler I ... LB-19 Tabel LB.24 Perhitungan Energi panas kompressor ... LB-20 Tabel LB.25 Perhitungan Energi yang masuk dari kompressor ... LB-21 Tabel LB.26 Perhitungan Energi yang keluar dari kompressor ... LB-21 Tabel LB.27 Energi yang masuk menuju Cooler II ... LB-22 Tabel LB.28 Energi yang keluar dari cooler II ... LB-23 Tabel LB.29 Perhitungan Energi panas kompressor ... LB-24 Tabel LB.30 Perhitungan Energi yang masuk dari kompressor ... LB-25 Tabel LB.31 Perhitungan Energi yang keluar dari kompressor ... LB-25 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas ... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Karyawan ... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-18 Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17
INTISARI
Gas alam terkompresi (Compressed natural gas, CNG) adalah alternatif bahan bakar selai Bahan bakar ini dianggap lebih bersih bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan. CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4). Komposisi CNG yang terdiri dari metana (CH4)
ini dapat diperoleh dari biogas. Biogas dapat dibuat dari limbah organik, salah satunya limbah cair kelapa sawit (LCKS). Pra rancangan pabrik pembuatan
Compressed Natural Gas (CNG) dari biogas hasil fermentasi thermofilik limbah cair
kelapa sawit ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas umpan 60 Ton TBS/ Jam dan beroperasi selama 365 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah dekat bahan baku yakni PTP Nusantara IV Adolina, Perbaungan, Deli Serdang Sumatera Utara dengan luas areal 13.430 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 165 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf.
Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan CNG ini sebagai berikut:
• Total Modal Investasi : Rp. 370.654.768.919,-
• Total Biaya Produksi : Rp. 216.479.264.166,-
• Hasil Penjualan : Rp. 438.137.766.039,-
• Laba Bersih : Rp. 154.402.646.554,-
• Profit Margin (PM) : 50,34 %
• Break Even Point (BEP) : 43,13 %
• Return on Investment (ROI) : 41,66 %
• Pay Out Time (POT) : 2,40 tahun
• Return on Network (RON) : 69,43 %
• Internal Rate of Return (IRR) : 58,74 %
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kecenderungan meningkatnya harga bahan bakar minyak bumi dunia, mengakibatkan juga meningkatnya pengeluaran pemerintah untuk memberikan subsidi bagi lebih dari 40 juta kilo liter bahan bakar minyak (BBM) non industri. Salah satunya adalah minyak tanah untuk kebutuhan rumah tangga. Maka Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral yang mempunyai tugas membantu Presiden dalam menyelenggarakan sebagian urusan pemerintahan di bidang energi dan sumber daya mineral, melalui Badan Penelitian dan Pengembangannya melakukan serangkaian percobaan untuk dapat menggantikan minyak tanah yang digunakan di rumah tangga dengan bahan bakar lain yang lebih murah dan tetap aman. Untuk itu salah satu percobaan yang dilakukan adalah dengan menggantikan minyak tanah dengan Bahan Bakar Gas (BBG) atau Compressed Natural Gas (CNG) (Lemigas, 2010).
Selain itu, penggunaan bahan bakar minyak bumi selama ini menyebabkan tingginya tingkat pencemaran lingkungan melalui emisi yang dihasilkan, seperti CO2,
NOx, SOx, dll. Hal ini terkait langsung dengan isu dunia mengenai pemanasan global
sebagai akibat dari efek rumah kaca. Untuk itu, diversifikasi dan penguasaan teknologi merupakan yang faktor penting disamping kesadaran akan kelestarian lingkungan (Witono, 2009).
Sedangkan, bahan bakar CNG ini dianggap lebih bersih bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan. CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4). CNG disimpan dan
truk barang berdaya ringan hingga menengah. Sesungguhnya di Indonesia, CNG bukanlah barang baru. Pencanangan untuk menggunakan CNG yang harganya lebih murah dan lebih bersih lingkungan daripada bahan BBM sudah dilakukan sejak tahun 1986 (Lemigas, 2010).
Secara umum lebih dari 80% komponen gas bumi yang dipakai sebagai BBG merupakan gas metana, 10%-15% gas etana, dan sisanya adalah gas karbon dioksida, dan gas-gas lain. Komponen mampu bakar dari gas adalah metana, karbondioksida, dan hidrogen dalam jumlah yang bervariasi.
Tabel 1.1 Sifat Beberapa Bahan Bakar
No Karakteristik Premium LPG CNG
1 Komposisi C8H18 C3H8 CH4
2 Densitas 752 kg/m3 1,5 kg/m3 0,6 kg/m3
3 Berat Molekul 114,8 kg/kmol 44,09 kg/kmol 17,51 kg/kmol 4 Nilai Kalor 45950 kj/kmol 46360 kj/kmol 47476 kj/kmol
5 AFR Stoikiometri 14,57 15,6 16,15
6 Temperatur Penyalaan min 360 oC 460 oC 521,4 oC 7 Kecepatan Nyala 20-40 m/s 0,82 m/s 0,66 m/s
8 Angka Oktan 88 110 130
(Burhanuddin, 2010)
Komposisi CNG yang terdiri dari metana (CH4) ini dapat diperoleh dari gas
produk akhir pencernaan atau degradasi anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau udara yang dikenal dengan biogas, dimana komponen terbesar (penyusun utama) biogas adalah metana (CH4, 54
– 80 %-vol) dan karbon dioksida (CO2, 20 – 45 %-vol) (Rohman, 2009).
Biologycal Oxygen Demand (BOD) sebesar 212,8 g/L, Chemical Oxygen Demand
(COD) sebesar 347,2 g/L dan pH 4,1 (bersifat asam). Maka, pengolahan LCKS menjadi biogas merupakan alternatif yang sangat baik karena selain dapat memberikan nilai ekonomis juga dapat mengurangi kerusakan lingkungan hidup. Dari hasil penelitian, potensi biogas yang dihasilkan dari 600-700 kg LCKS sekitar 20 m3 biogas dan setiap m3 gas metan dapat diubah menjadi energi sebesar 4.700 – 6.000 kkal atau 20-24 MJ (Siregar, 2010).
Berdasarkan faktor-faktor di atas, produksi CNG dari limbah cair kelapa sawit tampaknya dapat menjanjikan untuk dilakukan dalam mengurangi emisi gas rumah kaca yang ditimbulkan limbah tersebut sekaligus mampu menyediakan solusi bagi krisis energi yang sedang dihadapi Indonesia saat ini.
