Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol Dari Molases Dengan kapasitas Produksi 2550 Ton/Hari

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN ETANOL DARI MOLASE

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 2550 TON/TAHUN

KARYA AKHIR

DISUSUN OLEH :

NIM : 025201027

AULIA AKBAR HARAHAP

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

ETANOL DARI MOLASE

KARYA AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Wisuda Sarjana Program Diploma IV (D-IV)

Program Studi Teknologi Kimia Industri

Disusun Oleh :

NIM : 025201027 AULIA AKBAR HARAHAP

Diperiksa/Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr.Eng.Ir.Irvan, MSi

NIP 132.126.842 NIP 132.282.133

Rondang Tambun, ST, MT

Koordinator Karya Akhir

NIP 132.126.842 Dr.Eng.Ir.Irvan, MSi

TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

(3)

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

ETANOL DARI MOLASE

KARYA AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Wisuda Sarjana Program Diploma IV (D-IV)

Program Studi Teknologi Kimia Industri

Disusun Oleh :

NIM : 025201027 AULIA AKBAR HARAHAP

Diperiksa/Disetujui Oleh :

Penguji I Penguji II Penguji III

Dr.Eng.Ir.Irvan, MSi Ir.Netti Herlina, MT

NIP 132.126.842 NIP 132.243.746 NIP 132.243.713

M.Hendra S.Ginting, ST, MT

Koordinator Karya Akhir

NIP 132.126.842 Dr.Eng.Ir.Irvan, MSi

TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

(4)

(5)

I Would Like Presenting This Masterpiece to My

Beloved Father Alm.H.Majo Ali Harahap Thanks for

(6)

Thanks to My Family, My Mom Hj.Sarinah Silalahi

Who Loving, Supporting and Praying for Me

to My Sister Faridah Hanum Harahap Who Has

(7)

Thanks to three Bitches (Novi, Riami, Winda) to

Become My Girls

Thanks to Fauzi BF (Black Fauzi) to Borrow Me

Your Calculator

Thanks to Dedi Kanibal, Baba Liong, Eka Badak

and Diyan To Our Scorn (Caci Maki) Every Day

Thanks to A2BM (Ami, Almina, Beatrix and

Maya) to Help Me Studying Karo Language

Thanks to Karakap (Elvi) to Buy Me A Bread

Every Day

Thanks to Maria and Pince Who Has Motivated Me

to Get Scholar

Thanks to Manda for Helping Me Practice My English

Every Day

Thanks to Ervan for Helping Me Practice My Arabic

Every Day

Thanks to Reza Kakek to Borrow Me Your Motor

Cycle to Help Me Finish My Duty

Thanks to Toing (Tolong Ingat) to Help Me Fresh My

Brain Coz Your Jokes

(8)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena atas Rahmat dan Hidayah-Nya

penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan Etanol dari Molase dengan Kapasitas Produksi 2550 Ton/Tahun.

Tugas pra rancangan ini merupakan tugas akhir dalam menyelesaikan studi

Program Diploma IV (D-IV) disiplin ilmu Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia,

Universitas Sumatera Utara, Medan.

Dalam penyusunan tugas pra rancangan pabrik ini, penulis banyak menerima

bantuan, bimbingan, dukungan dan fasilitas terutama dari orang tua tercinta

Alm.H.Majo Ali Harahap dan Hj.Sarinah Silalahi dari abang dan kakak tercinta dan

dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Bapak Ir.Indra Surya, MSc, selaku Ketua Departemen Program Studi

Teknologi Kimia Industri, Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Dr.Ir.Irvan, MT, selaku koordinator Karya Akhir dan dosen

pembimbing yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam

penyusunan tugas pra rancangan ini.

3. Bapak Rondang Tambun, ST, MT, selaku koordinator program studi

Diploma IV Teknologi Kimia Industri dan dosen co-pembimbing karya

akhir yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam

penyusunan tugas pra rancangan ini.

4. Seluruh staff pengajar dan pegawai pada program studi Teknologi Kimia

Industri, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.

5. Rekan satu kelompok Beatrix N.Bangun dan Ami Lifda Sinulingga,

terima kasih atas kerja sama dan dukungannya selama ini semoga semua

kerja keras kita berguna.

6. Rekan-rekan seperjuangan satu angkatan stambuk 2002 di Teknologi

(9)

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk

itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk

kesempurnaan Karya Akhir ini dan kemajuan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis

berharap agar Karya Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan Mahasiswa

Teknologi Kimia Industri khususnya dan seluruh pembaca pada umumnya.

Medan, Juli 2007

(10)

INTISARI

Pabrik pembuatan etanol dari molase ini direncanakan berkapasitas produksi

sebesar 2550 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan untuk proses produksi per

harinya adalah sebesar 32040 kg/hari.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah Marelan Kodya Medan Belawan

Sumatera Utara yang berada dekat dengan pelabuhan Belawan, dengan luas areal

pabrik 3876 m2

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 105

orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

struktur organisasi adalah sistem garis. .

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut :

a. Total modal investasi : Rp 44.729.554.160,-

b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 159.792.033.598,-

c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 320.400.000.000,-

d. Laba bersih : Rp 112.443.076.600,-

e. Profit Margin (PM) : 50,13 % f. Break Even Point (BEP) : 19,72 % g. Return on Investment (ROI) : 46,8 % h. Pay Out Time (POT) : 2,137 tahun i. Return on Network (RON) : 78,06 % j. Internal Rate of Return (IRR) : 56,06 %

Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan

(11)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1. Latar Belakang ... I-1

1.2. Perumusan Masalah ... I-2

1.3. Tujuan Perancangan Pabrik... I-2

1.4. Manfaat Rancangan ... I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1. Molase ... II-1

2.2. Etanol ... II-2

2.3. Pembuatan Etanol... II-3

2.4. Deskripsi Proses Pembuatan Etanol dari Fermentasi Molase II-5

BAB III NERACA MASSA ... III-1

3.1. Neraca Massa Filter Press I ... III-1

3.2. Neraca Massa Reaktor... III-1

3.3. Neraca Massa Fermentor... III-2

3.4. Neraca Massa Tangki Penampungan ... III-2

3.5. Neraca Massa Filter Press II ... III-2

3.6. Neraca Massa Menara Destilasi ... III-3

BAB IV NERACA PANAS ... IV-1

4.1. Tangki Pencampuran ... IV-1

4.2. Fermentor ... IV-1

4.3. Heater ... IV-2

4.4. Kondensor ... IV-2

4.5. Reboiler ... IV-2

(12)

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1. Instrumentasi ... VI-1

6.2. Keselamatan Kerja ... VI-8

BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1. Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1

7.2. Kebutuhan Air ... VII-1

7.3. Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-8

7.4. Kebutuhan Listrik... VII-8

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-9

7.6. Unit Pengolahan Limbah... VII-10

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-18

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 Tanah ... VIII-4

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1. Organisasi Perusahaan ... IX-1

