Pra Rancangan Pabrik Unit Pemurnian Metil Ester Hasil Transesterifikasi Menjadi Biodiesel Sawit Dengan Kapasitas 50 Ton/Hari

(1)

Wahyu Hidayat : Pra Rancangan Pabrik Unit Pemurnian Metil Ester Hasil Transesterifikasi Menjadi Biodiesel Sawit Dengan Kapasitas 50 Ton/Hari, 2009.

PRA RANCANGAN PABRIK

UNIT PEMURNIAN METIL ESTER HASIL

TRANSESTERIFIKASI MENJADI BIODIESEL SAWIT

DENGAN KAPASITAS 50 TON/HARI

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik

OLEH :

WAHYU HIDAYAT

NIM : 080425048

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kesehatan, kemampuan dan kesabaran kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Unit Pemurnian Metil Ester

Hasil Transesterifikasi Menjadi Biodiesel Sawit berkapasitas 50 ton/hari”.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian Sarjana Teknik di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis berterima kasih kepada Orang Tua dan keluarga Penulis atas doa, bimbingan dan materi yang diberikan hingga saat ini, Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak yaitu:

1. Ibu Ir. Renita manurung, MT, selaku Dosen Pembimbing I dan juga Ketua Departemen Teknik Kimia yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Ibu Maya Sarah, ST.MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada Penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

4. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada Penulis sehingga Penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.

5. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan administratif yang diberikan.

6. Rekan Penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir yakni Royan Fadlah (Kakaroto).

(3)

8. Teman-teman Teknik Kimia Extension Stambuk 2005/06 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga telah memberikan semangat kepada penulis.

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman Penulis, untuk itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Mei 2009 Penulis,

(4)

INTISARI

Pra-rancangan Pabrik Pemurnian Metil Ester hasil Transesterifikasi menjadi biodiesel sawit ini direncanakan berkapasitas bahan baku crude metil ester 17.500 ton/tahun dengan hari operasi 350 hari/tahun.

Ada 4 tahapan proses pada proses pemurnian metil ester ini. Pertama proses pemisahan, yaitu metil ester di endapkan (settling ) didalam tangki pemisah dan akan terbentuk dua lapisan, lapisan atas metil ester dan lapisan bawah gliserol. Selanjutnya proses pencucian, setelah dipisahkan dari gliserol metil ester dicuci dengan air yang bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa gliserol dan senyawa-senyawa lainya. Proses pengeringan, dilakukan dengan tujuan untuk mengeluarkan air yang tercampur didalam metil ester untuk mendapatkan kemurnian 99,99%. Akhir dari proses ini adalah filtrasi, proses ini bertujuan untuk menghilangkan partikel-partikel pengotor biodiesel yang terbentuk selama proses berlangsung.

Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Kecamatan Labuhan Deli yang merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara dengan luas 9830 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 100 orang karyawan dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi adalah sistem garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp. 273.501.875.700,-

b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp. 63.026.306.180,- c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp. 158.659.187.400,- d. Laba bersih : Rp. 66.960.516.850,- e. Profit Margin (PM) : 60,27 %

(5)

g. Return on Investment (ROI) : 24,48 % h. Pay Out Time (POT) : 4,08 tahun i. Return on Network (RON) : 40,80 % j. Internal Rate of Return (IRR) : 33,43%

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………. i

INTISARI……… iii

DAFTAR ISI………... v

DAFTAR TABEL……… ix

DAFTAR GAMBAR……….. xi

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 Perancangan... I-2

(7)

2.6.3 Mono-, Di-, dan Trigliserida ... II-13 2.6.4 Metanol... ... II-14 2.6.5 Bilangan Iodin... II-14 2.6.6 Bilangan Asam... II-14 2.7 Sifat-sifat Bahan... II-15 2.8 Deskripsi Proses... II-18

BAB III NERACA MASSA... III-1 3.1 Tangki Pemisah (H-110)... III-1 3.2 Tangki Pencuci I (M-210)... III-1 3.3 Tangki Pemisah I (H-212)... III-2 3.4 Tangki Pencuci II (M-220)... III-2 3.5 Tangki pemisah II (H-222)... III-3 3.6 Tangki Pencuci III (M-230)... III-3 3.7 Tangki Pemisah III (H-232)... III-4 3.8 Vibrating Filter (VD-310)... III-4 3.9 Proses Filtrasi (P-410)... III-5

BAB IV NERACA PANAS... IV-1 4.1 Neraca Panas... IV-1 4.1.1 Vaccum Drier (VD-310)... IV-2 4.1.2 Cooler (E-312)... IV-2

(8)

5.8 Dekanter-III (H-222)... V-3 5.9 Tangki Pencuci -III (M-230)... V-4 5.10 Dekanter-IV (H-232)…... V-4 5.11 Vacuum Dryer (VD-310)... V-5 5.12 Cooler (E-312)…………... V-5 5.13 Vibrating Filter (P-410... V-5 5.14 Tangki Produk Biodiesel (F-411)... V-6 5.15 Pompa -1 (L-112)... V-6 5.16 Pompa -2 (L-114)... V-6 5.17 Pompa -3 (L-L-215)... V-7 5.18 Pompa -4 (L-211)... V-7 5.19 Pompa -5 (L-213)... V-7 5.20 Pompa -6 (L-221)... V-8 5.21 Pompa -7 (L-223)... V-8 5.22 Pompa -8 (L-231)... V-8 5.23 Pompa -9 (L-233)... V-9 5.24 Pompa -10 (L-234)... V-9 5.25 Pompa -11 (L-313)... V-9

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik... VI-18

(9)

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-4

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN…….….… IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan...………..….. IX-1 9.2 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ……….... IX-3 9.3 Tenaga Kerja dan Jam Kerja……….... IX-8 9.4 Sistem Penggajian... IX-8

BAB X ANALISA EKONOMI………. X-1

10.1 Modal Investasi………. X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)……….. X-3 10.3 Total Penjualan……….………. X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha………... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi……….... X-5

