firman

(1)

commit to user TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ETANOL

DARI MOLASE DENGAN PROSES FERMENTASI KONTINYU

KAPASITAS 5.000 KILOLITER/TAHUN

Oleh :

1. Firman Asto Putro ( I 0508044 )

2. Yohanes Sigit Kurniawan ( I 0508070 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

commit to user KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa,

karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan

y s L g s A hi g j “P c g P b i E i

Molase dengan Proses Fermentasi Kontinyu Kapasitas 5.000 kL h ”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia atas bimbingannya.

2. Ir. Endah Retno D., M.T. dan Ir. Paryanto, M.S. selaku dosen pembimbing atas

bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3. Dr. Sunu H. Pranolo dan Wirawan Cipto Nugroho S.T.,M.S. selaku dosen

penguji tugas akhir ini.

4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,

arahan, dan bantuannya selama ini.

5. Teman – i ’ 8 UNS untuk semangatnya, we are the best!!

6. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

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 2012

(4)

commit to user

(5)

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 Perancangan ... 2

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik ... 4

1.4. Tinjauan Pustaka ... 6

1.4.1 Macam-Macam Proses Pembuatan Etanol ... 6

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ... 11

1.4.3 Kegunan Produk ... 12

1.4.4 Sifat – sifat Fisis dan Kimia ... 12

1.4.4.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ... 12

1.4.4.2 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk ... 14

1.4.5 Konsep Proses ... 15

BAB II DESKRIPSI PROSES ...16

2.1. Spesifikasi Bahan baku dan Produk ... 16

(6)

commit to user

2.1.2 Spesifikasi Produk ... 17

2.2. Konsep Proses ... 17

2.2.1 Dasar Reaksi... 17

2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 18

2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 20

2.2.4 Kondisi Operasi ... 21

2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 22

2.3.1 Diagram Alir Proses ... 22

2.3.2 Tahapan Proses... 25

2.3.2.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 25

2.3.2.2 Tahap Proses Reaksi ... 26

2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk ... 26

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ... 28

2.4.1 Neraca Massa ... 28

2.4.2 Neraca Panas ... 32

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ... 37

2.5.1 Lay Out Pabrik ... 37

2.5.2 Lay Out Peralatan ... 39

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...41

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...57

4.1. Unit Pendukung Proses ... 57

4.1.1 Unit Pengadaan Air ... 58

4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 66

(7)

commit to user

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 69

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 74

4.1.6 Unit Pembuatan Biokatalis ... 75

4.2. Unit Pengolahan Limbah... 76

4.2.1 Pengolahan Limbah Padat ... 76

4.2.2 Pengolahan Limbah Cair ... 76

4.2.3 Pengolahan Limbah Gas ... 77

4.3. Laboratorium ... 77

4.3.1 Laboratorium Analisa... 79

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN...84

5.1 Bentuk Perusahaan ... 84

5.2 Struktur Organisasi ... 85

5.3 Tugas dan Wewenang ... 88

5.3.1 Pemegang Saham ... 88

5.3.2 Dewan Komisaris ... 88

5.3.3 Dewan Direksi ... 88

5.3.4 Kepala Bagian ... 90

5.3.5 Kepala Seksi ... 92

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 92

5.4.1 Karyawan non shift ... 92

5.4.2 Karyawan Shift ... 92

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 94

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 95

(8)

commit to user

BAB VI ANALISA EKONOMI...99

6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 100

6.2 Dasar Perhitungan ... 102

6.3 Penentuan (Total Capital Investment) ... 102

6.4 Hasil Perhitungan ... 104

Daftar Pustaka ... xiii

(9)

commit to user DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Produksi Tetes Pabrik Gula di Jawa Tengah dan Sekitarnya... 3

Tabel 1.2. Produksi Etanol di Indonesia ... 4

Tabel 1.3. Kelebihan dan Kelemahan Proses Pembuatan Etanol... 10

Tabel 1.4. Perbandingan Proses Batch dan Proses Kontinyu... 11

Tabel 1.5. Dasar Pemilihan Bahan Baku ... 12

Tabel 2.1. Neraca Massa Overall Arus Input ... 29

Tabel 2.2. Neraca Massa Overall Arus Output ... 30

Tabel 2.3. Neraca Massa Mixer ... 30

Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor Fermentasi ... 31

Tabel 2.5. Neraca Massa Filter ... 32

Tabel 2.6. Neraca Massa Menara Destilasi I... 32

Tabel 2.7. Neraca Massa Menara Distilasi 1I ... 33

Tabel 2.8. Neraca Panas Mixer ... 33

Tabel 2.9. Neraca Panas Reaktor Fermentasi... 34

Tabel 2.10. Neraca Panas Filter ... 35

Tabel 2.11. Neraca Panas Menara Destilasi I ... 36

Tabel 2.12. Neraca Panas Menara Destilasi II ... 37

Tabel 3.1. Spesifikasi Menara Destilasi ... 44

Tabel 3.2. Spesifikasi Condensor ... 45

Tabel 3.3. Spesifikasi Reboiler... 47

Tabel 3.4. Spesifikasi Accumulator ... 49

(10)

commit to user

Tabel 3.6. Spesifikasi Heat Exchanger ... 53

Tabel 3.7. SpesifikasiPompa ... 55

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Proses... 59

Tabel 4.2. Kebutuhan Air Pendingin ... 60

Tabel 4.3. Kebutuhan Air Umpan Boiler ... 62

Tabel 4.4. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 63

Tabel 4.5. Kebutuhan Air Sungai ... 63

Tabel 4.6. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 70

Tabel 4.7. Jumlah Lumen ... 71

Tabel 4.8. Total Kebutuhan Listrik Pabrik Disuplai Generator ... 72

Tabel 4.9. Total Kebutuhan Listrik Pabrik Disuplai PLN ... 73

Tabel 4.10. Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik ... 74

Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 94

Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 95

Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 101

Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ... 104

Tabel 6.3. Working Capital Investment ... 105

Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost ... 106

Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost ... 106

Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost ... 107

Tabel 6.7. General Expense ... 107

(11)

commit to user DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Lokasi Pabrik Etanol ... 6

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif ... 23

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ... 24

Gambar 2.3. Lay Out Pabrik Etanol ... 39

Gambar 2.4. Lay Out Peralatan Proses... 40

Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air Sungai ... 59

Gambar 4.2. Skema Pembuatan Biokatalis ... 75

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Etanol ... 87

Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga ... 102

(12)

commit to user INTISARI

Firman Asto Putro, Yohanes Sigit Kurniawan, 2012, Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Fermentasi Kontinyu Kapasitas 5.000 kL/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Etanol (C2H5OH) adalah bahan kimia yang digunakan untuk berbagai

industri (kosmetik, cat, farmasi, minuman berkarbonasi, pelarut, desinfektan dan sebagai bahan bakar alternatif). Industri etanol saat ini menggunakan fermentasi

batch, untuk mengefisiensikan proses fermentasi maka dipertimbangkan pabrik

etanol menggunakan sistem fermentasi kontinyu. Pabrik etanol dari molase

dengan proses fermentasi kontinyu akan didirikan di Pati, Jawa Tengah pada tahun 2016 dengan kapasitas 5.000 kL/tahun.

