Pembuatan Biodiesel Berbahan Baku Limbah Padat Dan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kapasitas 16.000 Ton/Tahun

(1)

PRA RA NCA NGAN PAB RIK

PEMBUATAN BIODIESEL BERBAHAN BAKU LIMBAH

PADAT DAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

KAPASITAS 16.000 TON / TAHUN

T U G A S A K H I R

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

M E U T I A N U R F A H A S D I N I M . 0 4 0 4 0 5 0 4 3

D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A F A K U L T A S T E K N I K

U N I V E R S I T A S S U M A T E R A U T A R A M E D A N

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT sebagai Zat yang tidak pernah berhenti mengalirkan nikmat pada hambaNya sehingga penulis akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Berbahan Baku Limbah Padat dan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit dengan Kapasitas Produksi 16.000 Ton/Tahun”. Sholawat dan salam penulis hadiahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang dengan pesannya ”Tuntutlah ilmu hingga ke liang lahat” dan ” Gapailah langit, karena jika melesetpun kamu tetap akan berada di antara bintang – bintang ” yang selalu menjadi motivasi bagi penulis untuk terus menggali ilmu, salah satunya di Jurusan Teknik Kimia ini.

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

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

1. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST. MSc, sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Mersi Suriani Sinaga, ST. MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, sebagai Koordinator Tugas Akhir.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 5. Bapak M.Ansori Nasution, ST atas segala kesempatan berdiskusi yang diberikan

dalm penyusunan skripsi ini. .

(4)

7. Ayahanda Ir. H. Syafruddin Hasan, MT dan Ibunda Hj. Chairani br Sirait, BSc yang telah mendidik, mengasihi dan mendukung di dalam moriil maupun spiritual dan finansial serta kasih sayang mereka yang tak pernah terputus.

8. Saudara kandung penulis, kedua adik saya Hafnida dan Muhammad Taufik, yang selalu memberi semangat dan doa agar cepat menyelesaikan skripsi ini.

9. Seluruh keluarga besar di Kota Medan, Jakarta, Yogyakarta, dan Aceh atas doa dan dukungannya sehingga penulis tidak pernah mengenal kata menyerah dalam menyelesaikan studi ini.

10.Sepupuku Mas Koko, yang selalu memberikan motivasi untuk penulis dalam menamatkan studi.

11.Partner penulis, Harry Dani Perdana atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini.

12.Teman-teman penulis, Mala, Zack, Guntur, Bunga, Made, Kyky, B’Ridho, B’Andi, dan B’Riky yang tidak pernah jemu menanyakan kemajuan skripsi dan terus menyemangati penulis selama penyusunan skripsi.

13.Teman-teman di Departemen Teknik Kimia, khususnya angkatan 04 yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan warna dan kebersamaan pada setiap hari yang kita lewati bersama

14.Adik – adik junior Teknik Kimia Stambuk 2005, 2006, 2007, dan 2008 untuk segala dukungan dan saran yang membangun sehingga penulis terus termotivasi untuk menyelesaikan kuliah di Teknik Kimia.

Akhir kata penulis mengharapkan kiranya skripsi ini dapat bermanfaat dan membantu semua pihak yang memerlukannya.

Medan, Oktober 2009 Penulis,

(5)

INTI SARI

Pra rancangan Pabrik Pabrik Pembuatan Biodisel Berbahan Baku Limbah Padat dan Limbah Cair Kelapa Sawit, yang direncanakan beroperasi dengan kapasitas 16.000 ton/tahun (1.674,1979 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses metanolisis, yaitu dengan menggunakan bahan baku limbah padat dan limbah cair pabrik kelapa sawit, metanol serta katalis asam dan basa melalui reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Pemilihan bahan baku kedua limbah ini adalah karena selain dapat mengurangi pencemaran lingkungan juga dapat bernilai ekonomis.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir PTPN II Tebing Tinggi, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 8.023 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 273 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi fungsionil dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik biodisel, adalah: - Total modal investasi : Rp 296.405.373.490,-

- Biaya produksi : Rp 147.301.427.560,- - Hasil penjualan per tahun : Rp 297.459.452.400,- - Laba bersih : Rp 149.407.234.835,- - Profit Margin : 35,17 %

- Break even point (BEP) : 26,91 % - Return of Investment : 35,29 % - Pay Out Time : 2,8 tahun - Return of Network : 58,82 % - Internal Rate of Return : 46,2 %

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan Pra Perancangan Pabrik... I-3 1.4 Manfaat ... I-3

(7)

2.7.2.1 Tahap Esterifikasi... II-13 2.7.2.2 Tahap Transesterifikasi... II-14

BAB III NERACA MASSA ... III-1

BAB IV NERACA PANAS... IV-1

(8)

5.25 Tangki Pengupul Crude Gliserol ... V-15 5.26 Pompa... V-15 5.43 Cooler... V-20 5.44 Coolerr ... V-20 5.45 Heater... V-21 5.46 Kondensor ... V-21 5.47 Reboiler ... V-22

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja... VI-15 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Biodiesel ... VI-16

BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-12 7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-13 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-17

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-8

(9)

9.5 Sistem Kerja ... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-12 9.7 Analisa Jabatan ... IX-14 9.8 Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan... IX-14 9.9 Kesejahteraan Staf dan Karyawan... IX-18

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.2 Modal Kerja... X-3 10.3 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.4 Perkitaan Rugi/Laba Usaha ... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

DAFTAR PUSTAKA ... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rumus Bangun Minyak Sawit ... II-2 Gambar 2.2 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak Menjadi Metil Ester... II-14 Gambar 2.3 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida menjadi Metil Ester.... II-16 Gambar 6.1 Sebuah Lop Pengendalian... VI-3 Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali... VI-4 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ... VI-10 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki Bahan baku, Tangki Pencampur dan Tangki Produk... VI-10 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Reaktor... VI-11 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Heater ... VI-11 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Kondensor ... VI-12 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Cooler ... VI-12 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Evaporator... VI-13 Gambar 6.10 Instrumentasi pada Unit Destilasi Tray ... VI-14 Gambar 6.11 Instrumentasi pada Reboiler... VI-15 Gambar 7.1 Skema Sistem Pengolahan Air Limbah ... VII-17 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Biodiesel... VIII-9 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan

Biodiesel Berbahan Limbah Padat dan Limbah Cair CPO

Kelapa Sawit... IX-19 Gambar LA.1 Grafik Jumlah Tray pada Kolom Destilasi ... LA-43 Gambar LE.1 Kurva Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan Biodiesel

(11)

DAFTAR TABEL

(12)

Tabel 4.7 Neraca Panas Heater ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Reboiler... IV-4 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik

Biodiesel... VI-9 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Panas ... V11-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air sebagai Media Pendingin... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Uap berbagai Kebutuhan ... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Padang Di Tebing Tinggi... VII-5 Tabel 7.5 Syarat Air Umpan Ketel Uap... VII-8 Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-13 Tabel 7.7 Komposisi Air Limbah Proses... VII-16 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-8 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya ... IX-12 Tabel 9.2 Standar Upah Minimum Provinsi Tenaga Kerja di Indonesia... IX-14 Tabel 9.3 Standar Upah Minimum Regional Tenaga Kerja di Indonesia ... IX-16 Tabel 9.4 Perincian Gaji Pegawai ... IX-16 Tabel LB.1 Data Cp (J/mol K) ... LB-2 Tabel LB.2 Kontribusi Gugus untuk Metode Missenard (J/mol K)... LB-2 Tabel LB.3 Kontribusi Elemen Atom untuk Metode Hurst

(13)

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan areal perkebunan kelapa sawit yang diikuti dengan pembangunan pabrik yang cukup pesat akan mempengaruhi lingkungan sekitarnya terutama badan air penerima limbah. Pengurangan dampak negatif pabrik pada UU RI No. 23 Tahun 1997, tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup dan PP RI No.51 Tahun 1993, tentang Analisis Mengenai Dampak Lingkungan. Pengendalian limbah pabrik minyak sawit harus dilakukan dengan baik. Pengendalian limbah pabrik dapat dilakukan dengan cara pemanfaatan, pengurangan volume limbah, dan pengawasan mutu limbah. Pembangunan instalasi pengendalian limbah dilakukan bersamaan dengan pembangunan pabrik minyak sawit dengan sistem yang didasarkan pada kapasitas dan kualitas limbah yang diinginkan.