BAB XI KESIMPULAN……… XI-1

DAFTAR PUSTAKA

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.2 Perkiraan Konsumsi Biodiesel dan BBM Tiap tahun... I-1 Tabel 2.1 Syarat utama biodiesel ester alkil... II-2 Tabel 2.2 Sifat-sifat Metil Ester... II-3 Tabel 2.3 Sifat Fisika-Kimia Biodiesel dan Petrodiesel... II-4 Tabel 2.4 Kondisi Proses Transesterifikasi... II-5 Tabel 2.5 Komposisi Asam Lemak dari CPO, Olein, Stearin, PKO... II-10 Tabel 3.1 Neraca Massa di Tangki Pemisah (H-110)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa di Tangki Pencuci I (M-210)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa di Tangki Pemisah I (H-212)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa di Tangki Pencuci II (M-220)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa di Tangki Pemisah II (H-222)... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa di Tangki Pencuci III (M-230)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa di Tangki Pemisah IV (H-232)... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa di Vibrating Filter (P-410)... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas di Vacuum Dryer (VD-310)... IV-2 Tabel 4.2 Neraca Panas di Cooler (E-312)... IV-2 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra – Rancangan

(11)

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan metanol... II-7 Gambar 2.2 Mekanisme katalisa basa dalam Transesterifikasi... II-11

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback... VI-4 Gambar 6.2 Instrumen pada Pompa... ... VI-5 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Tangki... VI-6 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Dekanter... VI-6 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Vaccum Drier ... VI-7 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Cooler... VI-7 Gambar 6.7 Tingkat Kerusakan Pada Suatu Pabrik... VI-8 Gambar 7.1 Proses Pengolahan Limbah... VII-13 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pemurnian Metil Ester hasil

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di tengah krisis bahan bakar saat ini, bermunculan berbagai pemikiran untuk mengembangkan sumber energi alternatif, salah satunya adalah biodiesel. Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Selain merupakan sumber energi alternatif, biodiesel juga merupakan sumber energi yang dapat mengeliminasi emisi gas buang dan efek rumah kaca (Hambali, 2006).

Komoditas perkebunan penghasil minyak nabati di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel cukup banyak, diantaranya minyak kelapa sawit, minyak kelapa dan jarak pagar. Salah satu minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku adalah minyak kelapa sawit atau yang lebih dikenal dengan nama CPO (Crude Palm Oil). Produksi CPO di Indonesia mengalami peningkatan setiap tahun. Sebagai produsen CPO terbesar yang kedua didunia, Indonesia sangat potensial sebagai produsen biodiesel dengan memanfaatkan minyak yang berbasis sawit.

(14)

Tabel 1.2 Perkiraan Konsumsi Biodiesel dan BBM di Indonesia Tiap Tahun

No Keterangan

BBM (juta kL)

Penggunaan Biodiesel (%)

Biodiesel (juta kL) 1

2 3

Industri PLN Transportasi

6 12 26

20 20 2

1,2 2,4 0,52

Total Konsumsi 44 42 4,12

(Sumber : Irawan, G. 2006)

Dari tabel diatas, di Indonesia diperkirakan pemakaian solar per tahun 44 juta kiloliter dengan total kebutuhan biodiesel secara nasional mencapai 4.120.000 kiloliter. Sementara kemampuan produksi biodiesel pada tahun 2006 baru 110.000 kiloliter/tahun. Pada 2007 baru akan ditingkatkan kapasitasnya sekitar 200.000 kiloliter/tahun sampai 400.000 kiloliter/tahun. (Irawan, G. 2006).

1.2. Perumusan Masalah

Melihat kelangkaan bahan bakar solar yang akhir – akhir melanda Indonesia, maka perlu di cari alternatif lain yang dapat diperbaharui (renewable) dan dapat mengeliminasi emisi gas buang dan efek rumah kaca, dan bahan bakar yang memenuhi kriteria itu ialah biodiesel walaupun harga yang dihasilkan biasanya relatif lebih mahal ataupun hampir sama dari bahan bakar solar. Untuk itu diadakan studi rancangan unit pemurnian metil ester menjadi biodiesel sawit.

1.3. Tujuan Rancangan

(15)

operasi teknik kimia serta tidak ketinggalan pula aspek ekonomi dari pembuatan biodiesel tersebut.

1.4. Manfaat Rancangan

Pembuatan biodiesel merupakan alternatif lain mengenai pemanfaatan CPO (Crude Palm Oil) secara lain. Selain itu, pembuatan biodiesel ini diupayakan sebagai energi alternatif yang mana kelangkaan bahan bakar minyak saat ini melanda Indonesia bahkan dunia.

(16)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Metil Ester

Metil ester asam lemak adalah senyawa yang berumus molekul Cn-1H2(n-1) CO-OCH3 dengan nilai n yang umum adalah angka genap diantara 8 sampai 24 dan nilai r (jumlah ikatan rangkap) lazimnya 0, 1, 2, dan 3.

Pada awalnya metil ester dan turunannya dapat digunakan sebagai surfaktan untuk bahan makanan dan non makanan. Beberapa industri hilir menggunakan metil ester sebagai bahan kosmetika, deterjen, sabun mandi, farmasi, plastik dan barang jadi karet. Namun dalam dua dekade terakhir, metil ester banyak direkomendasikan sebagai komponen minyak diesel alternatif atau yang lebih dikenal dengan nama biodiesel. Biodiesel adalah bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat

menyerupai minyak diesel/solar. Secara kimia biodiesel termasuk dalam golongan monoalkil ester atau metil ester dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 20 yang mengandung oksigen.

Biodiesel mempunyai sifat fisika dan kimia yang sama dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung pada mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Disamping itu biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa benzene yang karsinogenik sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dari pada petroleum diesel.

Kelebihan biodiesel bila dibandingkan dengan petroleum diesel antara lain :

• Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (free sulfur dan smoke number rendah).

(17)

• Biodiesel lebih aman dan tingkat toksisitasnya 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan petroleum diesel. Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel karena emisi yang dihasilkan dapat terurai secara alamiah (biodegradable).

•Mereduksi polusi tanah serta melindungi kelestarian perairan dan sumber air minum.

Syarat utama biodiesel menurut Badan Standarisasi Nasional adalah : Tabel 2.1 Syarat utama biodiesel ester alkil

NO PARAMETER SATUAN NILAI

1 Massa jenis pada 40oC Kg/m3 850-890 2 Viskositas kinematik pada 40oC Mm2/s(cSt) 2,3-6,0

3 Angka setana Min. 51

4 Titik nyala (mangkok tertutup) oC Min. 100

5 Titik kabut oC Maks.18

6 Korosi lempeng tembaga (3 jam

pada 50oC Maks. No 3

7

Residu karbon

- dalam contoh asli, atau - dalam 10% ampas

distilasi

%-massa Maks.0,05 Maks. 0,30

8 Air dan sendimen %-Volume Maks.0,05

9 Temperatur distilasi 90% oC Maks.360

10 Abu tersulfatkan %-massa Maks. 0,02

(18)