Pembuatan etanol ini melalui 3 tahap yaitu tahap persiapan bahan baku dan biokatalis, fermentasi, serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku, molase dilewatkan filter untuk menghilangkan pengotor padat seperti serat. Setelah itu molase diencerkan menjadi larutan glukosa 15% berat. Pada persiapan

biokatalis, yeast Saccharomyces cereviseae diimobilisasi dengan menggunakan

kalsium alginat. Tahap fermentasi dilakukan dalam reaktor single bed yang berisi

dengan tumpukan biokatalis dengan kondisi operasi suhu 300C, tekanan 1 atm,

dan pH 5. Tahap pemurnian produk, larutan etanol yang terbentuk dimurnikan dengan menara distilasi untuk memperoleh larutan etanol 95%.

Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (proses, pendingin, umpan boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari sungai Juwana

dengan kebutuhan sebesar 34.140 kg/jam, unit pengadaan steam dengan

kebutuhan 6.945 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 371,02 kW dari PLN dan generator, unit pengadaan bahan bakar batubara 592 kg/jam dan IDO 0,25 L/kWh,

unit pengadaan udara tekan sebesar 160 m3/jam, unit pembuatan biokatalis untuk

membuat yeast Saccharomyces cereviseae terimobilisasi dan unit pengolahan

limbah. Limbah cair diolah secara aerob dan anaerob untuk menghasilkan biogas. Limbah padat diolah menjadi pupuk dan limbah gas dibuang ke udara bebas. Pabrik juga didukung dengan laboratorium yang berfungsi untuk mengontrol

kualitas bahan baku (spektrofotometer, hidrometer, viskometer tube), produk (karl

fischer titrator, GC) dan proses produksi (karl fischer titrator, pH meter, GCMS). Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan struktur

line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 202 orang.

Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 24,12%

sebelum pajak dan 18,09% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan

sebesar 3,11 tahun sebelum pajak dan 3,83 tahun sesudah pajak. Break Even Point

(BEP) sebesar 51,90%, Shut Down Point (SDP) sebesar 31,96%, dan Discounted

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Sektor industri kimia banyak memegang peranan dalam memajukan

perindustrian di Indonesia. Di Indonesia kebutuhan akan etanol sangat tinggi,

karena etanol memiliki banyak manfaat, salah satunya adalah untuk industri

kosmetik, industri cat, industri farmasi, industri minuman berkarbonasi,

kebutuhan rumah sakit. Etanol juga memiliki sifat yang tidak beracun sehingga

dapat digunakan sebagai pelarut dalam industri makanan dan minuman. Etanol

dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bensin (Gasohol).

Pembuatan etanol secara sintetis kebanyakan dilakukan melalui reaksi

hidrasi ethylene, namun cara tersebut membutuhkan bahan baku yang sulit

didapat dan kondisi operasi cukup tinggi. Sebagai alternative, bioetanol dapat

memecahkan permasalahan bahan baku dan kondisi operasi. Produksi bioetanol di

Indonesia sangat mungkin dilakukan, karena bahan baku bioetanol yang berasal

dari bahan nabati seperti molase, sorghum, nira aren, jagung, ubi-ubian, bahan

berserat yang berupa limbah pertanian mudah diperoleh dan selain itu kondisi

operasi produksi bioetanol dapat dilakukan pada tekanan dan suhu lingkungan.

Bioetanol yang diproduksi di Indonesia pada saat ini dilakukan dengan

cara fermentasi konvensional batch, cara ini memiliki kelemahan yaitu biaya

(14)

itu, banyak negara – negara yang berinovasi mengembangkan produksi bioetanol

menggunakan fermentasi kontinyu. Dengan proses kontinyu diharapkan kapasitas

produksi bioetanol dapat meningkat, waktu proses fermentasi dapat berkurang

secara signifikan sehingga biaya produksi bioetanol tidak terlalu mahal.

1.2. Penentuan Kapasitas Pabrik

Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik etanol

dari molase. Penentuan kapasitas pabrik dengan pertimbangan–pertimbangan

sebagai berikut :

1. Ketersediaan bahan baku

Produksi tetes atau molase di Jawa Tengah dan sekitarnya dapat dilihat pada

Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Produksi Tetes Pabrik Gula di Jawa Tengah dan Sekitarnya

Pabrik Produksi Tetes (ton/tahun)

Rajawali I 149.064

Rajawali II 89.881

PTPN IX 100.581

PT IGN 6.767

PG Trangkil 40.845

PG Madubaru 20.937

PG Pakis Baru 15.762

(15)

Dari tabel 1.1 tentang produksi tetes atau molase di Jawa Tengah

diketahui produksi tetes di Jawa Tengah dan sekitarnya rata – rata 60.548

ton/tahun. Kebutuhan tetes / molase untuk pabrik bioetanol / spiritus di Jawa

Tengah dan sekitarnya rata – rata 44.415 ton/tahun. Sehingga masih ada rata

– rata 16.133 ton/tahun tetes yang tidak digunakan.

2. Data pabrik etanol yang sudah didirikan di Indonesia beserta kapasitas

produksi etanol dapat dilihat pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Produksi Etanol di Indonesia

Nama Pabrik

Production Capacity

(Kiloliter/tahun)

Feedstock

PT Aneka Kimia Nusantara 5.000 Molasses

PT Basis Indah 1.600 Molasses

PT Bukitmanikam Subur Persada 51.282 Molasses

PT Indo Acidama Chemical 42.000 Molasses

PT Madu Baru 6.720 Molasses

PT Molindo Raya Industrial 10.000 Molasses

PT Perkebunan Nusantara XI 6.000 Molasses

(Yudiarto dan Panaka, 2007)

Dari tabel 1.2 dapat dilihat bahwa kapasitas produk minimum

bioetanol agar dapat menghasilkan keuntungan adalah 1.600 kiloliter/tahun,

sedangkan kapasitas pabrik terbesar yang masih beroperasi adalah 51.282

(16)

Dengan mempertimbangkan faktor - faktor diatas maka dipilih

kapasitas pabrik etanol sebesar 5.000 kiloliter/tahun dengan kebutuhan bahan

baku tetes yang diharapkan dapat dipenuhi oleh produksi produksi tetes di

Jawa Tengah dan memberikan keuntungan secara komersial.