Limbah dari pabrik kelapa sawit dapat berupa limbah padat dan limbah cair. Limbah cair adalah air drab dapat dimanfaatkan untuk penghasil energi melalui pembuatan biogas dengan bantuan jasad renik. Sedangkan limbah padat adalah TBK, ampas, serabut, dan cangkang umumnya dipakai sebagai sumber energi untuk bahan bakar pabrik. Tandan kosong juga dapat diproses sebagai furfural dan alkohol. Furfural yang dipisahkan dari selulosa melalui proses hidrolisis dan dapat dipakai sebagai pakan ternak. Tandan kosong dapat diproses menjadi pulp untuk pembuatan kertas, soft board atau hard board dan kompos. Batang kelapa sawit dapat dijadikan kayu bangunan, perabot, dan hard board atau particle board. TBK adalah yang terbuang dari penebah setelah tandan rebus dipisahkan dari buahnya, banyaknya lebih dari 25% dari TBS. Sedangkan ampas serabut (serat) dan cangkang berturut – turut sebanyak 15% dan 5% dari TBS. (Mangoensoekarjo, 2003)

(15)

Tabel 1.1 Produksi Minyak Sawit (CPO) Tahun Produksi (ton)

2004 10.830.000

2005 11.862.000

2006 17.351.000

2007 17.373.000

2008 17.110.000

(Sumber : Badan Ketahanan Pangan, 2008) Perhitungan limbah cair CPO :

1. Pabrik Minyak Kelapa Sawit beroperasi dengan 80% dari kapasitas desain dengan 20 jam per hari kerja.

2. Total losses CPO yang diizinkan (sesuai dengan standard pengolahan kelapa sawit) 1,65%, minyak yang bisa diambil sekitar 1% dari TBS diolah.

3. CPO limbah yang dapat diambil sebesar 80% dari total CPO losses. (Sumber: Warta PPKS, 2008)

Maka, jumlah yang dapat dikutip kembali dari limbah cair CPO dari satu Pabrik Minyak Kelapa Sawit adalah:

= 60 ton TBS/jam x 80% x 20 jam/hari x 80% x 1% = 7,68 ton CPO limbah/hari

Dengan perhitungan yang sama, maka jumlah limbah padat CPO dari satu Pabrik Minyak Kelapa Sawit adalah 7,68 ton limbah CPO/hari. Sehingga total limbah CPO adalah 15,36 ton limbah CPOhari. Direncanakan sumber limbah dari 3 Pabrik Limbah Kelapa Sawit dengan kapasitas limbah CPO yang sama. Jadi total limbah CPO yang akan dijadikan biodiesel adalah:

= 3 x 15,36 ton limbah CPO/hari x 330 hari/tahun = 15.206,4 ton limbah CPO/tahun

(16)

1.2Perumusan Masalah

Biodiesel merupakan jenis bahan bakar yang dapat menggantikan solar yang jumlahnya semakin hari semakin menipis. Limbah padat dan limbah cair dari pabrik kelapa sawit sangat potensial untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Hal ini karena jumlah limbah padat dan limbah cair dari pabrik kelapa sawit yang dihasilkan tiap tahunnya cukup besar dan jika tidak diolah dapat merusak lingkungan. Selain itu, harga limbah padat dan limbah cair dari pabrik kelapa sawit relatif murah sehingga harga biodiesel dari bahan baku limbah limbah padat dan limbah cair dari pabrik kelapa sawit mampu bersaing dengan harga minyak solar. Oleh karena itu, perlu dilakukan kajian mengenai pembuatan biodiesel dari limbah padat dan limbah cair dari pabrik kelapa sawit skala pabrik.

1.3Tujuan Perancangan Pabrik

Tujuan dari perancangan pabrik biodiesel berbahan baku kedua limbah dari pabrik kelapa sawit ini adalah untuk mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, operasi teknik kimia, utilitas, dan bagian ilmu teknik kimia lainnya dalam Pra Rancangan Pabrik Biodiesel Berbahan Baku Limbah Padat dan Limbah Cair dari Pabrik Kelapa Sawit.

1.4Manfaat

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak Sawit

Kelapa sawit (Elaeis guinensis jack) merupakan tumbuhan tropis yang diperkirakan berasal dari Nigeria (Afrika Barat) karena pertama kali ditemukan di hutan belantara negara tersebut. Kelapa sawit pertama masuk ke Indonesia pada tahun 1848, dibawa dari Mauritius dan Amsterdam oleh seorang warga Belanda. Minyak kelapa sawit akan menjadi komoditas andalan Indonesia dan merupakan sumber devisa negara yang tidak akan pernah kalah bersaing di pasar bebas karena kelapa sawit memiliki karakter yang khas yaitu hanya dapat dikembangkan di daerah beriklim tropis sehingga tidak semua negara dapat mengembangkannya.

Secara umum terdapat dua jenis minyak kelapa sawit yaitu minyak kelapa sawit yang berasal dari ekstraksi daging buah (sabut) dan minyak kelapa sawit yang berasal dari ekstraksi inti buah (kernel). Hasil ekstraksi daging buah disebut minyak mentah atau Crude Palm Oil (CPO) sedangkan hasil ekstraksi inti buah disebut minyak kernel atau Kernel Palm Oil (KPO). (Hadi, 2004)

Adapun yang menjadi klasifikasi botani kelapa sawit adalah sebagai berikut : Divisio : Tracheophyta

Subdivisio : Pteropsida Kelas : Angiospermae Subkelas : Monocotiledonae Ordo : Cocoideae Familia : Palmae Genus : Elaeis

Spesies : Elaeis guinensis Varietas : Dura, Psifera, Tenera

(18)

sawit berwarna merah jingga karena kandungan karotenoida, berkonsistensi setengah padat pada suhu kamar (konsistensi dan titik lebur banyak ditentukan oleh kadar ALB – nya), dan dalam keadaan segar dan kadar asam lemak bebas yang rendah, bau dan rasanya cukup enak.

Tabel 2.1 Sifat Fisik Minyak Sawit

Berat jenis pada 100oF (37,8oC) 0,898 - 0,901 Indeks refraksi pada 40oC 1,453 – 1,456

Bilangan iodium 44 – 58

Bilangan penyabunan 195 – 205

Zat tak tersabunkan,% tak lebih 0,8

Titer,oC 40 – 47

(Sumber : Mangoensoekarjo, 2003)

Rumus bangun minyak sawit adalah sebagai berikut :

H H

H C OH HOOCR1 H C OOCR1

H C OH + HOOCR2 H C OOCR2 + 3H2O

H C OH HOOCR3 H C OOCR3

H H

Gliserol Asam Lemak Trigliserida Air Gambar 2.1 Rumus Bangun Minyak Sawit (Sumber : Mangoensoekarjo, 2003)

Minyak sawit terdiri atas berbagai trigliserida dengan rantai asam lemak yang berbeda – beda. Panjang rantai adalah antara 14 – 20 atom karbon.

