PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN METIL ESTER DARI PALM FATTY ACID
DISTILLATE (PFAD)DENGAN PROSES ESTERIFIKASI DENGAN KAPASITAS 150.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
ADE ZULFIKAR A.
040405035
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2010
PRAKATA
Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metil Ester dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dengan proses Esterifikasi dengan kapasitas 150.000 ton/tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Maulida, ST MSc sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.
5. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.
6. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Suwarni dan Ayahanda Ibrahim Gani Marpaung, yang tidak pernah lupa memberikan do’a, motivasi dan semangat kepada penulis.
7. Kakanda Penulis Dedi Aksaris Arief, Indra Rahmadi, Silvia Dewi Yuniarti, dan Evi Yusnita Sari yang selalu memberi dukungan dan do’anya.
8. Teman-teman stambuk ‘04 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
9. Teman seperjuangan Indra Wahyudi sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
10. Adik-adik junior stambuk ’05, ’06, dan ’07.
11. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2010 Penulis,
Ade Zulfikar 040405035
INTI SARI
Pembuatan Meti Ester dapat dilakukan dengan proses Esterifikasi Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dengan kondisi operasi pada suhu 30 0C dan tekanan 1 atm.
Pabrik Metil Ester ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 150.000 ton/tahun (18.939,3939 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Kabupaten Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 30.000 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 276 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi fungsionil dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik metil ester, adalah:
- Total modal investasi : Rp. 2.018.851.975.664,53,- - Biaya produksi : Rp. 470.231.981.777,38,- - Hasil penjualan per tahun : Rp. 1.179.969.701.760,- - Laba bersih : Rp. 496.833.903.987,84,- - Profit Margin : 60,15 %
- Break even point (BEP) : 33,81 % - Return of Investment : 26,41%
- Pay Out Time : 4 tahun - Return of Network : 41,02 % - Internal Rate of Return : 34,49 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Metil Ester ini layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
INTI SARI ... ii
DAFTAR ISI... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR...x BAB I PENDAHULUAN...I-1 1.1 Latar Belakang ...I-1 1.2 Rumusan Masalah ...I-2 1.3 Tujuan Rancangan...I-2 1.4 Manfaat ...I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...II-1 2.1 Kelapa Sawit ...II-1
2.2 Metil ester ...II-2 2.3 Proses Pembuatan Metil ester ...II-4 2.4 Hasil Samping Pembuatan Metil Ester dengan Bantuan Katalis ...II-6 2.5 Seleksi Proses...II-7
2.6 Deskripsi Proses...II-7 2.7 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk...II-8 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA PANAS... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik... VI-7 BAB VII UTILITAS ...VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ...VII-1 7.2 Kebutuhan Air...VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ...VII-10 7.4 Kebutuhan Lisrtik ...VII-11
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ...VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah ...VII-12 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ...VII-13 7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah ...VII-30 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.5 Sistem Kerja... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-13 9.7 Analisa Jabatan ... IX-15
9.8 Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan ... IX-15 9.9 Kesejahteraan Staf dan Karyawan ... IX-17 BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.2 Biaya Produksi Total... X-4 10.3 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan ... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA...L.A-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS... L.B-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT... L.C-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS DAN
SPESIFIKASI PERALATAN...L.D-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... L.E-1
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Proyeksi Kebutuhan Biodisel...I-2 Tabel 2.1 Produksi Biodisel di Berbagai Negara Eropa ...II-3 Tabel 2.2 Proyeksi Timna Pengembangan BBN akan kebutuhan Biodisel ...II-4 Tabel 3.1 Neraca Massa Heater ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pecampur I (M-101)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Esterifikasi (R-101)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Dekanter I (FL-101) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Separator Flash Drum I (D-101) ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Evaporator (D-102) ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Reaktor Netralisasi (R-102)... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Cooler... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Dekanter II (FL-102) ... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Esterifikasi (R-101) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Heater 2 (E-102)... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 3 (E-103)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Reaktor Netralisasi ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-104) ... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Metil ester ... VI-2 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas ...VII-1 Tabel 7.2 Pemakaian Air untk Kebutuhan Domestik...VII-4 Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Silau Asahan...VII-4 Tabel 7.4 Syarat Air Umpan Ketel Uap ...VII-7 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-8 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya ... IX-13 Tabel 9.2 Perincian Gaji Pegawai ... IX-15 Tabel 10.1 Modal Investasi Tetap Langsung ... X-1 Tabel 10.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung... X-2