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik

Letak geografis suatu pabrik sangat berpengaruh terhadap

kelangsungan pabrik tersebut. Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan

untuk menentukan lokasi pabrik agar secara teknis dan ekonomis pabrik yang

didirikan akan menguntungkan antara lain: sumber bahan baku, pemasaran,

penyediaan tenaga listrik, penyediaan air, jenis transportasi, kebutuhan tenaga

kerja, perluasan areal pabrik, keadaan masyarakat, karakteristik lokasi,

kebijaksanaan pemerintah dan buangan pabrik.

Dengan mempertimbangkan beberapa faktor tersebut, maka pabrik

etanol akan didirikan di Kabupaten Pati, Jawa Tengah. Dengan pertimbangan

adalah sebagai berikut :

a. Penyediaan Bahan Baku

Dari tabel 1.1 dapat dilihat salah satu penghasil tetes terbesar adalah PG

Trangkil Pati yaitu sebesar 40.845 ton/tahun. Kebutuhan tetes untuk pabrik ini

sebesar 12.680 ton/tahun sehingga dapat tercukupi. Dengan pertimbangan

biaya transport untuk bahan baku yang lebih murah, bahan baku tetes

(17)

b. Pemasaran Produk

Etanol banyak digunakan untuk industri jamu,industri kosmetik, industri

makanan minuman, industri obat – obatan, dan industri yang lain, maupun

rumah sakit yang ada di sekitar Jawa Tengah.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan

bahan baku dan pemasaran produk. Pengangkutan bahan baku dan produk

menggunakan jalur darat, dimana memberi kemudahan dalam pengoperasian

melalui fasilitas jalan raya.

d. Utilitas

Sarana pendukung seperti tersedianya air dari air tanah dan Sungai Juwana,

listrik diperoleh dari pasokan listrik Jawa - Bali dan lainnya diperlukan agar

proses produksi dapat berjalan dengan baik. Kebutuhan air dapat diambil dari

air sungai. Sedangkan listrik dari PLN UPJ Pati dan generator sebagai

cadangan. Kebutuhan bahan bakar Industrial Diesel Oil berasal dari Pertamina

dan batu bara berasal dari Kaltim Prima Coal.

e. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil diperlukan untuk menjalankan mesin

produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari Pati dan sekitarnya.

f. Buangan pabrik/limbah

Limbah cair berupa vinase yang berasal dari proses diolah terlebih dahulu di

(18)

Berikut adalah lokasi pendirian pabrik :

Gambar 1.1 Lokasi Pabrik Etanol

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam – macam proses pembuatan etanol

Dalam industri dikenal 2 (dua) cara pembuatan etanol, yaitu:

(19)

Adalah suatu proses pembuatan alkohol yang sama sekali tidak

menggunakan aktivitas enzim atau jasad renik.

Cara ini ada 2 macam, antara lain :

a. Catalytic hydration of ethylene process

Cara ini dilakukan dengan membuat ethylene lebih dahulu dengan

craking minyak bumi, kemudian gas hasil ethylene dihirolisa dengan

katalis asam menjadi etanol.

Reaksi :

CH2 = CH2 + H2O

→ C2H5OH

b. Sulfuric acid hydration of ethylene process

Ethylene ditambah H2SO4 (pekat) menghasilkan ethylhidro sulfonat.

Kemudian hasil ini ditambahkan diethyl dan dihidrolisis sehingga

terjadi etanol dan asam encer.

Reaksi :

CH2 = CH2 + H2SO4→ C2H5OSO2OH

2 CH2 = CH2 + H2SO4→ C2H5OSO2C2H5

C2H5OS2OH5 + C2H5OSO2C2H5 → 3C2H5OH + H2SO4

2. Cara Fermentasi

Fermentasi dapat juga didefinisikan sebagai suatu proses biokimia yang

menghasilkan energi, dimana komponen organik sebagai penerima energi.

(20)

kimia dalam substrat/bahan organik karena aktivitas enzim yang

dihasilkan jasad renik. Sebagai substrat adalah glukosa dan jasad reniknya

adalah Saccharomyces cereviseae. Bila bahan dasarnya karbohidrat maka

perlu dilakukan hidrolisis terlebih dulu sehingga menjadi gula (glukosa)

untuk kemudian difermentasi.

Reaksi :

C6H12O6

→ 2C2H5OH + 2CO2

Glukosa Etanol Karbondioksida

(21)

Tabel 1.3 Kelebihan dan Kelemahan Proses Pembuatan Etanol

Proses Kondisi Operasi Kelebihan Kelemahan

Catalytic

Yield etanol yang

dihasilkan tinggi

yakni 95%

- Bahan baku

minyak bumi

terbatas

- Kondisi operasi

cukup tinggi

Yield etanol yang

dihasilkan tinggi

yakni 95%

- Bahan baku

minyak bumi

terbatas

- Kondisi operasi

cukup tinggi

Fermentasi

P : 1 atm

T : 30 o C

- Yield etanol cukup

tinggi yakni 90%

- Bahan baku dari

bahan nabati yang

mudah diperoleh

- Konstruksi murah

- Perlu pemisahan

produk

- Kondisi operasi

harus sangat

dijaga.

Dari tabel 1.3 proses pembuatan etanol yang dipilih adalah proses pembuatan

(22)

Tabel 1.4 Perbandingan Proses Batch dan Proses Kontinyu

Batch Kontinyu

Terdapat beberapa unit yang didesign

untuk memulai dan berhenti secara

berkala (siklus batch)

Terdapat beberapa unit yang beroperasi

24 jam/hari, 7 hari/minggu, plant shut

down hanya untuk maintenance

Kapasitas produksi lebih kecil dari 10 x

106 lb/tahun

Kapasitas produksi lebih besar dari 10

x 106 lb/tahun

Produk biasanya disesuaikan dengan

musim (seasonal), dalam satu plant

dapat menghasilkan lebih dari 1 produk

utama

Produk yang dihasilkan hanya 1

produk utama dan tidak terpengaruh

oleh musim

Waktu reaksi yang sangat lama Waktu reaksi singkat

Pada satu vessel dapat digunakan lebih

dari satu macam operasi

Satu vessel hanya untuk satu macam

operasi

Membutuhkan lebih banyak alat

pengendalian proses

Alat pengendalian proses yang

dibutuhkan tidak terlalu banyak

(Douglas, 1988)