2.2 Jenis Limbah Kelapa Sawit

(19)

2.2.1 Limbah Perkebunan Kelapa Sawit

Limbah perkebunan kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan dari sisa tanaman yang tertinggal pada saat pembukaan areal perkebunan dan panen kelapa sawit. Jenis limbah ini antara lain kayu, pelepah, dan gulma. Dalam setahun setiap satu hektar perkebunan kelapa sawit rata – rata menghasilkan limbah pelepah daun sebanyak 10,4 ton bobot kering.

2.2.2 Limbah Industri Kelapa Sawit

Limbah industri kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan pada saat proses pengolahan kelapa sawit. Limbah ini digolongkan dalam tiga jenis yaitu limbah padat, limbah cair, dan limbah gas. Pasir atau tanah dari perkebunan, tandan buah, ampas, kulit kering batok/cangkang serta lumpur dari kolam pengolah limbah cair merupakan bentuk limbah padatan. Sedangkan limbah cair berasal dari pengembunan uap air. Limbah gas dihasilkan dari penguraian bahan organik yang terkandung dalam buangan cair dan gas dari hasil pembakaran bahan bakar pada ketel uap boiler dan incinerator. Sebagian limbah padat dibakar pada incinerator yang menghasilkan panas, dimanfaatkan sebagai energi pembangkit uap, abu yang dihasilkan dijadikan pupuk dan dicampur dengan buangan cair di dalam kolam

a. Limbah Padat

Salah satu jenis limbah padat industri kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Tempurung kelapa sawit termasuk juga limbah padat hasil pengolahan kelapa sawit. Limbah padat mempunyai cirri khas pada komposisinya. Komponen terbesar dalam limbah padat tersebut adalah selulosa, di samping komponen lain meskipun lebih kecil seperti abu, hemiselulosa, dan lignin.

Tabel 2.2 Komposisi Kimiawi TKKS

Komposisi Kadar (%)

Abu 15

Selulosa 40

Lignin 21

Hemiselulosa 24

(20)

b. Limbah Cair

Limbah cair juga dihasilkan pada proses pengolahan kelapa sawit. Limbah ini berasal dari kondensat, stasiun klarifikasi, dan hidrosilikon. Limbah kelapa sawit memiliki kadar bahan organik yang tinggi. Tingginya kadar tersebut menimbulkan beban pencemaran yang besar, karena diperlukan degradasi bahan organik yang lebih besar pula.

Limbah (sludge) disebut juga lumpur primer yang berasal dari poses klarifikasi merupakan salah satu limbah cair yang dihasilkan dalam proses pengolahan kelapa sawit, sedangkan lumpur yang telah mengalami proses sedimentasi disebut lumpur skunder. Kandungan bahan organik lumpur juga tinggi yaitu pH berkisar 3-5.

Tabel 2.3 Karakteristik Limbah Cair Industri Kelapa Sawit

Parameter Lumpur Primer Lumpur Skunder

pH 3,75 4,54

Padatan tersuspensi (ppm) 80.720 243.670

Padatan volatil (ppm) 64.760 233.730

COD (ppm) 28.220 16.320

Nitrat (ppm) 31 3

Fosfat 106 3

Padatan tersuspensi (ppm) 80.720 243.670 (Sumber : Fauzi, 2002)

(21)

Tabel 2.4 Parameter dan Baku Mutu Limbah Cair

Parameter 1989 1991 1993 1995

BOD 1000 500 200 100

COD 2000 1000 400 0

Jumlah zat padat 2000 1500 1500 1500

Zat padat melayang 600 400 400 400

Minyak 75 50 50 50

N amoniak 20 10 5 2

pH 6 – 9 6 - 9 6 – 9 6 – 9

(Sumber : Mangoensoekarjo, 2003)

Tabel 2.5 Mutu Limbah Cair Industri Minyak Sawit

Parameter Kadar maksimum

(mg/L)

Beban pencemaran maksimum (kg/ton)

BOD 100 0,250

COD 350 0,880

TSS 250 0,630

Minyak dan lemak 25 0,063

Nitrogen total (N) 50 0,125

Ph 6 – 9 6 – 9

Debit limbah maksimum 2,5 m3/ton produk minyak sawit CPO

2,5m3/ton produk minyak sawit CPO

(Sumber : Mangoensoekarjo, 2003) Menurut : Kep – 51/MENLH/10/1995 Catatan :

1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel dinyatakan dalam mL parameter/ L air limbah.

2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter dinyatakan dalam kg/ton CPO.

(22)

c. Limbah Gas

Selain limbah padat dan limbah gas, industri pengolahan kelapa sawit juga menghasilkan limbah gas. Limbah bahan gas ini antara lain gas cerobong dan uap air buangan pabrik kelapa sawit.

2.3 Prospek Biodiesel

Konsumsi minyak solar secara nasional terus meningkat dengan kenaikan rata-rata 7% per tahun dan diperkirakan tahun 2020 konsumsi solar mencapai 34 juta kilo liter. Dari konsumsi tersebut, sekitar 40% adalah solar yang diimpor dari beberapa negara sehingga sejak tahun 2004 Indonesia menjadi net-importer minyak. Peningkatan yang begitu cepat karena dipicu pertumbuhan penduduk dan industri.

Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghadapi krisis energi, di antaranya adalah dengan memanfaatkan sumber energi matahari, batu bara, nuklir dan biofuel. Pemanfaatan energi biofuel (minyak bakar–bio) mulai dilirik di Indonesia. Hal ini disebabkan dari segi aspek teknis dan ekonomis lebih menguntungkan karena menggunakan bahan baku minyak kelapa sawit (Palm Oil) dan jarak pagar (Curcas Jatropa). Kedua jenis tanaman ini sedang dikembangkan guna menghasilkan

biodiesel yang mampu memenuhi kebutuhan masyarakat.

Biodiesel dengan spesifikasi sesuai ASTM D-6751 atau standar lainnya telah dinyatakan sebagai bahan bakar alternatif menggantikan minyak solar. Di beberapa negara, tingkat konsumsi biodiesel sudah cukup tinggi terutama untuk biodiesel B20 yaitu pencampuran biodiesel dan solar dengan perbandingan 20% biodiesel dan 80% solar. Pertamina sudah mengembangkan biodiesel ini sejak bulan Mei 2006 dengan meluncurkan Biosolar. Pada saat awal peluncuran hanya terdapat di SPBU Jakarta dengan jumlah yang masih terbatas. Tetapi akhirnya PERTAMINA mempercepat pengembangan biosolar dengan meluncurkan biosolar di Surabaya dan Denpasar pada bulan agustus 2006.

2.4 Syarat Mutu Biodiesel

(23)

Indonesia sudah dibakukan dalam SNI-04-7182-2006, yang telah disahkan dan diterbitkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN) tanggal 22 Februari 2006 (Soerawidjaja,2006).

Tabel 2.6 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006.