12 Fosfor ppm-m (mg/kg) Maks. 10

13 Angka asam Mg-KOH/g Maks. 0,8

14 Gliserol bebas %-massa Maks.0,02

15 Gliserol total %-massa Maks. 0,24

16 Kadar ester alkil %-massa Min.96,5

17 Angka iodium %-massa

(g-I2/100g)

Maks. 115

18 Uji Halpen Negatif

(Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2006)

Sedangkan sifat-sifat metil ester dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 2.2 Sifat-sifat metil ester

PARAMETER NILAI

Titik didih Titik nyala Titik embun

Densitas pada 25oC Viskositas pada 20oC Spesifik gravity

Angka asam

> 200o 100oC -11 – 16oC 0,885 gr/ml 7,5 Cp 0,87-0,89

0,7-1 mg KOH/gr (Sumber : Perry, 1999)

(19)

Biodiesel sawit secara kimia didefenisikan sebagai metil ester turunan minyak nabati dengan rantai C antara 12-20. biodiesel memiliki kesamaan sifat fisika dan kimia dengan minyak diesel baik secara murni biodiesel atau dalam bentuk campuran dengan petrodiesel.

Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan pada bentuk metil ester dari minyak nabati. Dalam bentuk metil ester maka berat molekul, titik beku, titik didih, dan viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Teknologi produksi yang intensif dikembangkan adalah proses transesterifikasi antara minyak nabati dengan alkohol. Disamping produksi biodiesel, proses ini juga menghasilkan senyawa gliserin (±12%) yang merupakan produksi samping yang bernilai ekonomi tinggi.

Tabel 2.3 Sifat Fisika-Kimia Biodiesel dan Petrodiesel

No Sifat Fisika-Kimia Biodiesel Petrodiesel 1 Komposisi Metil ester asam lemak Hidrokarbon

2 Densitas, g/ml 0,8624 0,8750

3 Viskositas, cSt 5,55 4,0

4 Flash Point, oC 172 98

5 Bilangan Setana 62,4 53

6 Engine Power, BTU 128.000 130.000

7 Engine Torque sama Sama

8 Lubrikasi Lebih tinggi Lebih rendah

9

Emisivitas

Lebih rendah CO2, total Hidrokarbon, SO2 dan NOX

Lebih tinggi CO2, total Hidrokarbon, SO2 dan NOX 10

Penyimpanan Tidak mudah terbakar Lebih mudah terbakar

11 Sifat Terbarukan Tidak terbarukan

(20)

Biodiesel dapat diproduksi dengan beberapa proses antara lain (Mittelbach, 2004) : • Pirolisis

• Transesterifikasi

Adapun uraian prosesnya adalah sebagai berikut :

2.2.1 Pirolisis

Pirolisis merupakan reaksi dekomposisi termal yang berlangsung tanpa adanya oksigen. Pirolisis minyak nabati biasanya menggunakan katalis garam logam. Proses ini disebutkan dapat menghasilkan biodiesel dengan nilai setana yang tinggi, namun dengan standar baku mutu biodiesel yang semakin ketat, viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan pirolisis dilaporkan sangat tinggi (Mittelbach, 2004) dan karakteristik titik tuang yang rendah.

2.2.2 Transesterifikasi

Proses transesterifikasi merupakan proses pembuatan biodiesel yang paling banyak dikembangkan. Tahapan reaksi transesterifikasi gliserida dengan matanol berlangsung dengan skema berikut :

+

Trigliserida Metanol Digliserida Metil ester

CH2-O-COR3

CH-O-COR2

CH2-O-COR1

CH3OH

CH2-O- COR1

CH-O- COR2

CH2-OH

(21)

+

Digliserida Metanol Monogliserida Metil ester

CH-O- COR2

CH2-O-COR1

CH2-OH

CH3OH

CH2-O- COR1

CH-OH

CH2-OH

R2- COOCH3

Tabel 2.4 Kondisi proses Transesterifikasi

High Pressure Transesterification Low Pressure Transesterification

Tekanan suhu

Sampai 90 bar Sampai 250oC

Sampai 10 bar Sampai 100oC

Katalis

Alkali (homogen) Asam (homogen) Oksida (heterogen)

( Sumber : Ahn, dkk (1995) dan Auld, dkk (1995))

Proses transesterifikasi pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis asam memiliki konversi yang tinggi dan sangat cocok untuk bahan baku minyak nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi, namun proses ini memerlukan biaya produksi yang tinggi.

Proses transesterifikasi pada suhu dan tekanan rendah (60oC-80oC) dan 10 bar) merupakan proses produksi biodiesel yang paling digunakan. Katalis alkali merupakan katalis yang paling cocok digunakan untuk proses ini.

(22)

temperatur dan tekanan reaksi yang tinggi tanpa katalis dapat menghasilkan metil ester dan gliserol tanpa memerlukan proses pemurnian, dan asam lemak bebas yang terdapat dalam kandungan minyak juga terkonversi menjadi metil ester.

Pengendalian transesterifikasi dipertahankan tetap berlangsung kekanan untuk meningkatkan produk biodiesel. Reaksi dikendalikan dengan menggunakan alkohol berlebih dan memisahkan hasil samping gliserol yang terbentuk.

CH2-O-COR1

CH-OH

CH2-OH

+ 3CH3OH

CH2-OH

CH-OH

CH2-OH

Monogliserida Metanol _Gliserol

+ R1-COOCH3

Metil Ester

Reaksi menyeluruh :

CH2-O-COR1

CH-O-COR2

CH2-O-COR3

+ 3CH3OH

CH2-OH

CH-OH

CH2-OH

Trigliserida Metanol Gliserol

+ 3 R1-COOCH3

Metil Ester

(23)

Produksi biodiesel dengan proses transesterifikasi dapat diaplikasikan langsung pada minyak sawit mentah maupun minyak sawit yang sudah terolah. Transesterifikasi yang menggunakan bahan baku minyak sawit mentah dengan kadar asam lemak bebas tinggi memerlukan dua tahapan proses yaitu esterifikasi dengan menggunakan katalis asam, kemudian gliserida yang sudah netral ditransesterifikasi dengan katalis basa.

2.3 Biodiesel

Pada prinsipnya biodiesel diproduksi melalui reaksi transesterifikasi antara trigliserida dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan katalis basa, sehingga biodiesel secara ilmiah dikenal dengan metil ester.

Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, tidak beracun dan dibuat dari minyak nabati. Secara kimia biodiesel termasuk dalam golongan mono alkil ester atau metil ester dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 20. hal ini yang membedakannya dengan petroleum diesel yang komponen utamanya adalah hidrokarbon (Darnoko, 2003).

Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang serupa dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan

petroleum diesel. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa dengan petroleum

diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash point nya lebih

tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Disamping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa benzene yang karsinogenik sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel (Darnoko, 2003).

Kelebihan biodiesel bila dibandingkan dengan petroleum diesel, antara lain : a. Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang

(24)

b. Cetane number lebih tinggi (51-62) dibandingkan dengan petroleum diesel (42) sehingga menghasilkan suara mesin yang lebih halus (Darnoko, 2003).

c. Energi yang dihasilkan oleh biodiesel serupa dengan petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque dan tenaga kuda yang dihasilkan juga sama (Darno, 2003).

d. Menghasilkan tingkat pelumasan mesin yang lebih tinggi dibandingkan petroleum diesel (Darnoko, 2003).

e. Pada dasarnya tidak perlu ada modifikasi mesin diesel apabila bahan bakarnya menggunakan biodiesel (Darnoko, 2003).

f. Biodiesel tidak menghasilkan uap yang berbahaya pada suhu kamar dan dapat disimpan pada tangki yang sama dengan petroleum diesel (Darnoko, 2003). g. Biodiesel dibuat dari bahan terbarukan (renewable) sehingga dapat mengurangi

impor dan penggunaan bahan bakar minyak bumi (Darnoko, 2003).

h. Biodiesel dapat mengurangi emisi karbon monoksida, hidroksida total, partikel, dan sulfur dioksida (Darnoko, 2003).

2.4 Bahan Baku Biodiesel Sawit

Ide penggunaan minyak nabati sebagai pengganti untuk bahan bakar diesel telah dipertunjukan oleh seorang penemu mesin diesel, Rudolph Diesel, pada tahun 1900an. Sejak itu, penelitian di daerah ini dilanjutkan dengan berbagai bahan bakar yang diturunkan dari lemak hewani dan lemak nabati (biofuel) yang telah diuji secara luas sebagai bahan bakar alternatif (Foglia, 2000).

(25)

Biodiesel sawit dapat dibuat dari hampir semua fraksi sawit seperti Crude Palm Oil (CPO), Palm Kernel Oil (PKO), Refined Bleached and Deodorized Palm Oil

(RBDPO), dan Olein. Faktor penting yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan baku adalah kandungan asam lemak bebasnya dan harganya. Untuk minyak sawit yang mengandung asam lemak bebas > 1% perlu dilakukan perlakuan pendahuluan berupa penetralan atau penghilangan asam lemak (deasidifikasi). Proses ini dapat dilakukan dengan penguapan, saponifikasi, atau esterifikasi asam dengan katalis padat (Darnoko, 2003).

Adapun bahan baku berbasis CPO yang berpeluang menjadi bahan baku biodiesel adalah sebagai berikut :

1. CPO off grade/minyak kotor, dengan kadar FFA 5-20% 2. CPO parit, dengan kadar FFA 20-70%

3. Palm Fatty Acid Distillate (PFAD), dengan kadar FFA > 70% 4. Minyak goreng bekas

5. Stearin dan crude stearine

Disamping CPO masih ada lebih dari 40 jenis minyak nabati yang potensial sebagai bahan baku biodiesel di Indonesia, misalnya minyak jarak pagar, minyak kelapa, minyak kedelai, minyak kapok, sehingga pengembangan biodiesel dapat disesuaikan oleh potensi alam setempat (Darnoko, 2003).

Berikut ini adalah beberapa komposisi asam lemak dari minyak sawit, fraksi olein, dan fraksi stearin dari minyak sawit serta minyak inti sawit pada table 2.1 berikut.

Tabel 2.5 Komposisi Asam Lemak dari CPO, Olein, stearin, dan PKO

(26)

Asam Lenak jenuh C6 : 0

C8 : 0 C10 : 0 C12 : 0 C14 : 0 C16 : 0 C18 : 0 C20 : 0

- - - 0-0,4 0,6-1,7 41,1-47,0 3,7-5,6 0-0,8 - - - 0,1-0,5 0,9-1,4 38,5-41,7 4,0-4,7 0,2-0,6 - - - 0,1-0,4 1,1-1,8 50,0-73,8 4,4-5,6 0,3-0,6 0-0,8 2,4-6,2 2,6-5,0 41,0-55,0 14,0-18,0 6,5-10,0 1,3-3,0 - Asam lemak tak jenuh

tunggal C16 : 1 C18 : 1

0-0,6 38,2-43,5 0,1-0,3 40,7-43,9 <0,05-0,1 15,6-33,9 - 12,0-19,0 Asam lemak tak jenuh

ganda C18 : 2 C18 : 3

6,6-11,9 0-0,5 10,4-13,4 0,1-0,6 3,2-8,5 0,1-0,5 1,0-3,5 -

(27)

2.5 Variabel Proses yang mepengaruhi produksi biodiesel dengan proses

transesterifikasi

2.5.1 Katalis

Transesterifikasi berlangsung dengan menggunakan katalis asam atau basa. Katalis basa merupakan katalis yang paling banyak digunakan dalam proses transesterifikasi dibanding katalis asam.

Freedman dkk (1984) melaporkan penggunaan katalis basa NaOH 1% (berat) rasio molar minyak kedelai terhadap metanol 1:6 menghasilkan konversi biodiesel 93-98% sedangkan penggunaan katalis H2SO4 1% (berat) menghasilkan konversi 55-60%. Pengaruh jenis katalis ini juga mempengaruhi kecepatan reaksi transesterifikasi. Freedman dkk (1984) menyebutkan katalis basa NaOBu (natrium butoksi) sudah mencapai konversi 78-80% biodiesel pada 2 menit pertama, sedangkan katalis asam relatif sangat lambat, konversi yang dicapai hanya mencapai 15-20% pada 25 menit pertama reaksi.

Senyawa alkoksida yaitu senyawa campuran alkohol dengan katalis logam basa jauh lebih reaktif dalam menyerang rantai karbonil karbon gliserida dibanding senyawa campuran katalis asam dan alkohol. Inisiasi nukleofilik ini menghasilkan senyawa intermediet tetrahedral.

(28)

OR2 + -OCH

3 R1 C

O

OR2

OCH3

R1 _C

O

OR2

OCH3

O R1 _C

OCH3 + -OR2

-_OR2 ₊ _CH₃_OH R2_OH

+ -OCH3

Gambar 2.2 Mekanisme katalisa basa dalam Transesterifikasi Trigliserida dengan metanol (dikutip dari Mittelbach, 2004)

2.5.2 Suhu Reaksi

Suhu reaksi mempengaruhi kecepatan pembentukan biodiesel pada reaksi transesterifikasi. Freedman dkk (1984) mengemukakan setelah 0,1 jam reaksi suhu reaksi 32, 45 dan 60 °C memberikan konversi biodiesel 64, 87 dan 94% kelarutan gliserida dalam alkohol (Noureddini dan Zhu, 1997) meningkat seiring dengan pertambahan suhu, sehingga meningkatkan homogenasi fasa reaksi yang dapat menggiatkan perpindahan massa.