9.2. Manajemen Perusahaan ... IX-3

9.3. Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4

9.4. Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-5

9.5. Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-9

9.6. Kesejahtraan Tenaga Kerja ... IX-12

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1. Modal Investasi ... X-1

10.2. Biaya Produksi Total ... X-4

10.3. Total Penjualan... X-5

10.4. Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ... X-5

10.5. Analisa Asek Ekonomi ... X-5

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A. PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1

(13)

LAMPIRAN C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1

LAMPIRAN D. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

UTILITAS ... LD-1

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Produksi Molase Secara Nasional ... I-1

Tabel 1.2. Produksi Etanol dari Molase Secara Nasional ... I-2

Tabel 2.1. Produksi Molase Secara Nasional ... II-1

Tabel 2.2. Sifat-sifat Fisika Etanol ... II-2

Tabel 2.3. Sifat-sifat Bahan Baku ... II-3

Tabel 3.1. Neraca Massa pada Filter Press I ... III-1

Tabel 3.2. Neraca Massa pada Reaktor ... III-1

Tabel 3.3. Neraca Massa pada Fermentor ... III-2

Tabel 3.4. Neraca Massa pada Tangki Penampungan ... III-2

Tabel 3.5. Neraca Massa pada Filter Press II ... III-2

Tabel 3.6. Neraca Massa pada Menara Destilasi ... III-3

Tabel 4.1. Neraca Panas pada Reaktor ... IV-1

Tabel 4.2. Neraca Panas pada Fermentor ... IV-1

Tabel 4.3. Neraca Panas pada Heater ... IV-2

Tabel 4.4. Neraca Panas pada Kondensor ... IV-2

Tabel 4.5. Neraca Panas pada Reboiler ... IV-2

Tabel 6.1. Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan Etanol dari Molase... VI-8

Tabel 7.1. Kualitas Air Tanah Marelan ... VII-2

Tabel 7.2. Kebutuhan Air Proses ... VII-2

Tabel 7.3. Kebutuhan Air Pendingin... VII-3

Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah Pabrik Pembuatan Etanol ... VIII-4

Tabel 9.1. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... IX-10

Tabel 9.2. Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-11

Tabel LA.1 Data tekanan uap (Pa) ... LA-8

Tabel LA.2 Neraca massa molar pada menara destilasi ... LA-8

Tabel LA.3 Neraca Komponen Alur Ld ... LA-11

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ... LB-1

(15)

Tabel LB.3 Kapasitas Panas Liquid ... LB-2

Tabel LB.4 Kapasitas Panas Liquid ... LB-2

Tabel LB.5 Panas Laten ... LB-2

Tabel LB.6 Panas Reaksi Pembentukan ( ΔHfo

Tabel LB.7 Neraca panas masuk ke reaktor... LB-4 ) ... LB-2

Tabel LB.8 Neraca panas keluar reaktor ... LB-4

Tabel LB.9 Neraca panas masuk reaktor fermentor... LB-6

Tabel LB.10 Neraca panas keluaran reaktor fermentor ... LB-6

Tabel LB.11 Panas Bahan Masuk Heater ... LB-7

Tabel LB.12 Panas Bahan keluar Heater ... LB-8

Tabel LB.13 Panas bahan masuk kondensor ... LB-8

Tabel LB.14 Panas bahan keluar (alur Ld) kondensor ... LB-9

Tabel LB.15 Panas bahan keluar (alur D) kondensor ... LB-9

Tabel LB.16 Panas bahan masuk reboiler ... LB-10

Tabel LB.17 Panas bahan keluar (alur Vb) reboiler ... LB-10

Tabel LB.18 Panas bahan keluar (alur B) reboiler ... LB-10

Tabel LC.1 Densitas bahan dalam tangki molase ... LC-1

Tabel LC.2 Densitas bahan dalam reactor ... LC-3

Tabel LC.3 Densitas bahan dalam tangki penampung fermentasi ... LC-12

Tabel LC.4 Densitas filtrat pada filter press I ... LC-16

Tabel LC.5 Densitas cake pada filter press I... LC-17

Tabel LC.6 Densitas filtrat pada filter press II ... LC-18

Tabel LC.7 Densitas cake pada filter press II ... LC-18

Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Vd ... LC-29

Tabel LC.9 Komposisi bahan pada alur Lb ... LC-29

Tabel LC.10 Deskripsi Kondensor ... LC-34

Tabel LC.11 Komposisi Distilat ... LC-39

Tabel LC.12 Deskripsi Reboiler ... LC-47

Tabel LC.13 Deskripsi Heater... LC-55

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-17

Tabel LE.1 Perincian harga bangunan ... LE-2

(16)

Tabel LE.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses ... LE-6

Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas ... LE-7

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-9

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-13

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-14

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-15

Tabel LE.9 Perkiraan Biaya Depresiasi ... LE-17

(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1. Kontrol pada Reaktor ... VI-4

Gambar 6.2. Kontrol pada Filter Press ... VI-4

Gambar 6.3. Heater beserta Instrumennya ... VI-5

Gambar 6.4. Kolom Destilasi beserta Instrumennya ... VI-6

Gambar 6.5. Kondensor beserta Instrumennya ... VI-6

Gambar 6.6. Reboiler beserta Instrumennya ... VI-7

Gambar 6.7. Pompa beserta Instrumennya ... VI-7

Gambar 8.1. Tata Letak Pabrik Pembuatan Etanol dari Molase ... VIII-5

Gambar 9.1. Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Etanol ... IX-13

Gambar LD.1Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada

Cooling Tower (CT) ... LD-16

Gambar LD.2Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy) ... LD-17

(18)

INTISARI

Pabrik pembuatan etanol dari molase ini direncanakan berkapasitas produksi

sebesar 2550 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan untuk proses produksi per

harinya adalah sebesar 32040 kg/hari.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah Marelan Kodya Medan Belawan

Sumatera Utara yang berada dekat dengan pelabuhan Belawan, dengan luas areal

pabrik 3876 m2

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 105

orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

struktur organisasi adalah sistem garis. .

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut :

a. Total modal investasi : Rp 44.729.554.160,-

b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 159.792.033.598,-

c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 320.400.000.000,-

d. Laba bersih : Rp 112.443.076.600,-

e. Profit Margin (PM) : 50,13 % f. Break Even Point (BEP) : 19,72 % g. Return on Investment (ROI) : 46,8 % h. Pay Out Time (POT) : 2,137 tahun i. Return on Network (RON) : 78,06 % j. Internal Rate of Return (IRR) : 56,06 %

Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan

(19)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan baku untuk pengolahan gula putih yang paling umum digunakan

adalah batang tanaman tebu (Saccharum officinarum L) atau umbi tanaman bit gula

(Beta vulgaris). Bagian dari tanaman tebu yang mengandung gula adalah pada

batangnya. Selain gula mentah, tebu juga menghasilkan produk lain yang bermanfaat

seperti molase (sirup manis berwarna hitam), etanol dan ampas tebu. Umumnya gula

mentah diolah menjadi gula halus, sedangkan ampasnya digunakan untuk

pembangkit tenaga listrik.