Parameter dan satuannya Batas nilai Metode uji Metode setara Massa jenis pada 40 oC, kg/m3 850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40 oC,

mm2/s (cSt)

2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104

Angka setana min. 51 ASTM D 613 ISO 5165

Titik nyala (mangkok tertutup), oC min. 100 ASTM D 93 ISO 2710

Titik kabut, oC maks. 18 ASTM D 2500 -

Korosi bilah tembaga ( 3 jam, 50 oC) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160 Residu karbon, %-berat,

- dalam contoh asli

- dalam 10 % ampas distilasi

Maks. 0,05 (maks 0,03)

ASTM D 4530 ISO 10370

Air dan sedimen, %-vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 - Temperatur distilasi 90 %, oC maks. 360 ASTM D 1160 - Abu tersulfatkan, %-berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987 Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 prEN ISO

20884 Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca

12-55

FBI-A05-03 Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03 Gliserol bebas, %-berat maks. 0,02 AOCS Ca

14-56

FBI-A02-03 Gliserol total, %-berat maks. 0,24 AOCS Ca

14-56

FBI-A02-03 Kadar ester alkil, %-berat min. 96,5 _dihitung*) FBI-A03-03 Angka iodium, g-I

2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03

Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03

*) berdasarkan angka penyabunan, angka asam, serta kadar gliserol total dan gliserol bebas; rumus perhitungan dicantumkan dalam FBI-A03-03

(24)

2.5 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk 2.5.1 Gliserol

A. Sifat Fisika

Beberapa sifat fisis dan karakteristik yang penting dari gliserol, antara lain: 1. Rumus molekul : C3H8O3

2. Berat molekul : 92,09 gr/mol 3. Titik lebur : 18,17 oC 4. Titik didih : 290 oC 5. Berat jenis : 1,2617 gr/cm3 6. Specific gravity : 1,260

7. Tekanan uap : 0,0025 mmHg pada 50 0C : 0,195 mmHg pada 100 0C

8. Panas spesifik : 0,5795 kal/gram pada 26 0C (99,94% gliserol) 9. Panas penguapan : 21,060 kal/mol pada 55 0C

: 18,170 kal/mol pada 195 0C 10. Panas pembentukan : 159,60 cal/mol

11. Konduktivitas termal : 0,00068 kal/detik (cm2) (0C/cm) 12. Flash point : 177 0C

13. Titik api : 204 0C

14. Gliserol merupakan larutan yang berwarna jernih 15. Gliserol merupakan cairan kental yang tidak berwarna. 16. Gliserol menyerap air

17. Rasanya manis hampir 0,6 kali manis sukrosa. 18. Tidak berbau.

19. Bersifat higroskopis.

20. Gliserol larut dalam air dan alkohol tetapi tidak larut dalam eter, benzene, dan kloroform.

(Sumber : Kirk dan Orthmer, 1971; Mc Graw Hill Encyclopedia, 1977; Perry, 1999)

B. Sifat Kimia

(25)

2. Gliserol dapat bereaksi dengan asam membentuk ester

contohnya : gliserol monoasetat CH2OH-CHOH-CH2OOCCH3, gliserol triasetat, triasetin, gliceril trinitrat (nitroglycerine) CH2ONO2-CHONO2 -CH2ONO2, dll

3. Gliserol dapat bereaksi dengan oxidator

contohnya : dilute nitric acid membentuk glyceric acid CH2OH-CHOH-COOH, tartronic acid COOH-CHOH-COOH.

4. Gliserol dapat bereaksi dengan sodium hydrogen sulfate atau phosphorous pentoxide dipanaskan, membentuk akrolein CH2=CHCHO.

5. Gliserol dapat bereaksi dengan fosfor ditambahkan dengan iodin membentuk allil iodida, CH2=CHCH2I, dimana dengan HI menghasilkan propilen CH2=CHCH3, dan kemudian iso propil iodida CH3CHICH3

6. Gliserol dapat bereaksi dengan Natrium atau NaOH membentuk alkoholates. (Sumber : Mc Graw Hill Encyclopedia, 1977)

2.5.2 Metanol Sifat-sifat :

1. Rumus molekul : CH3OH 2. Berat molekul : 32,042 gr/mol 3. Titik leleh : -97 oC

3. Titik didih : 64,7 oC 4. Specific gravity : 0,792

5. Densitas : 0,7918 x 103 kg/m3

6. Cp : 44,06 J/mol-K

7. fHo gas : -201 kJ/mol

8. So gas : 239,9 J/mol-K

9. Viskositas : 0,59 mPa.s pada 20 oC 10. Merupakan cairan yang tidak berwarna

(26)

2.5.3 Natrium Hidroksida Sifat-sifat :

1. Rumus molekul : NaOH

2. Berat molekul : 40 gr/mol 3. Specific gravity : 2,130

4. Densitas : 1,5181 gr/ml

5. Viskositas : 1,80 cP 6. Titik leleh : 318,4 oC 7. Titik didih : 1390 oC

8. Sangat larut dalam air, alkohol, eter dan gliserol 9. Tidak larut dalam aseton

(Sumber : Perry, 1999)

2.6 Pemilihan Proses

Perbandingan keuntungan dari kedua proses di atas dapat disimpulkan sebagai berikut :

A. Proses Esterifikasi

1. Temperatur operasi sebesar 80 oC

2. Tekanan operasi dapat dilaksanakan pada 1 atm 3. Rasio molar antara metanol dan FFA adalah 20 : 1 4. Kadar FFA yang dihasilkan 0,2 %

5. Menggunakan katalis asam yaitu asam sulfat (H2SO4 ) = 97 % 6. Alkohol yang digunakan adalah metanol = 98 %

7. Konversi yang dihasilkan adalah 98 % (Sumber : Susetiyo, 2006)

B. Proses Transesterifikasi

1. Temperatur reaksi pada transesterifikasi I dan transesterifikasi II = 63 oC 2. Dioperasikan pada tekanan untuk transesterifikasi I dan tranesterifikasi

II = 1 atm

(27)

4. Biodisel yang dihasilkan pada transesterifikasi I dan transesterifikasi II = 98 % dari jumlah limbah CPO yang dikonsumsi

5. Menggunakan katalis basa yaitu natrium hidroksida (NaOH) = 100 % 6. Yield yang dihasilkan adalah 98 %

(Sumber : Susetiyo, 2006)

Pada skripsi ini, dipilih proses methanolisis. Adapun alasan pemilihan proses ini adalah :

1. Temperatur reaksi relatif rendah, yaitu 63 oC 2. Dapat dioperasi pada tekanan 1 atm

3. Alat yang digunakan lebih sederhana, seperti tangki penyimpanan bahan, reaktor, centrifuge, mixer, destilasi, evaporator, belt conveyer, chatalist feed hopper, sand filter, deoiling pond dan screw press.

Pada produksi pabrik berskala besar hanya diperlukan biaya awal yang lebih murah, karena beberapa pertimbangan, yaitu alat dan bahan yang lebih sederhana, serta bahan baku yang mudah diperoleh dan produk dengan nilai jual yang lebih tinggi.

2.7 Deskripsi Proses 2.7.1 Tahap Awal

Limbah padat CPO dibawa oleh belt conveyer (C-101) untuk diumpankan ke screw press (S-101) guna mendapatkan minyak CPO dan cake TKS. Setelah itu

minyak CPO yang dihasilkan lalu disimpan di dalam tangki sementara CPO (T-101) sebelum dialirkan ke tangki pengumpul CPO (T-103). Cake TKS yang dihasilkan dijual ke pasar dan dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan kompos sedangkan sisa airnya dialirkan ke pengolahan air untuk digunakan pada air domestik.

(28)

(S-102) yang berupa air dan kotoran dibawa ke pengolahan air agar digunakan untuk air domestik.

2.7.2 Tahap Pembuatan Biodisel 2.7.2.1 Tahap Esterifikasi

Pada tahap esterifikasi ini yang terjadi adalah pengolahan untuk menurunkan kadar asam lemak bebas (ALB) yang terdapat dalam CPO dimana mencapai 20%., Asam lemak bebas (ALB) ini perlu untuk diturunkan sampai di bawah 1%, apabila tidak diturunkan akan mempengaruhi kualitas biodiesel.

