Pembuatan Furfural Dari Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Kapasitas 800.000 Kg/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN FURFURAL DARI BAHAN BAKU TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
DENGAN KAPASITAS 800.000 KG/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH :
APRIA NINGSIH NIM. 050405049
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah swt yang telah memberikan kesehatan dan kemampuan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Kapasitas 800.000 kg/tahun”.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan fasilitas dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr.Ir. Iriany, MSi, sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia. 4. Bapak Dr.Eng.Ir.Irvan. MSi, sebagai Koordinator tugas akhir. 5. Staf pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Kimia. 6. Semua teman-teman di Departemen Teknik Kimia yang telah membantu
selama menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan , Desember 2009
Penulis (Apria Ningsih)
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari
tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu
mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.
Furfural yang diproduksi 800 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang
dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .
Hasil analisa ekonomi Pabrik Furfural adalah sebagai berikut :
Modal Investasi
: Rp 372.887.205.114,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 245.874.903.348,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 488.076.005.578,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 170.405.975.418.-
Profit Margin
: 49,87 %
Break Event Point
: 36,36 %
Return of Investment
: 45,70 %
Pay Out Time
: 2,19 tahun
Return on Network
: 76,17 %
Internal Rate of Return
: 62,76
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
furfural ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i Intisari ......................................................................................................... iii Daftar Isi....................................................................................................... iv Daftar Tabel.................................................................................................. viii Daftar Gambar .............................................................................................. xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-3 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik.......................................................... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit ...................................................... II-1 2.2 Furfural ....................................................................................... II-1 2.3 Kegunaan Furfural....................................................................... II-2 2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .............................................. II-3 2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-5
2.5.1 Unit Penanganan Awal .......................................................... II-5 2.5.2 Unit Reaksi Utama................................................................. II-5 2.5.3 Unit Pemurnian...................................................................... II-6 BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1 3.1 Mixer Pengenceran (M-101) ........................................................ III-1 3.2 Mixer (M-102)............................................................................. III-1 3.3 Reaktor I (R-201) ........................................................................ III-2 3.4 Reaktor II (R-202) ....................................................................... III-2 3.5 Vaporizer (V-301) ....................................................................... III-3 3.6 Kolom Ekstraksi (V-302)............................................................. III-3 3.7 Destilasi (T-301).......................................................................... III-3 3.7.1 Kondensor (E-302) ................................................................ III-4 3.7.2 Reboiler (E-303).................................................................... III-4 3.8 Filter Press (FP-301)................................................................... III-4
Universitas Sumatera Utara
3.9 Flash Drum (T-302) .................................................................... III-4 BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Heater I (E-201) .......................................................................... IV-1 4.2 Reaktor I (R-201) ........................................................................ IV-1 4.3 Reaktor II (R-202) ....................................................................... IV-1 4.4 Vaporizer (E-101)........................................................................ IV-2 4.5 Condensor sub-CoolerI (E-301)................................................... IV-2 4.6 Cooler I (E-302) .......................................................................... IV-2 4.7 Heater II (E-307)......................................................................... IV-2 4.8 Kolom Destilasi (T-301).............................................................. IV-3 4.9 Kondensor II (E-303)................................................................... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1 6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-6 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Furfural.................... VI-8
6.3.1 Pencegahan terhadap kebakaran dan Peledakan...................... VI-8 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ................................................... VI-9 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ....................................... VI-9 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ............................ VI-10 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis................................... VI-10 BAB VII UTILITAS..................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap............................................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.2.1 Screening............................................................................... VII-6 7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi......................................................... VII-6 7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-7 7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-9 7.2.5 Deaerator............................................................................... VII-12 7.3 Kebutuhan Listrik........................................................................ VII-12 7.4 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13 7.4.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-14
Universitas Sumatera Utara