Tabel 10.3 Modal Kerja ... X-3 Tabel 10.4 Biaya Tetap ... X-4 Tabel 10.5 Biaya Variabel... X-4 Tabel L.A-1 Data Berat Molekul Trigliserida...L.A-2 Tabel L.B-1 Data Cp (kJ/mol) ... L.B-1 Tabel L.B-2 Konstribusi Gugus untuk Metode Missenard ... L.B-1 Tabel L.B-3 Konstribusi Gugus untuk Metode Joback... L.B-3 Tabel L.B-4 Panas Reaksi Pembentukan ... L.B-9 Tabel L.B-5 Data Steam dan Air Pendingin yang Digunakan... L.B-9 Tabel L.B-6 Perhitungan Panas Bahan Masuk Heater 1 (E-101) ... L.B-10 Tabel L.B-7 Perhitungan Panas Bahan Keluar Heater 1 (E-101) ... L:B-10 Tabel LB-8 Perhitungan Panas Bahan Masuk Reaktor Esterifikasi (R-101) LB-12 Tabel LB-9 Perhitungan Panas Bahan Masuk Reaktor Esterifikasi (R-101) LB-12 Tabel LB-10 Perhitungan Panas Bahan Keluar Reaktor Esterifikasi (R-101) LB-13 Tabel LB-11 Perhitungan Panas Bahan Masuk Heater 2 (E-102) ... LB-14 Tabel LB-12 Perhitungan Panas Bahan Keluar Heater 2 (E-102) ... LB-14 Tabel LB-13 Perhitungan Panas Bahan Masuk Heater 3 (E-103) ... LB-15 Tabel LB-14 Perhitungan Panas Bahan Keluar Heater 2 (E-102) ... LB-14 Tabel LB-15 Perhitungan Panas Bahan Masuk Reaktor esterifikasi (R-101) LB-18 Tabel LB-16 Perhitungan Panas Bahan Masuk Reaktor esterifikasi (R-101) LB-18 Tabel LB-17 Perhitungan Panas Bahan Keluar Reaktor esterifikasi (R-101) LB-18 Tabel LB-18 Perhitungan Panas Bahan Masuk Cooler (E-104) ... LB-19 Tabel LB-19 Perhitungan Panas Bahan Keluar Cooler (E-104) ... LB-120 Tabel L.C-1 Komposisi PFAD... L.C-1 Tabel L.C-2 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ... L.C-4 Tabel L.C-3 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Metanol (T-103)L.C-7 Tabel L.C-4 Komposisi Bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat 2 . L.C-12 Tabel L.C-5 Komposisi Bahan pada Tangki Sabun... L.C-15 Tabel L.C-6 Komposisi Bahan pada Tangki Biodisel ... L.C-17 Tabel L.C-7 Komposisi Bahan pada Alur 1... L.C-20 Tabel L.C-8 Komposisi Bahan pada Alur 6... L.C-29 Tabel L.C-9 Spesifikasi Bahan yang melalui Pompa 4... L.C-29
Tabel L.C-10 Komposisi Bahan pada Pompa 5 ... L.C-32 Tabel L.C-11 Spesifikasi Bahan pada Pompa 5... L.C-33 Tabel L.C-12 Komposisi Bahan pada Pompa 6 ... L.C-36 Tabel L.C-13 Spesifikasi Bahan pada Pompa 6... L.C-36 Tabel L.C-14 Komposisi Bahan pada Pompa 7 ... L.C-39 Tabel L.C-15 Spesifikasi Bahan pada Pompa 7... L.C-40 Tabel L.C-16 Komposisi Bahan pada Pompa 9 ... L.C-45 Tabel L.C-17 Spesifikasi Bahan pada Pompa 9... L.C-46 Tabel L.C-18 Komposisi Bahan pada Pompa 10 ... L.C-49 Tabel L.C-19 Spesifikasi Bahan pada Pompa 10... L.C-49 Tabel L.C-20 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur I ... L.C-57 Tabel L.C-21 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur II ... L.C-61 Tabel L.C-22 Komposisi Bahan pada Evaporator ... L.C-66 Tabel L.C-23 Komposisi Bahan pada Dekanter I ... L.C-93 Tabel L.C-24 Viskositas bahan pada Dekanter I ... L.C-94 Tabel L.C-24 Viskositas umpan pada Dekanter I ... L.C-94 Tabel L.C-25 Densitas Komponen Larutan Bawah (A)... L.C-95 Tabel L.C-26 Densitas Komponen Larutan Atas (B)... L.C-95 Tabel L.C-27 Komposisi Bahan pada Dekanter II... L.C-99 Tabel L.C-28 Densitas Komponen Larutan Bawah (A)... L.C-99 Tabel L.C-29 Densitas Komponen Larutan Atas (B)... L.C-100 Tabel L.C-30 Komosisi bahan pada Reaktor Esterifikasi... L.C-106 Tabel L.C-31 Komosisi bahan pada Reaktor Netralisai... L.C-111 Tabel L.E-1 Perincian Harga Bangunan ... L.E-1 Tabel L.E-2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... L.E-3 Tabel L.E-3 Perkiraan Harga Peralatan Produksi Impor ... L.E-5 Tabel L.E-4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas Impor... L.E-6 Tabel L.E-5 Perakiraan Harga Alat Produksi Non-Impor ... L.E-6 Tabel L.E-6 Perakiraan Harga Alat Utilitas Non-Impor... L.E-7 Tabel L.E-7 Biaya Sarana Transportasi ... L.E-9 Tabel L.E-8 Perincian Gaji Pegawai... L.E-12 Tabel L.E-9 Pajak Bumi dan Bangunan... L.E-15
Tabel L.E-10 Perincian Modal Kerja ... L.E-16 Tabel L.E-11 Perkiraan Biaya Depresiasi... L.E-17 Tabel L.E-12 Biaya Perawatan ... L.E-18 Tabel L.E-13 Perhitungan IRR (Internal Rate of Return)... L.E-25
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pompa ... VI-3 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki ... VI-3 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Reaktor... VI-4 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Heater dan Cooler... VI-5 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Kompressor... VI-5 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Dekanter... VI-6 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Flash Drum ... VI-6 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metil ester ... VIII-9 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Metil ester... IX-11 Gambar L.E-1 Grafik Break Event Point (BEP)... L.E-24
