commit to user
i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK GAS PRODUSER
DARI GASIFIKASI CANGKANG SAWIT DAN UDARA
KAPASITAS 1.500.000 Nm
3/TAHUN
Oleh:
Annas Fauzy
I 0507024
E. Muhammad Firdaus
I 0507035
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
commit to user
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan
hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir
dengan judul “Prarancangan pabrik gas produser dari gasifikasi cangkang sawit
dan udara kapasitas 1.500.00 Nm3/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini
penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun
material dari berbagai pihak. Oleh karena itu selaku penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Kedua orang tua yang telah memberikan kami banyak dukungan baik
moral dan material.
2. Dr. Sunu Herwi Pranolo sebagai dosen pembimbing I dan Wusana Agung
Wibowo, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing II.
3. Teman-teman mahasiswa Akbar, Wisnu, Hendra, Sulestiyono, Harum,
Arwan, Anggit, Atika, Ade, Ziko dan juga teman-teman Agape Squad,
Our Loves yang telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas
akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna, karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang
membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada
khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, Januari 2012
commit to user
iv DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ... vii
INTISARI ... viii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Kapasitas Perancangan Pabrik ... 3
1.3 Lokasi Pabrik ... 3
1.4 Tinjauan Pustaka ... 5
1.4 Kegunaan Produk ... 12
1.5 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Senyawa Terlibat ... 12
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 17
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 17
2.2 Konsep Reaksi... 19
2.3 Tahapan Proses dan Diagram Alir Proses ... 22
2.4 Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 29
BAB III SPESIFKASI ALAT PROSES ... 32
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES ... 40
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 46
BAB VI EVALUASI KELAYAKAN EKONOMI ... 53
DAFTAR PUSTAKA ... 57
commit to user
v
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI
Gambar 1.1 Neraca massa dan energi proses produksi 1 ton CPO ... 2
Gambar 1.2 Peta lokasi pendirian pabrik ... 4
Gambar 1.2 Jenis gasifier ... 7
Gambar 1.4. Prinsip proses gasifikasi ... 9
Gambar 1.5. Skema konversi gas produser ... 12
Gambar 1.6 Cangkang sawit ... 13
Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif ... 26
Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif ... 27
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses... 28
Gambar 2.4 Tata letak peralatan proses ... 30
Gambar 2.5 Sketsa tata letak pabrik ... 31
Gambar 4.1 Skema pengolahan air ... 44
Gambar 5.1 Struktur organisasi ... 47
commit to user
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Karakteristik berbagai jenis gasifier ... 6
Tabel 1.2 Sifat fisika gas produser ... 13
Tabel 1.3 Komposisi gas produser pada beberapa jenis reaktor gasifikasi ... 15
Tabel 1.4 Komponen kimia tar biomassa sebagai fungsi suhu reaksi ... 16
Tabel 2.1 Data termodinamika reaksi pengendali ... 22
Tabel 2.2 Neraca massa total ... 24
Tabel 2.3 Neraca panas total ... 25
Tabel 3.1 Spesifikasi alat – alat proses ... 33
Tabel 3.2 Spesifikasi alat penukar panas (HeatExchanger) ... 36
Tabel 3.3 Spesifikasi blower dan pompa proses ... 38
Tabel 4.1 Jumlah kebutuhan air proses ... 42
Tabel 4.2 Spesifikasi pompa utilitas ... 43
Tabel 4.3 Total kebutuhan listrik proses dan utilitas ... 45
Tabel 4.4 Total kebutuhan listrik pabrik ... 45
Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ... 50
Tabel 5.2 Perincian golongan, kualifikasi, jumlah dan gaji karyawan ... 52
commit to user
vii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG
SINGKATAN Nama
Fraksi Ruang Kosong Kosong
Bahan Bakar Minyak
Bubbling Fludized Bed Gasifier
Circulating Fludized Bed Gasifier
Computational Fluid Dynamic
Crude Palm Oil
Equivalence Ratio
Laju Alir Gas Yang Dirumuskan
Gas Reduction Time
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Palm Oil Mill Efluent
Perseroan Terbatas
Spesific Gas Rate
Spesific Solid Rate
Temperatur
Tandan Buah Segar
Tandan Kosong Kelapa Sawit
commit to user
viii INTISARI
Annas Fauzy dan E. Muhammad Firdaus, 2012, Prarancangan Pabrik Gas Produser dari Gasifikasi Cangkang Sawit dan Udara, Kapasitas 1.500.000 Nm3/Tahun. Program Studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Pengurangan limbah biomassa berupa cangkang sawit di PT Agricinal dapat dilakukan dengan mengkonversi cangkang sawit menjadi energi melalui menjadi gas produser melalui proses gasifikasi. Gas produser tersebut dimanfaatkan sebagai subtitusi bahan bakar mesin diesel-genset untuk produksi listrik dan bahan bakar keperluan rumah tangga para buruh petik kelapa sawit di sekitar pabrik. Dari kebutuhan konsumen, maka dirancang pabrik gas produser berkapasitas 1.500.000 Nm3/tahun.
Gasifikasi biomassa adalah reaksi kimia pada temperatur 800 - 1200 °C antara biomassa dengan media penggasifikasi sebesar 20% - 30% dari kebutuhan stoikiometri pembakaran sempurna. Proses gasifikasi menghasilkan gas produser dan sebagian kecil kandungan partikel padat, abu dan tar. Gas produser tersebut akan mensubtitusi 65% bahan bakar mesin diesel-genset untuk produksi listrik. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan baku cangkang sawit dan udara, pembentukan gas produser dalam gasifier jenis fixed bed down-draft, pemurnian gas produser, dan pemasukan gas ke mesin diesel-genset. Pemurnian gas produser dilakukan hingga kandungan tar tidak lebih dari 50 - 100 mg/Nm3, kandungan abu maksimum 50 mg/Nm3, ukuran debu tidak lebih dari 10 μm, dan temperatur gas di bawah 40 oC agar tidak mengurangi performansi dan umur mesin diesel-genset.
Pabrik direncanakan berdiri di sekitar perkebunan kelapa sawit milik PT Agricinal Desa Sebelat, Kecamatan Putri Hijau, Bengkulu Utara dan dibangun di atas tanah seluas 200 m2, pabrik beroperasi selama 14 jam per hari dan 300 hari per tahun dengan jumlah tenaga kerja 0,05 manhour/Nm3 produk. Kebutuhan utilitas meliputi air tanah dalam sebanyak 15,06 kg/Nm3 produk, listrik sebesar 0,03 kWh/Nm3 produk.
commit to user
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Pendirian Pabrik
Industri minyak kelapa sawit mentah (CPO) merupakan salah satu
industri strategis, karena berhubungan dengan sektor pertanian (agro‐based industry) yang banyak berkembang di negara‐negara tropis seperti Indonesia, Malaysia dan Thailand. Luas lahan perkebunan kelapa sawit di Indonesia saat
ini sebesar 7,8 Mha dengan produktivitas 3,7 ton/hektar/tahun sehingga total
produksi minyak kelapa sawit mentah 29 Mton/tahun. Hal ini menempatkan
Indonesia sebagai penghasil minyak kelapa sawit mentah terbesar dunia. Salah
satu daerah penghasil minyak kelapa sawit mentah di Indonesia adalah
Provinsi Bengkulu. Perkebunan kelapa sawit di Bengkulu seluas 100.934 ha
mampu menghasilkan 981.413,31 ton/tahun TBS setara dengan 265.246,84
ton CPO (Dinas Perkebunan Provinsi Bengkulu, 2007).
Pabrik penghasil minyak kelapa sawit mentah selama ini dikenal
sebagai pabrik bersifat energy self-sufficient, yaitu mampu menyediakan
energi secara mandiri. Kebutuhan energi tersebut terpenuhi terutama dari
limbah biomassa hasil proses produksi, misalnya serabut dan cangkang sawit.