7.4.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-15 7.4.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-15 7.4.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-16 7.4.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-19 7.5 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-20 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik............................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak pabrik......................................................................... VIII-2 8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ........................................................ VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ....................................... IX-1 9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1 9.3 Bentuk Struktur Organisasi.......................................................... IX-2 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-3 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-3 9.4.2 Manejer Umum/General Manager.......................................... IX-3 9.4.3 Sekretaris............................................................................... IX-4 9.4.4 Manajer Teknik ..................................................................... IX-4 9.4.5 Manajer Produksi................................................................... IX-4 9.4.6 Manejer Umum/Personalia dan Keuangan.............................. IX-4 9.4.7 Kepala Bagian Teknik............................................................ IX-4 9.4.8 Kepaa Bagian Pemeliharaan.................................................. IX-5 9.4.9 Kepala Bagian Produksi......................................................... IX-5 9.4.10 Kepala Bagian Utilitas ......................................................... IX-5 9.4.11 Kepala Bagian Pemasaran.................................................... IX-5 9.4.12 Kepala Bagian Personalia .................................................... IX-5 9.4.13 Kepala Bagian Keuangan dan Administrasi.......................... IX-6
9.5 Sistem Kerja ............................................................................. IX-6 9.5.1 Karyawan Non-Shift .............................................................. IX-6 9.5.2 Karyawan Shift ...................................................................... IX-7
Universitas Sumatera Utara
9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-7 9.7 Analisa Jabatan............................................................................ IX-8 9.8 Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan............................................. IX-9 9.9 Kesejahteraan Staf dan Karyawan................................................ IX-11 BAB X ANALISA EKONOMI..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC).................................... X-4 10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ............................ X-4 10.2 Total Penjualan (Total sales)...................................................... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5 10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-5 10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT)............................................................ X-7 10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7 BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural Di Indonesia .......................................... I-2 Tabel 1.2 Trend Harga Furfural Di Beberapa Pasar Dunia............................. I-2 Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ..................................... II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)........................... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)................................................ III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201) ........................................... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202) .......................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301) .......................................... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)................................ III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)................................. III-3 Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)........................ III-4 Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi (E-303) .......................... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)....................................... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)........................................ III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I (E-201) .............................................. IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201) ............................................ IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)........................................... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Vaporizer (E – 101) ................................................. IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor SubCooler (E-301)................................ IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler I (E-302) ...................................................... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Heater II (E-307) ............................................. IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301).......................................... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor II (E-303)............................................... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Furfural dari Tandan Kosong Sawit .................. VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-2 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sei Silau .................................................................... VII-5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik .......................................................... VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah .................................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya .............. IX-8 Tabel 9.2 Perincian Gaji Pegawai.................................................................. IX-10 Tabel LA.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ................................... LA-1 Tabel LA.2 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit yang digunakan dalam
perhitungan Neraca Massa.............................................................. LA-1 Tabel LA.3 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-10 Tabel LA.4 Trial Titik Didih Umpan Masuk Kolom Destilasi ....................... LA-11 Tabel LA.5 Trial Titik Embun Destilat.......................................................... LA-11 Table LA.6 Trial Titik Gelembung Bottom.................................................... LA-12 Tabel LA.7 Penentuan nilai ....................................................................... LA-12 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid .......................................................................... LB-1 Tabel LB.2 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison........................................................................................................................... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol K ]... LB-2 Tabel LB.4 Panas Laten [ kkal/mol ]............................................................. LB-3 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Penguapan ........................................................ LB-4 Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al................. LB-4 Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk pada Heater I ..................................... LB-9 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Heater I ..................................... LB-9 Tabel LB. 9 Neraca Panas Heater I................................................................ LB-10 Tabel LB. 10 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ................... LB-11 Tabel LB. 11 Neraca Panas Reaktor I (R-201)............................................... LB-11 Tabel LB. 12 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ................... LB-12 Tabel LB. 13 Neraca Panas Reaktor II (R-202) ............................................ LB-13 Tabel LB. 14 Perhitungan Panas Keluar Alur 9 pada Vaporizer (V-301) ...... LB-14 Tabel LB. 15 Perhitungan Panas Keluar Alur 10 pada Vaporizer (V-301) .... LB-14 Tabel LB. 16 Neraca Panas pada Vaporizer (V-301) ..................................... LB-14 Tabel LB. 17 Perhitungan Panas Keluar Alur 11 pada Kondensor Subcooler LB-15 Tabel LB. 18 Neraca Panas pada Kondensor Subcooler ................................ LB-15 Tabel LB. 19 Perhitungan Panas Keluar Alur 12 pada Cooler I .................... LB-15
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.20 Neraca Panas pada Cooler I ..................................................... LB-16 Tabel LB.21 Perhitungan Panas Masuk Alur 15 pada Heater II .................... LB-17 Tabel LB. 22 Perhitungan Panas Keluar Alur 16 pada Heater II ................... LB-17 Tabel LB. 23 Neraca Panas pada Heater II .................................................... LB-18 Tabel LB. 24 Perhitungan Panas Masuk Kondensor (E-302) ......................... LB-18 Tabel LB. 25 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (Ld) ............................. LB-19 Tabel LB.26 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (DHD) ........................... LB-19 Tabel LB.27 Panas Perhitungan Panas Keluar Reboiler (BHB) ...................... LB-19 Tabel LB. 28 Neraca Panas pada Kolom Destilasi......................................... LB-20 Tabel LB. 29 Perhitungan Panas Keluar Alur 24 pada Kondensor II............. LB-20 Tabel LB. 30 Neraca Panas pada Kondensor II ............................................. LB-21 Tabel LC.1 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi (T-301)........................ LC-67 Tabel LC.2 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (T-301) ........................ LC-68 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-31
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........ LE-2 ............................................................................................................. Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6 Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai............................................................... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-18 Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-19 Tabel LE.11Data Perhitungan BEP ............................................................... LE-27 Tabel LE.12Data Perhitungan IRR................................................................ LE-28
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 struktur Furfural......................................................................... II-2 Gambar 6.1 Instrumentasi pada alat .............................................................. VI-4 Gambar 8.1 Tata letak pabrik furfural ........................................................... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan furfural............................ IX-12 Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas)....... LD-2 Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower (CT)LD-31
....................................................................................................... Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ............................................... LD-32 Gambar LE.4 Grafik Break Even Point (BEP)............................................... LE-29
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari
tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu
mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.
Furfural yang diproduksi 800 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang
dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .
Hasil analisa ekonomi Pabrik Furfural adalah sebagai berikut :
Modal Investasi
: Rp 372.887.205.114,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 245.874.903.348,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 488.076.005.578,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 170.405.975.418.-
Profit Margin
: 49,87 %
Break Event Point
: 36,36 %
Return of Investment
: 45,70 %
Pay Out Time
: 2,19 tahun
Return on Network
: 76,17 %
Internal Rate of Return
: 62,76
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
furfural ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengelolaan bahan buangan (limbah) adalah upaya terpadu untuk
melestarikan fungsi lingkungan hidup yang meliputi kebijaksanaan penataan, pemanfaatan, pengembangan, pemeliharaan, pemulihan, pengawasan dan pengendalian lingkungan hidup (UU. RI No.23/1997). Dengan adanya kegiatan peningkatan produksi pertanian, mengandung resiko pencemaran limbah padat berupa bahan buangan (limbah) tandan kosong kelapa sawit. Minimalisasi limbah tandan kosong kelapa sawit dengan pemanfaatan menjadi suatu produk dapat mengurangi beban pencemaran lingkungan.
Secara nasional terdapat sekitar 205 Pabrik Kelapa Sawit (PKS) di Indonesia dimana sekitar 86 persen berada di luar Jawa. Produksi tandan buah segar (TBS) tahun 2004 diperkirakan mencapai 53,8 juta ton dan limbah padat organik berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebesar 12,4 juta (Dirattanhun, 2008). Seperti halnya biomassa pada umumnya, tandan kelapa sawit memiliki kandungan polisakarida yang dapat dikonversi menjadi produk atau senyawa kimia yang dapat digunakan untuk mendukung proses produksi sektor industri lainnya. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam tandan kosong kelapa sawit adalah pentosan, dengan persentase sebesar 25,90% (Purwito dan Firmanti, 2005). Kandungan pentosan yang cukup tinggi tersebut memungkinkan tandan kosong kelapa sawit untuk diolah menjadi furfural. Selain tandan kosong kelapa sawit , bahan baku lain yang dapat digunakan untuk memproduksi furfural adalah : tongkol jagung, sekam padi, kayu, rami dan sumber lainnya yang mengandung pentosan.