Molase yang disebut juga gula tetes merupakan salah satu produk utama

setelah gula pasir. Molase yang mengandung gula (sekitar 50 - 60%) dan sejumlah

asam amino dan mineral dihasilkan dari bermacam-macam tingkat pengolahan dari

tebu menjadi gula. Produksi molase mempunyai pangsa pasar yang relatif besar

didalam dan luar negeri. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pada tahun 2006, PTPN II

Tanjung Morawa Sumut mampu menghasilkan molase sebesar 45.000 ton. Sebagian

besar dari produksi molase tersebut laku terjual dengan harga US $100,45 perton

atau Rp.960 per kilogram. Sehingga molase juga merupakan pemasukan tambahan,

karena molase umumnya juga dijual di pasar Internasional lewat pedagang perantara

(Master Sihotang, 2006).

Tabel 1.1 Produksi Molase Secara Nasional

Tahun Kuantitas (Kg) Persentase %

1997

1998

2000

2001

2002

1.267.990.000

1.415.115.971

1.536.200.007

1.829.745.972

2.966.023.440

14,06

15,70

17,04

20,30

32,90

(20)

Etanol dapat diproduksi dengan menggunakan molase. Di Indonesia

kebutuhan akan etanol sangat tinggi, karena etanol memiliki banyak manfaat, salah

satunya adalah : untuk industri kosmetik, tinta dan percetakan

Selain itu juga karena etanol memiliki sifat yang tidak beracun maka

bahan ini bisa digunakan sebagai pelarut dalam industri makanan dan minuman

Di Indonesia etanol memiliki pangsa pasar yang cukup besar karena memiliki

banyak manfaat. Untuk sekarang ini produksi etanol di Indonesia cukup tinggi,

seperti yang dapat dilihat pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Produksi Etanol dari Molase Secara Nasional

Tahun Kuantitas (Ton/Tahun)

2003

2004

2005

2006

69.705

81.321

83.665

84.551

( www.webdev.bps.go.id)

1.2 Perumusan Masalah

Sehubungan dengan meningkatnya produksi molase serta tingginya

kebutuhan akan etanol, maka diperlukan suatu usaha untuk memanfaatkan molase

tersebut dengan mendirikan pabrik etanol. Tugas akhir ini memaparkan bagaimana

merancang Pabrik Pembuatan Etanol dari Molase.

1.3 Tujuan Perancangan Pabrik

Tujuan utama pra rancangan pabrik etanol dari molase adalah untuk

menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang rancang dan Operasi

Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan

Pabrik Etanol dari Molase. Pabrik ini direncanakan akan didirikan untuk memenuhi

(21)

1.4 Manfaat Rancangan

Manfaat dari Pra Rancangan Pabrik Etanol dari Molase adalah :

1. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri akan etanol. Selain itu juga produk

ini akan diekspor sebagai penambah devisa bagi negara yang akan membantu

memperbaiki perekonomian.

2. Dengan didirikannya pabrik etanol akan menciptakan lapangan kerja serta

mengurangi jumlah pengangguran yang pada akhirnya akan meningkatkan

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Molase

Molase adalah hasil samping dari proses pembuatan gula tebu. Meningkatnya

produksi gula tebu Indonesia sekitar sepuluh tahun terakhir ini tentunya akan

meningkatkan produksi molase. Molase merupakan media fermentasi yang baik,

karena mengandung gula, sejumlah asam amino dan mineral, setelah itu molase

tersebut diolah menjadi beberapa produk seperti gula cair dari gula tetes, penyedap

makanan (mono sodium glutamat, MSG), alkohol, dan pakan ternak.

Molase memiliki kandungan sukrosa sekitar 30 persen disamping gula reduksi

sekitar 25 persen berupa glukosa dan fruktosa (Kurniawan, 2004). Sukrosa dalam

molase merupakan komponen sukrosa yang sudah tidak dapat lagi dikristalkan dalam

proses pemasakan di pabrik gula. Hal ini disebabkan karena molase mempunyai nilai

Sucrose Reducing sugar Ratio (SRR) yang rendah yaitu berkisar antara 0,98 – 2,06

(Kurniawan, 2004). Kandungan yang terdapat pada molase:

a. Glukosa : 21,7 %

b. Sukrosa : 34,19 %

c. Air : 26,49 %

d. Abu : 17,62 %

(Martoyo,T,2002)

Molase merupakan salah satu bahan pembuatan etanol merupakan limbah

pabrik gula berupa kristal gula yang tidak terbentuk menjadi gula pada proses

kristalisasi. Produksi molase sendiri di Indonesia cukup tinggi, seperti yang dapat

(23)

Tabel 2.1 Produksi Molase Secara Nasional

Tahun Kuantitas (Kg) Persentase %

1997

1998

2000

2001

2002

1.267.990.000

1.415.115.971

1.536.200.007

1.829.745.972

2.966.023.440

14,06

15,70

17,04

20,30

32,90

(Biro Pusat Statistik, 2002)

2.2 Etanol

Etanol atau etil alkohol adalah alkohol yang paling sering digunakan dalam

kehidupan sehari-hari karena sifatnya yang tidak beracun. Etanol adalah cairan jernih

yang mudah terbakar dengan titik didih pada 78,50C dan titik beku pada -114,50C.

Etanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi memiliki bau yang khas. Rumus molekul

etanol adalah C2H5

2.2.1 Sifat-sifat Fisika Etanol

Etanol memiliki banyak manfaat bagi masyarakat karena memiliki sifat yang

tidak beracun. Selain itu etanol juga memiliki banyak sifat-sifat, baik secara fisika

maupun kimia. Adapun sifat-sifat fisika etanol dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Fisika Etanol

Berat Molekul 46,07 gr/grmol

Titik Lebur -112 0C

Titik didih 78,4 0C

Densitas 0,7893 gr/ml

Indeks bias 1,36143 cP

Viskositas 200C 1,17 cP

Panas penguapan 200,6 kal/gr

Merupakan cairan tidak berwarna

Dapat larut dalam air dan eter

Memiliki bau yang khas

(24)

2.2.2 Sifat-sifat Kimia Etanol

Etanol selain memiliki sifat-sifat fisika juga memiliki sifat-sifat kimia.

Sifat-sifat kimia tersebut adalah :

1. Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organik

2. Mudah menguap dan mudah terbakar

3. Bila direaksikan dengan asam halida akan membentuk alkyl halida dan air

CH3CH2OH + HC=CH CH3CH2OCH=CH

4. Bila direaksikan dengan asam karboksilat akan membentuk ester dan air

2

CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2

5. Dehidrogenasi etanol menghasilkan asetaldehid

O

6. Mudah terbakar diudara sehingga menghasilkan lidah api (flame) yang

berwarna biru muda dan transparan, dan membentuk H2O dan CO2.