Biomassa tersebut biasanya dimanfaatkan sebagai sumber energi panas
keperluan boiler melalui proses pembakaran langsung. Steam hasil bertekanan
±20 kg/cm2 dipergunakan sebagai penggerak turbin listrik. Steam keluaran
commit to user
2
Proses produksi 1 ton CPO memerlukan TBS, steam dan energi listrik
berturut-turut 3,7 ton, 0,75 ton dan 20 kWh maka menghasilkan limbah
biomassa berupa 520 kg serabut, 220 kg cangkang sawit, 850 kg TKKS, dan
1,86 ton POME (Hussain, 2006).
PT Agricinal (selanjutnya disebut pabrik) merupakan pabrik penghasil
CPO yang terletak di Desa Sebelat, Kecamatan Putri Hijau, Bengkulu Utara
dengan kapasitas produksi CPO 60 ton/jam. Pabrik membutuhkan TBS, steam
dan energi listrik berturut-turut 222 ton, 45 ton dan 1200 kW dan
menghasilkan limbah biomassa berupa 31,2 ton serabut, 13,2 ton cangkang
sawit, 51 ton tandan TKKS, dan 111,6 ton limbah POME (Gambar 1.1).
Gambar 1.1 Neraca massa dan energi proses produksi 1 ton CPO
Selama ini pemanfaatan limbah biomassa terutama cangkang sawit dan
serabut adalah untuk bahan bakar boiler sebesar 6,6 ton/jam, jadi laju produksi
limbah biomassa tersebut lebih besar daripada laju pemanfaatannya. Salah
satu cara pemanfaatan limbah tersebut, terutama cangkang sawit adalah
melalui penerapan teknologi gasifikasi. Teknologi ini mengubah nilai kalor
3,7 ton Tandan BuahSegar
(TBS)
1 ton
Minyak Sawit Mentah
0,85 ton
Tandan Kosong Sawit
commit to user
3
bakar cangkang sawit menjadi panas melalui gasifier dan menghasilkan gas
bakar (gas produser) yang berpotensi sebagai subtitusi parsial bahan bakar
solar mesin diesel-genset untuk produksi listrik.
Walaupun kebutuhan listrik pabrik telah tercukupi, tetapi masih banyak
kelompok masyarakat di lingkungan perkebunan belum memperoleh fasilitas
listrik karena kendala infrastruktur yaitu lokasi terisolasi sehingga
menyulitkan pembangunan jaringan PLN. Selain energi listrik, masyarakat di
sana juga kesulitan bahan bakar untuk keperluan rumah tangga.
1.2Kapasitas Perancangan Pabrik
Kapasitas perancangan ditentukan berdasarkan kebutuhan energi listrik
perumahan buruh pemanen kelapa sawit di sekitar pabrik. Terdapat sekitar 200
kepala keluarga disuatu lokasi yang membutuhkan total daya listrik sebesar
200 kWh. Jadi, diperlukan umpan cangkang sawit 180 kg/jam agar
menghasilkan gas produser 379 Nm3/jam untuk subtitusi 65% kebutuhan
bahan bakar atau setara 130 kWe.
1.3Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik harus memperhitungkan biaya produksi dan
biaya distribusi minimum serta faktor lain seperti lahan perluasan pabrik,
keadaan sosial masyarakat sekitar pabrik dan lain-lain. Pemilihan yang tepat
memberikan kontribusi penting, karena lokasi suatu pabrik akan
commit to user
4
kelangsungan produksinya. Pemilihan lokasi pabrik didekatkan pada sumber
bahan baku yaitu PT Agricinal (Gambar 1.2) dan konsumen yaitu rumah
buruh petik kelapa sawit sehingga memudahkan dalam transportasi bahan
baku, kebutuhan energi, kebutuhan air, dan tenaga kerja oleh penduduk lokal.
Dengan pertimbangan tersebut, maka lokasi pabrik gas produser
melalui penerapan teknologi gasifikasi cangkang sawit sebagai subtitusi bahan
bakar diesel direncanakan berdiri di sebelah PT Agricinal Desa Sebelat,
Kecamatan Putri Hijau, Bengkulu Utara. Gas produser tersebut digunakan
untuk subtitusi sebagian solar diesel-genset yang menghasilkan listrik untuk
pemenuhan energi listrik perumahan buruh pemanen kelapa sawit.
commit to user
5 1.4Tinjauan Pustaka
Barea (2010) menggolongkan gasifier menjadi tiga berdasarkan
susunan bahan bakar yaitu: fixed atau moving bed, fluidized bed, dan entrained
bed. Pada jenis reaktor fixed-bed sebenarnya terjadi aliran secara lambat
biomassa dalam reaktor secara gravitasi, sehingga jenis ini juga disebut
sebagai moving-bed. Biomassa akan mengalir ke bawah secara lambat dalam
reaktor berbentuk tabung, seiring dengan laju pembakaran yang terjadi pada
bagian bawah tumpukan tersebut. Selama proses gasifikasi, nyala api terjadi di
bagian bawah reaktor, sehingga nama lengkap untuk jenis ini adalah
moving-bed fixed-flame. Reaktor moving bed cocok untuk biomassa yang mudah
bergerak ke bawah oleh gaya gravitasi misalnya cangkang sawit, serpih kayu
(wood chips), kayu potong kecil, tongkol jagung, tempurung kelapa, dan
sebagainya. Jenis reaktor moving bed terdiri dari 2 macam atas dasar
perbedaan aliran reaktor yaitu down-draft (co-current) dan up-draft (
counter-current). Reaktor jenis ini digunakan untuk kapasitas kecil dengan kisaran
kilowatt sampai beberapa megawatt. Reaktor jenis up-draft lebih cocok
digunakan sebagai reaktor penghasil gas produser keperluan tungku
sedangkan jenis down-draft dipakai sebagai reaktor penghasil gas produser
keperluan bahan bakar motor bakar pembakaran dalam karena kandungan
tarnya rendah sehingga lebih mudah dan murah pembersihannya.
Jenis fluidized bed memiliki beberapa kelebihan daripada fixed-bed
atau moving-bed terutama pada proses pencampuran bahan baku, kecepatan
commit to user
6
memiliki dimensi dan daya yang dihasilkan lebih besar daripada fixed-bed.
Atas dasar aliran udara terhadap tumpukan bahan bakar, reaktor fludized bed
terbagi yaitu BFBG dan CFBG. Circulating memiliki dimensi yang lebih
besar daripada bubbling karena terdiri dari unit pendaur ulang umpan yang
diinjeksikan terus menerus, dan menghasilkan daya yang lebih besar dari pada
BFBG.
Jenis entrained bed dilengkapi dengan penghilang abu sehingga gas
yang dihasilkan lebih bebas pengotor atau tar. Reaktor ini dirangkai dengan
pembangkit listrik skala besar (>100 MWth). Perbandingan karakteristik dan
gambar berbagai gasifier dapat dilihat pada Tabel 1.1 dan Gambar 1.3.
Tabel 1.1 Karakteristik berbagai jenis gasifier (Kuncoro, 2009)
Moving beds Fluid beds
Entrained
beds Co-current
Counter
current
Bubbling Circulating
Suhu, °C 700-1200 700-900 Intermediete Intermediete ± 1500
Tar Rendah Tinggi Sedang Sedang Tidak ada
Kontrol Mudah
Paling
Mudah
Sedang Sedang Kompleks
Skala, MW < 5 < 20 10 – 100 > 20 >100
Udara dapat dipergunakan sebagai gasifying agent karena murah tetapi
menghasilkan gas produser bernilai kalor rendah akibat kandungan N2 tinggi.
commit to user
7
operasi juga akan meningkat. Wang dkk (2008) menyebutkan bahwa steam
secara signifikan dapat meningkatkan nilai kalor sampai dengan 10 – 15
MJ/Nm3 bila dibandingkan dengan udara hanya mencapai 3 – 6 MJ/Nm3.
Suhu steam dan perbandingan mol steam terhadap karbon (S/C) berpengaruh
terhadap suhu reaksi yang pada akhirnya berpengaruh pada komposisi gas
produser. Kandungan H2 juga dapat mencapai 35% – 55% volume bila
menggunakan steam pada suhu lebih tinggi dari 1200 K (Umeki dkk, 2010).