2.5.3 Pengadukan

(29)

Sifat immisicible antara gliserida dan alkohol sangat tidak menguntungkan pada proses perpindahan massa antara komponen alkohol dan gliserida. Besar pengadukan dengan nilai… 3100, 6200 dan 12.400 pada variasi suhu 50, 60 dan 70 °C memberikan konversi pembentukan biodiesel 80-90% pada akhir reaksi (Noureddini dan Zhu, 1997). Pengaruh pengadukan terutama pada awal reaksi transesterifikasi, unutk …= 3100 pembentukan biodiesel berjalan lambat hanya mencapai 5-10% untuk 5 menit pertama, peningkatan bilangan… menghasilkan peningkatan pembentukan biodiesel. Turbulensi mempengaruhi homogenitas fasa minyak dan alkohol yang mempercepat perpindahan massa.

2.5.4 Kandungan Asam Lemak Bebas

Jumlah kandungan asam lemak bebas hanya berpengaruh pada transesterifikasi yang memakai bahan baku minyak sawit yang sudah terolah dan memakai katalis logam basa. Kadar asam lemak bebas ≥ 1% akan menimbulkan reaksi samping pada transesterifikasi, yaitu reaksi penyabunan.

Asam lemak bebas lebih reaktif bereaksi dengan katalis basa menghasilkan sabun dibandingkan trigliserida dan rekasi berlangsung secara nonreversible (Yurcel dan Turkay, 2003). Reaksi asam lemak bebas dengan katalis logam basa menghasilkan reaksi safonifikasi. Hal ini akan memberikan masalah baru pada tahap pemurnian biodiesel, dimana gliserol akan sulit dipisahkan dari biodiesel hasil reaksi safonifikasi menghasilkan sabun yang dapat mengemulsi campuran biodiesel dan gliserol.

2.6 Parameter Spesifik Kualitas Kontrol Biodiesel dari Minyak Nabati

Secara kimia, biodiesel termasuk dalam golongan mono alkyl atau metil ester dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 20.

(30)

2.6.1 Kandungan ester

Kandungan sam lemak ester dalam biodisel minimum 96,5% (Mol/mol). Kandungan ester dalam biodisel sangat mempengaruhi dasar bilangan setana. Bilangan setana menunjukkan kemampuan minyak diesel terbakar secara mandiri dalam ruang bakar mesin diesel. Bilangan setana yang relatif tinggi mempersingkat waktu yang diperlukan minyak diesel untuk menyala.

2.6.2 Gliserol Bebas

Kandungan gliserol bebas yang diperbolehkan maksimum 0,02% (Mol/mol). Jumlah gliserol bebas dalam kandungan biodiesel merupakan parameter bagi keberhasilan purivikasi biodiesel. Gliserol dalam biodiesel dalam proses penyimpanan dapat menyerang senyawa polar seperti air, monogliserida, sabun yang dapat mnenyebabkan korosi non ferrous pada logam terutama logam tembaga, kromum, seng. Gliserol juga dapat menyebabkan kangker deposit pada saringa bahan baker yang dapat meningkatkan emisi aldehit.

2.6.3 Mono-, Di-, Dan Trigelerida Dan Ttal Gliserol

Kandungan Mono-. D-, Dan Trigeliserida yang diperoleh ≤ 0,80%, ≤ 0,20% (mol/mol) dan total gliserol maksimum ≤ 0,25% (mol/mol). Total gliserol disini adalah jumlah total gliserol yang terikat pada mono, Di, dan trigliserida. Biodiesel yang memiliki kandungan mono, Di, Trigliserida lebih dari baku mutu dapat menyebabkan coking dan pembentukan deposit pada injector nozzle, piston dan katup pada mesin.

2.6.4 Metanol

(31)

distribusi biodiesel, parameter ini berhubungan dengan flash point biodiesel (Mittelbach, 2004)

2.6.5 Bilangan Iodin

Besar bilangan iodin adalah ≤ 120 (g I 2/100 g). bilangan iodin menunjukkan total ikatan tidak jenuh di dalam senyawa asam lemak. Biodiesel dengan kandungan bilangan iodin yang tinggi akan mengakibatkan tendensi polimerisasi dan pembentukan deposit pada injector, nozzle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran. Senyawa tidak jenuh juga dapat menurunkan stabilitas biodiesel terhadap oksidasi yang dapat menurunkan kualitas lubrikasi.

2.6.6 Bilangan Asam

Maksimum bilangan asam yang diperbolehkan adalah ≤ 0 ,5 mg KOH/g asam lemak. Bilangan asam menunjukkan jumlah asam mineral dan asam lemak bebas dalam biodiesel. Kandungan asam lemak bebas yang tinggi dapat menjadi katalisator. Terjadinya reaksi hidrolitik secara autokatalitik yang memecahkan ikatan ester, korosi dan deposit pada mesin.

2.7 Sifat-sifat Bahan

2.7.1 Metil Ester

1. Wujud : Cairan kental kekuningan 2. Titik nyala : 185oC (1 atm)

3. Titik didih : 273oC (1 atm) 4. Titik beku : -2oC (1 atm) 5. Titik tuang : -20oC (1 atm) 6. Kandungan Sulfur : 0,012% berat 7. Kandungan nitrogen : 7 ppm

8. Panas pembakaran : -17500 Btu/lb, -40510 Kj/Kg 9. Spesifik Gravity : 0,876 gr/ml

(32)

11.Kandungan abu : 0,01% massa 12.Bilangan Setana : 59,7

2.7.2 Refined Bleached and Deodorized Palm Olein (RBDPO)

1. Asam lemak bebas : 0,2% Max 2. Kelembaban : 0,15%Max 3. Nilai peroksida : 1,5 Meg/Kg Max 4. Berwarna putih

5. Pada temperatur kamar berwujud padat ( Duta Nusantara & Subsidiaries, 2002 )

2.7.3 Air (H2O)

1. Merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau 2. Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H3O+ dan OH+ 3. Berat Molekul : 18,016 gr/mol

