Pabrik Base Oil dari Limbah Plastik dengan Proses Pirolisis

Pabrik Base Oil dari Limbah Plastik dengan

Proses Pirolisis

Zahra Alhumaira C 2308 030 049 Santia Puspita Dewi 2308 030 065

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng

Deskripsi Base Oil

Base oil merupakan bahan dasar untuk pembuatan pelumas yang bersifat viskos. Base oil mempunyai kemampuan dasar yang dibutuhkan dalam pelumasan karena viskositasnya.

Latar Belakang

Minyak bumi

Proses Konvensional

(1930)

Polimer,minyak nabati, limbah

plastik

Proses Terbaru (1970-2005)

Base Oil Kebutuhan

pelumas untuk industri

dan otomotif

Sejarah Pembuatan Base Oil

Crude Oil

Solvent refined (1930)

Hydrocracking dan penambahan

polimer Combine catalytic dan hydrocracking

(1951)

+

+ + +

Polimerisasi (1970) Esterifikasi

(1997)

Pirolisis (2005)

T = 524°C + +

Gugus alpha olefin

Minyak nabati

Limbah plastik

Zat pelarut (propan)

Katalis hidrogen

Aditif

Aditif dan polimer

H3PO4 ZnCl2 trimetylolpropane

AlCl3 HCl (katalis inti

asam) NaOH

Alasan Pendirian Pabrik

Bahan Baku Alternatif

Timbunan sampah mencapai

176.000 ton/tahun

14% Limbah Plastik (HDPE

dan PET)

Sulit didegradasi Bahan baku

melimpah

Dasar Penetapan Kapasitas

Tabel I.1.4.1 Data statistik kebutuhan pelumas di Indonesia

Kegunaan pelumas

Pemakaian per tahun (ton/th)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 112218 114547 118171 119838 124230 128582 151954

Industri 94107 180177 192252 180412 179422 201689 233672

Lain-lain 133 221 263 320 384 396 438

Tabel I.1.4.2 Data statistik ekspor minyak plumas di Indonesia

Jenis Ekspor per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 319808 193784 618525 535551 461350 147270 541239

Lanjutan

Tabel I.1.4.3 Data statistik impor minyak pelumas di Indonesia

Jenis Impor per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 3443 16394 36331 26378 103237 112657 123568

Tabel I.1.4.4 Data statistik produksi minyak pelumas di Indonesia

Jenis Produksi per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 225437 226547 228217 239538 350768 368447 428490

y = 114.9x²- 45549x + 5E+08 y = -978.4x²+ 4E+06x - 4E+09 y = -937.4x²+ 4E+06x - 4E+09

y = -1367.x²+ 6E+06x - 6E+09

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

kebutuhan ekspor produksi impor

Poly. (kebutuhan) Poly. (ekspor) Poly. (produksi) Poly. (impor)

Perhitungan

• Neraca massa perhitungan kapasitas

Produksi + Impor = Kebutuhan + Ekspor

• Mengambil 50% dari kebutuhan

Kebutuhan = produksi + impor – ekspor

= 513.254 + 155.276 – 503.272

= 165.249 ton/tahun

= 0,45 x 165.249

= 74.362 ton/tahun = 74.000 ton/tahun

= 20 ton/hari

668.521

⁼

686.543

Kapasitas Produksi

• Pabrik Minyak Pelumas (Base Oil) dari Limbah Plastik berkapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.

Lokasi Pabrik

Pabrik

direncanakan

berdiri di Paciran Kabupaten

Lamongan, Jawa Timur

Paciran

adanya lahan kosong sebagai tempat pendirian pabrik, dekat dengan pelabuhan di Paciran untuk memudahkan transportasi laut, transportasi daratpun mendukung untuk pemasokan bahan baku dan produk karena berada pada jalur pantura yang merupakan jalur

utama di pulau Jawa, membantu penduduk sekitar dalam mencari pekerjaan, selain itu pabrik berada di

Kawasan Industri sehingga tidak terlalu mencemari lingkungan

Dasar Teori

Komponen penyusun lube based oil terdiri dari n-paraffine, iso-

paraffine, naphthenes, dan aromatics

Perbandingan Base Oil yang dihasilkan

No. Parameter Nilai

1 Warna Jernih

2 Densitas 7,14-7,30 lb / gal

3 Spesifik gravity 0,857-0,876 @ 60^oF

4 Berat molekul -

5 Titik leleh -

6 Titik didih -

7 Pour point -

8 Flash point > 351 ° F / 177 ° C 9 Vapor pressure <1

10 Vapor density > 1

11 Viscosity 20,5-114 cSt @ 40^oC 4,1-12,2 cSt @ 100^oC

No. Parameter Nilai

1 Warna Jernih

2 Densitas 7,2 LBS/Gal

3 Spesifik gravity 0,85 @ 60^oF 4 Berat molekul >340

5 Titik leleh -

6 Titik didih ±600^o F (316^o C)

7 Pour point -15^oF

8 Flash point 280^o F

9 Vapor pressure <1 10 Vapor density >1

11 Viscosity 2,88-12,02 cSt @ 100^o C

12-111 cSt @ 40^o C

Karakteristik Base oil Karakteristik Base oil milik Soltex, Texas

(www.soltex-baseoil.com) (www.karakteristik-baseoilsintetik.com

High Density Polyethylen (HDPE)

HDPE merupakan salah satu plastik jenis PET. High density memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap temperatur tinggi(120^oC).