(a) (b)
(c)
commit to user
8
Mekanisme reaksi proses gasifikasi terjadi ketika pemanasan awal
dalam gasifier, biomassa padatan-padatan kecil akan melepaskan zat
volatilnya (CO,H2, H2O, C3H6), dengan adanya pelepasan gas tersebut maka
akan terjadi penyusutan dan menyisakan padatan karbon. Reaksi karbon
dengan CO2, H2O, O2 dan menghasilkan gas H2,dan CO terjadi di permukaan
arang tersebut.
Tahapan reaksi gasifikasi di dalam reaktor gasifier terdiri dari tahap
pengeringan, pirolisis, reduksi, dan oksidasi (Gambar 1.4). Tahap pengeringan
terjadi akibat pengaruh panas yang terjadi sebagai sebagai hasil reaksi
oksidasi. Bila temperatur biomassa telah mencapai sekitar 250 °C, tahapan
pirolisis dimulai. Pada tahapan ini terjadi perengkahan molekul besar menjadi
molekul-molekul kecil akibat pengaruh temperatur tinggi. Proses ini
berlangsung sampai temperatur 500 oC. Hasil proses pirolisis ini adalah arang,
uap air, uap tar, dan gas-gas. Tahap reduksi terjadi pada temperatur diatas 600
°C. Pada tahapan ini arang bereaksi dengan uap air dan karbon dioksida
sehingga terbentuk hidrogen dan karbon monoksida sebagai komponen utama
gas hasil. Tahap oksidasi terjadi saat sebagian kecil biomassa atau hasil
pirolisis dibakar dengan udara sehingga menghasilkan panas yang diperlukan
oleh ketiga tahap tersebut di atas. Proses oksidasi (pembakaran) ini dapat
mencapai temperatur 1200 oC yang berguna untuk proses perengkahan tar
commit to user
9
Gambar 1.4. Prinsip proses gasifikasi (Pranolo, 2010)
Gasifikasi adalah reaksi kimia pada temperatur 800 - 1200 °C antara
biomassa dengan media penggasifikasi sebesar 20% - 30% dari kebutuhan
stoikiometri pembakaran sempurna. Proses gasifikasi menghasilkan gas yang
secara praktis dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar atau sumber bahan
kimia. Gas yang dihasilkan dinamakan gas produser, dengan komposisi kimia
tipikal 24,9% CO, 11,6% H2, 12,5% CO2, 1,8% CH4, 49,3% N2, dan sebagian
kecil kandungan partikel padat, abu dan tar (Susanto, 2005). Gasifikasi
biomassa dapat menghasilkan gas produser dengan nilai kalor bakar sebesar
4100 kJ/Nm3 (Susanto, 2010). Gas ini dapat dimanfaatkan langsung sebagai
bahan bakar pada unit pemanas, atau untuk subtitusi-parsial BBM internal
combustion engine.
Gas produser dialirkan ke dalam internal combustion engine melalui
commit to user
10
injeksi. Sambungan silang sangat sederhana dan murah, sesuai untuk kapasitas
rendah. Disamping panas pembakarannya, gas hasil harus memenuhi
persyaratan-persyaratan berikut ini agar tidak mengurangi performansi dan
umur motor (Affendi, 2010):
a. Kandungan tar tidak lebih dari 50 - 100 mg/Nm3,
b. Kandungan abu maksimum 50 mg/Nm3,
c. Ukuran debu tidak lebih dari 10 μm,
d. Temperatur gas di bawah 40 oC
Kinerja proses gasifikasi dipengaruhi oleh medium-gasifikasi (jenis
dan jumlahnya: udara, oksigen, steam atau campurannya), kondisi operasi
(temperatur dan tekanan), jenis gasifier (teknik pengontakan biomassa dengan
media penggasifikasi), dan karakteristik biomassa (komposisi C-H-O-abu,
kadar air, panas pembakaran, bentuk dan ukuran partikel, massa jenis curah).
Persyaratan teknis umpan gasifier yang perlu diperhatikan diantaranya, kadar
air biomassa tidak lebih dari 30%, bentuk partikel mendekati bulat atau kubus,
ukuran partikel antara 0,5 - 5,0 cm, tidak banyak mengandung zat-zat
anorganik, rapat massanya di atas 400 kg/m3.
Salah satu contoh pemanfaatan gasifikasi biomassa menjadi listrik
adalah di PT Pertani, Kecamatan Haurgeulis, Kabupaten Indramayu, Jawa
Barat. Biomassa berupa sekam padi hasil limbah penggilingan padi di PT
Pertani dimanfaatkan sebagai bahan baku proses gasifikasi yang menghasilkan
gas produser. Gas produser dimanfaatkan motor diesel sebagai pengganti
commit to user
11
Listrik yang dihasilkan dipergunakan untuk sumber energi mesin pengering
gabah dan mesin giling padi. Pemakaian sekam sejumlah sekitar 90 - 100
kg/jam dapat menghemat pemakaian solar tertinggi sebesar 60% (Susanto,
2006).
Biomassa sebagai sumber energi melalui proses gasifikasi juga telah
diterapkan di India. Di Chenglepet, Tamil Nadu, India didirikan unit gasifikasi
biomassa yang diintegrasikan dengan unit pembangkit tenaga listrik
berkapasitas 200 kW dan dilengkapi dengan sistem pendingin gas dan tempat
pembuangan abu. Jenis biomassa yang tersedia berupa kayu kandi, kayu
pinus, sabut kelapa dan sekam. Energi listrik yang dihasilkan dimanfaatkan
sebagai penggerak pompa air bagi keperluan irigasi tetapi harga energi listrik
per kWh yang dibangkitkan dari sistem ini masih relatif mahal secara
pembangkit listrik konvensional, sehingga proyek tersebut lebih bersifat sosial
karena pengoperasiannya masih disubsidi pemerintah (Pranolo, 2009).
Pabrik gas produser ini akan menggunakan reaktor gasifikasi fixed-bed
jenis down-draft (co-current) karena menghasilkan tar lebih rendah
dibandingkan jenis up-draft dan kemudahan pengendalian operasi. Pemilihan
cangkang sawit karena ketersediaannya yang berlimpah serta memiliki nilai
commit to user
12 1.4Kegunaan Produk
Gas produser tidak hanya dapat dikonversi menjadi energi listrik,
namun dapat dikonversi menjadi bahan bakar cair dan senyawa kimia
menggunakan katalis yang ditunjukkan pada Gambar 1.5 (Swanson, 2010).
Gambar 1.5. Skema konversi gas produser
1.5Sifat Fisika dan Sifat Kimia Senyawa Terlibat
Cangkang sawit dihasilkan pada proses pemisahan cangkang dan
daging buah menggunakan proses hidrocyclone, berbentuk bulat pipih, dengan
dimensi 2 x 1 cm (Gambar 1.6) memiliki kadar air sebesar 12,5% dan
mengandung selulosa 32,93%, hemiselulosa 12,03%, lignin 42,85% (Halim,
2000), serta bulk density sebesar 440 kg/m3 (Puad, 2001). Analisa proksimat
suatu jenis cangkang sawit menunjukkan kandungan volatile sebesar 67%,
commit to user
13
nitrogen 0,37%, dan kalor bakar sebesar 12,70 MJ/kg (Puad, 2001). Sifat
fisika gas hasil gasifikasi dapat dilihat pada Tabel 1.2 (Perry, 2008).
Gambar 1.6 Cangkang sawit
Tabel 1.2. Sifat fisika gas produser
Senyawa
Berat
Molekul
Titik didih
(ºC)
Temperatur
kritis (ºC)
Tekanan kritis
(atm)
CO 28,01 -91,45 -140,2 34,53
H2 2,02 -252,60 -229,92 19,58
H2O 18,02 100 374,15 218,31
O2 32,00 -182,95 -118,38 50,14
N2 28,01 -195,8 -146,96 33,5
CO2 44,01 -78,55 30,95 72,74
CH4 16,04 -161,52 -82,45 45,8
commit to user
14
Selain menghasilkan gas diatas, proses gasifikasi juga menghasilkan
tar. Senyawa tar memiliki titik embun dibawah titik embun gas produser dan
dapat menyebabkan fouling pada peralatan pendukung gasifier maupun pada
diesel engine. Senyawa tar pada umumnya merupakan senyawa nonpolar yang
tidak dapat larut dalam air, namun terdapat senyawa tar khusus yang bersifat
polar dan dapat larut dalam air, misalnya fenol. Fenol mempunyai sifat racun
yang dapat mematikan biota pada saluran yang dilewati larutan ini pada
konsentrasi tertentu. Permasalahan fenol tampak sekali muncul khususnya
pada sistem pembersihan gas menggunakan air sebagai media pembersih,
limbah cair yang dihasilkan banyak mengandung senyawa fenol.