Dari tabel 1.4 produksi bioetanol dengan proses fermentasi kontinyu lebih dipilih

(23)

Tabel 1.5 Dasar Pemilihan Bahan Baku

Dasar Pemilihan Molase Pati Ethylene

Pretreatment Tidak perlu

Perlu (diubah

menjadi glukosa)

Tidak perlu

Ketersediaan

Mudah (tebu,

sorghum, molasses)

Mudah (jagung,

singkong, kentang)

Sulit

Sifat Terbarukan Terbarukan Tidak Terbarukan

Nilai guna Rendah (limbah)

Tinggi (bahan

baku)

Tinggi (bahan

baku)

Yield

250 liter etanol/1000

kg

200 liter

etanol/1000 kg

166 liter

etanol/1000 kg

Dari tabel 1.5 bahan baku yang dipilih untuk produksi bioetanol adalah bahan

baku berbasis gula, yaitu tetes atau molase.

1.4.2. Alasan Pemilihan Proses

Dari tabel 1.3, 1.4 dan 1.5 maka dipilih pembuatan bioetanol dengan cara

fermentasi proses kontinyu dan bahan baku tetes/molase. Pertimbangan

pemilihan proses ini adalah :

1. Konversi etanol dengan proses kontinyu yang relatif tinggi yaitu 93%

(24)

3. Kondisi operasi sangat menguntungkan jika ditinjau dari segi keamanan

dan perancangan alat. Hal ini dapat berpengaruh pada biaya perancangan

alat yang lebih murah.

4. Harga bahan baku yang murah, karena bahan baku merupakan limbah.

5. Bahan baku mudah diperoleh.

1.4.3. Kegunaan Produk

Kegunaan etanol adalah sebagai berikut :

1. Sebagai bahan pelarut, misalnya pelarut cat, pelarut minyak, dan lain –

lain.

2. Sebagai campuran minuman dan campuran.

3. Sebagai obat antiseptic dengan kadar 70% dan kepentingan farmasi.

4. Sebagai desinfektan peralatan medis/laboratorium

5. Sebagai bahan baku industri, misalnya industri etil asetat, etil eter, glycol,

etil klorida dan lain – lain.

6. Sebagai biofuel/bahan bakar pada konsentrasi > 99%.

1.4.4. Sifat Fisis dan Kimia Bahan

a. Molase

Sifat Fisika Molase (PG Trangkil,2010) :

 Komposisi molase adalah

(25)

- Air : 25%

- Abu : 8%

- Organic nonsugar : 5%

 Wujud : cair

 Warna : coklat

Sifat Kimia Molase (Olbrich, 1963) :.

 Molase dapat terdekomposisi membentuk buih dan CO2 jika

disimpan pada kondisi penyimpanan yang tidak sesuai, kondisi

penyimpanan yang sesuai yaitu pada temperatur rendah dan tekanan

atmosferik.

b. Air

Sifat Fisika (Perry, 1999)

 Rumus Molekul : H2O

 Berat molekul : 18,01 kg/kmol

 Wujud : Cairan

 Warna : Tidak berwarna

 Titik didih : 100oC

 Titik beku : 0oC

 Tekanan kritis : 218 atm

 Temperatur kritis : 374,2oC

(26)

Sifat Kimia (Hart, 2003) :

 Dalam bentuk ion, air terbentuk dari ion hidrogen (H+) dan ion

hidroksida (OH-)

H+ + OH- → H2O

 Reaksi adisi air (hidrasi) alkena (ethylene) akan membentuk alkohol

(etanol)

CH2 = CH2 + H2O → C2H5OH

c. Etanol

Sifat fisika Etanol (Perry, 1999) :

 Rumus Molekul : C2H5OH

 Berat molekul : 46,07 g/mol

 Titik didih : 78,32oC

 Titik lebur : -112 oC

 Wujud : Cair

 Spesifik Gravity : 0,786 pada 20oC

Sifat Kimia Etanol :

 Reaksi adisi air (hidrasi) alkena (ethylene) akan membentuk alkohol

(etanol)

CH2 = CH2 + H2O → C2H5OH

(27)

 Fermentasi glukosa dengan bantuan Saccharomyces cereviceae akan membentuk etanol (bioetanol).

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

(Faith Keyes, 1950)

1.4.5. Konsep Proses

Proses pembuatan bioetanol dari molase meliputi 4 tahap utama yaitu

persiapan bahan baku, pembuatan biokatalis, proses fermentasi dan pemurnian

etanol (distilasi). Pada tahap persiapan bahan baku, molase diencerkan

terlebih dahulu dengan menambahkan air sampai menghasilkan larutan

glukosa 15% (w/w). Sedangkan tahap persiapan biokalis dilakukan dengan

mengimmobilisasi cell Saccharomyces cereviseae dengan Ca alginat. Cell

yang telah terimmobilisasi tersebut disusun membentuk tumpukan (bed)

dalam reaktor. Fermentasi dilakukan dalam reaktor yang telah berisi

tumpukan biokatalis dan dilakukan secara kontinyu. Etanol hasil fermentasi

dengan kadar 8-10% dipisahkan dari pengotor dan inert dengan proses filtrasi,

(28)

(29)

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

1. Molase

 Komposisi molasses :

- Gula : 62%

- Air : 25%

- Abu : 8%

- Organic nonsugar : 5%

 Kapasitas panas : 0,5 cal/kg.oC

 Specific gravity : 1,42

 Viskositas (18o C) : 40 - 600 poise (pada 75 – 82 Brix)

(PG Trangkil, Pati)

2. Air

 Rumus molekul : H2O

 Berat molekul : 18,015 g/mol

 Wujud : cair

 Warna : tidak berwarna

(30)

 Specific gravity : 1

 Kemurnian : 100 % berat

2.1.2 Spesifikasi Produk

1. Etanol

 Rumus Molekul : C2H5OH

 Densitas : 0,788 kg/liter

 Titik didih : 78,32oC

 Titik beku : -112 oC

 Wujud : Cair

 Kemurnian : 95 % volume

 Impuritas ( air ) : 5 % volume

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi

Pembuatan etanol dari molase dengan proses fermentasi secara

kontinyu dilakukan dalam reaktor yang berisi tumpukan biokatalis.

Biokatalis dipersiapkan dengan mengimobilisasi Saccharomyces

(31)

untuk menjaga agar proses produksi etanol terus berjalan maka dibuat

lebih dari satu reaktor dan saat biokatalis diganti aliran umpan masuk

reaktor diswitch ke reaktor yang lain. Reaksi yang terjadi sebagai

berikut :

2 C6H12O6

→ 2 C2H5OH + 2 CO2 ...(II-1)

(Hart, 2003)

2.2.2 Tinjauan Termodinamika

1. Panas reaksi

→ △H = -118 kJ/mol ..(II-2)

Dari data di atas dapat terlihat bahwa harga H < 0 sehingga reaksi

merupakan reaksi eksotermis.

2. Energi bebas Gibbs dan konstanta kesetimbangan

- ...(II-3)

- ...(II-4)

...(II-5)

(Perry, 1999)

- ...(II-6)

(32)

[ (- ) ⁄ - ⁄ ]— - ⁄

3. Konstanta kesetimbangan reaksi pada 298 K

Dari persamaan (15.14) Smith Van Ness edisi 5

- ...(II-7)

⁄

4. Konstanta kesetimbangan reaksi pada suhu operasi 303 K (30oC)

Dari nilai konstanta kesetimbangan pada keadaan standar 298 K,

dihitung nilai konstanta kesetimbangan reaksi pada 303 K.

(33)

Karena harga konstanta kesetimbangan yang cukup besar, maka reaksi

pembentukan etanol merupakan reaksi irreversible.

2.2.3 Tinjauan Kinetika

Reaksi Fermentasi

2 C6H12O6

→ 2 C2H5OH + 2 CO2

Pembentukan produk pada proses fermentasi mengikuti metode

persamaan Monod untuk memudahkan proses perhitungan. Laju pengubahan

glukosa oleh yeast cell menjadi etanol dapat ditulis melalui persamaan umum

laju reaksi sebagai berikut :

Persamaan kecepatan reaksi (Monod’s Equation)



Km S S / )(1 P/Kp



Nilai parameter yang telah diketahui untuk persamaan kinetik (2-1) antara

(34)

Dengan :

-rA = kecepatan reaksi pengurangan C6H12O6, kg/m3.jam

KZ = konstanta kecepatan reaksi

Ym = fermentation power

Km = konstanta kecepatan reaksi

Ks = konstanta kecepatan reaksi

Kp = konstanta kecepatan reaksi

S = konsentrasi substrat (C6H12O6), kg/m3

P = konsentrasi produk (C2H5OH), kg/m3

(Wei Youh Kuu, 1982)

2.2.4 Kondisi Operasi

Kondisi operasi sangat menentukan jalannya proses untuk

menghasilkan produk. Pada perancangan ini dipilih kondisi operasi reaksi

fermentasi sebagai berikut :

Suhu : 30o C

Tekanan : 1 atm

Fase reaksi : cair

Waktu tinggal :2708,46 detik

Biokatalis : Cell : Saccharomyces cereviseae

(35)

Diameter : 0,004 m

Bulk density : 6,667 kg/m3

Umur : 20 hari - 60 hari

(Wei Youh Kuu, 1982)

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir ada tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir proses (Terlampir)

b. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.1)

(36)

Bab II Deskripsi Proses | 23 Molase 62 % berat glukosa

-Glukosa 10% volum + pengotor -Etanol

(37)

Bab II Deskripsi Proses | 24 Molase 62 % berat glukosa

1600,95 kg 10% volum + pengotor

6165,97 kg

Larutan Etanol 10% volum 5888,37 kg

(38)

commit to user

2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan Etanol dapat dibagi dalam tiga tahap yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap proses reaksi

3. Tahap pemurnian produk

2.3.2.1Tahap Persiapan Tetes / Molase dan Biokatalis

a. Persiapan Tetes / Molase

Bahan baku molase dengan komposisi glukosa (62%), air

(25%), abu (8%), dan senyawa nonsugar (5%) dari tangki

penyimpanan T-01 disaring untuk menghilangkan pengotor padat,

seperti serat dan lain -lain.

b. Pembuatan Biokatalis, Saccharomyces Cerevisiae teramobil Ca

Alginat

Dry yeast dikembangbiakkan dalam tangki seeding dengan

penambahan nutrien (KH2PO4 dan Na2PO4). Dari tangki seeding

dialirkan ke mixer dan dicampur dengan 2% support Na Alginat.

Keluaran mixer dimasukkan ke spray / atomizer dengan tujuan

mengubah larutan hasil mixer menjadi droplet. Droplet campuran

yeast dan sodium aginat ditampung dalam tangki yang berisi larutan

CaCl2 sehingga sodium alginate bereaksi dengan larutan CaCl2

membentuk Ca alginate. Beads yang terbentuk kemudian dilewatkan

(39)

commit to user

2.3.2.2Tahap Proses Reaksi

Molase dari tangki penyimpanan molase (T-01) dipompa ke mixer

M-01. Air pada suhu 30oC ditambahkan untuk mengencerkan molase

menjadi larutan glukosa (15% w). Dari mixer (M-01) larutan glukosa

(15% w) dipompa menuju reaktor R-01 A/B/C (paralel). Reaktor R-01

A/B/C merupakan reaktor packed bed dimana pada bagian shell berisi

tumpukan bed biokatalis (saccharomyces cereviciae yang di immobilisasi

pada Ca alginate). Reaksi yang terjadi di dalam fermentor :

2 C6H12O6

→ 2 C2H5OH + 2 CO2

Glukosa Etanol Karbondioksida

Reaksi fermentasi terjadi pada suhu 30 – 35oC, tekanan 1 atm dan

pH sebesar 5. Laju alir larutan glukosa (15% w) dari Mixer-01 sebesar

6617,27 kg/jamdan waktu tinggal dalam reaktor selama 2708,46 detik.

Larutan etanol yang terbentuk dan glukosa yang tidak bereaksi

dipompa menuju filter F-01 untuk memisahkan pengotor yang tercampur

dalam larutan etanol. Gas karbondioksida yang merupakan hasil samping

reaksi dilepaskan ke atmosfer.

2.3.2.3Tahap Pemurnian Produk

Campuran etanol dan air hasil proses fermentasi dilewatkan filter

F-01 A/B. Dari F-01 A/B, larutan etanol dipanaskan suhunya sampai

98,9oC dalam heat exchanger E-01. Dari E-01 dipompa menuju menara

(40)

commit to user

Umpan masuk menara distilasi MD-01 pada tekanan 1 atm dan

suhu 98,9oC. Jenis menara distilasi MD-01 adalah tray tipe sieve dan

umpan masuk pada plate ke – 6. Hasil atas MD-01 adalah larutan etanol

45% volum, yang akan dikondensasikan di condenser I (CD-01) pada

suhu 94,18o C. Dari CD-01 di pompa ke accumulator I (Acc-01),

kemudian dipompa untuk sebagian dijadikan refluks. Sebesar 19,08% w

dari CD-01 akan diumpankan ke menara destilasi II (MD-02). Sedangkan

hasil bawah akan dipompa ke unit pengolahan limbah.