Dalam proses pembuatan etanol, ada beberapa bahan baku yang digunakan,

yaitu : air, glukosa, dan sukrosa. Bahan baku tersebut memiliki beberapa sifat yang

dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Sifat-sifat bahan baku

Rumus kimia H2O Glukosa (C6H12O6) Sukrosa (C12H22O11)

Berat Molekul 18,016 gr/grmol 180,16 gr/grmol 342,30 gr/grmol

Densitas 0,9995 gr/cm3 - -

Titik lebur 00C 1460C 190-1920C

Titik didih 1000C - -

Specific gravity - 1,55425 1,58815

Dt = Data Tak Tersedia

(Sumber : Perry,1999)

2.3 Pembuatan Etanol

Secara umum, etanol dapat dibuat dari bahan-bahan berikut :

1. Zat Tepung

Zat tepung (berupa bubur) oleh enzim diastase dari mout (kecambah dari

gerst) dapat dirubah menjadi maltosa (sebangsa gula) dengan melalui tingkatan

(25)

mengeluarkan enzim maltase. Enzim ini merubah maltosa menjadi glukosa. Glukosa

oleh enzim dirubah menjadi etanol dan CO2

Reaksi :

.

(C6H10O5)n + 1/2n H2O

diastase dari mout

1/2n C12H22O

Amylum (maltase dari ragi)

11

C12H22O11 + H2O  →

C

0

30 2C6H12O

Maltosa Glukosa

6

C6H12O6 Saccharomyces→ 2C2H5OH + 2CO2

Konsentrasi etanol yang terjadi tidak boleh melebihi 15 %. Dari hasil destilasi

diperoleh etanol 96 %. (R. Soepomo, 1998 ).

2. Molase

Molase merupakan hasil samping proses pembuatan gula. Molase

mengandung sejumlah besar gula baik sukrosa maupun gula pereduksi. Spesies ragi

yang telah dikenal mempunyai daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi

adalah Saccharomyces Cerevisiae.

Reaksinya :

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

Sukrosa Glukosa

C6H12O6 Saccharomyces→ 2C2H5OH + 2CO

Dalam pembuatan etanol tersebut, mula-mula molase diencerkan dengan air sehingga

konsentrasi gulanya menjadi 14 – 18 %. Jika konsentrasi gula terlalu tinggi, maka

waktu fermentasinya lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi, sehingga tidak

ekonomis. (Judoamidjojo, 1992)

2

3. Cairan Buah-Buahan yang Manis

Cairan buah-buahan yang manis mengandung glukosa dan fruktosa

sehingga bisa mengalami peragian etanol.

C6H12O6 Saccharomyces→ 2C2H5OH + 2CO

Dengan proses ini, cairan buah-buahan berubah menjadi minuman yang sehari-hari

(26)

2.4 Deskripsi Proses Pembuatan Etanol dari Fermentasi Molase.

Pembuatan etanol dari fermentasi molase dapat dilakukan dengan beberapa

tahap. Adapun tahapan-tahapan tersebut adalah :

1. Tahapan pemurnian bahan baku

Bahan baku adalah molase dengan komposisi :

a. Glukosa : 21,7 %

b. Sukrosa : 34,19 %

c. Air : 26,49 %

d. Abu : 17,62 %

(Martoyo,T,2002)

Sebelum dipompakan ke dalam reaktor (R-101), molase dimurnikan terlebih

dahulu dengan menyaringnya lewat filter press (FP-101) yang bertujuan untuk

menghilangkan abu. Abu yang telah dipisahkan dari molase ditampung pada bak

penampung I (B-101) untuk selanjutnya dibuang.

2. Tahap Hidrolisa

Setelah bebas dari abu, kemudian molase dihidrolisa untuk mengubah

sukrosa menjadi glukosa di reaktor (R-101) selama 4 jam.

Reaksi yang terjadi di reaktor Hidrolisa :

C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

3. Tahap Fermentasi

Proses peragian dilakukan di fermentor (R-102). Khamir yang digunakan

pada fermentor adalah Saccharomycess cereviciae dengan lama fermentasi selama 36

jam. Bahan nutrisi yang digunakan pada fermentasi ini adalah H3PO4 dan

(NH4)2SO4

C

. Pada fermentor terjadi konversi glukosa menjadi etanol berdasarkan

reaksi :

6H12O6 Saccharomyces→2C2H5OH + 2CO

Konsentrasi etanol yang dihasilkan berkisar antara 7 – 10% (Sumber : Riegel, 1992) 2

Fermentasi adalah proses pengubahan bahan organik menjadi suatu bentuk

kimia yang lain dengan menggunakan proses yang menghasilkan enzim dengan cara

(27)

diklasifikasikan berdasarkan kemampuan khamir untuk menyerap oksigen. Proses

pengrusakan glukosa menjadi etanol dipengaruhi oleh rangkaian yang sangat

kompleks dimana reaksi kimia yang terjadi adalah sebagai berikut :

C12H22O11 + H2O 2C6H12O

(Sukrosa) (Glukosa)

6

C6H12O6 Saccharomyces→2C2H5OH + 2CO2

(Glukosa) (Etanol) (Karbon dioksida)

+ Panas/kalor

4. Tahap Pemurnian Produk

Untuk mendapatkan etanol murni, maka Saccharomycess cereviciae

yang terikut harus dipisahkan dengan filter press (FP-102) dan ditampung pada Bak

penampung (B-102). Saccharomycess cereviciae yang terpisah dikembangbiakan

untuk dipergunakan kembali pada proses peragian berikutnya.

5. Tahap Pemisahan Etanol Dari Larutan

Karena konsentrasi etanol yang diperoleh dari hasil fermentasi masih sangat

rendah (7-10 %), maka etanol tersebut didistilasi (KD-101) untuk memperoleh kadar

etanol yang diinginkan sesuai standar 96 % (Gasohol Handbook, 1981). Setelah

diperoleh etanol yang sesuai dengan konsentrasi yang diinginkan, kemudian etanol

tersebut dikondensasi (K-101) untuk mengubah etanol kedalam fasa cair. Etanol

(28)

BAB III

NERACA MASSA

Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran A, maka didapat hasil neraca

massa sebagai berikut :

3.1 Neraca Massa Filter Press I

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Filter Press I

Komponen

Masuk (kg) Keluar (kg)

1 2 3

Glukosa

Sukrosa

Air

Abu

289,695

456,436

353,642

235,227

- -

35,364

235,227

289,695

456,436

318,278

-

Jumlah 1335 270,591 1064,409

Total 1335 1335

3.2 Neraca Massa Reaktor

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Reaktor

Komponen

3 4 5

Glukosa

Sukrosa

Air

289,695

456,436

318,278

-

4119,288

770,295

-

4413,536

Jumlah 1064,409 4119,288 5183,831

(29)

3.3 Neraca Massa Fermentor

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Fermentor

Komponen

5 6 7 8 9 10

Glukosa Air Etanol CO Saccharomyces 2

(NH4)2SO H 4 3PO 770,295 4 4413,536 - - - - - - - - - 259,192 - - - - - - - 20,735 - - - - - - - 20,735 - - - 338,965 - - - 77,030 4413,536 354,292 - 300,662 - -

Jumlah 5183,831 259,192 20,735 20,735 338,965 5145,520

Total 5484,493 5484,493

3.4 Neraca Massa Tangki Penampungan

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Tangki Penampungan

Komponen

10 11

Glukosa Air Etanol Saccharomyces 77,030 4413,536 354,292 300,662 77,030 4413,536 354,292 300,662