Jumlah dan komponen penyusun tar hasil pirolisis dan gasifikasi
biomassa dipengaruhi oleh jenis dan sifat biomassa (ukuran, kadar air), jenis
tipe proses dalam reaktor, dan variabel proses, seperti jumlah oksigen,
perbandingan uap-biomassa, tekanan, temperatur gasifikasi dan waktu tinggal.
Jika menggunakan tipe down-draft gasifier maka akan banyak menghasilkan
tar berupa benzene (C6H6) sedangkan jika menggunakan up-draft gasifier akan
banyak menghasilkan tar berupa acetic (C2H4O2). Contoh pengaruh jenis
gasifier terhadap komposisi gas produser dan tingkat kontaminan tersaji pada
Tabel 1.3 (Milne dkk., 1998) dan pengaruh temperatur reaksi terhadap
komponen penyusun tar dapat dilihat pada Tabel 1.4 (Milne dkk., 1998).
Proses gasifikasi unggun tetap tipe up-draft menghasilkan jumlah kandungan
tar yang lebih banyak dari padatipe unggun fluidisasi, dan tipe unggun
commit to user
15
gasifikasi unggun tetap tipe down-draft. Hal ini karena tar hasil pirolisis
terbawa bersama gas dan kemudian masuk ke daerah gasifikasi dan
pembakaran pada temperatur tinggi. Pada daerah ini tar akan terurai.Pada
umumnya kandungan tar masing-masing jenis adalah: up-draft 150 g/Nm3,
unggun fluidisasi 10 g/Nm3, dan down-draft 2 g/Nm3 (Milne dkk., 1998).
Tabel 1.3 Komposisi gas produser (kayu) pada beberapa jenis reaktor gasifikasi
Up draft
Down
draft
CFB
Kandungan air dalam kayu 50% 16% 15%
Temperatur, °C 800-1400
Tekanan, atm atmosferis
Komposisi gas produser
Karbon dioksida (CO2) 10,0% 12,9% 15,0%
Karbon monoksida (CO) 20,0% 18,0% 15,4%
Hidrogen (H2) 14,0% 14,2% 14,8%
Metana (CH4) 2,5% 1,9% 4,2%
Nitrogen (N2, by
difference)
53,5% 53,0% 39,6%
Tingkat kontaminan
Partikel, g/Nm3 0,1 – 0,5 0,1 – 1 20 – 60
commit to user
16
Tabel 1.4 Komponen kimia tar biomassa sebagai fungsi suhu reaksi
Berikut adalah sifat kimia dari tar berupa benzene (C6H6)
a. Benzena merupakan cairan yang mudah terbakar
b. Benzena lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada adisi
c. Benzena dapat bereaksi dengan halogen dengan katalis besi (III) klorida
membentuk halida benzena dan hidrogen klorida.
d. Benzena bereaksi dengan asam sulfat membentuk asam benzena sulfonat,
commit to user
17 BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
Cangkang Sawit
Komposisi (% berat) : Selulosa = 32,93
Hemiselulosa = 12,03
Lignin = 42,85
Kadar air = 12,5
Analisa Proximate (% berat) : Volatile = 67
Fixedcarbon = 21,2
Moisture = 9,7
Abu = 9,7
Analisa Ultimate (% berat) : Karbon = 55,35
Hidrogen = 6,27
Oksigen = 38,01
Nitrogen = 0,37
BulkDensity : 440 kg/m3
Udara
Komposisi (% berat) : N2 = 79
commit to user
18 2.1.2 Spesifikasi Produk
Gas Produser
Komponen (% vol) CO : 24,9
H2 : 11,6
CH4 : 1,8
CO2 : 12,5
N2 : 49,3
Nilai Kalor: 4100 kJ/Nm3
Kontaminan berupa: a) kandungan tar (C6H6) 50 mg/Nm3 (ketentuan
50 - 100 mg/Nm3), b) kandungan abu tidak ada (maksimum 50
mg/Nm3), c) ukuran debu tidak lebih dari 10 μm, d) temperatur gas di
bawah 40 oC.
Sifat kimia gas produser sebagai berikut:
Hidrogen
- Bereaksi dengan oksigen menghasilkan H2O (air)
2 H2 + O2 2H2O
- Sangat mudah terbakar dan meledak pada temperatur 560 oC
- Akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas.
Karbon monoksida
- Mudah terbakar dan menghasilkan lidah api berwarna biru.
- Bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida.
commit to user
19
Karbon dioksida
- Tidak dapat terbakar.
- Dalam konsentrasi yang tinggi ( >10.000 ppm ) bersifat racun.
Metana
- Pembakaran metana menghasilkan karbon dioksida dan uap air.
CH4 + O2 CO2 + H2O
- Reaksi halogenasi gas metana menghasilkan klorometana dan HCl
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
Nitrogen
- Mudah menguap, bersifat diamagnetik dan tidak reaktif.
- Elektronegatifannya paling tinggi dalam satu golongan
Benzene
- Benzena merupakan cairan yang mudah terbakar
- Benzena lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada adisi
- Benzena dapat bereaksi dengan halogen dengan katalis besi (III) klorida
membentuk halida benzena dan hidrogen klorida.
- Benzena bereaksi dengan asam sulfat membentuk asam benzena
sulfonat, dan air.
-2.2 Konsep Reaksi
Pada sub bab ini akan dibahas mengenai konsep reaksi gasifikasi cangkang
sawit ditinjau dari dasar reaksi, kondisi operasi, mekanisme reaksi, termodinamika
commit to user
20 2.2.1 Dasar Reaksi
Pada proses gasifikasi karbon padat dari batu bara maupun biomassa
terjadi proses reaksi kimia yang menghasilkan karbon dan gas CO, CO2, CH4,
H2O yang didapat dari reaksi-reaksi berikut (Higman, 2008).
Reaksi pembakaran,
C + ½ O2 → CO ΔHf = −111 MJ/kmol (2.1)
CO + ½ O2 → CO2 ΔHf= −283 MJ/kmol (2.2)
H2 + ½ O2 → H2O ΔHf = −242 MJ/kmol (2.3)
Reaksi Boudouard,
C + CO2 2 CO ΔHf = +172 MJ/kmol (2.4)
Water gas reaction,
C + H2O CO+H2 ΔHf = +131 MJ/kmol (2.5)
dan reaksi metanasi,
C + 2 H2 CH4 ΔHf = −75 MJ/kmol (2.6)
CO shift reaction:
CO + H2O CO2 + H2 ΔHf = − 41 MJ/kmol (2.7)
dan reaksi steam methane reforming:
CH4 + H2O CO+ 3 H2 ΔHf = + 206 MJ/kmol (2.8)
Sedangkan pada water gas shift reactor (WGSR) reaksi yang terjadi adalah
(Smith,2010):
commit to user
21 2.2.2 Kondisi Operasi
Pembentukan gas produser pada gasifier optimum pada temperatur
1143 K dan tekanan 1 atm (atmosferis). Fase reaksi berupa padat-gas-gas
dan bersifat eksotermis dengan kondisi reaksi adiabatis.
2.2.3 Mekanisme Reaksi
1. Tahap pengeringan. Akibat pengaruh panas, biomassa mengalami
pengeringan pada temperatur sekitar 100 oC.
2. Tahap pirolisis. Bila temperatur mencapai 250 oC, biomassa mulai mengalami
proses pirolisis yaitu perekahan molekul besar menjadi molekul kecil akibat
pengaruh temperatur tinggi. Proses ini berlangsung sampai temperatur 500
o
C. Hasil proses pirolisis ini adalah arang, uap air, uap tar, dan gas-gas.
3. Tahap reduksi. Pada temperatur di atas 600 oC arang bereaksi dengan uap air
dan karbon dioksida sehingga terbentuk hidrogen dan karbon monoksida
sebagai komponen utama gas hasil.