Larutan etanol (45% v) hasil menara distilasi MD-01 dipompa ke

MD-02 pada tekanan 1 atm dan suhu 94,18o C. Jenis menara distilasi

MD-02 adalah tray tipe sieve dan umpan masuk pada plate ke – 7. Hasil atas

menara destilasi II (MD-02) adalah larutan etanol 95% volum yang akan

dikondensasikan di condenser II (CD-02) pada suhu 80,72o C. Dari CD-02

di pompa ke accumulator II (Acc-02), kemudian dipompa untuk sebagian

dijadikan refluks MD-02. Sebesar 19,08% w dari CD-02 diambil sebagai

larutan etanol produk. Sedangkan hasil bawahnya MD-02 dipompa ke unit

(41)

commit to user

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

2.4.1 Neraca Massa

Produk : Etanol 95%

Kapasitas : 5000 kL/tahun

Satu tahun produksi : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : Kg/jam

2.4.1.1 Neraca Massa Overall

Tabel 2.1 Jumlah Arus Input

Komponen

Nomor Arus Input (kg/jam)

1 2

Glukosa 992,59 -

Air 400,24 5016,32

Nonsugar 80,05 -

Abu 128,08 -

CO2 - -

Etanol - -

(42)

commit to user

Tabel 2.2 Jumlah Arus Output

Komponen

Nomor Arus Output (kg/jam)

5 7 9 10 11

Glukosa - - 69,84 - -

Air - 69,48 4578,64 32,63 735,81

Nonsugar - 80,05 - - -

Abu - 128,08 - - -

CO2 451,30 - - - -

Etanol - - 5,94 464,93 0,94

Total 6617,27

2.4.1.2Neraca Massa Tiap Alat

a. Neraca Massa Di sekitar Mixer (M-01)

Tabel 2.3 Neraca Massa di Sekitar Mixer (M-01)

Komponen

Input (kg/jam) Output (kg/jam)

F1 F2 F3

Glukosa 992,59 - 992,59

Air 400,24 5016,32 5416,56

Abu 128,08 - 128,08

Nonsugar 80,05 - 80,05

Total

1600,95 5016,32

(43)

commit to user

b. Neraca Massa di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B/C)

Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B/C)

Komponen

F3 F4 F5

Etanol - 471,81 -

Glukosa 992,59 69,48 -

Air 5416,56 5416,56 -

Abu 128,08 128,08 -

Nonsugar 80,05 80,05 -

CO2 - - 451,30

Total 6617,27

6165,97 451,30

(44)

commit to user

c. Neraca Massa di sekitar Filter (F-01)

Tabel 2.5 Neraca Massa di Sekitar Filter (F-01)

Komponen

F4 F6 F7

Etanol 471,81 471,81 -

Glukosa 69,48 69,48 -

Air 5416,56 5347,08 69,48

Abu 128,08 - 128,08

Nonsugar 80,05 - 80,05

Total 6165,97

5888,37 277,61

6165,97

d. Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi I (MD-01)

Tabel 2.6 Neraca Massa di Sekitar Menara Destilasi I (MD-01)

Komponen

F6 F8 F9

Etanol 471,81 465,87 5,94

Air 5347,08 768,44 4578,64

Glukosa 69,48 69,48

Total 5888,37

1234,31 4654,06

(45)

commit to user

e. Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi II (MD-02)

Tabel 2.7 Neraca Massa di Sekitar Menara Destilasi II (MD-02)

Komponen

F8 F10 F11

2.4.2 Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ

c. Neraca Panas di Sekitar Mixer (M-01)

Tabel 2.8 Neraca Panas di Sekitar Mixer (M-01)

Komponen Qin (kJ) Qout (kJ)

Arus F1 F2 F3

Air 8384,55 105085,97 113470,53

Glukosa 6522,97 0,00 6522,97

Total panas 199584,16 105085,97 304670,13

(46)

commit to user

d. Neraca Panas di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B/C)

Tabel 2.9 Neraca Panas di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B/C)

Komponen

Qin (kJ) Qout (kJ)

F3 F4 F5

Etanol - 4644,82 -

Air 37823,51 94911,16 -

Glukosa 2174,30 382.32 -

Abu 31148,12 78242,20 -

Nonsugar 30404,53 76374,35 -

CO2 - - 48710,04

Total 101550,46 254554,86 48710,04

Jumlah 303264,90

Reaksi 201714,44 -

(47)

commit to user

e. Neraca Panas di Sekitar Filter (F-01)

Tabel 2.10 Neraca Panas di Sekitar Filter (F-01)

Komponen

F4 F6 F7

Etanol 13934,47 13934,47 -

Glukosa 1146,95 1146,95 -

Air 284733,48 281081,11 3652,37

Abu 234726,61 - 234726,61

Nonsugar 229123,05 - 229123,05

Total 763664,57

296162,54 467502,03

(48)

commit to user

f. Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi I (MD-01)

Tabel 2.11 Neraca Panas di Sekitar Menara Destilasi I (MD-01)

Komponen

F6 F8 F9

Etanol 53636,94 49139,26 686,76

Air 2007371,21 266958,93 1747189,14

Jumlah 2061008,15

316098,19 1747875,91

2063974,10

Reboiler 11089163,53 -

Kondender - 11086197,58

(49)

commit to user

g. Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi II (MD-02)

Tabel 2.12 Neraca Panas di Sekitar Menara Destilasi II (MD-02)

Komponen

F8 F10 F11

Etanol 49137,66 38456,83 108,72

Air 266951,38 9166,64 276593,09

Jumlah 316089,03

47623,48 276701,81

324325,28

Reboiler 2293254,77 -

Kondender - 2285018,52

(50)

commit to user

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.5.1 Lay out pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari

seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting

untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja

serta keselamatan proses. Tata letak pabrik etanol dapat dilihat pada gambar 2.3.

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu :

a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran

operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses,

kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh

pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses

berlangsung dipusatkan.