Dalam tahap ini minyak yang disimpan dalam tangki pengumpul CPO (T-103) dimasukkan ke dalam reaktor esterifikasi (R-210). Proses esterifikasi dilaksanakan dengan menambahkan metanol yang berasal dari tangki metanol (T-201) dimana perbandingan antara methanol dan FFA adalah 20 : 1 (metanol : FFA) untuk memberikan hasil konversi yang baik. Ditambahkan asam

sulfat yang berasal dari tangki asam sulfat (T-201) sebesar 97 % yang berfungsi sebagai katalis dengan tujuan mempercepat terjadinya reaksi. dengan jumlah katalis asam sulfat yang digunakan adalah 0,2 % dari FFA (Warta PPKS, 2008). Kadar methanol yang digunakan adalah 98 % (% b) sedangkan kadar asam sulfat yaitu 97%. Dimasukkan metanol dan asam sulfat ke dalam reaktor esterifikasi (R-210) yang telah berisi CPO, reaksi berlangsung selama 1 jam pada suhu 63 oC dengan konversi 98% (Warta PPKS, 2008).

Reaksi yang terjadi dalam reaktor esterifikasi (R-210) pada proses methanolisis ini adalah sebagai berikut :

RCOOH + CH3OH H2SO4 RCOOCH3 + H2O Asam lemak Metanol Metil ester Air

Gambar 2.2 Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester

(29)

2.7.2.2 Tahap Transesterifikasi

Pada tahap ini dilakukan untuk menghasilkan biodiesel (metil ester) dengan mereaksikan CPO (yang terdiri atas trigliserida dan asam lemak bebas) dengan metanol dan menghasilkan gliserol sebagai hasil sampingnya. Transesterifikasi dilakukan sebanyak 2 tahap, hal ini ditujukan untuk mendorong kesetimbangan lebih ke

kanan. Selain itu dilakukan 2 tahap dengan tujuan mengurangi jumlah alkohol, namun

tetap dapat menghasilkan yield biodiesel yang maksimum.

Pada proses transesterifikasi I dan II prinsip kerjanya sama yaitu mencampurkan natrium hidroksida (NaOH) dan metanol (CH3OH) dengan hasil reaksi pada esterifikasi. Proses transesterifikasi ini melibatkan reaksi antara trigliserida dengan methanol membentuk metil ester. Adapun perbandingan rasio molar trigliserida dengan methanol adalah 1 : 6 dan jumlah katalis yang digunakan adalah 1 % dari trigliserida (Warta PPKS, 2008). Kadar NaOH yang digunakan untuk reaksi ini adalah 100 % (% b). Semakin tinggi kemurnian dari bahan yang digunakan akan meningkatkan hasil yang dicapai dengan kualitas yang tinggi pula. Hal ini berhubungan erat dengan kadar air pada reaksi transesterifikasi. Adanya air dalam reaksi akan mengganggu jalannya reaksi transesterifikasi.

Dalam tahap ini hasil ester, trigeliserida, dan FFA sisa dari tahap esterifikasi diumpankan ke dalam reaktor transesterifikasi I (R-220). Sebelum dimasukkan ke dalam reaktor transesterifikasi I (R-220), terlebih dahulu ditambahkan metanol yang diambil dari tangki metanol (T-202) dan katalis NaOH dari chatalist feed hopper (F-210) yang telah dicampur di dalam mixer I (M-(F-210).

Pada reaksi reaktor transesterifikasi I (R-220) berlangsung pada kondisi 1 atm dengan suhu 63 oC yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnetik dengan kecepatan konstan untuk memastikan terjadinya reaksi serta mendapatkan hasil konversi yaitu 98%. Hasil reaksi transesterifikasi I dimasukkan terlebih dahulu ke centrifuge II (H-220) sebelum diumpankan ke reaktor transesterifikasi II (R-230). Di

sini terjadi lagi pemisahan antara lapisan atas berupa metil ester, sisa FFA, sisa trigliserida, dan sisa metanol dengan lapisan bawah yaitu gliserol, air, dan katalis asam maupun basa diumpankan ke tangki pengumpul (T-203) .

(30)

(R-230). Sebelum dimasukkan ke dalam reaktor transesterifikasi II (R-230), terlebih dahulu ditambahkan metanol yang diambil dari tangki metanol (T-202) dan katalis NaOH dari chatalist feed hopper (F-220) yang telah dicampur di dalam mixer II (M-220).

Pada reaksi reaktor transesterifikasi II (R-220) juga berlangsung pada kondisi 1 atm dengan suhu 63 oC yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnetik dengan kecepatan konstan untuk memastikan terjadinya reaksi serta mendapatkan hasil konversi yaitu 98%. Hasil reaksi transesterifikasi II dimasukkan terlebih dahulu ke centrifuge III (H-230). Di sini terjadi lagi pemisahan antara lapisan atas berupa metil

ester, sisa FFA, sisa trigliserida, dan sisa metanol dengan lapisan bawah yaitu gliserol, air, dan katalis asam maupun basa diumpankan ke tangki pengumpul (T-203).

Adapun reaksi yang terjadi dalam reaktor transesterifikasi I (R-220) dan reaktor transesterifikasi II (R-230) pada proses metanolisis ini adalah sebagai berikut:

NaOH

Trigliserida + 3Metanol 3Metil ester + Gliserol Gambar 2.3 Reaksi transesterifikasi dari trigliserida menjadi metil ester

Selanjutnya adalah proses pengeringan metil ester dengan menggunakan evaporator (D-310) yang bertujuan untuk menghilangkan air yang tercampur di dalam metil ester. Pengeringan dilakukan lebih kurang selama 15 menit dengan temperature 100 °C. Keluaran evaporator didinginkan untuk disimpan ke dalam

(31)

(32)

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Berbahan Baku Limbah Padat dan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit adalah sebagai berikut :

Kapasitas produksi : 13.000 ton/thn = 1.949,8305 kg/jam Waktu bekerja / tahun : 330 hari

Satuan Operasi : kg/jam

3.1 Screw Press (S-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Screw Press (S-101)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen

Alur 2 Alur 3 Alur 4

Trigliserida 744,4576 - 744,4576

FFA 186,1144 - 186,1144

Air 43,082 4,3082 38,7738

Cake TKS 38,7738 38,7738 -

Total 1.012,4278 1.012,4278

3.2 Deoiling Pond (DP-101)

Tabel 3.2 Neraca Massa Deoiling Pond (DP-101)

Alur 6 Alur 7

Trigliserida 771,52376 771,52376

FFA 192,88094 192,88094

Air 22,159 22,159

Kotoran 6,079 6,079

(33)

3.3 Filter Press (S-102)

Tabel 3.3 Neraca Massa Filter Press (S-102)

Trigliserida 771,52376 - 771,52376

FFA 192,88094 - 192,88094

Air 22,159 21,937 0,222

Kotoran 6,079 6,018 0,061

Total 992,6427 992,6427

3.4 Tangki Pengumpul CPO (T-103)

Tabel 3.4 Neraca Massa Tangki Pengumpul CPO (T-103)

Trigliserida 744,4576 771,52376 1.515,98136

FFA 186,1144 192,88094 378,99534

Air 38,7738 0,222 38,9958

Kotoran - 0,061 0,061

(34)

3.5 Reaktor Esterifikasi (R-210)

Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor Esterifikasi (R-210)