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah pra rancangan pabrik CNG dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit ini yaitu diperlukannya alternatif energi untuk mengatasi kelangkaan bahan bakar sekaligus untuk mengurangi tingkat pencemaran lingkungan akibat emisi yang dihasilkan. Oleh karena itu, dipilih CNG sebagai bahan bakar gas dari biogas dengan limbah cair kelapa sawit (LCKS) sebagai bahan baku. Selain karena bersifat organik, jumlah LCKS yang dihasilkan tiap tahun cukup besar dan jika tidak diolah dapat merusak lingkungan.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Ada beberapa tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan CNG dari limbah cair kelapa sawit , yaitu :
1. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik produksi CNG dari limbah cair kelapa sawit.
2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pabrik produksi CNG dari limbah cair kelapa sawit.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Compressed Natural Gas (CNG)
Gas alam terkompresi (Compressed natural gas, CNG) adalah alternatif bahan bakar selain gas (BBG). Bahan bakar ini dianggap lebih bersih bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan. CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4). CNG disimpan dan didistribusikan
dalam bejana tekan, biasanya berbentuk silinder.
Konversi ke CNG difasilitasi dengan pemberian harga yang lebih murah bila dibandingkan dengan bahan bakar cair (bensin dan solar), peralatan konversi yang dibuat lokal dan infrastruktur distribusi CNG yang terus berkembang. Sejalan dengan semakin meningkatnya harga minyak dan kesadaran lingkungan, CNG saat ini mulai digunakan juga untuk kendaraan penumpang dan truk barang berdaya ringan hingga menengah. Sesungguhnya di Indonesia, CNG bukanlah barang baru. Pencanangan untuk menggunakan CNG yang harganya lebih murah dan lebih bersih lingkungan daripada bahan bakar minyak (BBM) sudah dilakukan sejak tahun 1986.
Sama sekali tidak diperkenankan untuk memodifikasi tangki tersebut. Jika dianggap tangki yang dibeli volumenya terlalu kecil, lebih baik membeli tangki yang volumenya lebih besar daripada memodifikasinya sendiri. Sama sekali tidak diperkenankan untuk memodifikasi tangki tersebut. Jika dilakukan, daya tahan tangki tersebut terhadap tekanan tinggi menjadi tidak terukur.
CNG kadang-kadang dianggap sama dengan LNG. Walaupun keduanya sama-sama gas alam, perbedaan utamanya adalah CNG adalah gas terkompresi sedangkan LNG adalah gas dalam bentuk cair. CNG secara ekonomis lebih murah dalam produksi dan penyimpanan dibandingkan LNG yang membutuhkan pendinginan dan tangki kriogenik yang mahal. Akan tetapi CNG membutuhkan tempat penyimpanan yang lebih besar untuk sejumlah massa gas alam yang sama serta perlu tekanan yang sangat tinggi. Oleh karena itu pemasaran CNG lebih ekonomis untuk lokasi-lokasi yang dekat dengan sumber gas alam. CNG juga perlu dibedakan dari LPG, yang merupakan campuran terkompresi dari propana (C3H8)
dan butana (C4H10) (Wikipedia, 2010).
Adapun keuntungan dari CNG ini adalah :
1. Harga gas lebih murah dibandingkan dengan harga BBM tak bersubsidi. 2. Penghematan lebih dari 50%.
3. Mesin produksi lebih tahan lama, bersih sehingga dapat menekan biaya perawatan.
4. Lebih aman dibandingkan dengan BBM atau LPG karena gas lebih ringan dari udara sehingga tidak mudah terbakar.
5. Teknologi yang digunakan untuk mendistribusikan gas bumi dalam tabung bertekanan tinggi.
6. Tekanan gas dapat disesuaikan dengan kebutuhan pihak industri
7. Sebagai bahan bakar alternatif yang lebih ekonomis / hemat dibandingkan dengan:
• Solar : Rp 4956,- / liter;
LPG : Rp 7000,- / Kg LPG (Suropati, 2010).
Tabel 2.1 Spesifikasi CNG
Komponen Nilai
Metana (CH4) 95-97 %
Karbon dioksida (CO2) Max 5 %
Berat jenis (SG) 0,55-0,85
Suhu 300-380 oC
Kadar air 0,16028 gr/m3
Nilai Pemanasan Kotor 8.000-10.658 Kcal/m3 (Suropati, 2010)
2.2 Pengertian Biogas
Biogas adalah gas produk akhir pencernaan atau degradasi anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau udara. Komponen terbesar (penyusun utama) biogas adalah metana (CH4, 54 – 80
%-vol) dan karbon dioksida (CO2, 20 – 45 %-vol) (Rohman, 2010).
Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripad menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan karbon yang diambil dari atmosfer ole dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran
Tabel 2.2 Komposisi biogas secara umum Senyawa Gas Kadar (%)
Metana, CH4 50-75
Karbondioksida, CO2 25-50
Nitrogen, N2 0-10
Hidrogen, H2 0-1
Hidrogen sulfida, H2S 0-3
Oksigen, O2 0-2
(Wikipedia, 2010).
. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena CH4 merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan
global bila dibandingkan dengan CO2. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang
diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil.
Biogas dapat terbakar apabila mengandung kadar CH4 minimal 57% yang
menghasilkan api biru (Hammad et al., 1999). Sedangkan menurut Hessami (1996), biogas dapat terbakar dengan baik jika kandungan CH4 telah mencapai minimal 60%.
Pembakaran gas CH4 ini selanjutnya menghasilkan api biru dan tidak mengeluarkan
asap (Hermawan dkk, 2007).
Nilai kalori dari 1 meter kubik biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.
2.3 Sejarah Biogas
Gas CH4 terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik oleh bakteri
metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di
tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat. Gas metana sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum Gas), perbedaannya adalah gas metana mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak (Rahman, 2010).
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai CH4. Becham (1868),
murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan CH4.
Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900.
dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk.
Dengan teknologi tertentu, gas metana dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas metana dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya LPG (FAO, 1981).
2.4 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anaerobik
Umumnya, proses anaerob terjadi pada empat tahapan utama, yaitu : hidrolisis, fermentasi, asetogenesis, dan metagenesis. Setiap tahapan melibatkan populasi mikroba yang berbeda.