4. Tahap oksidasi. Sebagian kecil biomassa atau hasil pirolisis dibakar dengan
udara sehingga menghasilkan panas yang diperlukan oleh ketiga tahap
tersebut di atas. Proses oksidasi (pembakaran) ini dapat mencapai temperatur
commit to user
22 2.2.4 Tinjauan Termodinamika
Sebagian besar reaksi yang terjadi pada proses gasifikasi adalah rekasi
eksotermis. Penentu reaksi gasifikasi adalah CO shift reaction (II.7) termasuk
reaksi irreversible (Tabel 2.1) (Yaws, 1999).
Tabel 2.1. Data termodinamika reaksi pengendali
Reaksi ΔGo (kkal/mol) K Jenis Reaksi
Reaksi (2.7) -4,76 109222814,2 Irreversible
Reaksi (2.8) -25,43 3,1432 x 1041 Irreversible
2.3 Tahapan Proses dan Diagram Alir Proses
Pembuatan gas produser dari gasifikasi cangkang sawit dibagi menjadi 3
tahap yaitu tahap penyiapan bahan baku, tahap reaksi, tahap pemurnian produk
(Gambar 2.3).
Sebelum masuk reaktor, cangkang sawit dikeringkan dengan cara dijemur
sampai kadar air 20%. Ukuran cangkang sawit tidak perlu dikecilkan karena telah
sesuai. Cangkang sawit yang telah dikeringkan diumpankan dalam gasifier.
Gasifier yang dipakai ialah jenis down-draft fixbed gasifier. Gasifier ini bekerja
pada kondisi operasi 1143 K dengan tekanan 1 atm menggunakan media gasifikasi
berupa udara. Dalam gasifier terjadi pembentukan gas produser (H2, CO, CO2,
H2O dan CH4) dan abu. Gas produser yang dihasilkan didinginkan sampai 40 °C.
Setelah keluar dari gasifier gas produser di bersihkan dari pengotornya
agar memenuhi syarat gas masuk mesin diesel. Gas dilewatkan cyclone untuk
commit to user
23
produser diberihkan dari tar menggunakan spray tower dan venturi scrubber
dengan menggunakan media pembersih air. Alat selanjutnya adalah demister yang
berfungsi menghilangkan air yang terbawa gas produser, selanjutnya gas
didinginkan menggunakan heat exchanger jenis double-pipe.
Dalam perhitungan neraca massa, dibutuhkan bahan baku cangkang sawit
sebanyak 180 kg/jam dan 268,86 kg/jam udara untuk produksi gas produser
sebanyak 378,60 Nm3/jam, sehingga produk gas produser dalam satu tahun
mencapai 1.500.000 Nm3. Perhitungan neraca massa total dapat dilihat pada Tabel
commit to user
24
Tabel 2.2 Neraca massa total
commit to user
25
Tabel 2.3 Neraca panas total
No Komponen Input (J/jam) Output (J/jam)
1. Cangkang sawit -4.985.780,34
2. Heatingvalue CKS 2.286.000.000,00
3. Udara -2.725.157,62
4. Q reaksi -195.763.561,97
5. Air ke spray tower 7.678.682,49
6. Air ke venturi scrubber 13.821.743,45
7. Air ke heat exchanger 26.401.872,28
8. Hasil bawah gasifier 3.935.884,57
9. Q lost gasifier 131.125.149,00
10. Hasil bawah cyclone 4.087.417,63
11. Hasil bawah tower spray 48.005.210,69
12. Hasil bawah venturi scrubber 70.097.577,24
13. Hasil bawah demister 16.768.719,74
14. Air dari heat exchanger 132.009.361,40
15. Gas produser 1.737.189.029,98
Total 2.130.427.798,29 2.130.427.798,29
Diagram alir ada tiga macam, yaitu :
a. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.1)
b. Diagram alir kuantitatif (Gambar 2.2)
26
Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif
27
Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif
commit to user
28
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses
commit to user
29 2.4 Tata Letak Pabrik dan Peralatan
Tata letak pabrik adalah tempat kedudukan seluruh bagian pabrik, meliputi
tempat kerja alat, tempat kerja karyawan, tempat penyimpanan barang, tempat
penyediaan sarana utilitas, dan sarana lain bagi pabrik. Beberapa faktor perlu
diperhatikan dalam penentuan tata letak pabrik, antara lain adalah pertimbangan
ekonomis (biaya konstruksi dan operasi), kebutuhan proses, pemeliharaan
keselamatan, perluasan di masa mendatang. Bangunan pabrik meliputi area
proses, area tempat penyimpanan bahan baku dan produk, area utilitas, bengkel
mekanik untuk pemeliharaan, gudang untuk pemeliharaan dan plant supplies,
ruang kontrol, unit pemadam kebakaran, kantor administrasi, area parkir, dan
taman.
Pengaturan letak peralatan proses pabrik harus dirancang seefisien
mungkin. Beberapa pertimbangan perlu diperhatikan yaitu ekonomi, kebutuhan
proses, operasi, perawatan, keamanan, perluasan dan pengembangan pabrik.
Peletakan alat–alat proses harus sebaik mungkin sehingga memberikan biaya
kontruksi dengan operasi minimal. Biaya kontruksi dapat diminimalkan dengan
mengatur letak alat sehingga menghasilkan pemipaan terpendek dan
membutuhkan bahan kontruksi paling sedikit. Peletakan alat harus memberikan
ruangan cukup bagi masing–masing alat agar dapat beroperasi dengan baik,
dengan distribusi utilitas mudah. Peralatan membutuhkan perhatian lebih dari
operator harus diletakkan dekat control room. Valve, tempat pengambilan sampel,
commit to user
30
dijangkau oleh operator. Peletakan alat proses harus memperhatikan ruangan
untuk perawatan.
Susunan tata letak pabrik harus sangat diperhatiakan sehingga
memungkinkan adanya distribusi bahan – bahan dengan baik, cepat dan efisien.
Hal tersebut akan sangat mendukung kelancaran didalam proses produksi pabrik
yang dirancang. Gambar tata letak peralatan proses dapat dilihat pada Gambar 2.4
dan sketsa tata letak pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Keterangan:
BE : Bucket Elevator RG : Reaktor Gasifier
CC : Cyclone
ST : Spray Tower
VB : Ventury Scrubber
DM : Demister
HE : Double Pipe Heat Exchanger
GH : Gas Holder
Skala : 1 : 1000
BE RG CC ST VB DM
HE GH
commit to user
31
Area Proses Bengkel
Ruang Kontrol
Kantor
Gudang Timbun
Cangkang Sawit Area Utilitas & UPL
Area Parkir
Skala : 1 : 1000
commit to user
32 BAB III
SPESIFIKASI ALAT PROSES
Spesifikasi alat proses terdiri dari gudang timbun cangkang sawit, reaktor,
cyclone, water spray, venturi scrubber, demister, double pipe heat exchanger, dan
gas holder. Alat–alat tersebut merupakan peralatan proses dengan tugas
masing-masing. Reaktor mempunyai tugas mereaksikan bahan baku cangkang sawit dan
udara menjadi produk gas produser. Cyclone mempunyai tugas memisahkan hasil
dari reaktor yang terdiri dari campuran gas dan padatan. Hasil atas dari keluaran
cyclone berupa gas akan diproses di spray tower dan venturi scrubber dengan
media penyerap air untuk penyerapan tar (benzene). Hasil bawah keluaran cyclone
berupa padatan selanjutnya digunakan sebagai adsorbent di UPL. Hasil bawah
water spray dan venturi scrubber berupa air dengan kandungan tar tinggi akan
dialirkan ke UPL. Hasil produk keluaran atas water spray dan venturi
scrubberakan dialirkan ke demister untuk pengurangan kandungan airnya
selanjutnya diturunkan temperaturnya hingga 40 °C dalam double pipe heat
exchanger. Selanjutnya gas ditampung sementara dalam gas holder sebelum
diinjeksikan ke power engine. Selain fungsi masing-masing alat tersebut akan
disebutkan spesifikasi lain seperti jumlah, volume, kondisi operasi, bahan
kontruksi, dan dimensi alat. Hal tersebut tercantum pada Tabel 3.1, spesifikasi alat
penukar panas (heat exchanger) tercantum pada Tabel 3.2 dan spesifikasi blower
33
Tabel 3.1. Spesifikasi alat – alat proses
Nama alat Gudang Timbun Gasifier Cyclone Spray Tower
Venturi
Fixed bed gasifier - Spray tower Water scrubber
35 Tebal head,
mm
- 5 - - - 5 5
Bahan isolasi - asbestos - - - - -
Tebal isolasi,
mm
- 40 - - - - -
commit to user
36
Tabel 3.2. Spesifikasi alat penukar panas (Heat Exchanger)
Nama Alat Heat Exchanger – 01
Kode HE
Jumlah 1
Fungsi Mendinginkan gas produser
Tipe Double-Pipe
Beban kerja, kJ/jam 94.459,854
Luas transfer panas, m2 2,29
Pipe
Fluida Air pendingin
Suhu operasi, oC 30 - 50
Debit, kg/jam 2801.01
IPS 3
OD, mm 88,9
SN 40
ID, mm 77,92
Flowarea/pipe, m2 0,0048
Externalsurface, m2/m 0,2802
Material SA 283 Grade C
ΔP, atm 6,59E-12
Annulus
commit to user
37
Suhu operasi, oC 209 - 40
Debit, kg/jam 411,94
IPS 4
OD, mm 114,3
SN 40
ID, mm 102,3
Flowarea/pipe, m2 0,002
Externalsurface, m2/m 0,362
Material SA 283 Grade C
ΔP, atm 7,49E-09
Panjang, mm 3657,6
38
Tabel 3.3. Spesifikasi blower dan pompa proses
Nama alat Blower-01 Pompa-01 Pompa-02 Pompa-03
Kode BL-01 WP-01 WP-02 WP-03
Fungsi
Mengalirkan udara ke
gasifier dan gas produser ke
unit flare&gas holder
Mengalirkan air dari kolam
penampungan air ke unit
pendingin & pembersih
Mengalirkan air dari
kolam penampungan air
ke unit pendingin &
pembersih
Mengalirkan air dari
kolam penampungan
air ke unit pendingin
& pembersih
Tipe Roots blower (Twin lobe)
39
NPSH required (m) - 0,7440 1,1009 1,6854
Bahan kontruksi Comercial steel Comercial steel Comercial steel Comercial steel
Pipa :
Nominal - 1 1 1
SN - 40 40 40
ID pipa (in) - 26,64 26,64 26,64
commit to user
40 BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas
merupakan bagian penting penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di
pabrik gas produser yang dirancang antara lain meliputi unit pengadaan air (air
proses, air pendingin, air konsumsi, dan sanitasi), unit pengadaan listrik, unit
pengadaan bahan bakar.
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk pemenuhan
kebutuhan air sebagai berikut:
a. Air pendingin
b. Air proses
c. Air konsumsi umum dan sanitasi
2. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk
peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan–peralatan
elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik disuplai
dari diesel generator.
3. Unit pengadaan bahan bakar
commit to user
41 4.1Unit Pengadaan Air
Kebutuhan air pada pabrik gas produser berasal dari air tanah
4.1.1Air Pendingin
Air pendingin menggunakan air tanah. Alasan digunakannya air tanah
sebagai media pendingin adalah karena faktor – faktor sebagai berikut :
a. Air tanah lebih mudah diperoleh.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
Air pendingin ini digunakan sebagai pada heat exchanger. Hal – hal yang
perlu diperhatikan dalam pengolahan air tanah sebagai pendingin adalah :
a. Partikel – partikel besar/makroba .
b. Partikel – partikel kecil/mikroba (mikroorganisme) yang dapat
menyebabkan fouling pada kondenser dan heat exchanger.
Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan secara fisis
adalah dengan penyaringan dan secara kimia adalah dengan penambahan
tawas chlorination, demineralisasi, dan deaerasi.
Tahapan pengolahan adalah :
Air tanah dipompkan ke kolam flokulator. Di dalam kolam ditambahkan
tawas/Alum (Al2(SO4)3) untuk penjernihan air dari larutan yang keruh. Klorin
diinjeksikan secara kontinyu di pipa pengaliran untuk pencegahan
mikroorganisme berkembang biak. Jumlah kebutuhan air pendingin pada HE
sebesar 2801,012 kg/jam
Kebutuhan air pendingin ini dibutuhkan pada suhu masuk unit proses 32
o
commit to user
42 o
C didinginkan kembali menggunakan cooling tower sehingga suhu air
pendingin kembali 32 oC. Dalam perancangan ini ditambahkan Alum/Tawas
(Al2(SO4)3) sebanyak 1 ppm. Penambahan jumlah tawas di pengaruhi oleh
turbidity dari air yang akan dijernikan.
4.1.2Air Proses
Air proses ini adalah air yang digunakan untuk keperluan proses di
pabrik gas produser, yaitu sebagai air proses yang diumpankan ke water
spray dan venturi scrubber. Air proses ini berasal dari tanah yang sebelumnya
mengalami pengolahan. Jumlah kebutuhan air proses dapat dilihat pada Tabel
4.1.
Tabel 4.1 Jumlah kebutuhan air proses
Unit kg/jam
Spary water 821,47
Venturi scrubber 1478,66
Total 2300,13
4.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari air tanah.
Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, dan
kantor. Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi sebesar 600 kg/jam.
commit to user
43
beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat
bakteriologis.
Syarat fisik meliputi suhu di bawah suhu udara luar, warna jernih, tidak
mempunyai rasa dan tidak berbau. Sedangkan syarat kimia meliputi tidak
mengandung zat organik dan tidak beracun. Sedangkan syarat bakteriologis
adalah tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri pathogen.
Kebutuhan air total pada unit pengadaan air sebesar 6120 kg/jam.
Pemompaan air tanah dengan jumlah tersebut, maka diperlukan jenis pompa
dengan spesifikasi yang tercantum pada Tabel 4.2. Secara skema pengolahan
air pada kebutuhan utilitas dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Tabel 4.2. Spesifikasi pompa utilitas
Nama alat Pompa-04
Kode WP-04
Fungsi
Mengalirkan air dari sumur ke kolam
penampungan
Tipe Single Stage Centrifugal Pump
Jumlah 1
Kapasitas (gpm) 31,62
Power pompa (Hp) 1
Powermotor (Hp) 1,5
NPSH required (m) 0.865022
Bahan kontruksi Comercial steel
commit to user
44
Air Tanah Sand
Filter
Tangki Air Pendingin
Tangki Air Bersih
Cooling Tower Peralatan
Proses
Tangki Air Sanitasi
Kantor Bak
Koagulasi
Gambar 4.1 Skema pengolahan air
4.2Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik di pabrik gas produser ini dipenuhi dari diesel
generator. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung
kontinyu. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak – balik
dengan pertimbangan tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar dan tegangan
dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. Kebutuhan listrik proses
dan utilitas dan kebutuhan listrik pabrik dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan
Tabel 4.4. Kebutuhan total listrik pabrik sebesar 4,1% dari listrik yang
commit to user
45
Tabel 4.3 Total kebutuhan listrik proses dan utilitas
Nama Alat Jumlah HP kW
BucketElevator 1 0,1 0,0735
Pengaduk & Grate 1 1,0 0,7354
Pompa 1 1 0,08 0,0610
Pompa 2 1 0,3 0,2451
Pompa 3 1 0,2 0,1226
Pompa 4 1 1,5 1,1031
Roots Blower 1 3,0 2,2062
Cooling Tower 1 2,2 1,6179
Jumlah 8,383 6,78
Tabel 4.4 Total kebutuhan listrik pabrik
Kebutuhan kW
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 6,78
2. Listrik untuk keperluan penerangan & kantor 1,30
3. Listrik untuk AC 0,15
commit to user
46 BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan
Pabrik inimerupakan anak perusahaan PT Agricinal dan akan
didirikan di sebelah PT Agricinal Bengkulu berbentuk CV (Perseroan
Komanditer). Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini adalah didasarkan
oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:
1.Modal yang dikumpulkan lebih besar dan lebih mudah mendapatkan dana.