(51)

commit to user

Keterangan gambar :

1. Area perluasan

2. Utilitas

3. Unit pengolahan limbah

4. Area proses

10.Laboratorium

11.Gudang

12.Parkir karyawan

13.Pos keamanan

14.Garasi

15.Pemadam kebakaran

(52)

commit to user

17.Pos keamanan

18.Bengkel

19.Parkir

20.Pos keamanan

Gambar 2.3 Lay Out Pabrik Etanol

2.5.2 Lay out peralatan

Lay out peralatan pada pabrik etanol dapat dilihat pada gambar 2.4.

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses

pada pabrik etanol, antara lain :

1. Aliran bahan baku dan produk

2. Aliran udara

3. Pencahayaan

4. Lalu lintas manusia

5. Pertimbangan ekonomi

6. Jarak antar alat proses

(53)

commit to user

Keterangan :

1. T-01 : Tangki Molase 2. M-01 : Mixer

3. R-01/02/03 : Reaktor 4. F-01 : Filter

(54)

(55)

BAB III

SPESIFIKASI ALAT

3.1Mixer

3.1.1 Dimensi Mixer

Fungsi : Mencampur umpan molase 62% berat dengan fresh feed

water menjadi larutan glukosa 15% berat

Kode Alat : M-01

Tipe : Silinder tegak dengan torispherical head and bottom

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T = 300C

P = 1 atm

t = 10 menit

Material : Carbon steels SA-283 grade C

Volume : 1,1878 m3

Diameter : 1,0786 m

Tinggi shell : 1,0786 m

Tebal shell : 0,0048 m

Tinggi head : 0,2410 m

Tebal head : 0,0048 m

(56)

3.1.2 Dimensi Pengaduk

Jenis : Marine Propeller dengan 3 blade dan 4 baffle

Jumlah : 1 buah

Diameter : 0,3595 m

Kecepatan : 208,3373 rpm

Daya : 3 Hp

3.2 Reaktor

Kode : R-01 A/B/C

Fungsi : sebagai tempat berlangsungnya reaksi glukosa menjadi etanol

dan CO2 dengan biokatalis Immobilized Cells

Tipe : Single Bed Catalytic Reactor

Jumlah : 6 buah

Kondisi operasi : T = 300C

P = 1 atm

t = 2708,46 detik

Non isotermal dan adiabatis

Bahan biokatalis : Cell = Saccharomyces cereviseae

Support = Ca Alginat

Volume : 6,7605 m3

(57)

Tinggi shell : 7,6190 m

Tebal shell : 0,0476 m

Jenis head : Torispherical Dished Head

Tinggi head : 0,2202 m

Tebal head : 0,0476 m

Tinggi total : 8,0593 m

3.3Filter

Kode : F-01 A/B

Fungsi : Memisahkan padatan terlarut keluaran Reaktor

Tipe : Plate and Frame Filter

Jumlah : 2 buah

Kondisi Operasi : P = 1 atm

T = 37,5560C

Luas Frame : 4,921 m2

Lebar Frame : 2,22 m

Tinggi Frame : 2,22 m

Tebal Frame : 0,01 m

Jumlah Frame : 140 buah

(58)

3.4Menara Destilasi

Tabel 3.1 Spesifikasi Menara Destilasi

Spesifikasi Menara Destilasi 1 Menara Destilasi 2

Kode MD-01 MD-02

Fungsi

Memisahkan produk

etanol dan air dengan top

product larutan etanol

45% volum

Memisahkan produk

etanol dan air dengan top

product larutan etanol 95% volum

Jenis Tray column Tray column

Jumlah 1 buah 1 buah

Material Carbon steel SA 285 C Carbon steel SA 285 C

Tekanan operasi 1 atm 1 atm

Suhu top 96,92o C 82,969o C

Suhu bottom 99,99oC 99,99oC

Diameter 1,143 m 1,346 m

Tebal shell atas 0,0048 m (0,1875 in) 0,0048 m (0,1875 in)

Tebal shell bawah 0,0159 m (0,625 in) 0,0048 m (0,1875 in)

Jenis head Torispherical head Torispherical head

Tinggi head atas 0,0058 m 0,00676 m

Tinggi head bawah 0,00584 m 0,00676 m

(59)

Tabel 3.1 Spesifikasi Menara Destilasi (Lanjutan)

Spesifikasi Menara Destilasi 1 Menara Destilasi 2

Tebal head bawah 0,0635 m (0,25 in) 0,0635 m (0,25 in)

Jenis plate Sieve tray Sieve tray

Jumlah plate 47 52

Plate spacing 0,5 m 0,5 m

Feed plate Plate ke-6 dari atas Plate ke-7 dari atas

Tinggi total 30,22 m 33,47 m

3.5Condenser

Tabel 3.2 Spesifikasi Condenser

Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2

Kode alat CD – 01 CD – 02

Fungsi Mengkondensasikan uap

hasil atas menara

destilasi 1

Mengkondensasikan uap

hasil atas menara

destilasi 2

Tipe Shell and Tube Shell and tube

Beban panas 11.086.197,58 kJ/jam 2.285.018,52 kJ/jam

Luas transfer panas 1138,36 ft2 343,26 ft2

(60)

Tabel 3.2 Spesifikasi Condenser (Lanjutan)

Shell side

Fluida Vapor top product

MD-01

Vapor top product MD-02

Laju alir 6466,35 kg/jam 2588,93 kg/jam

Material Stainless steel SA 283 grade C

Suhu masuk 96,92 oC 82,969 oC

Suhu keluar 94,188 oC 80,717 oC

ID shell 39 in 23,25 in

Baffle 29,25 in 17,44 in

Pass 1 1

Presssure drop 1,97 psi 1,95 psi

Tube side

Fluida Air pendingin Air pendingin

Laju alir 216.326,37 kg/jam 44.587,855 kg/jam

Material Cast steel

Suhu masuk 30o C 30o C

Suhu keluar 40o C 40o C

OD tube 0,75 in 0,75 in

(61)

Tabel 3.2 Spesifikasi Condenser (Lanjutan)

Susunan Triangular Triangular

BWG 18 18

Jumlah tube 965 219

Pitch 1 in 1 in

Pass 2 2

Rd required 0,003 hr.ft2F/BTU 0,003 hr.ft2F/BTU Rd calculated 0,0032 hr.ft2F/BTU 0,0035 hr.ft2F/BT

3.6Reboiler

Tabel 3.3 Spesifikasi Reboiler

Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2

Kode alat RB – 01 RB – 02

Fungsi Menguapkan sebagian

liquid hasil bawah

menara destilasi 1

Menguapkan sebagian

liquid hasil bawah

menara destilasi 2

Tipe Kettle Kettle

(62)

