commit to user
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK BIOMETANA DARIPALM OIL MILL EFFLUENT(POME)
KAPASITAS 3.530.000 Nm3/TAHUN
Oleh :
1. Kakung Sudarmantyo ( I 0509024 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
iii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa,
karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan
penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul“Prarancangan Pabrik Biometana
dariPalm Oil Mill Effluent(POME) kapasitas 3.530.000 Nm3/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Ibunda dan kakakku yang tercinta atas dukungan materi dan semangat yang
senantiasa diberikan.
2. Dr.Eng. Agus Purwanto, S.T.,M.T. dan Ir. Paryanto, M.S. selaku dosen
pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Ir. Endah Retno D., M.T. dan Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku dosen
penguji tugas akhir ini.
4. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.
5. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,
arahan, dan bantuannya selama ini.
6. Teman – teman Tekkim 2009 UNS untuk semangatnya, we are the best!!
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca
sekalian.
Surakarta, Juli 2013
commit to user
INTISARI
Kakung Sudarmantyo, 2013, Prarancangan Pabrik Biometana dariPalm Oil Mill Effluent (POME) dengan kapasitas 3.530.000 Nm3/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Biometana merupakan bahan bakar alternatif yang berpotensi tinggi untuk dikembangkan. Bahan baku pembuatan biometana pada Prarancangan pabrik ini
adalah POME (Palm Oil Mill Effluent) yang merupakan limbah cair dari
pengolahan CPO (Crude Palm Oil) milik PTPN VIII Pabrik Kelapa Sawit (PKS)
Kertajaya di daerah Lebak, Banten. Prarancangan Pabrik Biometana ini akan didirikan di daerah Lebak, Banten dengan kapasitas 3.530.000 Nm3/tahun.
Proses pembuatan biometana terdiri dari 3 unit yaitu unit persiapan bahan baku, unit proses dan unit pemurnian produk. Persiapan bahan baku, POME yang berasal dari PTPN VIII PKS Kertajaya dinetralkan pH nya dengan menambahkan NaOH. POME yang sudah netral pH nya dilakukan penambahan nutrisi berupa
FeCl2, NiCl2, CoCl2, dan Urea. Tahap proses, POME mengalami proses
fermentasi di dalam Reaktor Tangki Bersirkulasi dengan bantuan bakteri jenis
Methanobacterium menggunakan proses batch pada kondisi tekanan 1 atm dan
suhu 55oC. Gas yang dihasilkan dari proses fermentasi kemudian masuk ke unit
pemurnian produk. Pada unit pemurnian produk, pengotor berupa CO2 diserap
menggunakan air di dalam absorber. Limbah cair keluaran reaktor dapat
digunakan sebagai pupuk cair organik.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (proses, pendingin, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari sungai Ciujung dengan kebutuhan sebesar 12.899 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 437,70 kW dari
generator, unit pengadaan bahan bakar biometana sebesar 62 m3/jam, unit
pengadaan udara tekan sebesar 106 m3/jam, dan unit pengolahan limbah. Pabrik Biometana memiliki laboratorium yang bertugas untuk menunjang kelancaran proses produksi, menjaga mutu produk dan pengendalian pencemaran lingkungan. Untuk menghindari terjadinya pencemaran lingkungan, pabrik memiliki sistem pengolahan untuk berbagai jenis limbah, baik yang berupa limbah cair, gas, maupun padat.
Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur
organisasi line and staff dengan jumlah karyawan sebanyak 168 orang. Sistem
kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawanshift
dan non shift. Sistem keselamatan dan kesehatan kerja terdiri dari APD (Alat
Pelindung Diri), alat satuan pemadam kebakaran.