2.Tanggung jawab pemegang saham terbatas sehingga kelancaran produksi
hanya dipegang pimpinan perusahaan.
3.Pendiriannya relatif lebih mudah jika dibandingkan dengan perseroan
terbatas (PT).
4.Struktur organisasi CV tidak terlalu rumit. Organ yang terdapat dalam CV
hanya sekutu komanditer dan sekutu komplementer.
5.Laba yang diperoleh CV hanya dikenakan Pajak Penghasilan 1 kali, yaitu
pada badan usaha saja sedangkan pembagian keuntungan atau laba yang
diberikan kepada sekutu komanditer tidak lagi dikenakan Pajak
Penghasilan.
5.2Struktur Organisasi
Salah satu faktor yang menunjang kemajuan perusahaan adalah
struktur organisasi yang terdapat dan dipergunakan oleh perusahaan
commit to user
47
diperhatikan beberapa pedoman antara lain: perumusan tujuan perusahaan
dengan jelas, pembagian tugas kerja yang jelas, kesatuan perintah dan
tanggung jawab, sistem pengontrol atas pekerjaan, organisasi perusahaan
yang fleksibel
Dengan berpedoman pada beberapa hal tersebut maka diperoleh
struktur organisasi yang baik, yaitu sistem garis dan staf. Pada sistem ini,
garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam
pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi
fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada
seorang atasan saja, sedangkan untuk mencapai kelancaran produksi maka
perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di
bidangnya. Staf ahli akan memberi bantuan pemikiran dan nasehat kepada
tingkat pengawas, demi tercapainya tujuan perusahaan.
Kepala Bagian Produksi
Kepala Bagian Keuangan & Umum
Bagian Utilitas
Bagian Maintenance
Bagian Proses Bagian Akutansi
Bagian Administrasi
Bagian Penagihan
Bagian Personalia PIMPINAN
Staf Ahli
commit to user
48 5.3 Tugas dan Wewenang
5.3.1 Pemegang Saham / Pimpinan
Pemegang saham pada perusahaan perorangan/ perusahaan dagang
tidak terdapat pemisahan antara kekayaan pribadi pemilik dengan kekayaan
perusahaan sehingga utang perusahaan berarti pula utang pemiliknya.
Tugas-tugas pemegang saham / pemilik:
Menilai dan menyetujui rencana kebijakan umum, target perusahaan,
alokasi sumber dana dan pengarahan pemasaran.
Mengawasi tugas-tugas kepala bagian
Membantu kepala bagian dalam tugas-tugas penting.
Menjaga stabilitas organisasi perusahaan dan membuat kontinuitas
hubungan baik antar konsumen dan karyawan.
Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian.
5.3.2 Kepala Bagian
Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur
dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai
dengan garis-garis yang diberikan pimpinan perusahaan. Kepala bagian
dapat pula bertindak sebagai staf direktur bersama-sama staf ahli.
commit to user
49 1. Kepala Bagian Produksi
Bertanggung jawab kepada pimpinan dalam bidang mutu dan kelancaran
produksi.
2. Kepala Bagian Keuangan dan Umum
Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada pimpinan dalam
bidang administrasi, keuanganbidang personalia, hubungan masyarakat
dan umum.
5.4Pembagian Jam Kerja Karyawan
Pabrik inidirencanakan beroperasi 300 hari dalam 1 tahun dan 14 jam
perhari. Sisa hari yang tidak beroperasi digunakan untuk perbaikan atau
perawatan dan shutdown. Pembagian jam kerja karyawan dibagi dalam 2
golongan, yaitu:
1. Karyawan non shift
karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses
produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan non shift adalah staf
ahli, kepala bagian serta bawahan yang berada di kantor. Karyawan
golongan ini bekerja selama 5 hari dengan pembagian kerja sebagai berikut:
Jam kerja:
Senin –Jum’at : 08.00 – 16.00
Jam istirahat:
Senin – Kamis : 12.00 – 13.00
commit to user
50 2. Karyawan shift
Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani
proses produksi atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang
mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi.
Yang termasuk karyawan shift antara lain: operator produksi, sebagian dari
karyawan bagian teknik, bagian gudang dan bagian keamanan.
Para karyawan shift akan bekerja bergantian, dengan pengaturan
sebagai berikut:
shift1 : 17.00 – 24.00
shift2 : 24.00 – 07.00
Untuk karyawan shift ini dibagi dalam 3 regu (A, B dan C) dimana 2 regu
bekerja dan 1 regu istirahat, dan hal ini dilaksanakan secara bergantian. Tiap
regu akan mendapat giliran 2 hari kerja dan 1 hari libur tiap-tiap shift dan
masuk lagi untuk shift berikutnya.
Tabel 5.1. Jadwal pembagian kelompok shift
Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor
kedisiplinan karyawannya. kepada seluruh karyawan diberlakukan absensi
dan masalah absensi ini akan digunakan pimpinan perusahaan sebagai dasar. Hari Shift 1 Shift 2 Libur
Pertama A B C
Kedua A C B
commit to user
51 5.5Status Karyawan dan Sistim Upah
Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda-beda tergantung pada
status karyawan, kedudukan, tanggung jawab dan keahlian. Menurut
statusnya karyawan dibagi dalam 3 golongan sebagai berikut:
1. Karyawan tetap
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan
(SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian
dan masa kerja.
2. Karyawan harian
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa surat
keputusan (SK) direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir
pekan.
5.6Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji
5.6.1 Penggolongan Jabatan dan Tingkat Pendidikan Minimal
1. Pimpinan : SarjanaTeknik/Ekonomi
2. Kepala Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia
3. Kepala Bagian Keuangan & Umum : Sarjana Ekonomi
4. Operator : SMU – D3
5. Sekretaris : Akademi Sekretaris – D3
commit to user
52 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji
Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua
pekerjaan yang ada dapat diselesaikan secara baik dan efisien (Tabel 5.2).
Tabel 5.2. Perincian golongan,kualifikasi, jumlah dan gaji karyawan
Gol. Jabatan Kualifikasi Jumlah
Gaji / bulan
( Rp.)
I Pimpinan S1 1 2.400.000,00
II Kepala bagian S1 2 2.000.000,00
III Karyawan proses, utilitas,
dan pemeliharaan
SLTA /D3 15 1.700.000,00
IV
Karyawan keuangan &
umum
SLTA / D3
2 1.500.000,00
commit to user
53 BAB VI
EVALUASI KELAYAKAN EKONOMI
Analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan kelayakan
investasi dalam kegiatan produksi pabrik dengan meninjau kebutuhan investasi,
keuntungan, lamanya investasi dikembalikan dan besarnya nilai titik impas. Juga
memberikan keputusan prarancangan pabrik dapat dipertimbangkan lebih lanjut
untuk didirikan atau tidak.
Analisa ekonomi diawali dengan penafsiran harga alat berdasarkan
standarisasi spesifikasi alat dan harga kementerian ESDM PLTD Gasifikasi
Pelepah Sawit Riau Kapasitas 200 kg/jam tahun 2010. Menggunakan tafsiran
harga alat tersebut termasuk biaya jasa-nya diperoleh modal keseluruhan (total
capital investment) sebesar Rp. 849.922.368,- terdiri dari modal tetap (fixed cap.)
berupa biaya fisik dan jasa sebesar Rp. 755.486.550,- dan modal kerja (working
cap.) berupa biaya jasa engineering dan konstruksi sebesar Rp. 94.435.819,-
Biaya produksi (manufacturing cost) sebesar Rp. 664.176.074,- terdiri dari
biaya produksi langsung (direct manufacturing cost) untuk biaya bahan baku,
tenaga kerja, utilitas, dan perawatan sebesar Rp. 374.427.419,- biaya produksi
tidak langsung (indirect manufacturing cost) sebesar Rp. 214.200.000,- dan biaya
produksi tetap (fixed manufacturing cost) sebesar Rp. 75.548.655. General
expense untuk pembiayaan administrasi, penjualan, penelitian dan keuangan
sebesar Rp. 201.193.746,-. Total biaya produksi merupakan jumlah dari biaya
commit to user
54
Total produksi gas produser 1.590.103 Nm3/tahun dan harga jual sebesar
Rp. 760,-/Nm3 dengan total cost sebesar Rp. 865.369.819,- didapat keuntungan
sebesar Rp. 343.108.094,-/tahun. Keuntungan tersebut sudah dipotong pajak
pendapatan sebesar 25% dari total keuntungan.