Tabel 3.3 Spesifikasi Reboiler (Lanjutan)

Beban panas 11.089.163,53 kJ/jam 2.293.254,77 kJ/jam

Panjang pipa 1,8288 m 1,8288 m

Shell side

Fluida Hasil bawahMD-01 Hasil bawahMD-02

Material Stainless steel SA 283 grade C

Suhu keluar 99,9994 oC 99,9994 oC

ID shell 29 in 15,25 in

Baffle 21,75 in 11,44 in

Pass 1 1

Presssure drop Diabaikan Diabaikan

Tube side

Fluida Steam Steam

Material Cast steel

Suhu masuk 143,33o C 143,33o C

(63)

Tabel 3.3 Spesifikasi Reboiler (Lanjutan)

OD tube 0,75 in 0,75 in

ID tube 0,652 in 0,652 in

BWG 18 18

Jumlah tube 573 119

Susunan Triangular Triangular

Pitch 1 in 1 in

Pass 2 2

Rd required 0,001 hr.ft2F/BTU 0,001 hr.ft2F/BTU Rd calculated 0,0013 hr.ft2F/BTU 0,0013 hr.ft2F/BT

3.7Accumulator

Tabel 3.4 Spesifikasi Accumulator

Spesifikasi Accumulator 1 Accumulator 2

Kode alat ACC – 01 ACC – 02

Fungsi Menyimpan kondensat

larutan etanol dari CD-01

Menyimpan kondensat

larutan etanol dari CD-02

(64)

Tabel 3.4 Spesifikasi Accumulator (Lanjutan)

Spesifikasi Accumulator 1 Accumulator 2

Jumlah 1 buah 1 buah

Suhu operasi 94,19 oC 80,717 oC

Tekanan operasi 1 atm 1 atm

Volume 1,41 m3 0,6736 m3

Shell

Diameter 0,824 m 0,6438 m

Panjang shell 2,473 m 1,9314 m

Tebal shell 0,004763 m (0,1875 in) 0,004763 m (0,1875 in)

Head

Tebal head 0,004763 m (0,1875 in) 0,004763 m (0,1875 in)

Panjang head 0,193 m 0,166 m

(65)

3.8 Tangki Penyimpanan

Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki

Spesifikasi Tangki Bahan Baku Tangki Produk

Kode alat T-01 A/B/C T-02

Fungsi Menyimpan molase

selama 30 hari

Menyimpan produk etanol

95% selama 30 hari

Tipe Tangki silinder tegak

dasar rata dan atap

conical

Tangki silinder tegak dasar

rata dan atap conical

Volume 2620 bbl (110.040

gallon)

3670 bbl (154.140

gallon)

Suhu operasi 30 oC 35 ºC

Tekanan operasi 1 atm 1 atm

(66)

Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki (Lanjutan)

Spesifikasi Tangki Bahan Baku Tangki Produk

Course 3 0,5625 in (0,0143 m) 0,5625 in (0,0143 m)

Course 4 0,5 in (0,0127 m) 0,5625 in (0,0143 m)

Course 5 0,4375 in (0,0111 m) 0,5 in (0,0127 m)

Course 6 0,5 in (0,0127 m)

Course 7 0,4375 in (0,0111 m)

Tebal head 0,4375 in (0,0111 m) 0,4375 in (0,0111 m)

Tinggi head 1,3867 m 1,3867 m

Sudut θ 20o 20o

(67)

3.9Heat Exchanger

Tabel 3.6 Spesifikasi Heat Exchanger

Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2

Kode alat HE – 01 HE - 02

Fungsi Memanaskan larutan

etanol sebagai umpan

menara distilasi I

Menurunkan suhu

larutan etanol 95%

keluaran ACC-02

untuk disimpan dalam

storage tank.

Tipe Double pipe Double pipe

Beban panas 1.439.967,228 kJ/jam 51.739,261 kJ/jam

Annulus

Fluida Steam Larutan etanol 95%

Material Carbon Steel SA 283 grade C

Suhu keluar 143,33 oC 40 oC

OD 2,38 in (0,06045 m) 2,38 in (0,06045 m)

ID 2,067 in (0,0525 m) 2,067 in (0,0525 m)

(68)

Tabel 3.6 Spesifikasi Heat Exchanger (Lanjutan)

Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2

Inner pipe

Fluida Larutan etanol Pendingin air

Material Cast steel

Suhu masuk 37,5597 oC 30 oC

Suhu keluar 98,918 oC 40 oC

OD 1,66 in (0,042 m) 1,66 in (0,042 m)

ID 1,38 in (0,035 m) 1,38 in (0,035 m)

Pressure drop 8,61 psi 0,0619 psi

(69)

3.10 Pompa

Tabel 3.7 Spesifikasi Pompa

Spesifikasi Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3

Kode alat P – 01 P – 02A/B/C P – 03

Fungsi Mengalirkan molase

dari T-01 ke mixer

M-01

Mengalirkan larutan

glukosa dari mixer

M-01ke reaktor

R-01 A/B/C

Mengalirkan larutan

etanol dari reaktor

R-01 ke filter F-R-01

Jenis Centrifugal Centrifugal Centrifugal

Kapasitas 6,042 gpm 10,651 gpm 31,972 gpm

Power pompa 0,0833 HP 0,3333 HP 3 HP

Power motor 0,125 HP 0,5 HP 5 HP

NPSHrequired 0,9417 ft 1,3742 ft 2,859 ft

NPSHavailable 5, 3376 ft 36,1845 ft 28,549 ft

Pipa

Nominal 1 in 1,25 in 2 in

SN 40 40 40

(70)

Tabel 3.7 Spesifikasi Pompa (Lanjutan)

Spesifikasi Pompa 4 Pompa 5 Pompa 6

Kode alat P – 04 P – 05 P – 06

Fungsi Mengalirkan

larutan etanol

dari filter F-01

ke MD-01

Mengalirkan hasil

atas MD-01 sebagi

reflux dan menuju MD-02

Mengalirkan hasil

atas MD-02 sebagi

reflux dan menuju T-02

Jenis Centrifugal Centrifugal Centrifugal

Kapasitas 31,367 gpm 40,112 gpm 18,359 gpm

Power pompa 2 HP 2 HP 1,5 HP

Power motor 3 HP 3 HP 2 HP

NPSHrequired 2,8232 ft 3,3262 ft 1,977 ft

NPSHavailable 97,4847 ft 62,3460 ft 62,3494 ft

Pipa

Nominal 2 in 2,5 in 1,5 in

SN 40 40 40

(71)