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik biogas diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar US$ 7.849.889 dan total biaya produksi sebesar US$ 2.901.596. Dari analisa kelayakan diperoleh hasil ROI sebelum pajak 21,09 % dan setelah pajak 15,82 %. POT sebelum pajak 3,44 tahun dan setelah pajak 4,20 tahun, BEP 51,48 %, SDP 28,47 %, dan DCF sebesar 19,97 %. Dari hasil analisa di atas, maka dapat disimpulkan bahwa Prarancangan Pabrik
commit to user
xi
ABSTRACT
Kakung Sudarmantyo, 2013, Preliminary Design of Biomethane Plant from Palm Oil Mill Effluent (POME) Capacity 3,530,000 Nm3/Year, Chemical Engineering Department, Sebelas Maret University, Surakarta.
Biomethane is a highly potential alternative energy source to be explored and developed. The raw material used in the preliminary design of biomethane plant is Palm Oil Mill Effluent (POME) which is a liquid waste of Crude Palm Oil processing from PTPN VIII Palm Oil Plant Kertajaya in Lebak, Banten. The preliminary design of biomethane plant is to be built in Lebak, Banten with the capacity 3,530,000 Nm3/year.
The process of biomethane synthesis consists of 3 steps which are raw material preparation, synthesis process and purification process. In the raw material preparation step, the pH of POME from PTPN VIII PKS Kertajaya is neutralized by adding NaOH. After the neutralization, several nutrients are added which are FeCl2, NiCl2, CoCl2, and Urea then begin the synthesis step. POME is
fermented in a Circulated Tank Reactor assisted by bacteria from
Methanobacteriumspecies using batch process in atmospheric pressure and 55oC. The gas produced from the fermentation process is fed to the purification unit where CO2as impurity is absorbed using water in an absorber. The liquid effluent
of this process can be used as liquid fertilizer.
Utility units consist of water supply unit (process water, cooling water, consumption and sanitation) which is taken from Ciujung river for 12,899 kg/hour, electricity supply unit for 437.70 kW from generator, biomethane fuel supply unit for 62 m3/hour, compressed air supply unit for 106 m3/hour and waste treatment unit. The biomethane plant is equipped with a laboratory to ensure the product quality and environment control. To prevent environment damage, the waste coming out of the plant is treated through waste treatment unit taking care of liquid, solid and gaseous waste.
The form of industry is company limited (co. ltd) with line and staff organizational structure with 168 people working as employee. The working time is divided as shift and non shift workers. Occupational Health and Safety regulation consists of Self Protection Device and fireman unit.
commit to user
DAFTAR ISI
Halaman Judul... i
Lembar Pengesahan ... ii
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi... iv
Daftar Tabel ... viii
Daftar Gambar... x
Intisari ... xi
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2. Kapasitas Pabrik... 3
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik... 3
1.4. Tinjauan Pustaka ... 7
1.4.1 Limbah Cair ... 7
1.4.2 Biomethana ... 8
1.4.3 Langkah Pembentukan Biogas... 9
1.4.4 Parameter Fermentasi... 11
1.4.5 Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit ... 12
1.4.6 Nilai Potensial Biogas ... 13
1.4.7 Macam-macam Proses Pembuatan Biogas ... 15
1.4.8 Pemilihan Proses ... 15
commit to user
v
1.6. Sifat – sifat Fisis dan Kimia ... 16
1.6.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ... 16
1.6.2 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk ... 17
1.6.3 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu ... 18
BAB II DESKRIPSI PROSES ...22
2.1. Spesifikasi Bahan baku dan Produk... 22
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku... 22
2.1.2 Spesifikasi Produk... 22
2.2. Spesifikasi Bahan Pembantu ... 23
2.3. Konsep Proses ... 24
2.3.1 Tinjauan Termodinamika ... 25
2.3.2 Tinjauan Kinetika... 27
2.4. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 29
2.4.1 Diagram Alir Proses... 29
2.4.2 Tahapan Proses... 32
2.4.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku ... 32
2.4.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 32
2.4.2.3 Tahap Proses Reaksi ... 33
2.4.2.4 Tahap Pemurnian Produk... 34