Jumlah 5145,520 5145,520

Total 5145,520 5145,520

3.5 Neraca Massa Filter Press II

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Filter Press II

Komponen

11 12 13

Glukosa Air Etanol Saccharomyces 77,030 4413,536 354,292 300,662 - 441,354 - 300,662 77,030 3972,182 354,292 -

Jumlah 5145,520 742,016 4403,504

(30)

3.6 Neraca Massa Menara Destilasi

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Menara Destilasi

Komponen

14 15 16

Glukosa

Air

Etanol

77,030

3972,182

354,292

-

14,172

340,120

77,030

3958,010

14,172

Jumlah 4403,504 354,292 4049,212

(31)

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam

Satuan operasi : kkal/jam

Temperatur referensi : 25oC

4.1 Reaktor

Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor

Komponen Qmasuk (kkal/jam) Qkeluar (kkal/jam) Glukosa

Sukrosa

Air

0

1206281,970

-

66203,040

Jumlah 0 1272485,010 Panas reaksi 25o

Panas yang dibutuhkan

C -712634,630

1985119,640

-

Total 1272485,010 1272485,010

4.2 Fermentor

Tabel 4.2 Neraca Panas Fermentor

Komponen Qmasuk (kkal/jam) Qkeluar (kkal/jam) Glukosa

Air

Etanol

CO

1206281,970

2

66203,040

-

40209,660

22067,680

210561,050

342,354

Jumlah 1272485,010 273257,667 Panas reaksi 25o

Panas yang diserap air pendingin

C 3356,532

-

1002583,875

(32)

4.3 Heater

Tabel 4.3 Neraca Panas Heater

Komponen Qmasuk(kkal/jam) Qkeluar(kkal/jam) Etanol

Air

Glukosa

210561,050

19860,910

40209,660

378410,428

914777,626

9669,499

Jumlah 270631,620 1302857,553

Panas yang dibutuhkan 1032225,933 -

Total 1302857,553 1302857,553

4.4 Kondensor

Tabel 4.4 Neraca Panas Kondensor

Qmasuk (kkal/jam) Qkeluar (kkal/jam) Panas bahan masuk

Panas produk (Ld)

Panas produk (D)

Panas air dingin

13289742,741

-

11572824,491

367231,015

1349687,235

Total 13289742,741 13289742,741

4.5 Reboiler

Tabel 4.5 Neraca Panas Reboiler

Qmasuk (kkal/jam) Qkeluar (kkal/jam) Panas bahan masuk

Panas air panas

Panas produk (Vb)

Panas produk (B)

4359519,907

273489,846

-

3485689,302

1147320,451

(33)

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

5.1 Tangki Molase (T-101)

Fungsi : menampung molase selama 1 bulan (25 hari)

Jenis : Silinder vertikal dengan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan : Carbon steel SA-212 grade B

Diameter : 1,344 m

Tinggi : 1,008 m

Volume : 1,283 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 16,5 psi

16

3 _in _{= 0,005 m}

5.2 Reaktor (R-101)

Fungsi : menghidrolisa sukrosa menjadi glukosa

Jumlah : 2 unit

Bahan : Carbon steel SA-167 grade 5

Diameter : 2,259 m

Tinggi : 2,259 m

Volume : 6,187 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 18,492 psi

16

3 _in _{= 0,005 m}

Pelengkap : - pengaduk

(34)

5.3 Fermentor (R-102)

Fungsi : mengubah glukosa menjadi etanol secara fermentasi

Jumlah : 3 unit

Bahan : baja anti karat SA-167 grade 5

Diameter : 2,245 m

Tinggi : 2,244 m

Volume : 6,065 m

P

3

desain

Tebal plat : 3/16 in = 0,005 m

: 18,468 psi

Pelengkap : - pengaduk

- jaket

- volume jaket = 1,597 m

- tebal jaket = 0,514 m

3

5.4 Tangki Penampung Fermentasi (T-102)

Fungsi : Tempat penampungan sementara hasil fermentasi

Jumlah : 1 unit

Diameter : 2,251 m

Tinggi : 2,251 m

Volume : 6,113 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 16,929 psi

16

3 _in _{= 0,005 m}

5.5 Tangki Penyimpanan Etanol (T-104)

Fungsi : menyimpan Etanol 96% guna kebutuhan produksi

Jenis : silinder vertikal dengan tutup elipsoidal dan alas datar

Jumlah : 2 unit

Bahan : Carbon steel

(35)

Tinggi : 6,538 m

Volume : 240,650 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 19,7183 psi

8

3 in = 0,009 m

5.6 Filter Press I (FP-101)

Fungsi : Memisahkan abu dari molase

Jenis : plate and frame filter

Jumlah : 1 unit

Bahan media filter : kanvas

Porositas cake : 0,173

Luas plate : 5,299 m

Jumlah plate : 27 buah

2

5.7 Filter Press II (FP-102)

Fungsi : Memisahkan saccharomyces dari larutan etanol

Jenis : plate and frame filter

Jumlah : 1 unit

Bahan media filter : kanvas

Porositas cake : 0,054

Luas plate : 13,769 m

Jumlah plate : 69 buah

2

5.8 Pompa I (P-101)

Fungsi : Mengalirkan molase dari tangki molase ke filter press

Jenis : centrifugal pump

Jumlah : 1 unit

Bahan : Commercial steel

Nominal size pipe : 1 in = 0,025 m

(36)

ID : 1,049 in = 0,027 m

OD : 1,315 in = 0,033 m

Flow area pipe : 0,00600 ft

Daya : 0,005 hp ≈ 0,5 hp

2

5.9 Pompa II (P-102)

Fungsi : Mengalirkan glukosa dari tangki pencampuran ke fermentor

Jumlah : 1 unit

Schedule number : 40

ID : 2,067 in = 0,052 m

OD : 2,375 in = 0,060 m

Daya : 0,03 hp ≈ 0,5 hp

2

5.10 Pompa III (P-103)

Fungsi : Mengalirkan etanol dari fermentor ke tangki penampungan

Jumlah : 1 unit

ID : 2,067 in = 0,052 m

OD : 2,375 in = 0,060 m

Daya : 0,03 hp ≈ 0,5 hp

2

5.11 Pompa IV (P-104)

Fungsi : mengalirkan etanol dari tangki penampungan ke filter press

(37)

Jumlah : 1 unit

Nominal size pipe : 1,5 in = 0,038 m

ID : 1,610 in = 0,041 m

OD : 1,900 in = 0,048 m

Daya : 0,03 hp ≈ 0,5 hp

2

5.12 Kolom Destilasi (KD-101)

Fungsi : memisahkan glukosa, etanol dan air

Jenis : sieve tray

Bahan Konstruksi : carbon steel SA 283grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Temperatur : 92.61 0

Tekanan : 1 atm

C

Diameter : 1,235 m

Silinder

Tinggi : 9,6 m

Tebal : 3₁₆ in = 0,005 m

Diameter : 1,235 m

Tutup

Tinggi : 0.309 m

Tebal :