4. Titik nyala : 0oC

5. Viscositas : 0,01002 cp 6. Densitas : 1 gr/ml 7. Panas Spesifik : 1 kal/gr 8. Tekanan uap : 760 mmHg 9. Tegangan permukaan : 73 dyne/cm 10.Panas Laten : 80 kal/gr 11.Indeks bias : 1,333

12.Mempunyai kemampuan katalitik tertentu, terutama pada oksidasi logam ( Orthmer, 1987 )

2.7.4 Potassium Hidroksida (KOH)

(33)

2. Spesifik Gravity : 2,044 gr/ml 3. Titik Lebur : 38oC (1 atm) 4. Titik Didih : 1320oC (1 atm) 5. Kelarutan dalam air Dingin : 97 cc (0oC) 6. Kelarutan dalam air panas : 178 cc (100oC) 7. Tidak berwarna

8. larut dalam air

9. Larut dalam alkohol dan metil ester 10.Mampu menyerap CO2 dari udara 11.Dapat digunakan sebagai regensia 12.Tidak larut dalam NH3

( Orthmer, 1987 )

2.7.5 Metanol (CH3OH)

1. Warna : Bening

2. Densitas dD20 : 0,7893

3. Titik beku : -114,1 oC ( 1 atm ) 4. Titik didih : 78,32 oC ( 1 atm ) 5. Temperatur kritis : 243,1 oC ( 1 atm ) 6. Tekanan kritis : 63 atm

7. Volum kritis : 0,167 lt/mol 8. Viskositas ( 20oC ) : 1,17 cp 9. Indeks Bias nD20 : 1,36143 10.Panas penguapan : 200,6 kal/gr 11.Titik nyala : 70oF

12.Kapasitas panas cairan : Cp = 0,54247 + 1314 x 10-6t + 485 x 10-8 t2 13.Merupakan cairan yang mudah menguap

14.Mudah terbakar

15.Merupakan hasil sintesis kimia dan fermentasi atau proses biosintetik 16.Bereaksi dengan asam sulfat pekat dan alkil halide

(34)

1. Titik beku : 18,17 oC 2. Titik didih : 147,9 oC 3. Densitas : 1,2582 gr/ml

4. Indeks Bias nD20 : 1,47399 ( gliserol 100% ) 5. Tekanan uap : 0,0025 mmHg ( 50oC )

0,195 mmHg ( 100oC ) 46,0 mmHg ( 200oC ) 6. Viskositas : 1499 cp ( 20oC ) 7. Kapasitas panas : 0,5795 kal/gr ( 20oC ) 8. Panas penguapan : 21,060 kal/mol ( 55oC ) 9. Panas pembentukan : 159,60 kkal/grmol 10.Konduktivitas panas : 0,00068kal/cm2 oC 11.Titik nyala : 177oC ( 1 atm ) 12.Titik api : 204oC

13.Larut sempurna dalam air dan alkohol

14.Sedikit larut dalam eter, etil asetat, dioxine, tidak dapat larut dalam hidrokarbon

(35)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi : 50 ton/hari Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kg/jam

[image:35.595.111.443.296.509.2]

3.1 Tangki Pemisah (H-110)

Tabel 3.1 Neraca Massa pada tangki pemisah (H-110)

NO Komponen

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

Alur 1 Alur 2 Alur 3

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 414,166 82,834 331,332

(36)

4 Gliserol 364,583 72,917 291,666

5 KOH 32,499 6,5 25,999

6 Sabun 4,999 1 3,999

7 Air 6,666 1,333 5,333

Jumlah 4166,66 191,084 3975,573

Jumlah 4166,66 4166,66

[image:36.595.110.533.73.691.2]

3.2 Tangki Pencuci I (M-210)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada tangki pencuci I (M-210)

NO Komponen

Alur 3 Alur 4 Alur 5

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 331,332 - 331,332

3 Trigliserida 105,999 - 105,999

4 Gliserol 291,666 - 291,666

5 KOH 25,999 - 25,999

6 Sabun 3,999 - 3,999

7 Air 5,333 1192,672 1198.005

(37)

Jumlah 5168,245 5168,245

[image:37.595.122.528.207.562.2]

3.3 Tangki Pemisah I (H-212)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada tangki pemisah I (H-212)

NO Komponen

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 331,332 298,199 33,133

3 Trigliserida 105,999 95,4 10,599

4 Gliserol 291,666 262,499 29,167

5 KOH 25,999 23,4 2,599

6 Sabun 3,999 3,6 0,399

7 Air 1198.005 1078,204 119,801

Jumlah 5168,245 1761,302 3406,943

Jumlah 5168,245 5168,245

3.4 Tangki Pencuci II (M-220)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada tangki pencuci II (M-220)

NO Komponen

(38)

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 33,133 - 33,133

3 Trigliserida 10,599 - 10,599

4 Gliserol 29,167 - 29,167

5 KOH 2,599 - 2,599

6 Sabun 0,399 - 0,399

7 Air 119,801 1022,083 1141,884

Jumlah 3406,943 1022,083 4429,026

Jumlah 4429,026 4429,026

[image:38.595.109.536.71.692.2]

3.5 Tangki Pemisah II (H-222)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada tangki pemisah II (H-222)

NO Komponen

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 33,133 29,82 3,313

3 Trigliserida 10,599 9,54 1,059

4 Gliserol 29,167 26,25 2,917

(39)

6 Sabun 0,399 0,36 0,039

7 Air 1141,884 1027,696 114,188

Jumlah 4429,026 1096,006 3333,02

Jumlah 4429,026 4429,026

[image:39.595.118.528.296.631.2]

3.6 Tangki Pencuci III (M-230)

Tabel 3.6 Neraca Massa pada tangki pencuci III (M-230)

NO Komponen

Alur 11 Alur 12 Alur 13

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 3,313 - 3,313

3 Trigliserida 1,059 - 1,059

4 Gliserol 2,917 - 2,917

5 KOH 0,259 - 0,259

6 Sabun 0,039 - 0,039

7 Air 114,188 999,906 1114,094

Jumlah 3333,02 999,906 4332,926

Jumlah 4332,926 4332,926

3.7 Tangki Pemisah III (H-232)

(40)

NO Komponen

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Metanol 3,313 3,313 -

3 Trigliserida 1,059 1,059 -

4 Gliserol 2,917 2,917 -

5 KOH 0,259 0,259 -

6 Sabun 0,039 0,039 -

7 Air 1114,094 1081,981 32,113

Jumlah 4332,926 1089,568 3243,358

Jumlah 4332,926 4332,926

[image:40.595.120.528.81.513.2]

3.8 Vacum Drier (VD-310)

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Vaccum Drier (VD-310)