2.5. Neraca Massa dan Neraca Panas... 36
2.5.1 Neraca Massa ... 36
2.5.2 Neraca Panas ... 42
2.6. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ... 48
commit to user
2.6.2 Lay Out Peralatan... 51
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...54
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...67
4.1. Unit Pendukung Proses ... 67
4.1.1 Unit Pengadaan Air ... 68
4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan... 75
4.1.3 Unit Pengadaan Listrik... 77
4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 82
4.2. Laboratorium... 83
4.2.1 Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk ... 84
4.3. Unit Pengolahan Limbah... 86
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN...89
5.1. Bentuk Perusahaan ... 89
5.2. Struktur Organisasi ... 90
5.3. Tugas dan Wewenang ... 93
5.3.1 Pemegang Saham ... 93
5.3.2 Dewan Komisaris ... 94
5.3.3 Dewan Direksi... 94
5.3.4 Kepala Bagian ... 95
5.3.5 Kepala Seksi... 97
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 98
5.4.1 Karyawan non shift ... 98
5.4.2 Karyawan Shift ... 99
commit to user
vii
5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 101
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan... 104
5.8. Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) ... 105
BAB VI ANALISA EKONOMI...112
6.1. Penaksiran Harga Peralatan... 116
6.2. Penentuan(Total Capital Investment)... 118
6.3. Penentuan(Total Production Cost)... 122
6.4 Keuntungan Produksi ... 124
6.5 Analisa Kelayakan ... 126
Daftar Pustaka ... xii
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Proyeksi Kebutuhan Listrik di Pulai Jawa dan Sumatera ... 6
Tabel 1.2. Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit... 7
Tabel 1.3. KomposisiFatty AcidLimbah Cair Pabrik Kelapa Sawit ... 8
Tabel 1.4. Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik... 13
Tabel 1.5. Kesetaraan Biogas dengan Sumber Lain ... 14
Tabel 1.6. Konversi Energi Listrik Biomethana dengan Sumber Lain ... 14
Tabel 2.1. Harga ΔHfo dan ΔGfo... 25
Tabel 2.2. Neraca Massa Mixer-01 ... 36
Tabel 2.3. Neraca Massa Mixer-02 ... 37
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor Fermentasi... 38
Tabel 2.5. Neraca Massa Absorber ... 39
Tabel 2.6. Neraca Massa Regenerator... 40
Tabel 2.7. Neraca Massa Total... 41
Tabel 2.8. Neraca Panas Mixer-01... 42
Tabel 2.9. Neraca Panas Mixer-02... 43
Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor Fermentasi... 44
Tabel 2.11. Neraca Panas Absorber ... 45
Tabel 2.12. Neraca Panas Regenerator ... 46
Tabel 2.13. Neraca Panas Total... 47
Tabel 3.1. SpesifikasiMixer... 54
Tabel 3.2. Spesifikasi Tangki ... 58
commit to user
ix
Tabel 3.4. SpesifikasiScrew Conveyor... 61
Tabel 3.5. SpesifikasiHeat Exchanger... 62
Tabel 3.6. Spesifikasi Pompa ... 64
Tabel 3.7. SpesifikasiCompressor... 66
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin... 69
Tabel 4.2. Kebutuhan Air Proses... 73
Tabel 4.3. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 74
Tabel 4.4. Kebutuhan Air Sungai... 75
Tabel 4.5. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 78
Tabel 4.6. Jumlah Lumen ... 80
Tabel 4.7. Total Kebutuhan Listrik Pabrik ... 82
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian KelompokShift... 100
Tabel 5.2. Jumlah Karyawan menurut Jabatannya... 102
Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ... 103
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 117
Tabel 6.2. Fixed Capital Investment... 120
Tabel 6.3. Working Capital Investment... 121
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost... 122
Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost... 123
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost ... 123
Tabel 6.7. General Expense... 124
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Lokasi Pabrik Biometana ... 6
Gambar 2.1. Mekanisme Reaksi Pembentukan Biogas ... 28
Gambar 2.2. Diagram Alir Kualitatif ... 30
Gambar 2.3. Diagram Alir Kuantitatif ... 31
Gambar 2.4.Lay OutPabrik Biometana ... 50
Gambar 2.5.Lay OutPeralatan Proses... 53
Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air Sungai... 75
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Biometana... 93
Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga ... 117