16

3 _in _{= 0,005 m}

Jumlah : 23 trays

Tray

Lokasi umpan : tray ke 10

Hole diameter : 6 mm = 0,006 m

Tebal : 1,002 mm = 0,001 m

(38)

5.13 Kondensor (K-101)

Fungsi : mengubah fasa campuran etanol-air menjadi fasa cair

Jenis : 1-4 sheel and tube exchanger

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : ¾ in = 0,019 m

Pitch (PT

Jenis tube : 16 BWG

) : 1 in square pitch

Panjang tube : 12 ft = 3,658 m

Jumlah tube : 70 buah

Diameter shell : 10 in = 0,254 m

5.14 Tangki Penampung Distilat Sementara (T-103)

Fungsi : menampung dan memisahkan disilat

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1,388 m3

Kondisi operasi

Temperatur = 81,14 °C

:

Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

Diameter : 2,874 m

Silinder

Tinggi : 0,564 m

Tebal : 3/16 in = 0,005 m

Diameter : 2,874 m

Tutup

Tinggi : 0,718 m

(39)

5.15 Pompa Refluks Destilasi (P-105)

Fungsi : memompa campuran refluks ke menara destilasi

Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : stainless steel

Jumlah : 1 unit

ID : 2,469 in = 0,063 m

OD : 2,875 in = 0,073 m

Daya : 0,2 hp ≈ 0,5 hp

2

5.16 Pompa I Destilasi (P-106)

Fungsi : memompa destilat ke tangki penyimpanan etanol

Jumlah : 1 unit

ID : 0,622 in = 0,016 m

OD : 0,840 in = 0,021 m

Daya : 0,007 hp ≈ 0,5 hp

2

5.17 Pompa II Destilasi (P-107)

Fungsi : memompa liquid bottom ke reboiler

Jumlah : 1 unit

(40)

OD : 1,900 in = 0,048 m

Daya : 0,03 hp ≈ 0,5 hp

2

5.18 Reboiler (R-101)

Fungsi : menaikkan suhu campuran etanol, air dan glukosa

sebelum dimasukkan ke dalam kolom destilasi.

Jenis : sheel and tube exchanger

Bahan konstruksi : stainless steel

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : 1 in = 0,025 m

Pitch (PT

Jenis tube : 10 BWG

Diameter shell : 8 in = 0,203 m

5.19 Pompa Reboiler (P-108)

Fungsi : memompa larutan dari reboiler ke tangki penampung

hasil samping

Jumlah : 1 unit

ID : 3,068 in = 0,078 m

OD : 3,500 in = 0,089 m

Daya : 0,1 hp ≈ 0,5 hp

(41)

5.20 Bak Penampung Cake I (B-101)

Fungsi : menampung cake dari unit filter press I

Bentuk : empat persegi panjang

Bahan konstruksi : kayu

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 5,846 m

Panjang : 2,062 m

3

Lebar : 2,062 m

Tinggi : 1,381 m

5.21 Bak Penampung Cake II (B-102)

Fungsi : menampung cake dari unit filter press II

Bentuk : empat persegi panjang

Bahan konstruksi : kayu

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 17,741 m

Panjang : 2,985 m

3

Lebar : 2,985 m

Tinggi : 1,999 m

5.22 Heater (H-101)

Fungsi : memanaskan campuran etanol sebelum dimasukkan

ke dalam kolom destilasi.

Jenis : sheel and tube exchanger

Bahan konstruksi : stainless steel

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : ¾ in = 0,019 m

Pitch (PT

Jenis tube : 10 BWG

(42)

5.23 Tangki Penyimpanan Saccharomyces (T-105)

Fungsi : menampung Saccharomyces

Jumlah : 1 unit

Diameter : 0,710 m

Tinggi : 0,710 m

Volume : 0,186 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 16,301 psi

16

3 _in _{= 0,005 m}

5.24 Tangki Penyimpanan (NH4)2SO4

Fungsi : menampung (NH

(T-106) 4)2SO

4

Jumlah : 1 unit

Diameter : 0,304 m

Tinggi : 0,304 m

Volume : 0,014 m

P

3

desain

Tebal plat :

: 15,748 psi

16

3 _in _{= 0,005 m}

5.25 Tangki Penyimpanan H3PO4

Fungsi : menampung H

(T-107) 3PO

4

Jumlah : 1 unit

Diameter : 0,300 m

Tinggi : 0,300 m

Volume : 0,013 m

P

3

(43)

Tebal plat : 3₁₆ in = 0,005 m

5.26 Pompa IX (P-109)

Fungsi : Mengalirkan H3PO4

ke fermentor

Jumlah : 1 unit

Nominal size pipe : 1/8 in = 0,003 m

ID : 0,269 in = 0,007 m

OD : 0,405 in = 0,010 m

Daya : 0,00007 hp ≈ 0,5 hp

(44)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi merupakan suatu sistem atau susunan 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 dalam pabrik mencapai

tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan

secara optimal.

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 di atas papan

instrumen dekat peralatan proses yang dikontrol secara manual atau disatukan dalam

suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan yang dikontrol

secara otomatis (Perry, 1999).

Variabel–variabel proses yang biasanya dikontrol atau diukur oleh instrumen

adalah :

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

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,

pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan

variabel lainnya.

Pada dasarnya suatu sistem pengendalian terdiri dari :

1. Elemen Perasa(Sensing Element / Primary Element).

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel

(45)

2. Elemen Pengukur(Measuring Element).

Elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju

aliran, maupun ketinggian fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses

dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

3. Elemen Pengontrol(Controlling Element).

Elemen yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan–

perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang dikehendaki).

Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan

penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen Pengontrol Akhir (Final Control Element).

Elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke

dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batasan 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

cara 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 dalam nilai yang

diinginkan maka dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai

pencatat (recorder) atau penunjuk (indicator).

Faktor–faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen–instrumen adalah

(Peters et.al., 2003) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran.

2. Level instrumentasi.

3. Ketelitian yang dibutuhkan.

4. Bahan konstruksinya.

(46)

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah :

1. Untuk variabel temperatur.

• Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari 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 (TR).

• Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati temperatur suatu alat.

2. Untuk variabel ketinggian permukaan cairan.

• Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk

mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat. Dengan menggunakan

Level Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian

ketinggian cairan di dalam peralatan tersebut.

• Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat.

3. Untuk variabel tekanan.

• Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati tekanan operasi dari 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 (PR).

• Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk

mengamati tekanan operasi dari suatu alat.

4. Untuk variabel aliran cairan.

• 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

(47)

Beberapa instrumen yang digunakan dalam peralatan pabrik adalah :

1. Reaktor

Instrumen yang digunakan pada reaktor adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di

dalam reaktor. Reaktor dilengkapi dengan sight glass yang berfungsi sebagai

Level Controller (LC). Reaktor juga dilengkapi dengan sensing elemen yang

peka terhadap perubahan suhu sehingga temperatur reaktor dapat dilihat pada

temperatur indikator. Juka suhu terlalu tinggi, maka secara otomatis valve yang

terdapat pada aliran steam akan tertutup dan sebaliknya. Valve pada aliran

[image:47.595.238.401.314.432.2]

steam juga dilengkapi dengan valve by pass.