Alur 10 Alur 11 Alur 12 Alur 13

Trigliserida 1.515,98136 - - 1.515,98136

FFA 378,99534 - - 7,5769

Air 38,9958 0,0227 17,7154 42,5331

Metil ester - - - 390,7169

Metanol - - 868,0567 823,9776

Asam sulfat - 0,7352 - 0,7352

Kotoran 0,061 - - 0,061

Total 2.781,58206 2.781,58206

3.6 Centrifuge I (H-210)

Tabel 3.6 Neraca Masssa Centrifuge I (H-210)

Trigliserida 1.515,98136 1.515,98136 -

FFA 7,5769 7,5769 -

Metil ester 390,7169 390,7169 -

Metanol 823,9776 8,2398 815,7378

Asam sulfat 0,7352 0,0073 0,7279

Air 42,5331 0,4253 42,1078

Kotoran 0,061 0,061 -

(35)

3.7 Mixer I (M-210)

Tabel 3.7 Neraca Massa Mixer I (M-210)

Metanol 327,3629 - 327,3629

NaOH - 15,1598 15,1598

Air 6,6809 - 6,6809

Total 349,2036 349,2036

3.8 Mixer II (M-220)

Tabel 3.8 Neraca Massa Mixer II (M-220)

Metanol 6,5403 - 6,5403

NaOH - 0,3029 0,3029

Air 0,1335 - 0,1335

(36)

3.9 Reaktor Transesterifikasi I (R-210)

Tabel 3.9 Neraca Massa Reaktor Transesterifikasi I (R-210)

Trigliserida 1.515,98136 - 30,2874

FFA 7,5769 - 7,5769

Metil ester 390,7169 - 1.883,3544

Metanol 8,2398 327,3629 169,3694

Asam sulfat 0,0073 - 0,0073

NaOH - 15,1598 15,1598

Air 0,4253 6,6809 7,1062

Gliserol - - 159,3072

Kotoran 0,061 - 0,061

Total 2.272,2296 2.272,2296

3.10 Centrifuge II (H-220)

Tabel 3.10 Neraca Masssa Centrifuge II (H-220)

Trigliserida 30,2874 - 30,2874

FFA 7,5769 - 7,5769

Metil ester 1.883,3544 - 1.883,3544

NaOH 15,1598 15,0082 0,1516

Gliserol 159,3072 157,7141 1,5931

Metanol 169,3694 - 169,3694

Asam sulfat 0,0073 0,007227 0,000073

Air 7,1062 7,0351 0,0711

Kotoran 0,061 0,06039 0,00061

(37)

3.11 Reaktor Transesterifikasi II (R-220)

Tabel 3.11 Neraca Massa Reaktor Transesterifikasi II (R-220)

FFA 7,5769 - 7,5769

Metil ester 1.883,3544 - 1.913,1796

Metanol 169,3694 6,5431 172,691

Asam sulfat 0,000073 - 0,000073

NaOH 0,1516 0,3029 0,4545

Air 0,0711 0,1335 0,2046

Gliserol 1,5931 - 4,7745

Kotoran 0,00061 - 0,00061

Total 2.099,4824 2.099,4824

3.12 Centrifuge III (H-230)

Tabel 3.12 Neraca Masssa Centrifuge III (H-230)

FFA 7,5769 - 7,5769

Metil ester 1.913,1796 - 1.913,1796

NaOH 0,4545 0,4499 0,0046

Gliserol 4,7745 4,7268 0,0477

Metanol 172,691 - 172,691

Asam sulfat 0,000073 0,00007227 0,00000073

Air 0,2046 0,2026 0,038

Kotoran 0,00061 0,000604 0,000006

(38)

3.13 Evaporator (D-310)

Tabel 3.13 Neraca Masssa Evaporator (D-310)

Trigliseida 0,6006 - 0,6006

FFA 7,5769 - 7,5769

Metil Ester 1.913,1796 - 1.913,1769

NaOH 0,0046 - 0,0046

Gliserol 0,0477 - 0,0477

Metanol 172,691 172,691 0

Asam sulfat 0,00000073 - 0,00000073

Air 0,038 0,0379 0,0001

Kotoran 0,000006 - 0,000006

Total 2.099,4824 2.099,4824

3.14 Kondensor (E-303)

Tabel 3.14 Neraca Massa Kondensor (E-303)

Alur 35 Alur 36

Metanol 1.351,6352 1.351,6352

Air 27,657 27,657

(39)

3.15 Refluks Drum (D-330)

Tabel 3.15 Neraca Massa Reboiler (D-330)

Metanol 1.351,6352 536,0704 815,5648

Air 27,657 10,9692 16,7058

Total 1.379,2922 1.379,2922

3.16 Reboiler (E-304)

Tabel 3.16 Neraca Massa Reboiler (E-304)

Metanol 1.351,8082 807,5804 544,2278

Air 53,077 41,6867 11,3903

Asam sulfat 0,7279 - 0,7279

(40)

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam Temperatur basis : 25 oC

4.1 Reaktor Esterifikasi (R-210)

Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor Esterifikasi (R-210)

Keterangan Alur Masuk (kJ/jam) Alur Keluar (kJ/jam)

Umpan 157.543,4604 -

Produk - 230.662,3167

r1.∆Hr - 40.167,2113

Steam 32.951,645 -

Total 190.495,1054 190.495,1054

4.2 Cooler (E-201)

Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler (E-201)

Umpan 141.991,1711 -

Produk - 112.091,0842

Air Pendingin -29.900,0869 -

(41)

4.3 Reaktor Transesterifikasi I (R-220)

Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor Transesterifikasi I (R-220)

Umpan 116.959,3696 -

Produk - 178.817,6335

r1.∆Hr 1.684.821,335

Steam 1.746.679,599 -

Total 1.863.638,969 1.863.638,969

4.4 Reaktor Transesterifikasi II (R-230)

Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor Transesterifikasi II (R-230)

Umpan 127.380,2914 -

Produk - 162.272,8847

r1.∆Hr 33.578,0302

Steam 68.470,6235 -

Total 195.850,9149 195.850,9149

4.5 Evaporator (D-310)

Tabel 4.5 Neraca Panas Evaporator (D-310)

Umpan 161.755,9416 -

Produk - 560.950,4012

Steam 399.194,4596 -

(42)

4.6 Cooler (E-301)

Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-301)

Umpan 346.538,0655 -

Produk - 19.001,5187

Air Pendingin -327.536,5468 -

Total 19.001,5187 19.001,5187

4.7 Heater (E-302)

Tabel 4.7 Neraca Panas Heater (E-302)

Umpan 56.494,6015 -

Produk - 797.073,0382

Steam 740.578,4367 -

Total 797.073,0382 797.073,0382

4.8 Kondensor (E-303)

Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor (E-303)

Umpan 1.640.485,7967 -

Produk - 145.320,5623

Air Pendingin -1.495.165,2344 -

Total 145.320,5623 145.320,5623

4.9 Reboiler (E-304)

Tabel 4.9 Neraca Panas Reboiler (E-304)

Umpan 1.447.704,3311 -

Produk - 1.515.342,9181

Steam 67.638,587 -

(43)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Belt Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut tandan kosong sawit ke screw press (S-101)

Jenis : horizontal screw conveyor Bahan konstruksi : carbon steel

Kondisi operasi

Temperatur : 25°C Tekanan : 1 atm

Laju alir (F) : 1.012,4278 kg/jam = 0,2812 kg/s = 2.232,03 lb/jam Densitas ( ) : 820 kg/m3 = 51,19 lb/ft3

Laju alir volumetrik : 43,603 ft3/jam Daya conveyer : 0,035 hp

2. Screw Press (S-101)

Fungsi : Mengeluarkan minyak yang dikandung tandan kosong sawit Jenis : Twin Screw

Bahan : Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Temperatur : 30 oC , Tekanan : 1 atm