2.4.1 Hidrolisis
Material organik polimerik dihidrolisis menjadi monomer seperti glukosa, asam lemak dan asam amino oleh bakteri hidrolitik. Proses hidrolisis adalah proses yang sangat penting pada limbah organik tinggi. Solubilisasi melibatkan proses hidrolisis dimana senyawa – senyawa organik kompleks dihidrolisis menjadi monomer – monomer. Lemak dihidrolisis menjadi asam – asam lemak atau gliserol; protein dihidrolisis menjadi asam – asam amino atau peptida sedangkan karbohidrat dihidrolisis menjadi monosakarida dan disakarida. Reaksi hidrolisis dapat dilihat sebagai berikut:
Lemak asam lemak rantai panjang, gliserol Protein asam-asam amino, peptida rantai pendek Karbohidrat monosakarida, disakarida
2.4.2 Asidogenesis
C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2 CO2 + 2 H2
glukosa asam butirat C6H12O6 + 2 H2 CH3CH2COOH + 2 H2O
glukosa asam propionat
2.4.3 Asetogenesis
Asam lemak volatil dengan empat atau lebih rantai karbon tidak dapat digunakan secara langsung oleh metanogen. Asam-asam organik ini dioksidasi terlebih dahulu menjadi asam asetat dan hidrogen oleh bakteri asetogenik penghasil hidrogen melalui proses yang disebut asetogenesis. Asetogenesis juga temasuk pada produksi asetat dari hidrogen dan karbon dioksida oleh asetogen dan homoasetogen. Kadang-kadang proses asidogenesis dan asetogenesis dikombinasikan sebagai satu tahapan saja. Reaksi asetogenesis dapat dilihat di bawah ini:
CH3CH2COOH CH3COOH + CO2 + 3 H2
asam propionat asam asetat
CH3CH2CH2COOH 2 CH3COOH + 2 H2
asam butirat asam asetat
2.4.4 Metagenesis
Pada akhirnya gas metana diproduksi dengan dua cara. Pertama adalah mengkonversikan asetat menjadi karbon dioksida dan metana oleh organisme asetropik dan cara lainnya adalah dengan mereduksi karbon dioksida dengan hidrogen oleh organisme hidrogenotropik. Metanogen yang dominan digunakan pada reaktor biogas adalah Methanobacterium, Methanothermobacter,
Methanobrevibacter, Methanosarcina dan Methanosaeta. Reaksi metanogenesis
dapat dilihat dibawah ini:
CH3COOH CH4 + CO2
Gambar 2.1 Skema fermentasi metana pada proses anaerobik (Speece, 1996)
2.5 Variabel Kondisi Proses
2.5.1 Temperatur
Sejumlah populasi yang seimbang dari beragam jenis bakteri menjadi pelaku utama dalam proses degradasi anaerob. Kebanyakan bakteri ini sangat peka terhadap perubahan kondisi lingkungan, salah satunya temperatur.
Proses anaerob biasanya dijalankan pada temperatur 30-38oC atau pada 49-57
o
C (termofilik) dan harus sangat diperhatikan mengingat organisme yang berkembang pada temperatur yang berbeda tidaklah sama. Inkubasi laboratorium biasanya dioperasikan pada suhu 37 oC atau 55 oC (Roberts, 2003).
Komponen organik kompleks (Karbohidrat, protein, lipid)
Asam-asam lemak rantai panjang (Propionat, butirat dan lain-lain)
35 %
17 % 13 %
10 % Hidrolisis
Asidogenesis
20 % 5 %
Komponen organic sederhana (Gula, asam amino, peptida)
Asetogenesis
CH4, CO2
72 % 28 %
Apabila temperatur menurun, aktivitas bakteri akan berkurang, begitu pula dengan produksi biogas. Sebaliknya bila temperatur meningkat, beberapa bakteri mulai memasuki fasa kematian dan biogas yang diproduksi juga akan berkurang. Isolasi, penukar panas, elemen pemanas, penangas air dan injeksi uap air merupakan metode-metode yang dapat digunakan untuk mengontrol temperatur digester (Garcelon dan Clark, 2007).
2.5.2 pH dan Alkalinitas
Alkalinitas merupakan ukuran dari jumlah karbonat dalam suatu larutan. Sementara, tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan diindikasikan oleh pH. Suatu larutan yang bersifat asam akan mengandung lebih banyak ion hidrogen atau hidronium dibandingkan dengan jumlah ion hidroksidanya, demikian juga sebaliknya. Alkalinitas sangat penting dalam proses anaerob karena apabila asam dalam larutan bertambah, karbonat akan menyumbangkan ion hidroksidanya untuk menetralisir keasaman. Hal ini dikenal sebagai efek buffer dari alkalinitas.
Seperti halnya syarat ketiadaan oksigen dan jangkauan temperatur yang sempit, metanogen juga hanya dapat berkembang dengan baik pada jangkauan pH yang sempit, antara 6,5 hingga 8. Setelah bakteri pembentuk asam menghasilkan asam, metanogen akan menggunakan asam tersebut dan mempertahankan pH pada tingkat netral. Akan tetapi perlu diingat bahwa laju reaksi yang melibatkan bakteri pembentuk asam lebih tinggi dibandingkan dengan laju reaksi yang melibatkan bakteri metanogen. Untuk itu, populasi metanogen harus diusahakan dan dipertahankan lebih besar. Selain itu, peningkatan pH dengan penambahan baking soda (NaHCO3) juga dapat dilakukan untuk meningkatkan alkalinitas atau kapasitas
buffering dari larutan fermentasi.
mengalami pengasaman dan tidak mampu memproduksi biogas (Garcelon dan Clark, 2007).
2.5.3 Perbandingan Karbon dan Nitrogen (C:N)
Seperti pada manusia, diet yang seimbang membantu mempertahankan populasi bakteri yang stabil dan sehat. Bakteri anaerob umumnya menggunakan karbon sebagai sumber energi untuk pertumbuhan, dan nitrogen untuk membangun struktur sel. Biasanya karbon yang dibutuhkan 25-30 kali lebih banyak dibandingkan dengan nitrogen. Umpan yang dapat digunakan bakteri secara efisien sebaiknya memiliki perbandingan karbon : nitrogen sekitar 30:1(Garcelon dan Clark, 2007).
2.6 Fermentasi Anaerobik
[image:33.595.119.519.462.738.2]Fermentasi anaerobik mengakibatkan transformasi dari senyawa-senyawa organik oleh ekosistem campuran kultur bakteri tanpa oksigen. Proses ini merupakan proses alami dimana gas yang diproduksi merupakan kombinasi antara metana dan karbondioksida. Fermentasi anaerobik mempunyai keuntungan dan kerugian. Tabel 2.3 memperlihatkan keuntungan dan kerugian fermentasi anaerobik.
Tabel 2.3 Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik
No. Keuntungan Kerugian
1. Energi yang dibutuhkan sedikit Biaya konstruksi yang mahal 2. Pengurangan terhadap bau Di beberapa lokasi, pemakaian
sludge menjadi masalah
3. Baik untuk operasi skala besar Lebih besar daripada instalasi lain seperti fermentasi asam laktat
4. Metana digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil
Penyimpanan gas yang sulit (korosif)
5. Mengurangi polusi oleh efek rumah kaca
Konsumsi air dalam jumlah besar
6. Keluaran recycle digunakan sebagai pupuk
7. Mengurangi COD dan BOD, padatan total, dan padatan volatil pada carcass
Bermasalah pada managemen dari sludge
8. Menghilangkan atau mengurangi bakteri pengganggu, patogen, telur serangga, dan parasit internal
Tidak dapat menghilangkan seluruh bakteri patogen
(Metcalf & Eddy, 2003)
2.7 Nilai Potensial Biogas
Biogas yang bebas pengotor (H2O, H2S, CO2, dan partikulat lainnya) dan telah
mencapai kualitas pipeline adalah setara dengan gas alam. Dalam bentuk ini, gas dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya pun telah layak sebagai bahan baku pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, biogas dapat menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada kendaraan. Di Indonesia nilai potensial pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat karena adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara energi biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan. Berdasarkan sumber Departemen Pertanian, nilai kesetaraan biogas dengan sumber energi lain adalah sebagai berikut:
Tabel 2.4 Kesetaraan Biogas dengan sumber lain
Bahan Bakar Jumlah
Biogas 1 m3
Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Bensin 0,8 liter
Gas kota 1,5 m3
Kayu bakar 3,5 kg
(Hermawan, dkk, 2007)
2.8 Limbah Cair Pengolahan Kelapa Sawit (POME, Palm Oil Mill Effluent)
Air keluaran (effluent water) didefinisikan sebagai air atau cairan yang dibuang dari industri, yang mengandung bahan-bahan terlarut dan dapat berbahaya bagi lingkungan. Bahan-bahan terlarut ini dapat berupa gas CH4, SO2, NH3, halogen
senyawa-senyawa tersebut dapat membahayakan lingkungan, perlu dilakukan pengolahan terhadap air buangan industri untuk mengurangi senyawa-senyawa yang berpotensi bahaya hingga ambang batas yang diperbolehkan.
Secara spesifik, POME (palm oil mill effluent) merupakan istilah yang merujuk pada buangan dari tahap akhir produksi minyak kelapa sawit di pabrik. Istilah ini meliputi beragam cairan, pengotor, minyak residu dan padatan tersuspensi. POME yang belum diolah memiliki kadar limbah berbahaya yang tinggi, yang tergantung pada proses operasinya. BOD (biological oxygen demand) dari POME dapat mencapai 25000 hingga 35000 mg/L dengan kandungan air sekitar 94%.
POME dihasilkan dari berbagai titik selama pemrosesan dalam pabrik minyak kelapa sawit, meliputi:
- Sludge atau lumpur klarifikasi
- Kondensat sterilisasi - Air pencuci buah
- Buangan dari hydro cyclone
- Buangan boiler, tangki dan dekanter.
Komposisi POME secara umum terdiri dari 995% air, 0,5-2% minyak, 3-4% padatan (tersuspensi dan terlarut) serta sedikit pasir (Igwe dan Onyegbado, 2007). Seperti halnya bahan lain yang dapat dijadikan umpan bagi fermentasi anaerob, POME memenuhi persyaratan utama, yakni mengandung bahan organik dalam jumlah yang signifikan. Bahan organik inilah yang kemudian akan dikonversikan menjadi metana dan karbondioksida (Steffen et.al., 1998).
Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik minyak kelapa sawit (PMKS) berasal dari air kondensat pada proses sterilisasi, air dari proses klarifikasi, air
hydrocyclone (claybath), dan air pencucian pabrik. Jumlah air buangan tergantung
Tabel 2.5 Komposisi Kimia Limbah Cair PMKS
Komponen % Berat Kering
Ekstrak dengan ether 31.60
Protein (N x 6,25) 8.20
Serat 11.90
Ekstrak tanpa N 34.20
Abu 14.10
P 0.24
K 0.99
Ca 0.97
Mg 0.30
Na 0.08
Energi (kkal / 100 gr) 454.00
[image:36.595.124.513.324.578.2](Siregar, 2010)
Tabel 2.6 Komposisi Asam Amino Limbah Cair Segar PMKS
Asam Amino %
Lisine 0.98
Histidine 2.02
Arginine 0.74
Aspartot asam 8.37
Threoine 3.37
Serine 8.19
Glutamit asam 13.19
Piroline 3.80
Glycine 1.96
Alanine 5.67
Valine 4.05
Methionine 0.14
Isoleusine 3.10
Leusine 8.79
Tyrosine 2.06
Phanylalarine 3.48
(Siregar, 2010)
Tabel 2.7 Baku Mutu Limbah Cair Industri Minyak Kelapa Sawit Parameter Kadar Maksimum (mg/L) Beban Pencemaran
Maksimum (kg/ton)
BOD 400 1,25
COD 350 0,88
TSS 250 1,63
Minyak dan lemak 25 0,063
Nitrogen total (sebagai N) 50 0,125
2.9Deskripsi Proses dan Sifat – Sifat Bahan Baku Serta Produk
Berdasarkan kajian literatur yang telah dipaparkan pada sub-sub bab sebelumnya, berikut ini disajikan deskripsi proses dan sifat-sifat dari bahan baku dan produk
2.9.1 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Compressed Natural
Gas (CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair
Kelapa Sawit.
Proses pembuatan Compressed Natural Gas (CNG) dari biogas hasil fermentasi Thermofilik limbah cair kelapa sawit disajikan secara skematik pada Gambar 2.1. Proses terbagi menjadi unit fermentasi LCKS menjadi biogas dan unit pengolahan biogas menjadi CNG.
2.9.1.1Fermentasi Limbah Cair Kelapa Sawit menjadi Biogas
Limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) dikumpulkan di dalam bak penampungan/ neutralizer (T-101).