Gambar 6.1 Reaktor beserta instrumennya

2. Filter Press

Pada filter press terdapat pressur indikator yang berfungsi untuk

menunjukkan tekanan pada filter press. Jika tekanan terlalu besar dapat

mengakibatkan kerusakan pada alat.

[image:47.595.250.387.587.675.2]

(48)

3. Heater

Instrumen yang digunakan pada heater adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di

dalamnya. Apabila fluida yang keluar berada di bawah temperatur yang

diinginkan, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow

Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir steam yang masuk

menjadi lebih besar.

Gambar 6.3 Heater beserta instrumennya.

4. Kolom Destilasi

Instrumen yang digunakan pada kolom destilasi adalah Temperature

Controller (TC) yang berfungsi apabila suhu dalam kolom destilasi

meningkat, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakan Flow

Controller (FC) pada reboiler bottom sehingga steam yang disuplai menjadi

menurun. Apabila ketinggian fluida dalam kolom destilasi terlalu besar, maka

efektifitas destilasi akan menurun sehingga dipasang Flow Controller (FC)

untuk memperkecil laju alir bahan yang masuk. Kondisi kolom destilasi juga

dipengaruhi oleh efek kondensasi destilat sehingga pada kondensor

diperlukan Temperature Controller (TC) yang akan menggerakkan Flow

Controller(FC) air pendingin yang disuplai pada kolom destilasi.

Fluida Masuk Fluida Keluar

FC TC

Steam

(49)

[image:49.595.165.453.100.348.2]

Gambar 6.4 Kolom destilasi beserta instrumennya.

5. Kondensor

Instrumen yang digunakan pada kondensor adalah Temperature

Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur

fluida di dalam kondensor. Apabila fluida yang keluar berada di atas

temperatur yang diinginkan dalam kondensor, maka Temperature Controller

(TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve

sehingga laju alir air pendinginyang masuk menjadi lebih besar.

Gambar 6.5 Kondensor beserta instrumennya. PI

TI

TI FI

LI

[image:49.595.248.401.568.666.2]

(50)

6. Reboiler

Instrumen yang digunakan pada reboiler adalah Temperature Controller (TC)

yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam

reboiler. Apabila fluida yang keluar berada di bawah temperatur reboiler,

maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC)

untuk membuka valve sehingga laju alir steam yang masuk menjadi lebih

besar. Pressure Indicator (PI) juga dipasang agar tekanan di dalam reboiler

tidak berjalan di atas atau di bawah batas yang diinginkan.

Gambar 6.6 Reboiler beserta instrumennya.

7. Pompa

Instrumen yang digunakan pada pompa adalah Flow Controller (FC) yang

berfungsi untuk memperkecil laju alir fluida yang masuk apabila laju alir fluida

[image:50.595.218.412.270.403.2]

di dalam pompa berada di atas batas yang ditentukan.

Gambar 6.7 Pompa beserta instrumennya. Fluida

Fluida FC

FI

(51)

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Etanol dari Molase

No Nama Alat Jenis Instrumentasi Kegunaan

1 Tangki LC Mengontrol tinggi cairan dalam

tangki

2 Pompa FC Mengatur laju cairan dalam pipa

3 Reaktor

TC Mengontrol suhu dalam reaktor

PC Mengontrol tekanan dalam

reaktor

LC Mengontrol tinggi cairan dalam

reaktor

4 Kolom Destilasi

PC Mengontrol tekanan dalam

kolom destilasi

TC Mengontrol suhu dalam kolom

destilasi

LC Mengontrol tinggi cairan dalam

kolom destilasi

FC Mengatur laju cairan dalam pipa

5 Kondensor TC Mengontrol suhu dalam

kondensor

6 Reboiler TC Mengontrol suhu dalam reboiler

7 Filter Press PC Mengamati tekanan operasi

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.

Sebagaimana pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah

(52)

Undang-undang ini juga mengisyaratkan bahwa tindakan koratif dan korektif agar

kecelakaan kerja dihindari dan lingkungan kerja harus memenuhi syarat-syarat

kesehatan.

Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik

perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :

1. Lokasi pabrik

2. Sistem pencegahan kebocoran

3. Sistem perawatan

4. Sistem penerangan

5. Sistem penyimpanan material dan perlengkapan

6. Sistem pemadam kebakaran

Disamping itu, terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus

diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia :

1. Tidak boleh merokok atau makan

2. Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bekerja

Pada pra-rancangan pabrik pembuatan etanol dari molase, usaha-usaha

pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan :

1. Pencegahan terhadap kebocoran

− Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting seperti

power station, laboratorium dan ruang proses

− Mobil pemadam kebakaran harus dalam keadaan siap siaga dalam fire

station

− Fire hydrant ditempatkan pada jarak 100 m di daerah storage, proses dan perkantoran

− Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan

api yang relatif kecil

− Gas detektor dipasang pada daerah proses, storage dan daerah perpipaan

yang dihubungkan dengan aliran gas di ruang kontrol untuk mendeteksi

kebocoran gas

− Smoke detektor ditempatkan pada setiap sub-station listrik untuk

(53)

2. Memakai peralatan pelindung diri

Pada lokasi pabrik disediakan perlengkapan perlindungan diri seperti :

− Pakaian kerja

− Sepatu pengaman

− Topi pengaman

Topi memberikan perlindungan terhadap percikan bahan kimia terutama

jika bekerja di bawah perpipaan serta tangki yang mungkin bocor, juga

perlindungan terhadap alat kerja yang jatuh

− Sarung tangan

− Masker

Berguna untuk memberi perlindungan terhadap debu-debu yang

berbahaya ataupun uap kimia agar tidak terhirup

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis

− Setiap ruang kerja karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat

kegiatan karyawan lain

− Alat-alat dibuat dengan penahan yang cukup juat

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik

− Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan listrik secara otomatis

− Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan

− Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang

diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan

− Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan

ke atasan

− Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perubahan yang dapat

menimbulkan bahaya

− Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi 6. Menyediakan poliklinik di lokasi pabrik

Apabila terjadi kecelakaan kerja seperti kebakaran pada pabrik maka yang

(54)

1. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik

2. Mengaktikan alat pemadaman kebakaran, dalam hal ini alat pemadaman

kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang

terjadi, yaitu :

− Instalasi pemadam dengan air

Untuk kebakaran yang terjai pada bahan yang berpijar seperti kayu,

arang, kertas dan bahan berserat. Air dipompakan dengan menggunakan

pompa yang bekerja dengan instalasi listrik sendiri sehingga tidak

terganggu jika instalasi listrik pabrik dimatikan

− Instalasi pemadam dengan CO

Gas CO

2

− Instalasi pemadam dengan busa udara

yang digunakan adalah yang sudah dicairkan dalam tabung gas

bertekanan yang disambung secara seri ke nozel-nozel. Instalasi ini

digunakan untuk ruangan tertutup seperti pada tangki penyimpanan dan

juga pada instalasi listrik

Busa bertekanan yang keluar dari alat pemadam akan mendinginkan

sumber kebakaran dan menyelimuti serta melindungi sumber kebakaran

dari masuknya O

− Instalasi pemadam dengan debu

2

Debu pemadam cocok untuk kebakaran yang berupa lidah api,

(55)

BAB VII

UTILITAS

Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam

memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan

prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin

kelangsungan operasi suatu pabrik.