Kapasitas : 9200 kg/jam

Model : KP – 16

Tipe : Vincent Screw Press

Kecepatan Screw : 17 rpm Daya maksimum : 20 hp

(44)

Ketebalan (width) : 3 ft = 0,91 m Tinggi (height) : 4 ft = 1,22 m Berat (weight) : 5000 lbs

3. Tangki Sementara CPO (T-101)

Fungsi : Menyimpan bahan baku CPO untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 25 oC - Tekanan (P) : 1 atm Laju alir massa (F) = 3.940 kg/jam

Kondisi fisik :  Silinder

- Diameter : 5,225 m - Tinggi : 15,675 m - Tebal : 1/2 in  Tutup

- Diameter : 5,225 m - Tinggi : 1,306 m - Tebal : 1/2 in

4. Deoiling Pond (DP-101)

Fungsi : Menampung bahan baku limbah cair CPO yang keluar dari tangki limbah cair CPO (T-101)

Bentuk : Seperti kolom limbah biasa berbentuk balok. Bahan : Tanah biasa

Jumlah : 4 unit Kondisi operasi:

(45)

- Tekanan (P) = 1 atm Laju alir massa (F) = 992,6427 kg/jam Volume tiap tangki : 347,618 m3 Lebar tangki : 4 m

Tinggi tangki : 8 m Panjang tangki : 10,86 m

5. Filter Press (S-102)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari deoiling pond

Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, grade B

Kondisi operasi : Temperatur : 30 C Tekanan : 1 atm

Jumlah : 1

Laju umpan : 992,6427 kg/jam Luas penyaring efektif : 0,3764 m

Jumlah frame : 1 buah Jumlah plate : 1 buah

6. Tangki Limbah Cair CPO (T-102)

Fungsi : Menyimpan bahan baku CPO untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.

Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 25 oC - Tekanan (P) : 1 atm Laju alir massa (F) = 3.940 kg/jam Kondisi fisik :

 Silinder

(46)

- Tinggi : 15,573 m - Tebal : 1/2 in  Tutup

7. Tangki Pengumpul CPO (T-103)

Fungsi : Mengumpulkan bahan baku limbah total CPO untuk kebutuhan 10 hari

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar. Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C

- Suhu (T) : 25 oC - Tekanan (P) : 1 atm

Laju alir massa (F) : 1.934,0335 kg/jam Kondisi fisik :

 Silinder

8. Tangki Metanol (T-202)

Fungsi : untuk menyimpan larutan CH3OH sebelum diumpankan ke tangki pencampur.

(47)

Kondisi operasi:

- Suhu (T) = 25 oC - Tekanan (P) = 1 atm

Laju alir massa (F) : 889,7568 kg/jam Kondisi fisik :

 Silinder

9. Tangki Asam Sulfat (T-201)

Fungsi : Menyimpan larutan H2SO4 sebelum diumpankan ke reaktor esterifikasi (R-210).

Bentuk : tangki silinder vertikal dengan tutup berbentuk ellipsoidal Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

 Silinder

(48)

10. Chatalist Feed Hopper NaOH (F-210)

Fungsi : Tempat menuang NaOH ke dalam tangki pencampur I (M-210)

Bentuk : Kerucut Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

Laju alir massa (F) : 15,1598 kg/jam Volume kerucut : 0,05 m3

Tinggi kerucut : 0,381 m

11. Chatalist Feed Hopper NaOH (F-220)

Fungsi : Tempat menuang NaOH ke dalam tangki pencampur II (M-220)

Bentuk : Kerucut Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

Laju alir massa (F) : 0,3029 kg/jam Volume kerucut : 0,013 m3 Tinggi kerucut : 0,1 m

12. Tangki Pencampur I (M-110)

Fungsi : Mencampurkan CH3OH dan NaOH sebelum diumpankan ke reaktor transesterifikasi I (R-220)

(49)

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 25 oC - Tekanan (P) : 1 atm Jumlah : 1 unit

 Silinder

- Diameter : 0,591 m - Tinggi : 0,148 m - Tebal : 3/16 in Daya motor pengaduk : 1/20 hp

13. Tangki Pencampur II (M-220)

Fungsi : Mencampurkan CH3OH dan NaOH sebelum diumpankan ke reaktor transesterifikasi II (R-230)

Bentuk : Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 25 oC - Tekanan (P) : 1 atm Jumlah : 1 unit

 Silinder

(50)

- Tebal : 3/16 in  Tutup

- Diameter : 0,164 m - Tinggi : 0,406 m - Tebal : 3/16 in Daya motor pengaduk : 1/20 hp

14. Reaktor Esterifikasi (R-210)

Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi antara Limbah CPO, metanol dan H2SO4.

Jenis : reaktor berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup Ellipsoidal, serta dilengkapi dengan jacket pemanas.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA – 283 Gr.C Kondisi operasi:

 Silinder

- Diameter : 1,624 m - Tinggi : 0,406 m - Tebal : 3/16 in Daya motor pengaduk : 3/4 hp Spesifikasi jacket pemanas

(51)

15. Centrifige I (H-210)

Fungsi : memisahkan metil ester dari campuran yang berasal dari reaktor esterifikasi (R -210) berdasarkan perbedaan densitas komponennya Bentuk : Tubular Bowl Centrifuge

Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 55 oC - Tekanan (P) : 1 atm Laju alir massa (F) : 2.781,58206 kg/jam Kecepatan : 0,0333 m/jam Diameter partikel kritis : 2,6 x 10-5 m Waktu tinggal : 0,0141 jam Tinggi : 0,5411 m Waktu tinggal : 0,032 Hp

16. Reaktor Transesterifikasi I (R-220)

Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi antara trigliserida, metanol dan NaOH. Jenis : reaktor berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup

Ellipsoidal, serta dilengkapi dengan jacket pemanas.

 Silinder

(52)

- Tebal : 3/16 in Daya motor pengaduk : 1/2 hp Spesifikasi jacket pemanas

Diameter dalam jacket : 1,5099 m Diameter luar jacket : 1,5353 m Luas yang dilalui steam : 0,0607 m2

17. Centrifuge II (H-220)

Fungsi : memisahkan metil ester dari campuran yang berasal dari reaktor transesterifikasi I (R-220) berdasarkan perbedaan densitas komponennya

Bentuk : Tubular Bowl Centrifuge Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C Kondisi operasi:

- Suhu (T) : 55 oC - Tekanan (P) : 1 atm Laju alir massa (F) : 2.272,2269 kg/jam Kecepatan : 0,0262 m/jam Diameter partikel kritis : 1,77 x 10-5 m Waktu tinggal : 0,021 jam Tinggi : 0,5411 m Waktu tinggal : 0,026 Hp

18. Reaktor Transesterifikasi II (R-230)

Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi antara trigliserida, metanol dan NaOH. Jenis : reaktor berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup

Ellipsoidal, serta dilengkapi dengan jacket pemanas.

(53)

Daya motor pengaduk : 0,412 hp Spesifikasi jacket pemanas

Diameter dalam jacket : 1,491 m Diameter luar jacket : 1,516 m Luas yang dilalui steam : 0,059 m2

19. Centrifuge III (H-230)

Fungsi : memisahkan metil ester dari campuran yang berasal dari reaktor transesterifikasi II (R-230) berdasarkan perbedaan densitas komponennya

Bentuk : Tubular Bowl Centrifuge Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C Kondisi operasi:

(54)

20. Evaporator (D-310)

Fungsi : Menghilangkan sisa air dan metanol

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C

Laju alir massa (F) : 2.099,4824 kg/jam Kondisi Fisik :

 Silinder

- Diameter : 1,288 m

- Tinggi : 1,932 m

- Tebal : 3/16 in

 Tutup dan Alas

- Tebal : 3/16 in

Jumlah tube : 45 buah

21. Tangki Produk Metil Ester (T-104)

Fungsi : Menampung produk metil ester.

