Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Melalui Proses Pirolisis Cepat Dengan Kapasitas Produksi 12.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BIO OIL DENGAN BAHAN BAKU TANDAN

KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PIROLISIS

CEPAT

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 12.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

TONI RIZKI ARUAN NIM : 080405010

D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Allah swt atas segala berkat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, yang berjudul:

“Pra rancangan pabrik pembuatan bio oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit melalui proses pirolisis cepat dengan kapasitas produksi 12.000 ton/tahun.”

Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis banyak menerima bimbingan, saran dan bantuan dari berbagai pihak dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis Bapak T. M. Aruan dan Ibu Ratna Susilawati yang telah banyak berkorban materi dan memberikan didikan, semangat serta doa untuk penulis.

2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Penguji I yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama Penulis menyusun Tugas Akhir ini.

3. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama Penulis menyusun Tugas Akhir ini.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Ibu Dr. Ir. Fatimah MT., selaku Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dan Dosen Penguji I atas saran-sarannya demi kesempurnaan tugas akhir ini.

7. Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku Dosen Penguji II atas saran-sarannya demi kesempurnaan tugas akhir ini.

8. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Kimia dan khususnya kepadaBapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si yang telah sangat membantu dan

selalu memberikan jalan keluar kepada penulis ketika menghadapi kesulitan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan selama Penulis mengenyam pendidikan di Teknik Kimia.

10.Kakak Tina Ayu Sartika Aruan dan adik Bintang Kasih Aruan yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

11.Keluarga besar Bapak Dr.Ir. Marwan Affandi M.Eng dan Ibu Dra. Sri Wahyuni yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

12.Ranggita Dwi Nindya Affandi atas kerja sama dan bantuannya sebagai partner selama melaksanakan Kerja Praktek, Penelitian dan Tugas Akhir dan selalu memberi dukungan dan motivasi yang besar kepada penulis.

13.Teman-teman Angkatan 2008 yang telah banyak memberikan motivasi, dorongan, dan saran dalam penulisan Tugas Akhir ini. Semoga persahabatan diantara kita tidak berakhir hanya di Teknik Kimia ini saja.

14.Abang dan Kakak stambuk atas setiap informasi dan saran yang diberikan dalam penyusunan tugas akhir ini.

15.Teman-teman asisten di Laboratorium Operasi Teknik Kimia yang selalu membantu dan memberikan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 16.Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut

memberikan bantuan kepada Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari pembaca. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca, khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.

Medan, Januari 2013 Penulis,

Toni Rizki Aruan (080405010)

INTI SARI

Pembuatan Bio Oil dilakukan dengan proses pirolisis cepat tanpa menggunakan oksigen dengan menggunakan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi dalam reaktor fluidized bed pada suhu 500oC dan tekanan 4 atm.

Pabrik Bio Oil ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan berlokasi di Kabupaten Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 17.303,3 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 250 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan Bio Oil ini adalah:

 Total Modal Investasi : Rp 332.374.513.833,97,-

 Total Biaya Produksi : Rp 137.349.498.935,-

 Hasil Penjualan : Rp 400.975.063.507,11,-

 Laba Bersih : Rp 188.861.354.459,-

 Profit Margin (PM) : 65,417 %

 Break Even Point (BEP) : 27,680 %

 Return on Investment (ROI) : 56,822 %

 Pay Out Time (POT) : 2tahun

 Return on Network (RON) : 94,703 %

 Internal Rate of Return (IRR) : 72,92 

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit ini layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xi BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan Perancangan ... I-4 1.4 Ruang Lingkup Perancangan ... I-4 1.5 Manfaat Perancangan ... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Biomassa ... II-1 2.2 Bio Oil ... II-2 2.3 Pirolisis ... II-3 2.4 Seleksi Proses ... II-5 2.5 Deskripsi Proses ... II-5 2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ... II-6 2.5.2 Proses Pirolisis Cepat... II-6 2.5.3 Tahap Pemurnian ... II-6 2.6 Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-7 2.7 Spesifikasi Bahan Baku ... II-7 2.7.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) ... II-7 2.7.2 Nitrogen ... II-8 2.7.3 Kalium Karbonat (K2CO3) ... II-8

2.7.4 Air (H2O) ... II-8

2.8 Spesifikasi Produk ... II-9 2.8.1 Produk Utama ... II-9

2.8.1.1 Bio Oil (C3H8O) ... II-9

2.8.2 Produk Samping ... II-10 2.8.2.1 Arang ... II-10 2.8.2.2 Gas Tidak Terkondensasi ... II-10 2.8.2.2.1 Metana (CH4) ... II-10

2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2) ... II-11

2.8.2.2.3 Gas Hidrogen (H2) ... II-12

BAB III NERACA MASSA ... III-1 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-2 6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3 6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ... VI-9 6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-10 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-16 BAB VII UTILITAS ... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (steam) ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.2.1 Kebutuhan Air Proses ... VII-2 7.2.2 Kebutuhan Air Lainnya ... VII-3 7.2.3 Screening ... VII-5 7.2.4 Sedimentasi ... VII-5 7.2.5 Klarifikasi ... VII-6 7.2.6 Filtrasi ... VII-7 7.2.7 Demineralisasi ... VII-7 7.2.7.1 Penukar Kation (Cation Exchanger) ... VII-8 7.2.7.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ... VII-9 7.2.8 Deaerasi ... VII-10 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-12 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-12 7.6.1 Bak Penampungan (BP) ... VII-14 7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA)... VII-14 7.6.3 Bak Netralisasi (BN) ... VII-15 7.6.4 Unit Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge VII-16 7.6.5 Tangki Sedimentasi (TS) ... VII-19 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-19 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.1.1 Faktor Primer/Utama ... VIII-1 8.1.2 Faktor Sekunder ... VIII-2 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-8 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-6 9.4.3 Direktur ... IX-6 9.4.4 Sekretaris ... IX-7 9.4.5 Manajer Produksi ... IX-7 9.4.6 Manajer Teknik ... IX-7 9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan ... IX-8

9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ... IX-8 9.5 Sistem Kerja ... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-9 9.7 Sistem Penggajian ... IX-11 9.8 Tata Tertib ... IX-13 9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-13 BAB X ANALISIS EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (MCI) . X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-3 10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4 10.2 Total Penjualan / Total Sales ... X-5 10.3 Bonus Perusahaan ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi / Laba Usaha ... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-6 10.5.1 Profit Margin (PM)... X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) ... X-6 10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-7 10.5.5 Return on Network (RON) ... X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-8 BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xv LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS . LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi Indonesia ... I-1 Gambar 2.1 Skema Reaktor Fluidized Bed ... II-5 Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ... VI-4 Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-4 Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali ... VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki ... VI-12 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Pompa ... VI-12 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Reaktor ... VI-13 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Cooler ... VI-14 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Knock Out Drum ... VI-14 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Compressor ... VI-15 Gambar 6.10 Instrumentasi pada Absorber ... VI-15 Gambar 6.11 Instrumentasi pada Stripper... VI-16 Gambar 6.12 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ... VI-17 Gambar 9.1 Struktur organisasi Pabrik Pembuatan Bio Oil ... IX-16 Gambar LA.1 Diagram Alir Unit Persiapan Tandan Kosong Kelapa Sawit LA-2 Gambar LA.2 Diagram Alir Reaktor Fluidized Bed ... LA-3 Gambar LA.3 Diagram Alir Combuster ... LA-6 Gambar LA.4 Diagram Alir Siklon 1 ... LA-18 Gambar LA.5 Diagram Alir Siklon 2 ... LA-20 Gambar LA.6 Diagram Alir Kondensor ... LA-21 Gambar LA.7 Diagram Alir Knock Out Drum ... LA-22 Gambar LA.8 Diagram Alir Kolom Absorpsi dan Stripping ... LA-23 Gambar LB.1 Diagram Alir Panas Persiapan Bahan Baku ... LB-4 Gambar LB.2 Diagram Alir Panas Combuster ... LB-6 Gambar LB.3 Diagram Alir Panas Reaktor Fluidized Bed ... LB-13 Gambar LB.4 Diagram Alir Cooler ... LB-16 Gambar LB.5 Diagram Alir Kondensor ... LB-18 Gambar LB.6 Diagram Alir Cooler ... LB-21

Gambar LB.7 Diagram Alir Kolom Absorber ... LB-22 Gambar LB.8 Diagram Alir Heat Exchanger... LB-25 Gambar LB.9 Diagram Alir Kolom Stripper ... LB-28 Gambar LB.10 Diagram Alir Cooler ... LB-31 Gambar LC.1 Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit ... LC-1 Gambar LC.2 Horizontal Screw Conveyor Umpan TKKS ... LC-7 Gambar LC.3 Space-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator ... LC-9 Gambar LC.4 Bin Umpan Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Tutup

Datar ... LC-10 Gambar LC.5 Horizontal Screw Conveyor Umpan TKKS ... LC-12 Gambar LC.6 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch Insulation ... LC-22 Gambar LC.7 Bin dengan Tutup Datar ... LC-25 Gambar LC.8 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch Insulation ... LC-27 Gambar LC.9 Bin dengan Tutup Datar ... LC-30 Gambar LC.10 Knock Out Drum tipe Vertikal dengan Tutup dan Alas

Berbentuk Segmen Elips (TorisphericalHead) ... LC-37 Gambar LC.11 Tutup Knock Out Drum dengan Menggunakan

Torispherical Head ... LC-39 Gambar LC.12 Blower tipe Fan Centrifugal ... LC-82 Gambar LC.13 Combuster (B-201) ... LC-87 Gambar LC.14 Spesifikasi Combuster... LC-90 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Scren ... LD-1 Gambar LD.2 Sketsa Pompa P-701 ... LD-2 Gambar LD.3 Sketsa 3D Bak Sedimentasi ... LD-7 Gambar LD.4 Sketsa Pompa Sedimentasi P-702 ... LD-9 Gambar LD.5A Sketsa Tangki Pelarutan Alum (T-701) ... LD-14 Gambar LD.5B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Alum (T-701) ... LD-17 Gambar LD.6 Sketsa Pompa Alum P-703 ... LD-18 Gambar LD.7A Sketsa Tangki Pelarutan Soda Abu (T-702) ... LD-24 Gambar LD.7B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Soda Abu (T-702)... LD-27 Gambar LD.8 Sketsa Pompa Soda Abu P-704 ... LD-28

Gambar LD.9 Sketsa Clarifier (C-701) ... LD-33 Gambar LD.10 Sketsa 3D Bak Penampung Sementara Hasil Cla rifier

(B-702) ... LD-36 Gambar LD.11 Sketsa Pompa Clarifier (P-705) ... LD-37 Gambar LD.12 Sketsa Tangki Sand Filter (F-702) ... LD-43 Gambar LD.13 Sketsa Pompa Sand Filter (P-706) ... LD-46 Gambar LD.14 Sketsa Menara Air (T-703) ... LD-51 Gambar LD.15ASketsa Tangki Pelarutan Asam Sulfat (T-706) ... LD-53 Gambar LD.15BSketsa Tangki Pelarutan Asam Sulfat ... LD-56 Gambar LD.16 Sketsa Pompa Asam Sulfat (P-709)... LD-57 Gambar LD.17 Sketsa Cation Exchanger (S-701) ... LD-63 Gambar LD.18 Sketsa Pompa Cation Exchanger (P-707) ... LD-64 Gambar LD.19 Sketsa Anion Exchanger (S-702) ... LD-70 Gambar LD.20ASketsa Tangki Pelarutan NaOH (T-707) ... LD-72 Gambar LD.20B Sketsa Pengaduk Tangki Pelarutan NaOH ... LD-75 Gambar LD.21 Sketsa Pompa NaOH (P-710) ... LD-76 Gambar LD.22 Sketsa Pompa Anion Exchanger (P-708) ... LD-82 Gambar LD.23 Sketsa Tangki Air Umpan Deaerator (T-708) ... LD-87 Gambar LD.24 Sketsa Pompa Air Umpan Deaerator (P-711) ... LD-90 Gambar LD.25 Sketsa Tangki Pelarutan Kaporit (T-704) ... LD-95 Gambar LD.25BSketsa Pengaduk Tangki Pelarutan Kaporit (T-704) ... LD-98 Gambar LD.26 Sketsa Tangki Domestik (T-705)... LD-99 Gambar LD.27 Sketsa Pompa Domestik (P-707) ... LD-101 Gambar LD.28 Sketsa Deaerator (D-701) ... LD-106 Gambar LD.29 Sketsa Pompa Deaerator (P-713) ... LD-109 Gambar LD.30ASketsa Water Cooling Tower (M-701) ... LD-114 Gambar LD.30BGrafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower LD-115 Gambar LD.30CKurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy) ... LD-116 Gambar LD.31 Sketsa Pompa Water Cooling Tower (P-708) ... LD-117 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Cooling Tower pada Tahun 2003 ... LE-6

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Produk Samping Tanaman dan Olahan Kelapa Sawit untuk Setiap Hektar ... I-3 Tabel 2.1 Jenis Proses Produksi ... II-4 Tabel 2.2 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ... II-7 Tabel 2.3 Spsesifikasi Nitrogen ... II-8 Tabel 2.4 Karakterisasi Bio Oil ... II-8 Tabel 2.5 Komposisi Gas Tidak Terkondensasi ... II-9 Tabel 3.1 Neraca Massa Unit Persiapan Baku ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Combuster (B-201)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Siklon (F-201) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Siklon (F-202) ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor (E-202) ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Knock Out Drum (D-201) ... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Kolom Absorber (AD-301) ... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Kolom Stripper (S-301) ... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Unit Persiapan Bahan Baku ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Combuster (B-201)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Cooler (E-201) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor (E-202) ... IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-203) ... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Absorber (AD-301) ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Heat Exchanger (E-302) ... IV-4 Tabel 4.9 Neraca Panas Kolom Stripper (S-301) ... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler (E-301) ... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler (E-303) ... IV-4 Tabel 6.1 Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang digunakan ... VI-9

Tabel 6.2 Daftar Penggunaan Instrumen pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Melalui Proses Pirolisis Cepat ... VI-11 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (steam) Pabrik ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pabrik ... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli, Daerah Kawasan Industri Medan ... VII-4 Tabel 8.1 Luas Areal Pabrik ... VIII-9 Tabel 8.2 Luas Jalan ... VIII-9 Tabel 8.3 Luas Perumahan Karyawan ... VIII-10 Tabel 8.4 Perincian Luas Tanah ... VIII-10 Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan ... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11 Tabel LA-1 Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku TKKS ... LA-2 Tabel LA-2 Neraca Massa pada Reaktor Fluidized Bed ... LA-5 Tabel LA-3 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi CH4 ... LA-8

Tabel LA.4 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi CO ... LA-9 Tabel LA.5 Pembakaran Gas yang Tidak Terkondensasi H2 ... LA-10

Tabel LA.6 Neraca Massa pada Keseluruhan Reaksi Pembakaran Alur 18 .. LA-11 Tabel LA.7 Komposisi Gas Alam ... LA-11 Tabel LA.8 Pembakaran Gas Alam CH4 ... LA-13

Tabel LA.9 Pembakaran Gas Alam C2H6 ... LA-14

Tabel LA.10 Pembakaran Gas Alam C3H8 ... LA-16

Tabel LA.11 Pembakaran Gas Alam C5H12... LA-17

Tabel LA.12 Neraca Massa Keseluruhan Reaksi Pembakaran Gas Alam ... LA-17 Tabel LA.13 Neraca Massa Keseluruhan Combuster ... LA-18 Tabel LA.14 Neraca Massa pada Siklon 1(F-201) ... LA-19 Tabel LA.15 Neraca Massa pada Siklon 2 (F-202) ... LA-21 Tabel LA.16 Neraca Massa pada Kondensor (E-202)... LA-22 Tabel LA.17 Neraca Massa pada Knock Out Drum (D-201) ... LA-23

Tabel LA.18 Neraca Massa pada Kolom Absorber (AD-301) ... LA-25 Tabel LA.19 Neraca Massa pada Kolom Stripper (S-301)... LA-26 Tabel LB.1 Nilai Konstanta A.B,C dan D untuk perhitungan Cp Cairan ... LB-2 Tabel LB.2 Nilai Konstanta A.B,C,D dan E untuk perhitungan Cp Gas ... LB-2 Tabel LB.3 Kontribusi Unsur dan Gugus untuk Estimasi Cp ... LB-2 Tabel LB.4 Data Panas Pembentukan Standard ... LB-3 Tabel LB.5 Neraca Panas Masuk Unit Persiapan Bahan Baku ... LB-5 Tabel LB.6 Neraca Panas Keluar Unit Persiapan Bahan Baku ... LB-5 Tabel LB.7 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 19 ... LB-7 Tabel LB.8 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 28 ... LB-7 Tabel LB.9 Neraca Panas Masuk Combuster Alur 29 ... LB-7 Tabel LB.10 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-7 Tabel LB.11 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-8 Tabel LB.12 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-9 Tabel LB.13 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-9 Tabel LB.14 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-10 Tabel LB.15 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-11 Tabel LB.16 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-11 Tabel LB.17 Neraca Panas Keluar Combuster Alur 30 ... LB-12 Tabel LB.18 Neraca Panas Keseluruhan Combuster (B-201) ... LB-13 Tabel LB.19 Neraca Panas Masuk Reaktor Fluidized Bed ... LB-14 Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Reaktor Fluidized Bed ... LB-14 Tabel LB.21 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-15 Tabel LB.22 Neraca Panas Keseluruhan Reaktor Fluidized Bed (R-201) ... LB-16 Tabel LB.23 Neraca Panas Masuk Cooler ... LB-17 Tabel LB.24 Neraca Panas Keluar Cooler ... LB-17 Tabel LB.25 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-201) ... LB-18 Tabel LB.26 Neraca Panas Masuk Kondensor ... LB-19 Tabel LB.27 Neraca Panas Keluar Kondensor ... LB-19 Tabel LB.28 Neraca Panas Keseluruhan Kondensor (E-202) ... LB-20 Tabel LB.29 Neraca Panas Masuk Cooler (E-203) ... LB-21

Tabel LB.30 Neraca Panas Keluar Cooler (E-203) ... LB-21 Tabel LB.31 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-203) ... LB-22 Tabel LB.32 Neraca Panas Masuk Kolom Absorber Alur 18 ... LB-23 Tabel LB.33 Neraca Panas Masuk Kolom Absorber Alur 25 ... LB-23 Tabel LB.34 Neraca Panas Keluar Kolom Absorber Alur 19 ... LB-24 Tabel LB.35 Neraca Panas Keluar Kolom Absorber Alur 20 ... LB-24 Tabel LB.36 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-24 Tabel LB.37 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Absorber (AD-301) ... LB-25 Tabel LB.38 Neraca Panas Masuk Heat Exchanger Alur 20 ... LB-26 Tabel LB.39 Neraca Panas Masuk Heat Exchanger Alur 22 ... LB-26 Tabel LB.40 Neraca Panas Keluar Heat Exchanger Alur 21 ... LB-27 Tabel LB.41 Neraca Panas Keluar Heat Exchanger Alur 24 ... LB-27 Tabel LB.42 Neraca Panas Keseluruhan Heat Exchanger (E-302) ... LB-27 Tabel LB.43 Neraca Panas Masuk Kolom Stripper Alur 21 ... LB-28 Tabel LB.44 Neraca Panas Keluar Kolom Stripper Alur 22 ... LB-28 Tabel LB.45 Neraca Panas Keluar Kolom Stripper Alur 23 ... LB-29 Tabel LB.46 Panas Reaksi Standard 298,15K ... LB-29 Tabel LB.47 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Stripper (S-301) ... LB-30 Tabel LB.48 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 24 ... LB-31 Tabel LB.49 Neraca Panas Keluar Cooler Alur 25 ... LB-31 Tabel LB.50 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-301) ... LB-32 Tabel LB.51 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 26 ... LB-32 Tabel LB.52 Neraca Panas Masuk Cooler Alur 27 ... LB-33 Tabel LB.53 Neraca Panas Keseluruhan Cooler (E-303) ... LB-33 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Import ... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non Import ... LE-7 Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Import ... LE-7 Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi... LE-12 Tabel LE.7 Perincian Gaji Karyawan ... LE-15

Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas ... LE-17 Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ... LE-18 Tabel LE.10 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17

Tahun 2000 ... LE-20 Tabel LE.11 Perhitungan Biaya Depresiasi ... LE-21 Tabel LE.12 Data Perhitungan Interval Rate of Return (IRR) ... LE-29

INTI SARI

Pembuatan Bio Oil dilakukan dengan proses pirolisis cepat tanpa menggunakan oksigen dengan menggunakan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi dalam reaktor fluidized bed pada suhu 500oC dan tekanan 4 atm.

Pabrik Bio Oil ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan berlokasi di Kabupaten Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 17.303,3 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 250 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan Bio Oil ini adalah:

 Total Modal Investasi : Rp 332.374.513.833,97,-

 Total Biaya Produksi : Rp 137.349.498.935,-

 Hasil Penjualan : Rp 400.975.063.507,11,-

 Laba Bersih : Rp 188.861.354.459,-

 Profit Margin (PM) : 65,417 %

 Break Even Point (BEP) : 27,680 %

 Return on Investment (ROI) : 56,822 %

 Pay Out Time (POT) : 2tahun

 Return on Network (RON) : 94,703 %

 Internal Rate of Return (IRR) : 72,92 

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Selama ini Indonesia menggunakan BBM (Bahan Bakar Minyak) sebagai sumber daya energi primer secara dominan dalam perekonomian nasional.Pada saat ini bahan bakar minyak (BBM) yang ada di pasaran disintesis dari produk petrokimia yang menggunakan bahan baku berasal dari minyak bumi. Ketersediaan minyak bumi sangat terbatas dan merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga harganya akan semakin meningkat. Indonesia yang saat ini bukan sebagai negara pengekspor minyak bumi diperkirakan juga akan mengimpor bahan bakar minyak, karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan domestik yang meningkat cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri. Untuk itu perlu dilakukan upaya penghematan serta upaya pengalihan bahan bakar minyak dari bahan yang berasal dari minyak bumi menjadi sumber energi yang dapat diperbarui (www.indobiofuel.com, 2006).

Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi di Indonesia (Ditjen Migas, 2010)

Dari gambar 1.1 dapat dilihat bahwa pada tahun 2010 cadangan minyak bumi terbesar terdapat pada wilayah Sumatera Tengah (49,4%), Jawa Timur (13,2%),

Sumatera Selatan (11,2%) dan Kalimantan (8,6%) dari total cadangan minyak bumi (Ditjen migas, 2010).

Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah pemanfaatan biomassa menjadi bio oil.Bio oil merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti BBM. Bio oil adalah bahan bakar cair bewarna gelap beraroma seperti asap dan di produksi dari biomassa, seperti kayu, kulit kayu atau biomassa lainnya yang mengandung sellulosa. Pengembangan bio-oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi solar dan dapat menggantikan posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran, boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin.

Bio oil dapat diperoleh dari biomassa yang berperan sebagai sumber daya alam yang terbarukan. Bahan baku untuk biooil pada dasarnya adalah bahan yang mengandung selulosa. Bahan baku tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, kertas, bagas dan bahan-bahan lain. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi seperti kulit kayu cenderung menghasilkan rendemen biooil yang rendah (60-65%). Bahan baku dengan kandungan selulosa yang tinggi, cenderung menghasilkan rendemen biooil yang lebih tinggi (75-93 %)(Winanti dan Masfuchah,2011).

Biomassa yang digunakan untuk memproduksi bio oil dapat diperoleh dari limbah pertanian, hutan, perkebunan, industri, dan rumah tangga.Negara-negara tropis seperti Indonesia umumnya memiliki biomassa yang berlimpah.Sekitar 250 milyar ton per tahun dihasilkan dari biomassa hutan dan limbah pertanian. Limbah pertanian secara umum berasal dari perkebunan kelapa sawit, tebu, kelapa serta sisa panen dan lain-lainnya yang mencapai kira-kira 40 milyar ton per tahun (Saputradkk., 2007).

Perkebunan kelapa sawit salah satu agribisnis yang cukup besar dan mempunyai pasar yang sangat baik di dunia karena hasil produksinya yaitu minyak goreng.Perkebunan kelapa sawit Indonesia merupakan perkebunan nomor dua terbesar di dunia setelah Malaysia.

Pengembangan perkebunan kelapa sawit di Indonesia berjalan sangat pesat. Pada tahun 1968, luas areal baru 120.000 ha dan menjadi 5,16 juta ha pada tahun 2005 dan pada tahun 2006 diperoyeksikan mencapai 6,046 juta ha. Komposisi

pengusahaan kelapa sawit juga berubah yaitu dari sebelumnya hanya perkebunan besar, tetapi saat ini telah mencakup perkebunan rakyat (PR) dan perkebunan besar swasta (PBS).Sumatera mendominasi ketiga jenis pengusahaan, sedangkan Kalimantan dan Sulawesi menjadi lokasi pengembangan perkebunan swasta dan perkebunan rakyat (Lembaga Riset Perkebunan Indonesia, 2007).

Sumatera Utara memiliki perkebunan kelapa sawit yang luas, sehingga potensi tandan kosong kelapa sawit sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku produksi bio oil karena tandan kosong kelapa sawit sangat melimpah jumlah nya karena selama ini hanya diolah dengan cara pembakaran untuk menghasilkan abu. Oleh karena itu dipilih tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku bio oil.

Limbah padat yang berasal dari pengolahan kelapa sawit berupa tandan kosong kelapa sawit, cangkang atau tempurung, serat, lumpur, dan bungkil. Dalam 1 ha lahan pertanaman kelapa sawit akan dihasilkan limbah sekitar 6,75 ton limbah tandan kosong kelapa sawit dan 22 ton limbah pelepan kelapa sawit. Setiap pengolahan 1 ton tandan buah segar akan menghasilkan limbah padat berupa tandan kosong kelapa sawit sebanyak 200 – 250 kg (CV. Meori Agro, 2012).

Biomassa atau produk samping yang dihasilkan dari tanaman dan pengolahan kelapa sawit untuk setiap satu satuan luas tanaman kelapa sawit (ha) dalam setahun adalah 10,011 metrik kg bahan kering seperti terlihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 1.1 Produk samping tanaman dan olahan kelapa sawit untuk setiap hektar No. Biomassa Segar (kg) Bahan Kering

(%)

Bahan Kering (kg) 1. Daun tanpa lidi 1.430 46.18 658

2. Pelepah 6.292 26.07 1.640

3. Tandan kosong 3.680 92.10 3.386 4. Serat perasan 2.880 93.11 2.681

5. Lumpur sawit 4.704 24.07 1.132

6. Bungkil kelapa sawit 560 91.83 514 Total biomassa 19.546 373.36 10.011 (Umar, 2009)

1.2 Perumusan Masalah

Potensi bio oil yang mempunyai kegunaan sebagai bahan bakar alternatif yang dapat menggantikan peran bahan bakar fosil harus terus ditingkatkan produksi nya agar Indonesia mempunyai suatu bahan bakar alternatif yang dapat dibuat dari bahan-bahan yang banyak terdapat di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan suatu usaha agar produksibio oil dapat dipenuhi dengan cara mendirikan pabrik bio oil. Penggunaan bio oil sangat luas karena setelah bio oil di upgrade maka akandidapatkan produk berupa bahan bakar minyak bio misalnya bio kerosene, biodiesel dan lain-lain dan juga dapat digunakan sebagai pensubstitusi bahan bakar solar yang dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar kendaraan. Perancangan pabrik bio oil ini menggunakan bahan baku utama tandan kosong kelapa sawit, yang diperoleh dari limbah hasil produksi kelapa sawit oleh perusahaan pengolahan kelapa sawit. Pemilihan bahan baku ini didasarkan atas pertimbangan bahwa tandan kosong kelapa sawit sangat melimpah jumlahnya di Indonesia ini dan belum dimanfaatkan dengan baik. Pembuatan bio oil akan menggunakan proses pirolisis cepat (fast pyrolisis).Proses pirolisis cepat biomassa dari tandan kosong kelapa sawit ini merupakan alternatif untuk menghasilkan bio oil yang bersifat renewable. Dan permintaan bio oil di perdagangan dunia sangat tinggi, sehingga terbuka kemungkinan untuk mengekspor produk ini keluar negeri. Dengan terpenuhinya kebutuhan bio oil di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya pengeluaran negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya kesejahteraan masyarakat.

1.3 Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalam pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit.

1.4 Ruang Lingkup Perancangan

Ruang lingkup dari perancangan pabrik bio oil adalah seperti berikut : a. Penanganan umpan (feed handling)

b. Pengecilan ukuran dan pengeringan (resizing and drying) c. Proses pirolisis cepat(fast pyrolysis process)

d. Proses pendinginan mendadak(quenching) e. Proses pemurnian bio oil(finishing)

1.5 Manfaat Perancangan

Manfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit adalah seperti berikut ini.

a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya tentang proses pembuatan bio oil melalui proses pirolisis cepat.

b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam perkuliahan.

c. Membuka pemikiran mahasiswa dan masyarakat terhadap perkembangan sains dan teknologi dibidang proses pirolisis biomassa.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biomassa

Biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat di dunia dan khususnya menjadi sumber energi yang menarik bagi banyak Negara karena ketersediaan dan keberlanjutan nya.Biomassa terutama berasal dari sektor pertanian dan kehutanan.Sekarang ini, berbagai bentuk biomassa telah diolah di seluruh dunia untuk digunakan sebagai pembangkit energi.Biomassa menghasilkan sumber energi bersih terbarukan yang dapat meningkatkan lingkungan, ekonomi dan keamanan energi.Salah satu sumber biomassa yang banyak di dapatkan di Asia Tenggara adalah berasal dari kelapa sawit.Tandan kosong kelapa sawit, serat dan cangkang umumnya dianggap limbah (Seith, 2009).

Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan.Biomassa mengandung energi dari matahari. Tanaman menyerap energi matahari dalam proses fotosintesis. Energi kimia dalam tanaman akan diteruskan ke hewan dan manusia memakannya. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan karena kita akan selalu bisa menanam lebih banyak pohon dan tanaman, dan limbah sampah akan selalu ada. Beberapa contoh dari bahan bakar biomassa adalah kayu, tanaman, pupuk dan beberapa sampah.Biomassa adalah bagian dari siklus karbon dimana karbon di udara di konversikan menjadi biological dengan fotosintesis.

Biomassa merupakan sumber energi terbarukan.Biomassa dipandang lebih ramah lingkungan dan lebih tahan lama daripada bahan bakar fosil. Biomassa memiliki keuntungan lain yang signifikan dibandingkan dengan bahan bakar fosil yaitu tanaman yang cocok untuk memproduksi biomassa dan biofuel dapat tumbuh hampir dimana saja di seluruh dunia. Bahan bakar fosil seperti bensin atau gas dan jenis-jenis bahan bakar fosil hanya diproduksi di daerah tertentu di dunia, tetapi biomassa dapat dibuat dimana saja (Tahir,2009).

Komponen umum dalam suatu biomassa terbagi atas 3 yaitu:

1. Selulosa dengan komposisi rata-rata C6H10O5 dengan n = 500 – 4000

3. Lignin mempunyai cabang yang panjang, polimer mononuclear aromatik, sering berikatan untuk menggabungkan serat selulosa dan hemiselulosa untuk membentuk gugus lignoselulosa (Brown, 2011).

Ada 3 metode yang dapat digunakan untuk mengubah biomassa dengan cara termokimia yaitu pembakaran, gasifikasi dan pirolisis. Pirolisis dianggap sebagai teknologi yang baik untuk menghasilkan produk cairan diantara ketiga proses termokimia diatas. Pirolisis adalah degradasi termal biomassa tanpa menggunakan oksigen. Produk pirolisis terdiri dari bio oil (gas terkondensasi), gas sintetik (gas tidak terkondensasi) dan arang ( Seith, 2009).

Padatan dalam produk pirolisis disebut arang yang pada umumnya mengandung karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit persentase unsur logam.Komponen cair adalah campuran air dan senyawa organik teroksigenasi (bio oil) seperti asam karboksilat, alkohol, keton, aldehid, hidrokarbon, dll.Gas dalam pirolisis mengandung hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, metana dll.Jumlah dari produk pirolisis ini tergantung dari suhu operasi, panas reaksi, dan waktu tinggal di dalam reaktor (Benanti et al, 2011).

2.2 Bio Oil

Bio oil merupakan salah satu jenis bioenergi yang dapat dimanfaatkan sebagai pensubstitusi bahan bakar solar. Bio oil adalah bahan bakar cair berwarna gelap, beraroma seperti asap dan diproduksi dari biomassa seperti kayu, kulit kayu, kertas atau biomassa lainnya melalui teknologi pirolisis cepat.

Pemanfaatan bio oil sebagai pensubstitusi bahan bakar sebenarnya sudah dikenal sejak lama.Bio oil terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen dengan sedikit kandungan sulfur yang dapat dihilangkan. Komponen organik terbesar dalam bio oil yaitu lignin, alkohol, asam organik, dan karbonil (Winanti dan Masfuchah,2011).

Bio oil dibentuk dari suatu proses yang disebut pirolisis dimana bahan baku biomassa seperti serbuk gergaji kayu atau ampas tebu dipanaskan pada suhu 400-500oC tanpa adanya oksigen. Bio oil mengandung hingga 25% air.Komponen air di dalam bio oil bukan pada fasa yang terpisah dan merupakan hal yang penting karena ini menurunkan viskositas dari bahan bakar (Dynamotive, 2012).

Bio oil dari biomassa mengandung aldehid, keton, dan senyawa lain yang dapat bereaksi melalui kondensasi aldol selama penyimpanan atau penanganan yang akan menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dalam sifat fisik. Viskositas dan kadar air dapat meningkat dan volatilitas berkurang. Variabel yang paling penting dalam hal ini adalah suhu.Bio oil mempunyai kandungan air hingga 25% dan tidak dapat langsung dipisahkan.Berbeda dengan bahan bakar minyak bumi, bio oil berisi kandungan oksigen yang besar biasanya sebanyak 45-50%.Kehadiran oksigen adalah perbedaan utama untuk perbedaan sifat antara bahan bakar hidrokarbon dan bio oil ini.

Bio oil dapat dibuat dari berbagai limbah biomassa dari hutan dan pertanian. Potensi limbah bahan baku biomassa yang baik termasuk ampas tebu, sekam padi, jerami padi, gandum dan kayu. Biomassa yang digunakan untuk pembuatan bio oil harus mempunyai kandungan air sekitar 50-60% (basis basah). Pengeringan pasif yang dilakukan pada musim yang panas dapat mengurangi kadar air hingga 30%. Pengeringan aktif di dalam silo dapat mengurangi kadar air sampai 12% (Steele, 2005).

Rumus molekul dari biomassa diasumsikan adalah C100H120O40 (Benanti et al,

2011).Reaksi umum dari pembentukan bio oil adalah:

(C100H120O40) 500oC 6,203C3H8O +66,976 C + 6,404 CO2 + 3,852 CO + 9,734 H2

+ 17,136 H2O + 4,159 CH4

2.3 Pirolisis

Pirolisis adalah dekomposisi termal dari komponen organik tanpa adanya oksigen untuk mengkonversi biomassa menjadi cairan, gas dan arang.Cairan yang dihasilkan ini kemudian dikenal sebagai bio oil (Dhaniswara dan Pratiwi, 2010). Proses pirolisis terbagi atau konvensional dan pirolisis cepat tergantung dari kondisi operasi yang digunakan. Pirolisis konvensional juga dikenal sebagai pirolisis lambat. 1. Pirolisis Lambat

Pirolisis lambat sudah diaplikasikan sejak beribu tahun yang lalu dan digunakan untuk produksi arang.Pada pirolisis lambat, biomassa dipanaskan hingga 500oC

dengan waktu tinggal antara 5 – 30 menit.Panas reaksi dari pirolisis lambat ini lebih rendah dari yang digunakan di pirolisis cepat.

2. Pirolisis Cepat

Pirolisis cepat adalah proses dengan temperatur tinggi dimana biomassa dipanaskan tanpa kehadiran oksigen. Pirolisis cepat menghasilkan 60 – 75% bio oil, 15 – 25% berat dari arang padat dan 10 – 20% gas yang tidak terkondensasi tergantung dari bahan baku yang digunakan. Tidak ada limbah yang dihasilkan, karena bio oil dan arang dapat digunakan sebagai bahan bakar dan gas dapat digunakan kembali di dalam proses. Pirolisis cepat menggunakan panas reaksi yang lebih tinggi dari pirolisis lambat.Temperatur reaksi dari pirolisis cepat adalah sekitar 425 – 500oC dengan waktu tinggal < 2 detik (Steele, 2005).

Tabel 2. Jenis Proses Produksi

Proses

Produk

Cair Arang Gas Pirolisis Cepat

Temperatur 400 – 600oC

Waktu tinggal uap panas pendek (<2 detik)

75 % 12 % 13 % Pirolisis Menengah

Temperatur 500oC

Waktu tinggal uap panas sedang

50 % 25 % 25 % Pirolisis Lambat

Temperatur 350 – 400oC Waktu tinggal yang lebih lama

30 % 35 % 35 % Gasifikasi

Temperatur tinggi 800oC Waktu tinggal yang lebih lama

5 % 10 % 85 % (Winanti dan Masfuchah,2011)

Yield dari bio oil dipengaruhi oleh temperatur, panas reaksi dan waktu tinggal dari bahan baku (Lindfors, 2009). Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pirolisis adalah:

a. Suhu pirolisis, yang berpengaruh terhadap hasil pirolisis, karena dengan bertambahnya suhu maka proses peruraian semakin sempurna.

b. Waktu pirolisis, yang berpengaruh terhadap kesempatan untuk bereaksi. Waktu reaksi yang panjang akan meningkatkan hasil cair dan gas sedangkan hasil padat nya akan menurun. Waktu yang dibutuhkan tergantung pada jumlah dan jenis bahan yang diproses.

c. Kadar air bahan, dimana nilainya yang tinggi akan menyebabkan timbulnya uap air dalam proses pirolisis yang mengakibatkan tar tidak bisa mengembun di dalam pendingin sehingga waktu yang digunakan untuk pemanasan semakin banyak. d. Ukuran bahan, tergantung dari tujuan pemakaian, hasil arang dan ukuran alat yang

digunakan (Winanti dan Masfuchah,2011).

2.4 Seleksi Proses

Dari jenis-jenis proses pembuatan bio oil diatas yaitu dapat dilihat bahwa proses pirolisis cepat akan menghasilkan yield bio oil yang tinggi dan produk samping arang dan gas dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu pada tugas akhir pra rancangan pabrik ini digunakan proses pirolisis cepat dan menggunakan reaktor fluidized bed yang mempunyai perpindahan panas dan massa yang baik dan menggunakan gas nitrogen sebagai gas untuk memfluidisasi biomassa yang ada di dalam reaktor tersebut. Reaktor fluidized bed membutuhkan ukuran biomassa yang kecil yaitu 2 – 3 mm. Berikut adalah skema reaktor fluidized bed.

Gambar 2.2 Skema Reaktor Fluidized Bed ( Brown dan Holmgren, 2010)

2.5 Deskripsi Proses

Proses pembuatan bio oil dengan pirolisis cepat terdiri dari tiga proses utama yaitu:

1. Tahap persiapan bahan baku 2. Proses pirolisis cepat

3. Tahap pemurnian

2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku

Proses pembuatan bio oil dimulai dari mempersiapkan bahan baku yang digunakan yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) kering. Selanjutnya TKKS ini akan dimasukkan ke dalam rotary cutter untuk memperkecil ukuran dengan tujuan untuk mempercepat reaksi pirolisis, kemudian menuju belt conveyor dan dimasukkan ke dalam screen untuk menyaring TKKS dari kotoran yang masih tersisa. Selanjutnya akan diumpankan ke dalam reaktor fluidized bed dari bagian samping reaktor. Selanjutnya, nitrogen akan diumpankan ke dalam reaktor yang berfungsi sebagai fluidisasi dan pengikat oksigen. Temperatur yang digunakan dalam reaktor adalah 500oC.

2.5.2 Proses Pirolisis Cepat

Proses utama dari pembuatan bio oil dari tandan kosong kelapa sawit adalah proses pirolisis cepat. Dalam pirolisis cepat ini menggunakan suhu 500oC dan gas nitrogen sebagai gas fluidisasi di dalam reaktor. Kompresor gas digunakan untuk menaikkan tekanan gas nitrogen tersebut. Selanjutnya bahan baku TKKS yang ada di dalam reaktor fluidized bed dipanaskan melalui jaket reaktor. Gas yang dihasilkan dari proses ini dialirkan ke dalam siklon untuk memisahkan antara gas dan padatan (char). Char tersebut kemudian ditampung di penampung char dan gas dialirkan ke kondensor.

2.5.3 Tahap Pemurnian

Tahap terakhir dari pembuatan bio oil adalah tahap pemurnian. Gas yang telah dikondensasikan dalam kondensor selanjutnya akan dialirkan ke knock out

drum untuk memisahkan antara gas dan cairan yang terbentuk. Cairan yang terkondensasi itulah yang disebut sebagai bio oil. Gas yang tidak terkondensasi akan dialirkan ke dalam kolom absorber dan kolom stripper untuk memisahkan gas CO2

yang terkandung didalamnya. Kemudian gas yang tidak terkondensasi yang telah dipisahkan CO2 nya dialirkan ke dalam combuster sebagai bahan bakar. Bio oil yang

telah didapatkan kemudian ditampung di dalam tangki penyimpanan.

2.6 Tandan Kosong Kelapa Sawit

Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berlignin selulosa yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu ton tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%), minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang biji yang masing-masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%).

Tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan baku pembuatan bio oil karena mengandung selulosa yang cukup tinggi yaitu sekitar 45%. Selama ini pengolahan tandan kosong kelapa sawit masih sangat terbatas yaitu dibakar di dalam incinerator untuk dijadikan abu dan untuk pembuatan kompos (Afriani, 2011).

2.7 Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku untuk proses pembuatan bio oil ini adalah tandan kosong kelapa sawit yang diperoleh dari pabrik pengolahan kelapa sawit. Bahan baku pendukung yang digunakan adalah nitrogen.

2.7.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Tandan kosong kelapa sawit yang digunakan merupakan limbah dari pabrik pengolahan kelapa sawit.Komposisi tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 3. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit

Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit Basis Kering (%)

Selulosa 45,95

Hemiselulosa 22,84

Lignin 16,49

Abu 1,23

N 0,53

Minyak 2,41

(Afriani, 2011)

2.7.2 Nitrogen

Nitrogen digunakan sebagai gas pendorong atau fluidizing gas partikel-partikel yang ada di dalam reaktor fluidized bed. Nitrogen merupakan gas inert yang tidak ikut bereaksi dengan reaktan di dalam reaktor.Nitrogen mengisi 78,1% di udara. Spesifikasi nitrogen dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4. Spesifikasi Nitrogen

Karakteristik Nilai

Fasa Gas

Berat Molekul 14,00674

Densitas Cair 0,808 gr/cm3

Titik Didih -195,79oC

Titik Lebur -210oC

Kapasitas Panas 1,042 J/gK Entalpi Penguapan 2,7928 kJ/mol Konduktivitas Termal 25,83 mW/(m.K) (Anonim, 2012)

2.7.3 Kalium Karbonat (K2CO3)

Fungsi : sebagai campuran larutan absorben 1. Berat molekul : 138,205 gr/mol

2. Titik lebur : 891 0C 3. Densitas : 2,29 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 112 g / 100 ml pada 200 C 5. Tidak larut didalam alkohol

6. Berupa padatan berbentuk serbuk (Wikipedia,2010)

2.7.4 Air (H2O)

Fungsi: sebagai absorben gas karbondioksida (CO2) di dalam kolom Absorber

1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol 2. Titik lebur : 0C (1 atm) 3. Titik didih : 100C (1 atm) 4. Densitas : 1 gr/ml (4C) 5. Spesifik graviti : 1,00 (4C) 6. Viskositas : 0,8949 cP 7. Kapasitas panas : 1 kal/gr 8. Panas pembentukan : 80 kal/gr 9. Panas penguapan : 540 kal/gr 10.Temperatur kritis : 374C 11.Tekanan kritis : 217 atm (Wikipedia,2010)

2.8 Spesifikasi Produk 2.8.1 Produk Utama 2.8.1.1Bio Oil (C3H8O)

Bio oil mempunyai sifat fisik meliputi: 1. Warna : Hitam

2. Bentuk fisik : Cair 3. Bau : Seperti asap

Tabel 5. Karakterisasi Bio Oil

Karakteristik Hasil

Kandungan air (% berat) 20-25

pH 2,2

Densitas pada 15oC (Kg/L) 1,207 High Heating Value (MJ/Kg) 16 – 19 Kandungan padatan (% berat) 0,01 – 0,02 Kandungan abu (% berat) ≤ 0,02 Titik nyala (oC) 48 – 55 Viskositas kinematik pada 40oC (cSt) 19

Karbon (% berat) 42,64

Hidrogen (% berat) 5,83 Nitrogen (% berat) 0,1

Sulfur (% berat) 0,01

Klorin ( % berat) 0,012 (Dynamotive, 2012)

2.8.2 Produk Samping 2.8.2.1Arang

Arang merupakan produk samping dari proses pirolisis cepat. Berikut ini merupakan sifat fisik dari arang:

1. Warna : Hitam

2. Bentuk : Serbuk Padatan 3. Spesific Gravity : 1,7 – 1,9 4. pH : 7,5

2.8.2.2Gas Yang Tidak Terkondensasi

Pada proses pirolisis cepat terdapat gas yang terkondensasi yaitu yang disebut bio oil dan gas yang tidak terkondensasi yang selanjutnya akan digunakan lagi di dalam combuster. Adapun komposisi gas yang tidak terkondensasi dapat dilihat di tabel berikut.

Tabel 6. Komposisi Gas Yang Tidak Terkondensasi

Komponen % Berat

CO2 6,404

CO 3,852

CH4 4,159

H2 9,734

(Benanti dkk, 2011)

2.8.2.2.1 Metana (CH4)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC 3. Tekanan kritis : 45,96 bar 4. Fasa padat

• Titik cair : -182,5oC

• Panas laten : 58,68 kJ/kg 5. Fasa cair

• Densitas cair : 500 kg/m3

• Titik didih : -161,6oC

• Panas laten uap : 510 kJ/kg 6. Fasa gas

• Densitas gas : 0,717 kg/m3

• Faktor kompresi : 0,998

• Spesifik graviti : 0,55

• Spesifik volume : 1,48 m3/kg

• CP : 0,035 kJ/mol.K

• CV : 0,027 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001027 poise

• Kelarutan : 0,054 vol/vol (Wikipedia,2010)

2.8.2.2.2 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : hasil gas yang tidak terkondensasi. 1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC 3. Tekanan kritis : 73,825 bar 4. Densitas kritis : 464 kg/m3 5. Fasa padat

• Densitas padat : 1η62 kg/m3

• Panas laten : 196,10ζ kJ/kg

6. Fasa cair

• Densitas cair : 1032 kg/m3 • Titik didih : -78,5oC

• Panas laten uap : η71,08 kJ/kg • Tekanan uap : η8,η bar

7. Fasa gas

• Densitas gas : 2,81ζ kg/m3 • Spesifik graviti : 1,η21

• Spesifik volume : 0,ηζ7 m3/kg • CP : 0,037 kJ/mol.K

• CV : 0,028 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol

(Wikipedia,2010)

2.8.2.2.3Gas Hidrogen (H2)

Fungsi: hasil gas yang tidak terkondensasi 1. Berat molekul : 2 gr/gmol

2. Titik lebur : -259,14 oC (1 atm) 3. Titik didih : -252,87 oC (1 atm) 4. Densitas : 0,08988 g/L (0C, 1 atm) 5. Densitas kritis : 0,08988 g/L (0C, 1 atm)

6. Kalor peleburan : 0,117 kJ/mol 7. Kalor penguapan : 0,904 kJ/mol 8. Kapasitas panas : 28,836 J/mol K 9. Temperatur kritis : 32,19 K

10.Tekanan kritis : 1,315 MPa (Wikipedia,2010)

PC FC R-201 F-201 TT-202 TT-201 F-202 E-201 D-201 T-201 E-203 J-201 JB-101 G-101 C-101 C-102 C-105 C-103 RC-101 DM-101 S-101 TT-101 C-104 Flue Gas B-101 TC TC TC E-202 Udara 7 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 28 29 FC 30 T-101 FC LC LC FC LI FC LC FC PC TC T-102

Skala : Tanpa Skala

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES PYROLISIS CEPAT

DENGAN KAPASITAS 12.000 TON/TAHUN TATA LETAK PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI TANDAN KOSONG

KELAPA SAWIT

Digambar Diperiksa / Disetujui

Nama : Toni Rizki Aruan NIM : 080405010 1. Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si NIP : 196501 15 199003 1 002 2. Nama : Prof. Dr. Ir. Rosdanelli H., MT NIP : 196808 08 199403 2 003

Tanggal Tanda Tangan

TC TC TC FC FC LC LC PC TC 24 LI 20 21 22 23 25 26 27 18 FC 19 FC PC Air Pendingin T-301 E-301 E-302 J-301 J-302 AD-301 S-301 JB-301 _E-303 Steam Air Pendingin Bekas Kondensat

Kode Alat Keterangan

G-101 Gudang Bahan Baku C-101 C-102 C-104 C-103 Belt Conveyor Belt Conveyor Srew Conveyor Srew Conveyor RC-101 DM-101 S-101 TT-101 R-201 F-201 TT-202 TT-201 E-202 J-201 D-201 JB-101 F-202 Rotary Cutter Disk Mill Vibrating Screen Bin TKKS C-105 Bucket Elevator

Fluidized Bed Reactor Cyclone Separator I Cyclone Separator II

Bin Penampung Char Bin Penampung Char

Condenser

Pompa Bio-Oil E-201 Cooler

Knock Out Drum

Blower Udara JB-301 Compressor Gas CO2

T-101 Tangki N2 T-201 Tangki Bio-Oil B-101 Combuster

E-203 Cooler

T-102 Tangki Gas Alam

E-302 E-303 E-301 S-301 AD-301 Heater Cooler Cooler Kolom Absorpsi Gas

Stripper

J-301 Pompa KHCO3 J-302 Pompa K2CO3 T-301 Tangki Gas CO2

BAB III

NERACA MASSA

Berikut ini adalah hasil perhitungan neraca massa pra rancangan pabrik pembuatan Bio Oil dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit (TKKS) melalui proses pirolisis cepat, dengan perincian sebagai berikut :

Kapasitas produksi : 12.000 ton/tahun atau 1.515,1515 kg/jam Waktu kerja per tahun : 330 hari

Satuan operasi : kg/jam

3.1 Unit Persiapan Bahan Baku

Tabel 3.1 Neraca massa Unit Persiapan Bahan Baku

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 5 Alur 4

Tandan Kosong Kelapa

Sawit (TKKS) 6.379,5853 1.594,8963

7.974,4817

Total 7.974,4817 7.974,4817

3.2 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 7 Alur 8 Alur 9

TKKS 7.974,4817 - -

Bio Oil (C3H8O) - - 1.515,3317

Arang (C) - - 3.269,0488

Air (H2O) - - 1.254,9414

Metana (CH4) - - 271,2834

Karbon Monoksida (CO) - - 438,4889

Karbon Dioksida (CO2) - - 1.145,4124

Gas Hidrogen (H2) - - 79,9101

Gas Nitrogen (N2) - 797,4482 797,4482

Sub Total 7.974,4817 797,4482 8.771,8648

3.3 Combuster (B-101)

Tabel 3.3 Neraca massa Combuster (B-101)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 19 Alur 28 Alur 29 Alur 30

CH4 271,2834 - 358,7823 -

CO 438,4889 - - -

CO2 11,4541 - - 2.758,6515

H2 79,9101 - - -

H2O - - - 2.315,1087

O2 - 4.563,1470 - 760,5245

N2 797,4482 15.027,3325 - 15.824,7807

C2H6 - - 49,3100 -

C3H8 - - 44,7003 -

C5H12 - - 17,2084 -

Sub Total 1.598,5847 19.590,4795 470,0011 21.659,0654

Total 21.659,0654 21.659,0654

3.4 Siklon (F-201)

Tabel 3.4 Neraca massa Siklon (F-201)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 10 Alur 11 Alur 12

Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317

Char 3.269,0488 3.236,3583 32,6905

Air 1.254,9414 - 1.254,9414

CH4 271,2834 - 271,2834

CO 438,4889 - 438,4889

CO2 1.145,4124 - 1.145,4124

H2 79,9101 - 79,9101

N2 797,4482 - 797,4482

Sub total 8.771,8648 3.236,3583 5.535,5065

3.5 Siklon (F-202)

Tabel 3.5 Neraca massa Siklon (F-202)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 12 Alur 13 Alur 14

Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317

Char 32,6905 32,3636 0,3269

Air 1.254,9414 - 1.254,9414

CH4 271,2834 - 271,2834

CO 438,4889 - 438,4889

CO2 1.145,4124 - 1.145,4124

H2 79,9101 - 79,9101

N2 797,4482 - 797,4482

Sub total 5.535,5065 32,3636 5.503,1429

Total 5.535,5065 5.535,5065

3.6 Kondensor (E-202)

Tabel 3.6 Neraca massa Kondensor (E-202)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 14 Alur 15

Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317

Char 0,3269 0,3269

Air 1.254,9414 1.254,9414

CH4 271,2834 271,2834

CO 438,4889 438,4889

CO2 1.145,4124 1.145,4124

H2 79,9101 79,9101

N2 797,4482 797,4482

3.7 Knock Out Drum (D-201)

Tabel 3.7 Neraca massa Knock Out Drum (D-201)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 18

Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317 -

Char 0,3269 0,3269 -

Air 1.254,9414 1.254,9414 -

CH4 271,2834 - 271,2834

CO 438,4889 - 438,4889

CO2 1.145,4124 - 1.145,4124

H2 79,9101 - 79,9101

N2 797,4482 - 797,4482

Sub total 5.503,1429 2.770,5999 2.732,5429

Total 5.503,1429 5.503,1429

3.8 Kolom Absorber

Tabel 3.8 Neraca massa Kolom Absorber

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 18 Alur 25 Alur 20 Alur 19

CH4 271,2834 - - 271,2834

H2 79,9101 - - 79,9101

CO2 1.145,4124 - - 11,4541

CO 483,4889 - - 483,4889

N2 797,4482 - - 797,4482

K2CO3 - 3.556,5048 - -

H2O - 8.298,5196 7.834,6272 -

KHCO3 - - 5.142,3600 -

Sub total 2.777,5430 11.855,0244 12.976,9872 1.643,5847

Total 14.632,5674 14.632,5719

3.9 Kolom Stripper

Tabel 3.9 Neraca massa Kolom Stripper

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 20 Alur 22 Alur 23

K2CO3 - 3.556,5048 -

H2O 7.834,6272 8.298,5196 -

CO2 - - 1.133,9583

KHCO3 5.142,3600 - -

Sub total 12.976,9872 11.855,0244 1.133,9583

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur basis : 25oC atau 298,15 K

4.1 Unit Persiapan Bahan Baku

Tabel 4.1 Neraca panas Unit Persiapan Bahan Baku

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 51.471,2110 -

Produk - 51.471,2110

Total 51.471,2110 51.471,2110

4.2 Combuster (B-201)

Tabel 4.2 Neraca panas Combuster (B-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 19 Alur 28 Alur 29 Alur 30

CH4 34.814,3857 - 4.072,1172 -

CO2 562,1804 - 860,5762 1.429.679,9839

CO 25.101,2337 - - -

H2 62.733,4320 - - -

N2 45.627,4894 78,052,9792 13,0124 8.028.296,1165

O2 - 21.003,5733 - 354.545,7154

C2H6 - - 439,2046 -

C3H8 - - 380,5430 -

C5H12 - - 31,6823 -

H2O - - - 2.177.691,5403

Panas Reaksi - - - -56.339.178,61

dQ/dt -44.622.653,6760 -

4.3 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Tabel 4.3 Neraca panas Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 7 Alur 8 Alur 9

TKKS 51.471,2110 - -

N2 - 4.142,7163 404.586,9615

Bio Oil - - 3.194.824,5565

Arang - - 2.010.502,1050

Air - - 1.181.014,4871

CH4 - - 390.083,8077

CO - - 224.544,3932

CO2 - - 554.149,0829

H2 - - 553.337,2820

Hr - 35.891.536,518

dQ/dt 44.348.965,266 -

Total 44.404.579,194 44.404.579,194

4.4 Cooler (E-201)

Tabel 4.4 Neraca panas Cooler (E-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 9 Alur 10

Bio Oil 3.194.824,5565 1.293.461,17 Arang 2.010.502,1050 1.122.146,89

Air 1.181.014,4871 663.419,07

CH4 390.083,8077 199.610,38

CO 224.544,3932 127.525,87

CO2 554.149,0829 303.375,20

H2 553.337,2820 319.985,79

N2 404.586,9615 230.574,14

Air pendingin -4.252.944,17 -

4.5 Kondensor (E-202)

Tabel 4.5 Neraca panas Kondensor (E-202)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 14 Alur 15

Bio Oil 1.293.461,17 265.468,21

Arang 112,2147 27,2145

Air 663.419,07 164.760,77

CH4 199.610,38 44.695,44

CO 127.525,87 31.973,42

CO2 303.375,20 71.965,19

H2 319.985,79 80.046,14

N2 230.574,14 58.098,36

Air pendingin -2.421.029,08 -

Total 717.034,75 717.034,75

4.6 Cooler (E-203)

Tabel 4.6 Neraca panas Cooler (E-203)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 16 Alur 17

Bio Oil 265.468,21 129.800,86

Arang 27,2145 13,4790

Air 164.760,77 82.117,8225

Air pendingin -218.324,03 -

Total 211.932,16 211.932,16

4.7 Kolom Absorber (AD-301)

Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Absorber (AD-301)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 18 Alur 25 Alur 19 Alur 20

CH4 44.695,4458 - 34.814,3857 -

CO2 71.965,1929 - 562,1809 -

CO 31.973,4258 - 25.101.2337 -

H2 80.046,1014 - 62.733,4320 -

N2 58.098,3629 - 45.627,4894 -

K2CO3 - 41.962,4077 - -

H2O - 2.246.715,8288 - 3.626.984,0479

KHCO3 - - - 112.341,4593

Hr - -2.514.819,33

dQ/dt -1.182.111.8642 -

4.8 Heat Exchanger (E-302)

Tabel 4.8 Neraca panas Heat Exchanger (E-302)

Senyawa Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 20 Alur 22 Alur 21 Alur 24

K2CO3 - 195.824,57 - 118.060,58

H2O 3.626.984,0479 12.051.509,77 5.208.893,9775 6.775.370,18

KHCO3 112.341,4593 - 157.278,0431 -

Sub Total 3.739.325,5073 12.247.334,34 5.366.172,0206 6.893.430,76

Total 12.259.602,78 12.259.602,78

4.9 Kolom Stripper (S-301)

Tabel 4.9 Neraca panas Kolom Stripper (S-301)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 21 Alur 22 Alur 23

KHCO3 157.278,0431 - -

H2O 5.208.893,9775 12.051.509,7738 -

K2CO3 - 195.824,5691 -

CO2 - - 71.965,1929

ΔHr - 2.509.682,52

dQ/dT 9.462.810,0361 -

Total 14.828.982,06 14.828.982,06

4.10 Cooler (E-301)

Tabel 4.10 Neraca panas Cooler (E-301) Senyawa Masuk (kJ/jam)

Alur 24

Keluar (kJ/jam) Alur 25 K2CO3 118.060,5827 41.962,4077

H2O 6.775.370,1806 2.246.715,829

Air pendingin -4.604.752,5269 -

Total 2.288.678,236 2.288.678,236

4.11 Cooler CO2 (E-303)

Tabel 4.11 Neraca panas Cooler (E-303) Senyawa Masuk (kJ/jam)

Alur 24

Keluar (kJ/jam) Alur 25

CO2 71.965,1929 35.495,2089

Air pendingin -36.469,984 -

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) (G-101) Fungsi : Tempat penampungan sementara umpan TKKS Bahan Konstruksi : Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton Bentuk : Persegi panjang

Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Kebutuhan perancangan : t = 7 hari

Laju alir massa : F = 7.974,4817 kg/jam = 17.583,7322 lb/jam Densitas TKKS : ρw = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Laju alir volume TKKS : Q = 19,9362 m3/jam = 3.349.2823 m3/minggu

Spesifikasi

Volume gudang : V = 3.684,2105 m3 Panjang gudang : p = 15,6721 m Lebar gudang : l = 15,6721 m Tinggi gudang : t = 9,4033 m

5.2 TKKS Belt Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut TKKS dari gudang ke Rotary Cutter Tipe : Belt Conveyor

Bentuk : Inclined Conveyor Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Jarak angkut : L = 50 m = 164,04199 ft

Laju alir bahan : F = 6,3796 ton/jam = 6.379,5853 kg/jam Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Kemiringan belt : 45o

Running angle : 30o

Spesifikasi

Panjang conveyor : p = 189,4194 ft = 57,7350 m Tinggi conveyor : t = 94,7097 ft = 28,8675 m Daya conveyor : P = 0,7051 hp

Daya motor : Pm = 1 hp

5.3 Rotary Cutter (RC-101)

Fungsi : Memperkecil ukuran TKKS hingga ukuran 50 mm Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 (C)

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Spesifikasi

Diameter awal : di = 1000 mm = 1x106μm

Diameter akhir : d = 50 mm = 5x104μm Daya Rotary Cutter : P = 0,6428 hp

5.4 TKKS Belt Conveyor (C-102)

Fungsi : Mengangkut TKKS dari Rotary Cutter ke Disk Mill Tipe : Belt Conveyor

Bentuk : Horizontal Belt Conveyor Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Jarak angkut : L = 50 m = 164,04199 ft

Laju alir bahan : F = 7,9745 ton/jam = 7.974,4817 kg/jam Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Kemiringan belt : 45o

Running angle : 30o

Spesifikasi

Panjang conveyor : p = 189,4194 ft = 57,7350 m Tinggi conveyor : t = 94,7097 ft = 28,8675 m Daya conveyor : P = 0,8814 hp

Daya motor : Pm = 1 hp

5.5 Disk Mill (DM-101)

Fungsi : Memperkecil ukuran TKKS hingga ukuran 0,2 mm Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 (C)

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 Spesifikasi

Diameter awal : di = 50 mm = 5x104μm

Diameter akhir : d = 0,2 mm = 2x102μm Daya Rotary Cutter : P = 12,2621 hp

Daya motor : Pm = 12,5 hp

5.6 Vibrating Screen (S-101)

Fungsi : Menyaring TKKS yang telah dihaluskan oleh Disk Mill

Jenis : Heavy Duty Vibrating Screen Bahan screen : High Alloy Steel SA 240 (304) Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 285 (C) Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Laju alir bahan : F = 7,9745 ton/jam = 7.974,4817 kg/jam Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Spesifikasi

Kapasitas screen : 8 ton/jam Ukuran screen :

Panjang : 30 in = 76,2 cm = 0,762 m Lebar : 60 in = 152,4 cm = 1,524 m Getaran mesin : 1800 rpm

5.7 TKKS Feed Screw Conveyor (C-103)

Fungsi : Mengalirkan umpan TKKS dari Screen ke Bucket Elevator

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Horizontal screw conveyor Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Jarak angkut : L = 10 m = 32,8083 ft

Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Spesifikasi

Daya conveyor : P = 1,5517 hp

Kapasitas conveyor : Q = 239,2344 m3/jam = 0,066454 m3/s Daya motor : Pm = 2 hp

5.8 Elevator Tandan Kosong Kelapa Sawit (C-104)

Fungsi : Alat mengangkut umpan TKKS menuju Bin Umpan TKKS

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Kapasitas : F = 7.974,4817 kg/jam

Spesifikasi

Tinggi elevator = 13,0787 ft = 3,9864 m Ukuran bucket = (6 × 4 × 4¼) ft

Jarak bucket = 12 in = 0,3048 m

Kecepatan bucket = 225 ft/mnt = 68,58 m/mnt = 1,143 m/s Kecepatan putaran = 43 rpm

Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Daya elevator = 0,7883 hp

Daya motor = 1 hp

5.9 Bin Umpan Cangkang Kelapa Sawit (TT-101)

Fungsi : Tempat penyimpanan sementara umpan TKKS sebelum masuk ke reaktor

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Bin dengan tutup datar Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Kebutuhan perancangan : 1 hari

Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 17.583,7321 lb/jam Densitas bahan : ρ = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 = 24,9720 lb/ft3

Spesifikasi

Jari-jari dalam bin : R = 4,466355 ft = 1,36134 m Hc = 3,245 ft = 0,9891 m Tinggi total bin : H = 13,3991 ft = 4,08404 m

Hss = 10,1541 ft = 3,0950 m Volume bin : Vbin = 704,138 ft3

5.10 TKKS Feed Screw Conveyor (C-105)

Fungsi : Mengalirkan umpan TKKS dari Bin TKKS ke Reaktor

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Horizontal screw conveyor Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Jarak angkut : L = 10 m = 32,8083 ft

Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Spesifikasi

Daya conveyor : P = 1,8021 hp

Kapasitas conveyor : Q = 239,2344 m3/jam = 0,066454 m3/s Daya motor : Pm = 2 hp

5.11 Reaktor Fluidized Bed (R-201)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi. Bentuk : Tutup dan alas ellipsoidal Jenis : Fluidized Bed Reaktor Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 500oC (773,15 K) Tekanan operasi : P = 4 atm

Laju alir bahan : F = 7.974,4817 kg/jam = 2,2151 kg/s Densitas bahan : ρ = 0,4 kg/L = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3

Spesifikasi

Volume padatan : 0,0109 m3 Diameter : 2,1730 m Tinggi total : 9,7687 m Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup dan alas : 3/16 in Tebal dinding jaket : 3/16 in

5.12 Cooler (E-201)

Fungsi : Mendinginkan gas hasil reaksi pirolisis dari Reaktor Fluidized Bed (R-201) dari 500oC sampai dengan 300oC untuk selanjutnya dialirkan ke siklon. Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Dipakai : Pipa 4 x 3 in IPS, 6 ft Jumlah : 1 unit

Fluida panas : Gas hasil reaksi pirolisis

Laju alir fluida masuk (W) : 8.771,8648 kg/jam = 19.341,9619 lbm/jam

Temperatur masuk (T1) : 500 oC = 932 oF

Temperatur keluar (T2) : 300 oC = 572 oF

Fluida dingin : Air

Laju alir fluida masuk (w) : 67.884,1847 kg/jam = 149.684,6273 lbm/jam

Temperatur masuk (t1) : 30 oC = 86 oF

Temperatur keluar (t2) : 45 oC = 113 oF

Panas yang diserap (Q) : 4.252.944,17 kJ/jam =4.030.940,4843Btu/jam RD yang diijinkan : 0,003

Hairpin : 2 buah dengan ukuran 6 ft

Pa : 0,93417 psi

5.13 Cyclone Separator I (F-201)

Fungsi : Memisahkan char dari gas yang keluar dari cooler Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation (Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Aliran massa gas (mg) = 5.502,8160 kg/jam

Aliran massa char dalam gas (mchar) = 3.269,0488 kg/jam

Aliran massa total = 8.771,8648 kg/jam Densitas partikel char = 400 kg/m3

Densitas campuran partikel (ρp) = 149,0697 kg/m3

Densitas campuran gas (ρg) = 0,786091 kg/m3

Diameter partikel char = 2000 μm

Viskositas gas (μg) = 0,0175 kg/m jam

Laju alir volumetrik = 7.022,157 m3/jam = 1,9506 m3/s Efisiensi pemisahan = 99,0 %

Spesifikasi

Lebar inlet cyclone : W = 0,71535 m

Kecepatan aliran masuk cyclone : V = 1,5247 m/s = 5.489,0019 m/jam Tinggi inlet cyclone : H = 1,7884 m

Panjang badan cyclone : Lb = 5,3651 m Panjang kerucut cyclone : Lc = 8,9419 m Jumlah putaran di dalam vortex terluar : Ne = 5,5 Diameter badan cyclone : D = 1,5897 m Diameter outlet gas : De = 0,7948 m Diameter pemecah vortex : S = 0,7948 m Diameter outlet partikel : Dd = 0,5961 m

5.14 Bin Char (TT-201)

Fungsi : Tempat penyimpanan hasil char dari cyclone I Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Bin dengan tutup datar Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa) Kebutuhan perancangan : 7 hari

Laju alir bahan : F = 543.708,1995 kg = 1.198.876,58 lb

Densitas TKKS : ρ = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 = 24,9720 lb/ft3

Spesifikasi

Jari-jari dalam bin : R = 7,238332 ft = 2,20624 m Hc = 5,2590 ft = 1,6029 m Tinggi total bin : H = 21,715 ft = 6,61873 m

Hss = 16,456 ft = 5,0158 m Volume bin : Vbin = 2.997,19 ft3

Diameter outlet partikel : Dd = 2,8953 ft = 0,8825 m

5.15 Cyclone Separator II (F-202)

Fungsi : Memisahkan char dari gas yang keluar dari cyclone I Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation (Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Aliran massa gas (mg) = 5502,8160 kg/jam

Aliran massa total = 5535,5065 kg/jam Densitas partikel char = 400 kg/m3

Densitas campuran partikel (ρp) = 2,3622 kg/m3

Densitas campuran gas (ρg) = 0,786091 kg/m3

Diameter partikel char = 200 μm

Viskositas gas (μg) = 0,0175 kg/m jam

Laju alir volumetrik = 7.014,066 m3/jam = 1,94835 m3/s Efisiensi pemisahan = 99,0 %

Spesifikasi

Lebar inlet cyclone : W = 0,033873 m Kecepatan aliran masuk cyclone : V = 679,2350 m/s

= 2.445.245,9212 m/jam

Tinggi inlet cyclone : H = 0,0847 m Panjang badan cyclone : Lb = 0,2540 m Panjang kerucut cyclone : Lc = 0,4234 m Jumlah putaran di dalam vortex terluar : Ne = 5,5 Diameter badan cyclone : D = 0,0753 m Diameter outlet gas : De = 0,0376 m Diameter pemecah vortex : S = 0,0376 m Diameter outlet partikel : Dd = 0,0282 m

5.16 Bin Char (TT-202)

Fungsi : Tempat penyimpanan hasil char dari cyclone II Bahan konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Bin dengan tutup datar Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 30oC (303,15 K) Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Kebutuhan perancangan : 1 hari

Laju alir bahan : F = 5.437,0820 kg = 11.988,7658 lb

Densitas TKKS : ρ = 400 kg/m3 = 0,4gr/cm3 = 24,9720 lb/ft3

Spesifikasi

Jari-jari dalam bin : R = 1,559452 ft = 0,47532 m Hc = 1,1330 ft = 0,3453 m Tinggi total bin : H = 4,6784 ft = 1,4260 m

Hss = 3,5453 ft = 1,0806 m Volume bin : Vbin = 29,9719 ft3

Diameter outlet partikel : Dd = 0,6238 ft = 0,1901 m

5.17 Condensor (E-202)

Fungsi : Mengkondensasikan campuran gas hasil reaksi pirolisis.

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Dipakai : Pipa 4 x 2 ½ in IPS, 10 ft Jumlah : 1 unit

Fluida panas : Gas hasil reaksi pirolisis

Laju alir fluida masuk (W) : 5.503,1429 kg/jam = 12.134,4301 lbm/jam

Temperatur masuk (T1) : 300 oC = 572 oF

Temperatur keluar (T2) : 95 oC = 203 oF

Fluida dingin : Air

Laju alir fluida masuk (w) : 38.643,7204 kg/jam = 85.209,4035 lbm/jam

Temperatur masuk (t1) : 30 oC = 86 oF

Temperatur keluar (t2) : 45 oC = 113 oF

Panas yang diserap (Q) : 2.421.029,08 kJ/jam =2.294.651,3620Btu/jam RD yang diijinkan : 0,003

Pa : 0,04301 psi

ΔPp : 2,3499 psi

5.18 Knock Out Drum (D-201)

Fungsi : Memisahkan fase cair di dalam fase gas sebelum bio oil disimpan dalam tangki penyimpanan

Desain : Berupa bejana (tangki) vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head)

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 285 (A) Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 368,15 K Tekanan operasi : P = 103,4 kPa

Laju alir massa : F = 5.503,1429 kg/jam

Laju alir volume : Q = 5.064,0866 m3/jam = 49,6768 ft3/s Densitas gas umpan : ρG = 1,0867 kg/m3 = 0,0678 lb/ft3

Densitas liquid umpan : ρL = 1100,0228 kg/m3 = 68,6721 lb/ft3

Dimensi Knock Out Drum

Cross sectional area : A = 4,4633 ft2

Tinggi : L = 4,7677 ft = 1,4532 m Diameter : D = 2,3839 ft = 0,7266 m Tebal : ts = 0,168 inch = 0,00426 m Desain tutup kepala atas dan bawah

Tebal : tH = 0,17207 inch = 4,37060 mm

5.19 Cooler (E-203)

Fungsi : Mendinginkan aliran keluar dari Knock Out Drum (D-201) dari 95oC sampai dengan 60oC untuk disimpan ke tangki penyimpan Bio Oil.

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Dipakai : Pipa 2 x 1 1/4 in IPS, 6 ft Jumlah : 1 unit

Fluida panas : Campuran bio oil, air, arang

Laju alir fluida masuk (W) : 2.770,5999 kg/jam = 6.109,1729 lbm/jam

Temperatur masuk (T1) : 95 oC = 203 oF

Temperatur keluar (T2) : 60 oC = 140 oF

Fluida dingin : Air

Laju alir fluida masuk (w) : 3.484,8208 kg/jam = 7.684,0299 lbm/jam

Temperatur masuk (t1) : 30 oC = 86 oF

Temperatur keluar (t2) : 45 oC = 113 oF

Panas yang diserap (Q) : 218.324,03 kJ/jam = 206.927,5156 Btu/jam RD yang diijinkan : 0,003

Hairpin : 2 buah dengan ukuran 6 ft

Pa : 0,80762 psi

Pp : 0,2246 psi

5.20 Pompa Bio Oil (J-201)

Fungsi : Untuk memompa Bio Oil ke tangki penyimpanan Bio Oil

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal Steel Jumlah : 1 unit

Daya motor : P = 0,5 hp

5.21 Tangki Penyimpanan Bio Oil (T-201)

Fungsi : Menyimpan Bio Oil untuk kebutuhan 7 hari Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240, Grade 340

Bentuk : Silinder vertical dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan : Double Welded Butt Joins Jumlah : 2 unit

Kondisi Operasi

Temperatur : T = 60oC Tekanan operasi : P = 1 atm

Laju alir massa : F = 2.770,5999 kg/jam Kebutuhan perancangan : t = 7 hari

Densitas fluida : ρ= 1.100,0228 kg/m3

Spesifikasi tangki

Volume : V = 253,8822 m3 Tinggi shell : Hs = 6,2532 m

Tinggi tutup : Hh = 1,2506 m

Tinggi tangki : Ht = 7,5038 m

Tebal shell : ½ in Tebal tutup : ½ in

5.22 Tangki Penyimpanan Gas Nitrogen (TT-101)

Fungsi : Menyimpan Nitrogen untuk kebutuhan 7 hari Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240, Grade 340

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup spherical Jenis sambungan : Double Welded Butt Joins

Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4  Rp 107.580.000,-,-

= Rp 430.320.000,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 430.320.000,-

= Rp 215.160.000,-

Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 645.480.000,-

H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5  dari biaya tambahan industri (Peters dkk, 2004). Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 28.024.713.269-

= Rp 1.401.235.663,-

I. Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters dkk, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 186.831.421.793,48,-

= Rp 1.868.314.218,-

J. Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007).

= 0,0031  Rp 142.861.660.220,04,- = Rp 442.871.147,-

2. Biaya asuransi karyawan

Premi asuransi = Rp. 375.000,-/tenaga kerja (Asuransi Jiwa Bersama Bumiputera, 2008)

Maka biaya asuransi karyawan = 250 orang x Rp. 375.000,-/orang = Rp 93.750.000,-

K. Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.817.766.600,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z

= Rp 100.902.196.959,- 3.2 Biaya Variabel

A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah = Rp 86.062.106.200,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 86.062.106.200,- x

90 330

= Rp 315.561.056.065,-

B. Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 10  dari biaya variabel bahan baku

Biaya perawatan lingkungan = 0,1  Rp 315.561.056.065,- = Rp 31.556.105.607,- 2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,01  Rp 315.561.056.065,-

= Rp 3.155.610.561,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 34.711.716.167,-

C. Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5  dari biaya variabel tambahan

Total biaya variabel = Rp 36.447.301.976,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 100.902.196.959,- + Rp 36.447.301.976,- = Rp 137.349.498.935,-

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

=( Rp 400.975.063.507,11,-)- (Rp 137.349.498.935,-) = Rp 263.625.564.572,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 263.625.564.572,-

= Rp 1.318.127.823,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto)

= Rp 263.625.564.572 – (Rp 1.318.127.823)

= Rp 262.307.436.749,-

4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 36 Pasal 17 ayat 1b Tahun 2008, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan

(http://www.dpr.go.id/undang2/uu08/uu08-36, 2012),wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 28%.

Undang-undang ini mulai berlaku terhitung tanggal 1 Januari 2009. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

4.3 Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 188.861.354.459,-

5. Analisa Aspek Ekonomi A. Profit Margin (PM)

PM =

penjualan total

pajak sebelum Laba

 100 

PM = 100%

3.507,11 400.975.06

6.749 262.307.43

x

PM = 65,417 %

B. Break Even Point (BEP)

BEP =

Variabel Biaya

Penjualan Total

Tetap Biaya

  100 

BEP =

976 . 301 . 447 . 6 3 3.507,11 400.975.06

6.959 100.902.19

  100 

BEP = 27,680 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 27,680 %12.000 ton/tahun = Rp 3.321,6300 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 27,680 % xRp 400.975.063.507,11,- = Rp 110.990.901.389,33,-

C. Return on Investment (ROI)

ROI =

investasi modal

Total

pajak setelah

Laba _

100 

ROI = x 100%

3.833,97,-332.374.51

Rp

4.459,-188.861.35 Rp

D. Pay Out Time (POT)

POT= x 1 tahun ROI

1

POT = x 1 tahun

0,56822 1

POT = 1,76 tahun ≈ 2 tahun

E. Return on Network (RON)

RON =

sendiri Modal

pajak setelah

Laba _

100 

RON =

8.300,39 199.424.70

4.459 188.861.35 _

100 

RON = 94,703 %

F. Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Ca sh Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10  tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Tabel. LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Tahun Laba sebelum

pajak Pajak

Laba sesudah

pajak Depresiasi Net cash flow

P/F pada I=72% PV pada I=72% P/F pada I=73 % PV pada I=73 %

0 - - - - -332,374,513,834 1 -332,374,513,834 1 -332,374,513,834

1 262,307,436,749 73,446,082,290

188,861,354,459 25,983,235,220 214,844,589,680 0.5814 124,909,645,163 0.5780 124,187,624,092

2 288,538,180,424 80,790,690,519

207,747,489,905 25,983,235,220 233,730,725,125 0.3380 79,005,788,644 0.3341 78,095,066,700

3 317,391,998,467 88,869,759,571

228,522,238,896 25,983,235,220 254,505,474,116 0.1965 50,016,326,022 0.1931 49,153,994,727

4 349,131,198,313 97,756,735,528

251,374,462,786 25,983,235,220 277,357,698,006 0.1143 31,690,306,275 0.1116 30,963,911,081

5 384,044,318,145 107,532,409,080

276,511,909,064 25,983,235,220 302,495,144,284 0.0664 20,094,452,285 0.0645 19,520,363,112

6 422,448,749,959 118,285,649,989

304,163,099,970 25,983,235,220 330,146,335,191 0.0386 12,750,752,012 0.0373 12,314,870,860

7 464,693,624,955 130,114,214,987

334,579,409,968 25,983,235,220 360,562,645,188 0.0225 8,096,206,988 0.0216 7,774,241,174

8 511,162,987,450 143,125,636,486

368,037,350,964 25,983,235,220 394,020,586,184 0.0131 5,143,886,029 0.0125 4,910,775,582

9 562,279,286,195 157,438,200,135

404,841,086,061 25,983,235,220 430,824,321,281 0.0076 3,269,973,178 0.0072 3,103,739,650

10 618,507,214,815 173,182,020,148

445,325,194,667 25,983,235,220 471,308,429,887 0.0044 2,079,796,000 0.0042 1,962,655,955

4,682,618,762 -387,270,901





 