Rumus Bangun HDPE

(www.msdshdpe.com)

Parameter Keterangan

Fisik Padat

Melting Point 100-135^oC / 212-275^oF Spesific Gravity (at

20^oC) (water = 1)

0,94-0,958

pH -

Tabel sifat fisik HDPE

POLYETHYLEN TEREPHTALEN (PET)

Polietilena tereftalat (disingkat PET, PETE atau dulu PETP, PET-P) adalah suatu resin polimer plastik termoplast dari kelompok poliester. PET banyak diproduksi dalam industri kimia dan digunakan dalam serat sintetis, botol minuman dan wadah makanan, aplikasi thermoforming, dan dikombinasikan dengan serat kaca dalam resin teknik.

(www.msdspet.com)

Rumus Bangun PET

Parameter Keterangan

Fisik Padat

Mlting Point 246^oC (475^oF – 255^oC (491^oF)

Spesific gravity (water = 1)

>1,1 Kelarutan dalam air Tidak larut

Rumus Molekul (-CO-C6H5-CO-O-CH2- CH2-O-)n

Tabel sifat fisik PET

Kegunaan

• Base oil digunakan sebagai campuran minyak pelumas yang terdiri dari 90% minyak dasar (base oil) dan 10% additif

• Kegunaan minyak pelumas adalah untuk mengurangi gesekan, menambah

wear, sebagai pendingin, sebagai anti korosi, dan sbagai seal.

Produk Utama

Produk utama yang dihasilkan adalah base oil jenis sintetik, karena didapatkan dari limbah plastik yang merupakan senyawa polimer dan bersifat sintetik.

Produk Samping

Produk samping yang dihasilkan dari pabrik base oil dari limbah plastik berupa gas (C1-C4)

dimana gas digunakan kembali untuk bahan bakar proses, pada light oil menghasilkan C5-

C30 untuk dijual ke perusahaan yang mengolah BBM

Generasi proses teknologi pembuatan base oil

CRUDE OIL

B.O grup I Solvent

refined Warna kuning

pekat V.I=80-<120 B.O grup II Combine

catalytic Warna kuning

jernih V.I= 80-<120 B.O exceed

grup II

Hydro

cracking ^Jernih V.I=80-<120 B.O grup III

Hydrocracking penambahandan

polimer

Jernih V.I=120

OLEFIN B.O grup IV Polimerisasi Jernih V.I=>120 MINYAK

NABATI B.O grup V esterifikasi Warna kuning

pekat V.I=<120

SPESIFIKASI PRODUK PROSES

BAHAN BAKU

TEKNOLOGI

Sumber: Nynaz base oil.ppt dan omni-tech

BASE OIL

DARI LIMBAH PLASTIK

(HDPE DAN PET)

BASE OIL DENGAN TEKNOLOGI TERBARU

SKEMAPEMBUATAN BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK

1

Pre-Treatment

•Pencacahan

•Melting T= 260^OC

2 Pirolisis

•Pirolisis T=524^OC

•Pendinginan T=

350^OC

3

Hydroprocessing

•Hydrocracking

•Hydrogenasi

4

Pemurnian

•Distilasi I

•Distilasi II

PERBANDINGAN PIROLISIS PADA SUHU 740^OC DAN 524^OC

KONDISI OPERASI KELEBIHAN KEKURANGAN

T = 524^OC •Banyak menghasilkan senyawa (C5- C30 dan >C30) sehingga lebih berpotensi untuk diolah menjadi base oil

•Perlu dilakukan pre-heated pada feed (pelelehan)

T = 740^OC •Sebagian besar produk yang dihasilkan senyawa (C1-C4)

•Temperatur yang digunakan cukup tinggi sehingga diperlukan biaya besar

•Terdapat beberapa senyawa yang tidak diketahui jenisnya

Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky 255 dan jurnal stephen J.Miller

Proses Hydroprocessing

Hydroprocessing merupakan proses yang sering atau umum dipakai dalam pegolahan minyak bumi, dimana dalam proses ini dilakukan pemurnian minyak bumi. Proses hydroprosesing pabrik base oil terdiri dari beberapa tahap diantaranya

a. Hydrocracking,

b. Hydrogenasi

Distilasi kompleks

Distilasi kompleks

distilasi I= top (C1-C4), bottom senyawa (c5-385) dan (senyawa 385^OC+)

distilasi II = top senyawa (c5-385) , bottom (senyawa 385^OC+)

Flowsheet

Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky

2

12

18

21

23

11 22

1

8 9

10

16 13

14 D 222

L 151

Gas (C1-C4) 23

F 150

7 WP

CW STEAM DOWTHERM A

S 33

STEAM DOWTHERM A CTW

SC 3

30

5 260

LC

30

PC FC

16 30

17 212

212

350

300 60

J 111

C 130

Q 170

J 141 R 210

E 221

L 212

P 230

R 320 D 330 D 340

E 441

E 442 F 311

L 312

E 321 L 322

F 344 F 345 F 343

LI LI

FC

BASE OIL

BBM F 223

F 160

30

Q 210 R 220

350

300

350 H2

30

1 1

1

1 16

15

9

15 15

1 0.06

1 1

F 120 J 121

C 140 J 131

X 151

X 161 J 142 J 132

E 313

R 320 R 310

350 524

480

60

260

F 110

4 9

4 2

3

FC

2 TC

PC

PC

Udara

24

PC FC PC

19 60 1

32 9

E 431

H 432 H 442

L 222

L 232

LI TC

Flue Gas ke Boiler PC

TC

TC

TC

D 410 E 432 D 420

NERACA MASSA

Neraca PaNas

Neraca Panas Reaktor Hidrocracking

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

Q₁₁ (dari P 220) Aliran 11 :

C1-C4 1052331,134 C5-385^oC 9719647,39

385^oC + 2563309,125

538^oC 1143287,229

Sub Total 14478574,88

Aliran 13 :

H₂ 7616875,5

Q supply 15017872,28

Q₁₅ (ke E 313) Aliran 15 :

C1-C4 2177280 C5-385^oC 9719653,207 385^oC + 3092842,025

H₂ 132756

Sub Total 15122531,23

Aliran 12:

H₂ 7484119,5

Q loss 3979,715

Total : 37113322,66 Total : 37113322,66

SPESIFIKASI ALAT

• KOMPRESOR

Spesifikasi compressor :

• Suhu : 60 °C

• Tekanan : 2.1 kg/cm²G

• Power stage ke-1 : 8 hp

• Power stage ke-2 : 9 hp

• Bahan Konstruksi

(Ludwig, Tabel 12-8, hal 475 untuk tekanan tinggi)

• Casing : Cast Steel

• Impeller : 18-8 Stainless

• Shaft : Carbon Steel (AISI – C1045)

• Diaphgrams : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)

• Inlet Guide Vanes : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)

• Labyrinths : Alumunium

• Seal Rotating Face : Bronze

• Mechanical Seals : 316 Carbon

• Bearings : Steel Backed

• Trust Balancing Disc : Steel

• Jumlah : 1 unit

Flowsheet utilitas

AIR UMPAN BOILER

AIR PROSES / AIR PENDINGIN

AIR SANITASI

SUNGAI STRAINER

L-110

L-120

M-121 M-130

L 133

F 510 L 213

L 411

F 331 L 332

D 310

F 512 F-131

Condensat

CTWR

L 111 F 110

L 121

M 120 M 130

F 122 F 131

F 134

F 132 L 211 F 212

Larutan kapur

Tawas

D 210

L 313

D 320

P-77

P-80

P-81

P-82 P-83

Tangki penampung air

sungai

Quartzite filter

Kation ex

Anion ex

Mixed bed ex

V-74

V-75

V-76

V-77 V-78 V-79

F-311

G 312

D 330

F 410

F 511

Utilitas

• air sanitasi = 1,756 m³/jam

• air pendingin = 85,212 m³/jam

• air umpan boiler = 281,385 m³/jam

• air proses = 13,054 m³/jam Total Kebutuhan Air = 381,407 m³/jam

Pengolahan Limbah Industri Kimia

• Limbah yang dihasilkan berupa sludge yang terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimia lainnya.

• Limbah termasuk Limbah B3 maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.

KESEHATAN & KESELAMATAN KERJA

UNIT AREA ALAT PELINDUNG

Pre Treatment

Gudang Penyimpanan Shredder

● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)

● Sarung Tangan

● Masker debu Pirolisis

Reaktor ● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)

● Sepatu karet

● Masker gas

● Pelindung muka Hydroprocessing

Hydrocracking Hydrogenasi

Distilasi kompleks

● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)

● Sepatu karet

● Sarung Tangan

● Masker gas

Utilitas Boiler

● Sarung tangan karet

● Alat pelindung kepala”Safety Helmet”

● Sepatu karet

● Masker filter

● Ear plug

INSTRUMENTASI

No Nama alat Kode Instrumentasi

01.

02.

03.

04.

05.

06.

07.

Tangki Melting Reaktor Pirolisis Quenching Tower

Reaktor Hydrocracking Reaktor Hydrogenasi Distilasi I

Distilasi II

Q-170 R-220 P-230 R310 R-320 D-410 D-420

TC, FC, LC TC, FC

FC

PC, FC PC, FC TC, FC TC, PC

KESIMPULAN

• Pabrik Base Oil dari limbah plastik beroperasi secara kontinyu dengan kapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.

• Bahan baku utama :

HDPE = 215272 kg/hari

PET = 8970 kg/hari

• Bahan baku tambahan :

H₂ = 2579 kg/hari

• Limbah yang dihasilkan :

terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimia lainnya.maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.