Limbah cair kelapa sawit (LCKS) yang telah ditampung dalam bak penampung
/ neutralizer (T-101), dilakukan penambahan senyawa NaHCO3 menggunakan screw
conveyor (C-102). Penambahan NaHCO3 ini untuk menetralkan pH, karena proses
fermentasi berlangsung dengan baik dalam pH 6-8. Dan apabila nutrisi ditambahkan langsung ke dalam reaktor, maka kondisi reaktor tersebut akan sulit dijaga.
Setelah itu, LCKS yang telah ditambahkan NaHCO3 dialirkan ke dalam bak
nutrisi (M-106) yang dilengkapi dengan pengadukan dimana di dalam bak ini juga dilakukan penambahan senyawa FeCl2 dengan menggunakan screw conveyor
(C-103). LCKS yang pH-nya telah netral dialirkan ke fermentor (R-201). Fermentor yang digunakan adalah jenis reaktor tangki berpengaduk (Continouos Stirred Tank
Reactor). Suhu di dalam fermentor dijaga 550C, dimana bakteri yang digunakan
adalah bakteri thermofillik. Proses yang terjadi meliputi proses hidrolisis, asidifikasi, dan proses pembentukan metana dengan hydraulic retention time 6 hari. Kemudian
sludge dari reaktor ditampung di dalam tangki sedimentasi (F-202) yang akan di
recycle ke bak (M-105). Dari fermentor, sisa ampas dialirkan ke filter press (H-204)
2.9.1.2Pemurnian Biogas
Komponen biogas terbesar yang dihasilkan yaitu Metana (CH4),
Karbondioksida (CO2) dan Hidrogen Sulfida (H2S). Air yang terkandung pada biogas
dipisahkan dengan menggunakan water trap (F-301). Biogas yang telah terpisah dengan air ditampung di tangki penyimpanan biogas (F-304) dan H2S di adsorpsi
dengan menggunakan Desulfirizer (D-306). Biogas yang terbentuk dengan komponen utama CH4 dialirkan ke suatu menara absorpsi (D-308) untuk menyerap
CO2. CH4 dan CO2 yang terbentuk dialirkan kedalam unit CO2 removal. Unit ini
terdiri atas 2 bagian, yaitu: CO2 absorber (D-308) yang berfungsi untuk
mengabsorbsi CO2, serta unit CO2 stripper (D-312) yang berfungsi untuk melepaskan
CO2. CO2 diserap menggunakan larutan K2CO3 untuk mengabsorpsi gas CO2 yang
masuk pada bagian atas kolom absorber. Pada CO2 absorber pertama-tama gas CO2
bereaksi dengan H2O menghasilkan asam karbonat, kemudian bereaksi dengan ion
karbonat dari K2CO3 membentuk ion bikarbonat. Reaksi kimia yang terjadi pada
kolom absorber bersifat eksotermis, yaitu:
• CO2 + H2O ↔ H2CO3
• H2CO3 + CO3=↔ 2HCO3 -• 2HCO3- + 2K+↔ 2KHCO3 • CO2 + H2O + K2CO3↔ 2KHCO3
Larutan yang banyak mengandung CO2 akan keluar pada bagian bawah kolom
absorber, kemudian dipanaskan dan dialirkan menuju CO2 stripper. Pada CO2
stripper kolom dipanasi menggunakan steam karena reaksi yang terjadi bersifat
endotermik dan temperaturnya dijaga konstan pada 100oC dan tekanan 1 bar. Pada kolom stripper terjadi reaksi yang berlawanan pada CO2 absorber yang melepaskan
CO2. Gas CO2 yang terlepas akan keluar menuju CO2 plant dari bagian atas stripper
dan CO2 yang di hasilkan akan ditampung pada tangki (F-314) dan siap untuk
dipasarkan, sedangkan larutan K2CO3 (benfield) yang telah dipisahkan dipompakan
2.9.1.3Pengkompresan Biogas
Gas metan yang telah dimurnikan ditampung dalam tangki akumulasi (F-401). Tekanan gas metana akan dinaikkan dari 1 atm menjadi 20 atm dengan temperatur 79,39 oC. Untuk memperoleh tekanan tersebut menggunakan Compressor
Centrifugal (G-402). Temperatur gas diturunkan menjadi 15 oC dengan mengalirkan
ke cooler (E-403) dengan propana sebagai refrigeran. Kemudian gas kembali di
kompres dengan menggunakan Compressor Centrifugal (G-405) untuk mencapai tekanan akhir dari tekanan 20 atm menjadi 197 atm dengan temperatur 15 oC. Setelah tekanan yang diinginkan untuk CNG tercapai, maka gas dalam tabung yang siap untuk dipasarkan.
2.9.2Sifat-sifat Bahan Pembantu dan Produk
2.9.2.1Limbah Cair Kelapa Sawit (LCKS)
[image:39.595.207.434.422.760.2]Sebagai bahan utama yang difermentasikan menjadi biogas adalah limbah cair Pabrik Kelapa Sawit (PKS) dengan karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.8 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit Variabel (Satuan) POME
TS Mg/L 42600
VS Mg/L 37600
SS Mg/L 17750
VSS Mg/L 0
BOD Mg/L 38000
COD Mg/L 53000
TOD Mg/L 50438
Kj-N Mg/L 800
NH4-N Mg/L 0
VFA Mg/L 0
Asam asetat Mg/L 0
Asam propionat Mg/L 0
T-P Mg/L 0
Minyak dan oli Mg/L 1700
C Wt% 45,6
H Wt% 6,34
N Wt% 1,98
S Wt% 0
2.9.2.2Metana (CH4)
Fungsi : merupakan komponen unsur terbesar (70%) di dalam biogas. 1. Berat Molekul : 16,043 g/mol
2. Temperatur kritis : -82,70C 3. Tekanan kritis : 45,96 bar 4. Fasa padat
• Titik cair : -182,50 C • Panas laten : 58,68 kJ/kg 5. Fasa cair
• Densitas cair : 500 kg/m3
• Titik didih : -161,60 C • 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. 0K
• CV : 0,027 kJ/mol. 0K
• Viskositas : 0,0001027 poise • Kelarutan : 0,054 vol/vol (Gas encyclopedia, 2010)
2.9.2.3Karbon Dioksida (CO2)
Fungsi : merupakan salah satu komponen di dalam biogas yaitu sebesar 30%. 1. Berat Molekul : 44,01 g/mol
2. Temperatur kritis : 310 C 3. Tekanan kritis : 73,825 bar 4. Densitas kritis : 464 kg/m3 5. Fasa padat
6. Fasa cair
• Densitas cair : 1032 kg/m3
• Titik didih -78,50 C • Panas laten uap : 571,08 kJ/kg • Tekanan uap : 58,5 bar 7. Fasa gas
• Densitas gas : 2,814 kg/m3
• Faktor kompresi : 0,9942 • Spesifik graviti : 1,521 • Spesifik volume : 0,547 m3/kg
• CP : 0,037 kJ/mol. 0K
• CV : 0,028 kJ/mol. 0K
• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol (Gas encyclopedia, 2010)
2.9.2.4Natrium karbonat (NaHCO3)
Fungsi : sebagai agen penetral pH.
1. Berat molekul : 84,0079 gr/mol 2. Titik lebur : 500 C (3230 K) 3. Densitas : 2.200 gr/cm3
4. Kelarutan dalam air : 7,89 g / 100 ml pada 180 C 5. Tingkat kebasaan (pKb) : -2,43
6. Berwarna padatan putih
7. Merupakan senyawa ampoterik 8. Bersifat endotermis
2.9.2.5 Ferro Klorida (FeCl2)
Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba 1. Berat molekul : 126,751 gr/mol 2. Titik lebur : 677 0C
3. Kelarutan dalam air : 64,4 gr/100 ml pada 10 0C 105,7 gr/100 ml pada 100 0C 4. Densitas : 3,16 gr/cm3
5. Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan 6. Tidak larut dalam tetrahidrofuran
7. Merupakan padatan paramagnetik (Wikipedia, 2010)
2.9.2.6 Air (H2O)
Fungsi: sebagai pelarut
1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol 2. Titik lebur : 0°C (1 atm) 3. Titik didih : 100°C (1 atm) 4. Densitas : 1 gr/ml (4°C) 5. Spesifik graviti : 1,00 (4°C) 6. Indeks bias : 1,333 (20°C) 7. Viskositas : 0,8949 cP 8. Kapasitas panas : 1 kal/gr 9. Panas pembentukan : 80 kal/gr 10. Panas penguapan : 540 kal/gr 11. Temperatur kritis : 374°C 12. Tekanan kritis : 217 atm
2.9.2.7 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
5. Berwarna putih
6. Berupa padatan berbentuk serbuk (Wikipedia,2010)
2.9.2.8 Propana (C3H8)
Fungsi: sebagai refrigerant pada proses pendinginan gas metana (CH4).
1. Berat molekul : 44,1 g/mol 2. Densitas cair : 593,12 kg/m3
3. Densitas gas : 2,0098 kg/m3 (0oC, 1013 mbar) 4. Titik cair : -187,7oC
5. Titik didih : -42,1oC 6. Kelarutan dalam air : 0,04 g/L
(Gas encyclopedia, 2010)
2.9.2.9 Compressed Natural Gas (CNG)
Fungsi : Sebagai produk utama 1. Komposisi : CH4
POME NaHCO3 FeCl2 T-101 C-103 M-106 3 4 6 1 2 C-102 F-202 8 9 LI LC H-204 F-205 Ampas padat 10 25 20 D-308 D-312 T-316 13 TI F-401 28 27 G-402
Steam 150 oC Air Pendingin 28 oC
18 26 LI TI R-201 F-301 11 D-306 PC TC FC E-311 E-403 FC TC PC F-404 P-107 Keterangan Gambar
C-102 = Screw Conveyer 1 C-103 = Screw Conveyer 2 D-306 = Adsorpsi / Desulfurizer
D-308 = Kolom Absorpsi D-312 = Kolom Stripper
E-305 = Heater I E-311 = Heater II E-315 = Cooler 1 E-403 = Cooler 2
F-202 = Bak Sedimentasi F-205 = Bak Penampungan Pupuk Cair F-301 = Water Trap
F-302 = Tangki Penampung Air F-304 = Tangki Penampung Biogas F-314 = Tangki Penampung CO2
F-401 = Tangki Akumulasi Gas Metana F-404 = Tangki Penyimpanan CNG F-407 = Tangki Propana F-408 = Tangki Propana Bekas G-303 = Compressor Centrifugal 1 G-306 = Blower
G-312 = Compressor Centrifugal 2 G-402 = Compressor Centrifugal 3
G-405 = Compressor Centrifugal 4
H-204 = Filter Press
M-106 = Bak Pencampur Nutrisi P-104 = Pompa 1 P-105 = Pompa 2 P-107 = Pompa 3 P-203 = Pompa 4 P-309 = Pompa 5 P-310 = Pompa 6 P-317 = Pompa 7 T-101 = Bak Neutralizer
T-406 = Tangki penampung CNG T-316 = Tangki Penyimpanan Larutan Benfield
R-201 = Reaktor Tangki berpengaduk
P-317 F-302 12 16 7 22 E-305 G-307 P-203 P-310 F-407 LI F-408 21 FC FC FC E-315 19 F-314 29 FC TC P-309 TC TC LI LI LI G-405 PC LI LI 15 17 30 31 F-304 T-406 FC PC TI FC FC G-313 PC 23 24
Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan Nama : Senafati
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DIAGRAM ALIR PABRIK PEMBUATAN COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) DARI BIOGAS HASIL FERMENTASI THERMOFILIK LIMBAH CAIR KELAPA
SAWIT
DIAGRAM ALIR PABRIK PEMBUATAN COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) DARI BIOGAS HASIL FERMENTASI THERMOFILIK LIMBAH CAIR KELAPA
SAWIT DENGAN KAPASITAS UMPAN 60 TON TBS/JAM
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Bak Neutralizer (T-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Bak Neutralizer Komponen Alur masuk (kg/hari) Alur keluar
(kg/hari)
1 2 3
POME 591.780,82 - 591.780,82
NaHCO3 - 1.479,45 1.479,45
Total 593.260,27 593.260,27
3.2 Bak Pencampur Nutrisi (M-106)
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Bak Pencampur Nutrisi
Komponen Alur masuk (kg/hari) Alur keluar (kg/hari)
3 4 5 6
POME 591.780,82 - 188.849,28 780.630,10
NaHCO3 1.479,45 - 493,15 1.972,60
FeCl2 - 53,08 17,69 70,78
Subtotal 593.260,27 53,08 189.360,12 782.673,48
3.3 Reaktor Tangki Berpengaduk (R-201)
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor Tangki Berpengaduk
Komponen Alur masuk (kg/hari)
Alur keluar (kg/hari)
6 7 11
POME 780.630,10 755.397,10 -
NaHCO3 1.972,60 1.972,60 -
FeCl2 70,77 70,77 -
CH4 - - 6.664,93
CO2 - - 18.505,05
H2S - - 2,48 x 10-6
H2O - - 63,01
Subtotal 782.673,48 757.440,48 25.233
Total 782.673,48 782.673,48
3.4 Tangki Sedimentasi (F-202)
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Tangki Sedimentasi
Komponen Alur masuk (kg/hari)
Alur keluar (kg/hari)
7 5 8
POME 755.397,10 188.849,27 566.547,83
NaHCO3 1.972,60 493,15 1.479,45
FeCl2 70,77 17,70 53,08
Subtotal 757.440,48 189.360,11 568.080,36
3.5 Filter Press (H-204)
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Filter Press Komponen Alur
masuk (kg/hari)
Alur keluar (kg/hari)
8 9 10
Ampas 568.080,36 - -
Ampas Cair - 533.995,54 -
Ampas Padat - - 34.084,82
Total 568.080,36 568.080,36
[image:47.595.122.494.99.481.2]3.6 Water Trap (F-301)
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Water Trap Komponen Alur masuk
(kg/hari)
Alur keluar (kg/hari)
11 12 13
CH4 6.664,93 - 6.664,93
CO2 18.505,05 - 18.505,05
H2S 2,48 x 10-6 - 2,48 x 10-6
H2O 63,02 63,02 -
Subtotal 25.233 63,02 25.169,98
Total 25.233 25.233
3.7 Desulfurisasi (D-306)
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Desulfurisasi Komponen Alur masuk
(kg/hari)
Alur keluar (kg/hari)
16 17
CH4 6.664,93 6.664,93
CO2 18.505,05 18.505,05
H2S 2,48 x 10-6 -
3.8 Kolom Absorpsi (D-308)
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Kolom Absorpsi
Komponen Alur masuk (kg/hari) Alur keluar (kg/hari)
18 25 19 26
CH4 6.664,93 - - 6.664,93
CO2 18.505,05 - - 185,05
H2S - - - -
H2O - 134.069,10 126.574,55 -
K2CO3 - 57.458,18 - -
KHCO3 - - 83.272,73
Subtotal 25.169,98 191.527,28 209.847,28 6.849,98
Total 216.697,26 216.697,26
3.9 Kolom Stripper (D-312)
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Kolom Stripper
Komponen Alur masuk (kg/hari) Alur keluar (kg/hari)
20 21 22
CO2 - 18.320 -
H2O 126.574,55 - 134.069,10
K2CO3 - - 57.458,18
KHCO3 83.272,73 - -
Subtotal 209.847,28 18.320 191.527,28
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan : 1 hari Satuan operasi : kJ/hari
Temperatur basis : 25oC (298,15 K)
4.1 Bak Neutralizer (T-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Bak Neutralizer (T-101)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 72.017.277,48 -
Produk - 72.319.626,40
∆Hsolution - -302.348,92
Total 72.017.277,48 72.017.277,48
4.2 Bak Pencampur Nutrisi (M-106)
Tabel 4.2 Neraca Energi pada Bak Pencampur Nutrisi (M-106)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 80.408.959,08 -
Produk - 80.365.479,77
∆Hsolution - 43.479,30
Total 80.408.959,08 80.408.959,08
4.3 Reaktor Fermentasi (R-201)
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor Fermentasi (R-201)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 80.365.645,81 -
Produk - 92.600.435,22
Qsteam 12.234.789,41 -
4.4 Heater I (E-305)
Tabel 4.4 Neraca energi Heater I (E-305)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 61.243,41 -
Produk - 1.251.641,62
dQ/dT 1.190.398,20 -
Total 1.251.641,62 1.251.641,62
4.5 Kolom Absorpsi (D-308)
Tabel 4.5 Neraca energi Kolom Absorpsi (D-308)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 22.453.833,12 -
Produk - 30.860.964,95
∆Hsolution - -8.407.131,83
Total 22.453.833,12 22.453.833,12
4.6 Heater II (E-311)
Tabel 4.6 Neraca energi Heater II (E-311)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 78.455.470,87 -
Produk - 78.456.860,68
dQ/dT 1.389,80 -
4.7 Kolom Stripper (D-312)
Tabel 4.7 Neraca energi Kolom Stripper (D-312)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 40.171.505,84 -
Produk - 46.850.131,71
∆Hsolution - 8.407.131,83
dQ/dT 15.085.757,69 -
Total 55.257.263,54 55.257.263,54
4.8 Cooler I (E-315)
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Cooler I(E-315)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 38.285.354,83 -
Produk - 21.202.191,50
dQ/dT -17.083.163,34 -
Total 21.202.191,50 21.202.191,50
4.9 Kompressor ( G-402 )
Tabel 4.9 Neraca energi Kompressor (G-402)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 848.289,60 -
Produk - 848.289,60
Qcomp 2.869.714,75
-dQ/dT - 2.869.714,75
4.10 Cooler II(E-403)
Tabel 4.10 Neraca Energi pada Cooler II(E-403)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan 848.289,60 -
Produk - -150.445,42
dQ/dT -998.735,02 -
Total -150.445,42 -150.445,42
4.11 Kompressor ( G-405 )
Tabel 4.11 Neraca energi Kompressor (G-405)
Alur masuk (kJ/hari) Alur keluar (kJ/hari)
Umpan -150.445,43 -
Produk - -150.445,43
Qcomp 464.961,70
-dQ/dT - 464.961,70
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Bak Netralisasi (T-101)
Fungsi : Sebagai tempat penampung POME dengan padatan NaHCO3 dan
menetralkan pH POME Bentuk : Persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan:
• Temperatur, T = 55,11 0 C
• Tekanan operasi, P = 1atm Panjang bak (p) = 17,84 m
Tinggi bak (t) = 4,46 m Lebar bak (l) = 8,92 m
5.2 Screw Conveyor (C-102)
Fungsi : Mengangkut NaHCO3 ke bak netralisasi
Jenis : Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Jarak angkut : 30 ft = 9,14 m Diameter screw conveyor = 12 in,
Daya : 0,1 hp
5.3 Screw Conveyor (C-103)
Fungsi : Mengangkut FeCl2 ke bak nutrisi
Jenis : Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Diameter screw conveyor = 12 in,
Daya : 0,01 hp
5.4 Pompa (P-105)
Fungsi : Memompa bahan-bahan yang di recycle dari bak sedimentasi ke tangki pencampur nutrisi.
Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi:
• Tekanan masuk (P ) = 1 atm
• Temperatur (T) = 36 0C Daya motor : 1/5 hp
5.5 Bak Pencampur Nutrisi (M-106)
Fungsi : Mencampur POME dengan FeCl2
Tipe : Berpengaduk Bentuk : Persegi Bahan : Beton Waktu tinggal : 1 hari Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:
• Tekanan (P) : 1 atm
• Temperatur (T) : 50,620 C Kapasitas : 780,16 m3
Panjang sisi : 9,78 m
Jenis pengaduk: flat 6 blade turbin impeller
5.6 Pompa Netralisasi (P-107)
Fungsi : Memompa POME dari bak netralisasi ke tangki pencampur nutrisi dan ke reaktor.
Jenis : Pompa Screw
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi:
• Tekanan masuk (P ) = 1 atm
• Temperatur (T) = 50,62 0C Daya motor :
2 3
hp
5.7 Reaktor Fermentasi (R-201)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi Tipe : Tangki berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Waktu tinggal : 6 hari
Jumlah : 2 unit Kondisi operasi:
• Tekanan (P) : 1 atm
• Temperatur (T) : 55 0C Volum Bahan : 2.264,78 m3 Volum Tangki : 2.717,74 m3 Diameter Tangki : 14,37 m Tinggi Reaktor : 17,96 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
5.8 Tangki Sedimentasi (F-202)
Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan POME Jumlah : 1 unit
Jenis : Gravity Thickner
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, GradeC Kondisi Operasi
• Tekanan masuk = 1 atm
• Suhu masuk = 55 oC Volume = 64,03 m3
Diameter = 4,02 m Tinggi Clarifier = 5,36 m Tinggi tutup = 2,01 m Tinggi total = 7,37 m Kedalaman bahan = 5 m Waktu pengendapan= 2 jam
5.9 Pompa (P-203)
Fungsi : Mengalirkan ampas dari fermentor (R-201) ke filter press
(H-204). Jenis : Pompa Screw
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi:
• Tekanan masuk (P ) = 1 atm
• Temperatur (T) = 43 0C Daya motor : 0,9 hp
5.10 Filter Press ( H-204)
Fungsi : Memisahkan air dengan ampas untuk digunakan sebagai pupuk. Jenis : Plate and frame filter press.
Jumlah : 1 unit Kondisi operasi
• Tekanan = 1 atm
• Temperatur = 43 °C Jumlah plate : 8 buah
5.11 Bak Penampung Pupuk Cair (F-205)
Fungsi : Menampung ampas cair setelah proses penyaringan pada filter press
Bentuk : Persegi
Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan:
• Temperatur, T = 43 0 C
• Tekanan operasi, P = 1 atm Panjang sisi = 8,64 m
5.12 Water Trap (F-301)
Fungsi : Sebagai wadah pemisah air dan biogas.
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Kondisi operasi: Tekanan : 1 atm Temperatur : 27 0C
5.13 Tangki Penampung biogas (F-304)
Fungsi : Sebagai tempat penampung biogas Bentuk : Spherical Tank
Bahan konstruksi : Stainlees steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan:
• Temperatur, T = 27 0 C
• Tekanan operasi, P = 2 atm Volume tangki = 3.957,09 m3
Diameter tangki = 19,62 m Tekanan operasi = 3,67 atm Tekanan desain = 4,4 atm
5.14 Heater 1 (E-305)
Fungsi : Menaikkan suhu semua gas sebelum dimasukkan ke Desulfurisasi
Jenis : DPHE
Dipakai : pipa 2 x 11 in IPS, 15 ft hairpin 4 Jumlah : 1 unit
5.15 Desulfurizer (D-306)
Fungsi : menyerap gas H2S.
Jenis : Fixed bed ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA-283, grade C
Kondisi operasi
• Temperatur = 65 0C
Tebal Kolom = 1,5 in.
5.16 Blower (L-307)
Fungsi: Mengalirkan biogas dari desulfurisasi menuju absorber Jenis : Blower sentifugal
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi :
• Temperatur (T) = 65 0C
• Tekanan (P) = 1 atm Daya blower : 3 hp
5.17 Absorber (D-308)
Fungsi : Mengikat CO2 yang terdapat pada biogas
Bentuk : silinder tegak
Bahan : carbon steel, SA-283, Grade C.
Kondisi Operasi
• Tekanan = 1 atm
• Temperatur Benfield = 60 oC
• Temperatur Gas = 65 oC Menghitung ukuran absorber :
Diameter Kolom = 1,75 ft Tinggi Kolom = 7 ft Tinggi Tutup dan Alas = 0,5 ft Tinggi Total = 8 ft = 2,3 m Jumlah Tray = 5 tray
Packing = Pallring
5.18 Pompa (P-309)
Fungsi : Mengalirkan komponen-komponen dari absorber ke heater. Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi:
• Tekanan masuk (P ) = 1 atm
• Temperatur (T) = 79,39 0C Daya motor : 0,3 hp
5.19 Pompa (P-310)
Fungsi : Mengalirkan komponen-komponen dari stripping ke heater. Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi:
• Tekanan masuk (P ) = 1atm
• Temperatur (T) = 100 0C Daya motor : 0,2 hp
5.20 Heater II (E-311)
Fungsi : Menaikkan suhu semua gas sebelum dimasukkan ke tangki larutan
Benfield.
Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2
2 1 x 1
4
1 in IPS, 15 ft hairpin Jumlah : 1 unit
5.21 Stripper (D-312)
Fungsi : Melucutkan (melepaskan) karbon dioksida (CO2) yang
terikat pada larutan benfield yang berasal dari Absorber CO2 (D-307).
Desain : Berupa bejana (tangki) vertikal dengan tutup dan alas berupa segmen bola (torispherical dishedhead).
Bahan konstruksi : Low alloy steel SA 202 (A) Jumlah : 1 unit
Umur alat (A) : 10 tahun Volume (Vt) : 530,98 m3
Ukuran : Diameter tangki (Di) = 5,97 m
Tinggi tangki (H) = 17,91 m
Radiuscrown (L) = 5,97 m
Knuck