Menurut Aires (1955), pabrik kimia dapat dinyatakan layak berdasarkan
parameter-parameter besarnya Percent Return of Investment (ROI), Pay Out Time
(POT), Break Even Point (BEP), Shut Down Point (SDP), Discounted Cash Flow
(DCF). Pabrik ini dapat digolongkan sebagia pabrik kimia resiko rendah sehingga
batasan ROI minimal sebesar 11%, POT maksimal 5 tahun, BEP 40-60%, DCF
13,5%. Berdasarkan perhitungan ROI, pabrik ini memiliki kecepatan tahunan
pengembalikan investasi (modal) dari keuntungan sebesar 45,42% untuk ROI
bebas pajak dan 34,06% setelah terkena pajak. Pabrik ini memiliki jangka waktu
pengembalian modal berdasarkan keuntungan perusahaan dengan
mempertimbangkan depresiasi selama 1,8 tahun tanpa pajak atau 2,27 tahun
berpajak. Diperlukan minimal 43,47% pengoprasian pabrik dari kapasitas
maksimal agar nilai total cost dan sales sama sehingga apabila kurang dari itu
pabrik akan mengalami kerugian. Pabrik ini layak ditutup apabila hanya mampu
beroperasi dibawah nilai BEP dan mencapai nilai SDP sebesar 32,04% dari
kapasitas maksimal pabrik kerena lebih menguntungkankan daripada
mengoperasikannya. Nilai DFC sebesar 32,33% dihitung dengan asumsi pabrik
berumur 10 tahun. Berdasarkan nilai parameter tersebut maka pabrik ini dapat
dinyatakan layak. Perhitungan selengkapnya dapt dilihat pada lampiran E Analisa
commit to user
55
Hasil analisa kelayakan dapat dilihat pada Tabel 6.1 dan Gambar 6.1.
Tabel 6.1 Kesimpulan analisa kelayakan
No. Keterangan Perhitungan Batasan
1. Percent Return On Investment (% ROI)
ROI sebelum pajak 45,42% min.11%
ROI setelah pajak 34,06%
2. Pay Out Time (POT), tahun
POT sebelum pajak 1,80 tahun max 5 tahun
POT setelah pajak 2.276 tahun
3. Break Even Point (BEP) 43,47% 40 - 60%
4. Shut Down Point (SDP) 32,04%
5. Discounted Cash Flow (DCF) 32,33% min 13,5 %
commit to user
56 Keterangan:
Fa = Fixed expense tahunan pada produksi maksimum
Ra = Regulated expense tahunan pada produksi maksimum
Sa = Sales pada produksi maksimum
Va = Variable expense tahunan pada produksi maksimum
SDP = Shut Down Point
commit to user
57
DAFTAR PUSTAKA
Affendi, M., Sugiyatno, Imam Djunaedi, Haifa Wahyu., 2010, “Uji Variasi Beban
Listrik dan Rasio Gas Hasil Gasifikasi Sekam Padi Pada Mesin Diesel
Dual Fuel”. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses
-2010, Universitas Dipenogoro
Anonim, 2007, Dinas Perkebunan Provinsi Bengkulu
Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, “Chemical Engineering Cost Estimation”,
McGraw-Hill Book Company, New York
Barea, A. Gomez., 2010,”Modeling of Biomassas Gasification in Fluidized Bed”,
Spain, Elsevier
Branan, C.R., 1994, “Rules of Thumb for Chemical Engineers”, Gulf Publishing
Company, Houston
Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 2005, “An Introduction to Chemical
Engineering”, Allyn and Bacon Inc., Massachusets
Dwipramana, A., 2011, “Pembangkit Listrik Gasifikasi Biomassa”,
www.anggitsaputradwipramana.files.wordpress.com
Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed.,
Prentice-Hall International, Tokyo
Halim, M., 2000, “Fraksinasi dan Identifikasi Senyawa Volatil asap Cair
Cangkang Sawit”, Makalah Penelitian Agritech Vol. 25 No. 3 Halaman
117-123.
commit to user
58
Hussain, A, Ani, F, Darus, A.N, and Ahmed, Z, 2006, “ Thermogravimetriv and
Thermochemival Studies of Malaysia Oil Palm Shell Waste”, Jurnal
Teknologi, 45(A) Dis. 2006: 43-53, Universiti Teknologi Malaysia
Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfe”r, McGraw Hill International Book
Company, Singapura
Kuncoro, N., 2009,” Substitusi Bahan Bakar Solar pada Mesin Penggiling Padi di
Daerah Gatak Sukoharjo dengan Sekam Padi Melalui Proses Gasifikasi”,
Makalah Mawapres 2009, UNS, Surakarta
Lechler, Inc., Industrial Processes Bulletin, St. Charles
Ludwig, E.E., 1965, “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants”, Volume 1, Gulf Publishing Company, Houston
Milne, T.A., Evans, R.J. 1998,”Biomass gasifier “Tars” : Their nature,
formation, and conversio”, National Renewable Energy Laboratory,
NREL/TP-570-25357, Colorado
Mussatti, D., 2002, “Wet Scrubber for Particulate Matter”, U.S. Enviromental
Protection Agency, Research Triangle Park.
Perry, R.H., Green, D., 2008, “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 8th ed.,
McGraw Hill Companies Inc., USA
Pranolo, H., 2010, “Potensi Penerapan Teknologi Gasifikasi Tongkol Jagung
Sebagai Sumber Energi Alternatif Di Pedesaan”, Dalam Seminar Nasional
commit to user
59
Puad,.2001,”The production of palm kernel shell charcoal By the continuous kiln
method”, Faculty Of Forestry Universiti Putra Malaysia Serdang, Selangor
Darul Ehsan, Malaysia
Rase, H.F., Barrow, M.H., 1957, “Project Engineering of Process Plant”, John
Wiley & Sons, USA
Raymond, D.L., 1999, “Water Quality and Treatment”, 5th ed., Mc Graw Hill,
USA
Swanson, R.M., Platon, A., 2010,” Techno - Economic Analysis of Biofuels
Production Based on Gasification” , National Renewable Energy
Laboratory, NREL/TP-6A20-46587, Colorado
Sivakumar, S., K. Pitchandi, and E. Natarajan , 2006, “Design and Analysis of
Down Draft Biomass Gasifier using Computational Fluid Dynamics”,
Dept. of Mechanical Engineering, College of Engineering, Guindy, Anna
University, Chennai-25, India
Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001, “Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics”, 6thed, Mc Graw-Hill Book Company, Inc.,
New York
Susanto, H., 2006, “Pengujian PLTD-Gasifikasi Sekam 100 kW di Haurgeulis,
Indramayu”.Laporan singkat Pengoperasian PLTD-Gasifikasi sekam di
Haurgeulis selama bulan September 2005, Dasar-dasar Proses Gasifikasi
dan Pengalaman Teknik Kimia ITB dalam pengoperasian
commit to user
60
Susanto, H., 2010, “Sekilas Tentang Teknologi Gasifikasi “,
www.esptk.fti.itb.ac.id
Thokore, S.B, Bhatt, B.I., 2007, “Introduction to Process Engineering and
Design”, Mc Graw Hill, USA.
Ullrich, G.D., 1984, „A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics“, John Wiley & Sons, New York.
Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959, “Chemical Engineering Plant Design”, 4th
ed., McGraw-Hill Book Company, Japan
Walas, S.M., 2005, “Chemical Process Equipment – Selection and Design”, 2nd
ed, Elsevier, USA.
Yaws, C.L., 1999, “Chemical Properties Handbook”, McGraw Hill Companies