NO Komponen

1 Metil Ester 3211,245 - 3211,245

2 Air 32,113 31,792 0,321

(41)

Jumlah 3243,358 3243,358

[image:41.595.118.531.199.677.2]

3.9 Proses Filtrasi (P-410)

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Filtrasi (P-410)

NO Komponen

1 Biodiesel 3211,245 - 3208,034

2 Air 0,321 - 0,321

3 Zat-zat pengotor - 3,211 -

Jumlah 3211,566 3,211 3208,355

Jumlah 3211,566 3211,566

BAB IV

NERACA PANAS

4.1 NERACA PANAS

(42)

Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur referensi : 25oC = 298 K

Perhitungan neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan dan data-data sebagai berikut :

Perhitungan Panas Bahan Masuk (Qin) dan keluar (Qout)

∫

= m Cp dT

Q _i. _i. ………...………..………...(4-1)

   

 

+ +

= BP

∫

298

T

BP i g vl

i l

i Cp dT H Cp dT

F

Q ………...……...(4-2)

Keterangan : Persamaan (2) di atas merupakan perhitungan panas bahan yang disertai perubahan fasa (phase transition) (Reklaitis,1983).

Dimana :

Q : Jumlah panas (kJ/jam)

mi = Ni = Fi : Jumlah bahan yang masuk (kg/jam) Cpi : Kapasitas panas masuk (kJ/kg K) Cpli : Kapasitas panas cairan masuk (kJ/kg K) Cpgi : Kapasitas panas gas masuk (kJ/kg K) dT : Perubahan suhu (K)

(43)

4.1.1 VACUUM DRYER (VD-310)

Tabel 4.1 Neraca Panas di Vacuum Dryer (VD-310)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Panas umpan 2553,111

Panas steam 101075,8

Panas produk 103628,911

103628,911 103628,911

[image:43.595.112.512.175.591.2]

4.1.2 COOLER (E-312)

Tabel 4.2 Neraca Panas di Cooler (E-312)

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Panas umpan 22662,444

Panas produk 3021,6

Panas yang dilepas 19640,844

22662,444 22662,444

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

5.1 Tangki Bahan Baku Crude Metil Ester (F-111)

(44)

Fungsi : Tempat menyimpan metil ester untuk keperluan proses selama 30 hari.

Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C.

Jumlah : 3 unit

Volume : 4049,843 m3 Diameter tangki : 5,052 m Tinggi tangki : 17,682 m Tebal tangki : 1 in

5.2 Tangki Penyimpanan Gliserol (F-113)

Fungsi : Menampung produk gliserol kotor dari hasil tangki pemisahan (H-110).

Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285, Grade C

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup datar dan alas datar

Jumlah : 3 unit

Volume : 112,372 m3 Diameter tangki : 3,168 m Tinggi tangki : 4,752 m Tebal tangki : 5/8 in

(45)

Fungsi :Menampung air dari utilitas yang akan dialirkan ke tangki pencuci

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar. Bahan : stainlees, SA-240 Tipe 316.

Jumlah : 3 unit Volume tangki : 1408,886 m3 Diameter tangki : 7,361 m Tinggi tangki : 11,042 m Tebal tangki : 1 in

5.4 Dekanter-I (H-110)

Fungsi : Memisahkan metil ester dari gliserol dan senyawa lainnya berdasarkan densitasnya .

Bentuk : Horizontal silinder

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Grade C Jumlah : 1 unit

Volume : 5,829 m3 Diameter : 1,594 m Tinggi : 2,391 m Tebal : ½ in

5.5 Tangki Pencuci-I (M-210)

(46)

dekanter dengan air.

Jenis : Tangki pencampur berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup ellipsoidal.

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainlees steel, SA-240 Tipe 304, 18 Cr-8Ni

Waktu tinggal : 1 jam Volum tangki : 6,848 m3 Diameter tangki : 1,736 m Tinggi tangki : 3,038 m Tebal tangki : 1/20 in Daya pengaduk : ½ Hp

5.6 Dekanter-II (H-212)

Fungsi : Memisahkan metil ester dari air pencuci dan zat-zat sisa seperti gliserol dan senyawa lainya. Bentuk : Horizontal silinder

(47)

5.7 Tangki Pencuci-II (M-220)

Fungsi : Tempat tercampurnya metil ester hasil keluaran dekanter dengan air.

5.8 Dekanter-III (H-222)

(48)

Tinggi : 4,269 m Tebal : ½ in

5.9 Tangki Pencuci- III (M-230)

Fungsi : Tempat tercampurnya metil ester hasil keluaran dekanter dengan air.

5.10 Dekanter-IV (H-232)

(49)

Volume : 35,043 m3 Diameter : 2,898 m Tinggi : 4,347 m Tebal : ½ in

5.11 Vacuum Dryer (VD-310)

Fungsi : Mengurangi kandungan air pada metil ester yang tidak dapat dipisahkan di dekanter.

Bentuk : Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah ellipsoidal Bahan : High-tensile steel for heavy-wall, SA-302, Gr. B Volume tangki : 5,004 m3

Diameter tangki : 1,515 m Tinggi tangki : 3,031 m Tebal tangki : 5/8 in

5.12 Cooler (HE – 101)

Fungsi : Menurunkan temperatur larutan yang keluar dari vacuum dryer sebelum dimasukkan ke dalam Vibrating filter.

Jenis : Double pipe exchanger Dipakai : 2 x 1 ¼ in IPS

Luas : 24,287 ft2 Panjang : 60 ft

(50)

Fungsi : Memisahkan partikel-partikel pengotor dari metil ester Bentuk : Vibrating Filter

Bahan konstruksi : ALL 316 Stainless Steel Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 3243,358 kg/jam Kondisi operasi : -Temperatur = 330C

-Tekanan = 1 atm Kondisi fisik :

- Laju alir bahan : 38,49 l/min - Tekanan : 21 kg/cm2 - Bukaan filter : ≤ 10 micron - Berat : 13,2 kg

5.14 Tangki Produk Biodiesel (F-411)

Fungsi : Menampung produk biodiesel.

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285, Grade C

(51)

Tebal tangki : 1 in

5.15 Pompa – 1 (L-112)

Fungsi : Mengalirkan bahan baku crude metil ester dari penyimpanan (F-111) ke tangki pemisah (H-110). Jenis : Centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Laju alir volumetrik : 1,302.10-3 m3/s Diameter pipa : 0,044 m Daya pompa : ½ Hp

5.16 Pompa – 2 (L-114)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pemisahan (H-110) ke tangki pencucian-I (M-210).

Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commersial steel

Jumlah : 1 unit

Laju alir volumetrik : 1,245 x 10-3 m3/s Diameter pipa : 0,043 m

Daya pompa : ½ Hp

5.17 Pompa – 3 (L-215)

(52)

Jenis : Centrifugal pump Bahan Konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Laju alir volumetrik : 9,061.10-4 m3/s Diameter pipa : 0,038 m Daya pompa : ½ Hp

5.18 Pompa – 4 (L-211)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pencucian-I (M-210) ke tangki pemisahan-I (H-212).

Laju alir volumetrik : 1,585.10-3 m3/s Diameter pipa : 0,048 m

Daya pompa : ½ Hp

5.19 Pompa – 5 (L-213)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pemisahan-I (H-212) ke tangki pencucian-II (M-220).

(53)

Daya pompa : ½ Hp

5.20 Pompa – 6 (L-221)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pencuci-II (M-220) ke tangki pemisahan-II (H-222).

Laju alir volumetrik : 1,387.10-3 m3/s Diameter pipa : 0,046 m

Daya pompa : ½ Hp

5.21 Pompa – 7 (L-223)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pemisahan-II (H-222) ke tangki pencuci-III (M-230).

Daya pompa : ½ Hp

5.22 Pompa – 8 (L-231)

(54)

Daya pompa : ½ Hp

5.23 Pompa – 9 (L-233)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki pemisah-III (H-232) ke tangki Vaccum drier (VD-310). Jenis : Centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Daya pompa : ½ Hp

5.24 Pompa – 10 (L-234)

Fungsi : Mengalirkan air buangan sisa pencucian yang mengandung senyawa-senyawa sisa seperti gliserol,metanol dan lain-lain dari dekanter menuju utilitas

(55)

Jumlah : 1 unit

Daya pompa : ½ Hp

5.25 Pompa – 11 (L-313)

Fungsi : Mengalirkan metil ester dari cooler (E-312) menuju ke vibrating filter (P-410).

Daya pompa : ½ Hp

(56)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Alat instrumentasi merupakan salah satu bagian yang paling penting dalam suatu pabrik. Instrumentasi adalah rangkaian peralatan yang dipakai didalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dengan adanya alat kontrol maka dapat diketahui dan dikoreksi segala kesalahan ataupun penyimpangan proses yang mungkin terjadi.

(57)

tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan di dalam suatu ruang kontrol pusat (control room) yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis).

Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain :

1. Temperature Controller (TC), yaitu alat untuk mengetahui suhu aliran atau suhu operasi suatu alat dan dapat mengendalikan suhu operasi sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

2. Pressure Control (PC), yaitu alat untuk mengetahui tekanan suatu aliran dan tekanan pada peralatan yang sedang beroperasi dan sebagai alat untuk mengendalikan tekanan operasi sesuai yang diinginkan.

3. Flow Controller (FC), yaitu alat untuk mengukur debit aliran sesuai dengan yang diinginkan.

4. Level Controller (LC), yaitu alat untuk mengendalikan tinggi cairan dalam suatu alat sehingga tidak melebihi yang diinginkan.

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumentasi pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakain alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat itu dipasang pada peralatan proses ( manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control).

Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu : 1. Pengendalian secara manual

Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.

(58)

Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagai pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah :

 Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.

 Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah.

 Sistem kerja lebih efisien.

 Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran. 2. Level instrumentasi.

3. Ketelitian yang dibutuhkan. 4. Bahan konstruksinya.

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian pabrik pemurnian metil ester hasil transesterifikasi adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

• Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil. • Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat dan

sebagainya. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

(59)

6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali

Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya :

1. Feedback control

Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

2. Feedforward control

Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

3. Adaptive control

Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor)

4. Inferential control

Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian dimana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika.

Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1. berikut ini.

controller

Elemen Pengendali

Akhir

Proses

measuring device +

(60)

[image:60.595.114.532.306.655.2]

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Perancangan Unit Pemurnian Metil ester Hasil Transesterifikasi menjadi Biodiesel Sawit

No Nama alat Instrumentasi Kegunaan

1. Tangki bahan baku, tangki pencampur, dan tangki produk

LC Mengontrol ketinggian cairan dalam tangki

2. Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa 5. Cooler TC Mengontrol temperatur dalam cooler 6. Dekanter LC Menunjukkan tinggi cairan dalam dekanter

7.

Vacuum Dryer

TI Mengontrol temperatur dalam vacuum dryer

LC Mengontrol ketinggian cairan di dalam vacuum dryer

PICA Untuk mengatur tekanan di dalam vacuum dryer

(61)

1. Pompa

Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengendalikan aliran agar kecepatan alirnya seperti yang diharapkan. Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.

[image:61.595.167.438.231.405.2]

FC

Gambar 6.2 Instrumentasi pada pompa

2. Tangki bahan baku, tangki pencampur, dan tangki produk

(62)

FC

[image:62.595.233.406.88.195.2]

LC

Gambar 6.3 Instrumentasi pada tangki

3. Instrumentasi dekanter

Dekanter dapat berfungsi untuk tempat pemisahan zat cair berdasarkan densitasnya. Pada dekanter ini dilengkapi dengan level control (LC) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam dekanter.

ZA1

ZB

ZT _Z

A2

Zat cair Ringan

Zat cair Berat Ventilasi

LC

Gambar 6.4 Instrumentasi pada dekanter

4. Vacuum dryer

[image:62.595.155.454.365.573.2]

(63)

tiga fungsi yaitu mengatur tekanan di dalam vacuum drier dengan cara mengatur jumlah fluida yang keluar dari alat ini sehingga valve akan terbuka/tertutup, memberi sinyal pada pressure control (PC) untuk mengukur tekanan sesuai dengan tekanan set point dan membunyikan alarm ketika tekanan tidak sesuai dengan takanan set point.

Sedangkan pemasangan temperature indicator (TI) bertujuan untuk memberikan sinyal ketika temperatur sistem tidak berada pada temperatur set point. Selain itu dengan adanya kedua alat pengontrol tersebut maka tekanan dan temperatur dapat dipertahankan. Pada alat ini juga terdapat level control (LC) yang bertujuan untuk mengendalikan ketinggian cairan di dalam vacuum dryer sehingga tidak terjadi kelebihan muatan cairan.

LC

[image:63.595.159.442.288.506.2]

PICA TI

Gambar 6.5 Instrumentasi pada vacuum drier 5. Cooler

Temperature controler (TC) pada cooler berfungsi untuk mengatur besarnya

(64)

[image:64.595.242.416.85.218.2]

TC

Gambar 6.6 Instrumentasi pada cooler

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik

Aktifitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin,