commit to user
i HALAMAN JUDUL
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK BIOAVTUR DARI CRUDE PALM OIL
DENGAN PROSES UNIVERSAL OIL PRODUCT (UOP)
KAPASITAS 87.000 TON/TAHUN
Oleh:
Dwi Hantoko I0509013
Muflih Arisa Adnan I0509029
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
commit to user
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji syukur kepada Allah SWT karena rahmat dan
hidayah-Nya, laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan pabrik bioavtur dari crude
palm oil dengan proses Universal Oil Product (UOP) kapasitas 87.000 ton/tahun”
selesai. Dalam penyusunan tugas akhir ini, bantuan baik berupa dukungan moral
maupun material dari berbagai pihak turut mendukung penyelesaiannya. Karena
itu, Ucapan terima kasih ditujukan kepada kedua orang tua yang telah
memberikan kami banyak dukungan baik moral dan material, Dr. Margono
sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku dosen
pembimbing II, Alumni Jurusan Teknik Kimia UNS Joko Waluyo, S.T., M.T.,
Aryo Wahyu Wicaksono, S.T, dan Eko Nugroho Budi Santosa, S.ST., telah
bersedia berbagi ilmu, informasi, dan pengalaman. Teman-teman mahasiswa
khususnya Abdul Kadir, Agnes, Wawan, Yanuar, Barkah, Wulan, Grata, dan
Ikbal telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini.
Laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, jadi saran dan kritik
membangun sangat diharapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Surakarta, April 2013
commit to user
iv DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... ix
INTISARI ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
I.2 Kapasitas Perancangan... 3
I.3 Penentuan Lokasi Pabrik... 5
I.4 Tinjauan Pustaka ... 7
I.5 Kegunaan Produk ... 9
I.6 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 10
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 13
II.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 13
II.2 Konsep Reaksi ... 15
II.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 18
II.4 Lay Out Pabrik dan Peralatan ... 26
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 29
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 37
IV.1 Unit Pengadaan Air ... 38
IV.2 Unit Pengadaan Steam dan Bahan bakar ... 39
IV.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ... 40
IV.4 Unit Pengadaan Listrik ... 40
IV.5 Unit Pengolahan limbah ... 42
IV.6 Unit Laboratorium ... 43
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 45
V.1 Bentuk Perusahaan ... 45
commit to user
v
V.3 Tugas dan Wewenang ... 48
V.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan dan Gaji karyawan ... 48
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 55
LAMPIRAN A SIFAT FISIS BAHAN ... 59
LAMPIRAN B NERACA MASSA ... 62
LAMPIRAN C NERACA PANAS ... 77
LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR ... 83
commit to user
vi
DAFTAR TABEL
Tabel I.1 Lahan perkebunan kelapa sawit dan produksi CPO di Indonesia... 5
Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik ... 5
Tabel II.1 Spesifikasi bahan bakar avtur dan bioavtur ... 14
Tabel II.2 Spesifikasi biodiesel dan AGO... 14
Tabel II.3 Spesifikasi nafta ... 15
Tabel II.4 Persentase berat hasil proses hydrockracking ... 17
Tabel II.5 Kondisi perancangan operasi reaktor ... 17
Tabel II.6 Neraca massa total ... 21
Tabel II.7 Neraca panas total dari A01-M01 sampai A03-LSV01 ... 22
Tabel II.8 Neraca panas total dari A03-LSV01 sampai cooler produk... 22
Tabel III.1 Spesifikasi tangki ... 30
Tabel III.2 Spesifikasi heat exchanger... 31
Tabel III.3 Spesifikasi menara fraksinasi ... 33
Tabel III.4 Spesifikasi fired heater (furnace) ... 34
Tabel III.5 Spesifikasi liquid gas separator ... 34
Tabel III.6 Spesifikasi reaktor ... 35
Tabel III.7 Spesifikasi mixer ... 35
Tabel III.8 Spesifikasi pompa ... 36
Tabel IV.1Spesifikasi boiler... 39
Tabel IV.2 Kebutuhan daya listrik proses dan utilitas ... 41
Tabel IV.3 Total kebutuhan daya listrik pabrik ... 42
Tabel V.1 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan non shift ... 49
Tabel V.2 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan shift ... 50
Tabel V.3 Jadwal regu shift ... 51
Tabel A.1 Critical Properties ... 59
Tabel A.2 Kapasitas panas cairan ... 59
Tabel A.3 Kapasitas panas gas ... 60
Tabel A.4 Panas penguapan ... 60
Tabel A.5 Densitas ... 61
commit to user
vii
Tabel B.1 Persentase berat produk reaktor...62
Tabel B.2 Neraca massa di A01-M01 ... 64
Tabel B.3 Neraca massa di A01-M02 ... 64
Tabel B.4 Neraca massa di sekitar A01-F01 ... 66
Tabel B.5 Neraca massa di sekitar A02-R01 ... 68
Tabel B.6 Neraca massa di sekitar A02-R02 ... 69
Tabel B.7 Umpan masuk A03-LSV01 ... 70
Tabel B.8 Perhitungan neraca massa di sekitar A03-LSV01 ... 71
Tabel B.9 Neraca massa di sekitar A03-LSV01 ... 71
Tabel B.10 Data light ends ... 72
Tabel B.11 Data distilasi TBP (Total boiling point) ... 73
Tabel B.12 Kondisi operasi furnace A03-FR01 ... 73
Tabel B.13 Kebutuhan tray pada menara fraksinasi atmosferis ... 74
Tabel B.14 Susunan tray ... 75
Tabel B.15 Neraca massa di sekitar A03-ADU01 ... 76
Tabel C.1 Perhitungan neraca panas arus 2 ... 77
Tabel C.2 Neraca panas di sekitar A01-M01 ... 77
Tabel C.3 Neraca panas di sekitar A01-M02 ... 78
Tabel C.4 Neraca panas di sekitar A01-F01 ... 78
Tabel C.5 Neraca panas di sekitar A01-FC01 ... 78
Tabel C.6 Neraca panas di sekitar A02-R01 ... 79
Tabel C.7 Neraca panas di sekitar A02-R02 ... 79
Tabel C.8 Neraca panas di sekitar A03-HE01 ... 80
Tabel C.9 Neraca panas di sekitar A03-LSV01 ... 80
Tabel C.10 Neraca panas di sekitar A03-FR01 ... 81
Tabel C.11 Neraca panas di sekitar A03-ADU01 ... 81
Tabel C.12 Neraca panas di sekitar A03-HE03 ... 81
Tabel C.13 Neraca panas di sekitar A03-HE04 ... 82
Tabel C.14 Neraca panas di sekitar A03-HE05 ... 82
Tabel C.15 Neraca panas di sekitar A03-HE06 ... 82
commit to user
viii
Tabel D.1 Tinggi menara fraksinasi ... 99
Tabel D.2 Ringkasan dimensi menara fraksinasi A03-ADU01 ... 99
Tabel D.3 Berat menara fraksinasi ... 104
Tabel E.1 Indeks harga alat tahun 2002-2014 ... 105
Tabel E.2 Daftar harga alat pada area 1 dan 2 ... 106
Tabel E.3 Daftar harga alat pada area 3 dan 4 ... 107
Tabel E.4 Daftar harga alat pada utilitas dan pembangkit listrik ... 108
Tabel E.5 Komponen Physical Plant Cost (PPC) ... 108
Tabel E.6 Komponen direct plant cost (DPC) ... 109
Tabel E.7 Komponen fix capital investment (FCI) ... 109
Tabel E.8 Komponen working capital ... 110
Tabel E.9 Komponen fix capital investment (FCI) ... 110
Tabel E.10 Komponen direct manufacturing cost ... 110
Tabel E.11 Biaya bahan baku untuk 1 tahun produksi (330 hari) ... 111
Tabel E.12 Gaji karyawan berdasarkan jabatan ... 111
Tabel E.13 Gaji karyawan berdasarkan jabatan (lanjutan) ... 112
Tabel E.14 Biaya utilitas selama 1 tahun ... 113
Tabel E.15 Indirect manufacturing cost ... 113
Tabel E.16 Fixed manufacturing cost ... 113
Tabel E.17 Total manufacturing cost ... 113
Tabel E.18 General expense ... 114
Tabel E.19 Total production cost ... 114
commit to user
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1 Kecenderungan produksi, konsumsi, dan impor avtur di Indonesia .... 3
Gambar I.2 Peta lokasi pabrik ... 6
Gambar II.1 (a) Reaksi hydrotreating, (b)Reaksi hydrocracking ... 16
Gambar II.2 Diagram alir kualitatif ... 23
Gambar II.3 Diagram alir kuantitaif... 24
Gambar II.4 Diagram alir proses ... 25
Gambar II.5 Tata letak pabrik ... 27
Gambar II.6 Tata letak alat pabrik ... 28
Gambar IV.1 Skema pengolahan air ... 39
Gambar IV.2 Grafik analisa kelayakan ... 54
Gambar V.1 Struktur organisasi ... 47
Gambar B.1 Blok diagram tangki A01-M01... 63
Gambar B.2 Blok diagram tangki A01-M02... 64
Gambar B.3 Blok diagram A01-F01 ... 65
Gambar B.4 Blok diagram A02-R01 ... 67
Gambar B.5 Blok diagram A02-R02 ... 69
Gambar B.6 Blok diagram A03-LSV01... 70
Gambar B.7 Blok diagram A03-ADU01 ... 72
Gambar D.1 Algoritma perhitungan dimensi reaktor ... 93
Gambar D.2 Sketsa reaktor A02-R01 tampak samping ... 94
Gambar D.3 Sketsa reaktor A02-R02 tampak samping ... 95
commit to user
x INTISARI
Dwi Hantoko, Muflih Arisa Adnan, 2013, Prarancangan Pabrik Bioavtur dari Crude Palm Oil dengan Proses Universal Oil Product (UOP) Kapasitas 87.000 ton/tahun. Program Studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah 7,8 juta ha dan 28% perkebunan berada di Provinsi Riau. Hal ini membuat Indonesia menjadi
produsen crude palm oil (CPO) utama di dunia dengan total produksi rata-rata
sebesar 22,5 juta ton/tahun pada tahun 2010. Pemerintah Indonesia mendukung nilai tambah bahan baku terutama CPO berdasarkan PP No. 33 tahun 2011 terkait
dengan implementasi teknologi pengolahan CPO. Crude palm oil dapat diolah
menjadi komoditas yang mempunyai nilai tinggi seperti produk makanan, fine
chemicals, maupun biofuel seperti bioavtur sebagai bahan bakar pesawat terbang.
Secara tipikalCPO terdiri dari trigliserida dan FFA. Dengan menggunakan
proses UOP, CPO direaksikan dengan H2 membentuk alkana rantai panjang
melalui reaksi hydrotreating dan akandilanjutkan reaksi hydrocracking yang akan
menghasilkanproduk sesuai jumlah rantai karbon masing-masing. Umpan sebesar
2,76 ton CPO dapat menghasilkan 1 ton bioavtur. Selain itu membutuhkan 0,31
ton hidrogen/ton produk (kemurnian 97%), asam fosfat 85% (H3PO4) 0,002
ton/ton produk, bleaching earth 0,033 ton/ton produk. Reaksi berlangsung dengan
bantuan katalis UOP pada suhu 332 – 398 oC dan tekanan 5.171 kPa di dalam
reaktor single bed multitube. Kebutuhan utilitas meliputi steam sebanyak 1,53
ton/ton produk, air pendingin 109,6 m3/ton produk, listrik 45,47 kWh/ton produk,
udara tekan 4,62 Nm3/ton produk, dan bahan bakar tail gas 0,12 ton/ton produk.
Lokasi pabrik direncanakan di Dumai Riau dan dibangun di atas tanah seluas
39.400 m2, pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun
dengan kebutuhan tenaga kerja 6,03 manhour/ton produk. Selain menghasilkan
bioavtur, proses ini juga menghasilkan nafta 47.700 ton/tahun, atmospheric gas
oil (AGO) 2.900 ton/tahun, biodiesel 31.700 ton/tahun, dan listrik 62.000
MWh/tahun.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur
organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja
yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai