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada Pabrik Pembuatan Etanol dari

Molase ini adalah sebagai berikut :

1. Kebutuhan uap (steam)

2. Kebutuhan air

3. Kebutuhan bahan kimia

4. Kebutuhan listrik

5. Kebutuhan bahan bakar

7.1 Kebutuhan Uap (steam)

Dalam pabrik, uap digunakan sebagai media pemanas alat-alat perpindahan

panas. Adapun kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Etanol dari molase adalah

sebanyak 4391,741 kg/jam yang digunakan pada heater, reboyler dan reaktor.

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 %.

Maka kebutuhan uap = 30% ×4391,741 = 1317,522 kg/jam

Total uap yang harus dihasilkan ketel = 4391,741 + 1317,522

= 5709,262 kg/jam

Diperkirakan 80 % kondensat dapat dipergunakan kembali sehingga :

Kondensat yang dapat digunakan kembali = 80%×5709,262 = 4567,409 kg/jam

Kebutuhan air segar = 20%×5709,262 = 1141,852 kg/jam

7.2 Kebutuhan Air

Kebutuhan air pada Pabrik Pembuatan Etanol dari Molase ini mencakup

kebutuhan air yang diperlukan untuk umpan ketel dan kebutuhan air proses yang

digunakan untuk proses secara langsung yaitu air yang ditambahkan ke dalam reaktor

(56)

Untuk mengetahui jumlah kebutuhan air maka dapat diuraikan sebagai

berikut :

- Kebutuhan air untuk umpan ketel = 1141,852 kg/jam

- Kebutuhan air proses = 4119,288 kg/jam

- Kebutuhan air pendingin = 22477,651 kg/jam

Total kebutuhan air = 27738,791 kg/jam

Sumber air untuk pabrik pembuatan Etanol dari Molase ini berasal dari air

tanah yang diperoleh dengan membuat sumur bor. Kualitas air dapat diasumsikan

sebagai berikut :

Tabel 7.1 Kualitas Air Tanah Marelan

Parameter Satuan Kadar

Suhu pH Kekeruhan Besi (Fe) Clorida (Cl) Seng (Zn) Sulfat (SO4 Arsen (Ar) )

SiO

Kalsium (Ca) 2

Magnesium (Mg) Zat organik

°C - mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

25 7 6-9 4,48

11 0.082

10 0.02

27 45 28 12

Sumber : PT Adolina Belawan, 2007

Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Etanol adalah sebagai berikut :

• Kebutuhan air proses

Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan etanol dapat dilihat pada tabel di

bawah ini:

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Proses

No Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)

1 Reaktor R-101 4119,288

(57)

• Kebutuhan air pendingin

Kebutuhan air pendingin pada pabrik pembuatan etil laktat dapat dilihat pada

tabel di bawah ini:

Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin

No Nama Alat Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)

1 Tangki Fermentor R-102 9561,984

2 Kondensor K-101 12915,667

total 22477,651

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara

pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,

maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena

penguapan, drift loss, dan blowdown (Perry, 1999).

Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:

We = 0,00085 Wc (T2 – T1

Di mana :

) (Pers. 12-10 Perry, 1999)

Wc

T

= jumlah air pendingin yang diperlukan = 22477,651 kg/jam

1

T

= temperatur air pendingin masuk = 25°C = 77°F

2

Maka,

= temperatur air pendingin keluar = 40°C = 104°F

We

= 515,862 kg/jam

= 0,00085 × 22477,651 × (104-77)

Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang

masuk ke menara air (Perry, 1999). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:

Wd

Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air

pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka: = 0,002 × 22477,651 = 44,955 kg/jam

1 S

W

W e

b −

= (Pers, 12-12, Perry, 1999)

kg/jam 965

, 128

1 5 515,862 W_b

= −

(58)

Sehingga make up air yang diperlukan = 515,862 + 44,955 +128,965

= 689,782 kg/jam

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air

dibangun fasilitas penampungan air (water intake facility) yang juga merupakan

tempat pengolahan awal air tanah dari sumur bor. Untuk pengolahan awal, dilakukan

penyaringan, selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan

digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari

beberapa tahap, yaitu:

1. Pengendapan

2. Klarifikasi

3. Filtrasi

4. Demineralisasi

5. Deaerasi

7.2.1 Pengendapan

Air tanah yang dipompakan dari sumur bor kemudian dialirkan ke dalam

pengendapan, dimana partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap secara

gravitasi. Diameter partikel padat berkisar antara 10-4 meter. (Baron, 1982)

7.2.2 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan yang disebabkan oleh

suspended solid di dalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke dalam clarifier

setelah diinjeksikan larutan alum Al2(SO4)3 yang berfungsi sebagai koagulan dan

larutan abu Na2CO3

Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk

flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air

jernih akan keluar mlimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring

pasir (sand filter)untuk penyaringan.

yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat

pengendapan dan penetralan pH.

Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang

akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54.

(59)

Total kebutuhan air = 27738,791 kg/jam

Pemakaian larutan alum = 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm

Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6

Larutan soda sbu yang dibutuhkan = 27.10

× 27738,791 = 1,387 kg/jam

-6

× 27738,791 = 0,749 kg/jam

7.2.3 Filtrasi

Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikat bersama

air. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu :

a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 60,96 cm

b. Lapisan II terdiri dari anterakit setinggi 31,75 cm

c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (graved) setinggi 17,78 cm

Pada bagian bawah sand filter dilengkapi dengan strainer agar air menembus

celah-celah pasir secara merata. Daya saring sand filter akan berkurang sehingga

diperlukan pencucian (back wash) secara berkala. Selama pemakaian, daya saring

sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara

pencucian balik (back washing). Dari penyaring ini, air dipompakan ke menara air

sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.

7.2.4 Demineralisasi

Air untuk umpan ketel harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut.

Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, alat demineralisasi dibagi atas :

1. Penukar Kation (Cation Exchanger)

Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan

mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran

antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin.

Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi :

2H+R + Ca2+ Ca2+R2 + 2H

2H

+

R + Mg2+ Mg2+R2 + 2H

Untuk regenerasi dipakai H

+

2SO4

Ca

berlebih dengan reaksi :

2+

R2 + 2H2SO4 CaSO4 + 2H+

Mg

R

2+

(60)

2. Penukar Anion (Anion Exchanger)

Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air

dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan Dowex 2. Reaksi yang

terjadi :

2ROH + SO42- R2SO4 + 2OH

ROH + Cl

RCl + OH

Untuk regenerasi dipakai NaOH dengan reaksi :

-

<