Bentuk : Tangki silinder Vertikal dengan alas dan tutup datar Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C

 Silinder

(55)

- Tinggi : 1,630 m - Tebal : 3/16 in

22. Tangki Pengumpul (T-203)

Fungsi : Mengumpulkan keluaran dekanter I ke dalam tangki pengumpul (T-203) untuk kebutuhan 10 hari

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar. Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi: Suhu (T) : 25 oC Tekanan (P) : 1 atm Laju alir massa (F) : 858,5735 kg/jam

23. Unit Destilasi Tray (D-320)

Fungsi : Memisahkan campuran metanol dan air

Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jenis tray : Sieve tray Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi :

Temperatur : 66,32016 oC

(56)

Kondisi Fisik :

Jumlah tray : 13 tray

Letak tray umpan : Tray ke 7 dari atas kolom Diameter kolom : 0,5214 m

Tinggi tangki : 3,9 m Tebal tangki : 3/16 in Tinggi tutup : 0,1304 m Tebal tutup : 3/16 in

24. Reflux Drum (D-330)

Fungsi : Menampung destilat dari kondensor

Bentuk : Silinder horizontal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 1,6931 m3 Kondisi Operasi :

Temperatur : 65,3259 0C

Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

Kondisi Fisik :

 Silinder

- Panjang : 2,5356 m

- Tebal : ¼ in

 Tutup

- Panjang : 0,4643 m

- Tebal : ¼ in

25. Tangki Penampung Crude Gliserol (T-302) Fungsi : Menampung produk gliserol.

(57)

 Silinder

26. Pompa Screw Press (L –101)

Fungsi : Memompakan bahan baku dari screw press ke tangki sementara CPO

Jenis : Positive displacement rotary pump Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1 ½ in Daya : 1/8 hp

27. Pompa Tangki Sementara CPO (L –102)

Fungsi : Memompakan bahan baku dari tangki pengumpul sementara CPO ke tangki pengumpul CPO

(58)

28. Pompa Limbah Cair CPO (L –103)

Fungsi : Memompakan bahan baku limbah cair CPO ke deoiling pond. Jenis : Positive displacement rotary pump

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Ukuran pipa : 11/2 in Daya : 1/8 hp

29. Pompa Filter Press (L –104)

Fungsi : Memompakan bahan baku limbah cair CPO ke deoiling pond. Jenis : Positive displacement rotary pump

Ukuran pipa : 1 ½ in Daya : 1/8 hp

30. Pompa Pengumpul CPO (L –105)

Fungsi : Memompakan bahan baku total CPO ke reaktor esterifikasi (R-210)

Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 2 in Daya : 1/4 hp

31. Pompa Asam sulfat (L –106)

Fungsi : Mengalirkan bahan baku asam sulfat dari tangki penyimpanan ke reaktor esterifikasi

Jenis : pompa sentrifugaal Bahan konstruksi : Cast iron

(59)

Daya : 1/20 hp

32. Pompa Metanol (L –107)

Fungsi : Memompakan bahan baku metanol dari tangki penyimpan ke reaktor esterifikasi (R-210)

Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1/4 in

Daya : 1 hp

33. Pompa Centrifuge I (L –108)

Fungsi : Memompakan keluaran centrifuge I (H-210) ke cooler Jenis : pompa sentrifugaal

Ukuran pipa : 2 in Daya : 1/4 hp

Fungsi : Memompakan bahan baku metanol dari tangki penyimpanan ke reaktor transesterifikasi I (R-220)

Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1/8 in Daya : 1/4 hp

35. Pompa Centrifuge II (L –110)

Fungsi : Memompakan keluaran centrifuge II (H-220) ke reaktor transesterifikasi II (R-230)

(60)

Fungsi : Memompakan bahan baku metanol dari tangki penyimpanan ke reaktor transesterifikasi II (R-230)

Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1/8 in Daya : 1/20 hp

37. Pompa Centrifuge III (L –112)

Fungsi : Memompakan keluaran centrifuge III (H-230) ke evaporator Jenis : pompa sentrifugaal

38. Pompa Evaporator (L-113)

Fungsi : Menghisap gas yang ada pada evaporator untuk menurunkan tekanan dan suhu operasi

Jenis : Vacuum pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

(61)

39. Pompa Tangki Pengumpul (L –114)

Fungsi : Memompakan metanol dari kolom destilasi ke reboiler Jenis : pompa sentrifugaal

Bahan konstruksi : Cast iron Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1 in Daya : 1/8 hp

40. Pompa Unit Destilasi Tray (L –115)

Fungsi : Memompakan metanol dari kolom destilasi ke reboiler Jenis : pompa sentrifugaal

Bahan konstruksi : Cast iron Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 11/4 in Daya : 1/8 hp

41. Pompa Refluks Drum I (L –116)

Fungsi : Memompakan metanol dari refluks drum ke tangki metanol Jenis : pompa sentrifugaal

Bahan konstruksi : Cast iron Jumlah : 1 unit Ukuran pipa : 1 in Daya : 1/8 hp

42. Pompa Refluks Drum II (L –117)

Fungsi : Memompakan metanol dari refluks drum ke kolom destilasi Jenis : pompa sentrifugaal

(62)

43. Cooler (E-201)

Fungsi : untuk menurunkan suhu keluaran centrifuge I sebelum memasuki reaktor transesterifikasi I

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger (DPHE) Dipakai : 3 x 2 in IPS, 12 ft hairpin

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi :

Temperatur : 55 oC

Kondisi Fisik :

- Jumlah hairpin : 0,5 hairpin. - Panjang hairpin : 9,3921 ft Pressure Drop

- Pada annulus : 1,242 psia - Pada inner pipe : 0,0027 psia

44. Cooler (E-301)

Fungsi : Mendinginkan metil ester sebelum memasuki tangki penyimpanan biodiesel

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger (DPHE) Dimensi : 3 x 2 in IPS, 12 ft hairpin

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi :

Temperatur : 30 oC

Kondisi Fisik :

- Jumlah hairpin : 20 hairpin. - Panjang hairpin : 469,1633 ft Pressure Drop

(63)

45. Heater (E-302)

Fungsi : Memanaskan campuran metanol dan air sebelum memasuki unit destilasi tray

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger (DPHE) Dimensi : 2 x 1 ¼ in IPS, 20 ft hairpin

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Temperatur : 66,32016 oC

Kondisi Fisik :

- Jumlah hairpin : 7 hairpin - Panjang hairpin : 249,0161 ft Pressure Drop

- Pada annulus : 0,0101 psia - Pada inner pipe : 0,2020 psia

46. Kondensor (E-303)

Fungsi : Mengubah fasa metanol dari gas menjadi cair Jenis : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Kondisi Fisik :

- Diameter tube : 1 in OD - Panjang tube : 20 ft - Jumlah pass : 8 pass

- Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch Pressure Drop

(64)

- Pada shell : 0,0485 psia

47. Reboiler (E-304)

Fungsi : Memanaskan campuran metanol dan air hingga titik didihnya untuk diumpankan kembali ke kolom destilasi

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger (DPHE) Dimensi : 2 x 1 ¼ in IPS, 20 ft hairpin

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Kondisi Fisik :

- Jumlah hairpin : 6 hairpin - Panjang hairpin : 225,1881 ft Pressure Drop

(65)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya(alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel – variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen – instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004).

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

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.