Furfural memiliki aplikasi yang cukup luas dalam beberapa industri dan juga dapat disintesis menjadi turunan-turunannya seperti : Furfuril Alkohol, Furan, dan lain-lain. Kebutuhan (demand) furfural dan turunannya di dalam negeri meski tidak terlalu besar namun jumlahnya terus meningkat. Hingga saat ini seluruh kebutuhan furfural dalam negeri diperoleh melalui impor. Impor terbesar diperoleh dari Cina yang saat ini menguasai 72% pasar furfural dunia (Wijanarko, dkk, 2006). Data kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun 1997-2010 dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural di Indonesia.
Tahun
Kebutuhan Furfural
(Kg)
1997
139.068,00
1998
116.668,00
1999
211.387,00
2000
365.005,00
2001
308.355,00
2002
335.568,00
2004
500.000,00
2006
550.000,00
2008
610.000,00
2010
650.000,00
(Wijanarko, dkk. 2006)
Pengembangan industri yang memproduksi furfural dan turunannya
diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga mengurangi angka
impor dan meningkatkan nilai investasi di Indonesia. Diharapkan pengembangan
industri ini dapat memberi nilai tambah bagi hasil-hasil samping pengolahan hasil
pertanian yang tersedia dalam jumlah banyak di Indonesia.
Tabel 1.2 Harga Furfural di Pasar Dunia.
Tahun
USA
EROPA
JEPANG
1965
275
-
-
1970
352
-
-
1975
815
-
-
1980
1211
-
-
1985
1454
1934
1070
1990
1740
1024
950
1995
1740
910
950
1998
1170
1450
-
Ket : Harga dalam US.Dollar (Katkevies,dkk. 1998).
Universitas Sumatera Utara
1.2 Rumusan Masalah Furfural masih merupakan produk yang diimpor di Indonesia dan pabrik
pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit belum ada, sehingga perlu adanya studi pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit untuk memenuhi kebutuhan industri di Indonesia. 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan pembuatan suatu pra rancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya dibidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk
industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah.
Limbah kelapa sawit di antaranya adalah pelepah daun, bungkil intisawit, sludge,
tandan kosong sawit, cangkang dan serat (Dirattanhun, 2008).
Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan
sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun
waktu 2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006
yaitu seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit
mencapai 7 juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO (Dirattanhun, 2008).
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau Empty Fruit Bunch (EFB) adalah
limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil
(CPO). Dalam satu hari pengolahan bisa dihasilkan ratusan ton TKKS. Komponen
utama TKS adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi
pulp atau furfural (Dirattanhun, 2008).
Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
NO Parameter
Kandungan (%)
1 Lignin
22,60
2 Α- selulosa
45,80
3 Holoselulosa
71,80
4 Pentosan
25,90
5 Kadar Abu
1,60
(Sumber : Purwito dan Firmanti, 2005)
2.2 Furfural Furfural (C5H4O2) atau sering disebut dengan 2-furankarboksaldehid,
furaldehid, furanaldehid, 2-Furfuraldehid, merupakan senyawa organik turunan dari golongan furan. Senyawa ini berfasa cair berwarna kuning hingga kecoklatan dengan
Universitas Sumatera Utara
titik didih 161,7oC, densitas (20oC) adalah 1,16 g/cm3. Furfural merupakan senyawa yang kurang larut dalam air namun larut dalam alkohol, eter, dan benzena.
Gambar 2.1 Struktur molekul furfural (Anonim,2009a)
Furfural dihasilkan dari biomassa lewat 2 tahap reaksi, yaitu hidrolisis dan dehidrasi. Untuk itu digunakan bantuan katalis asam, misalnya: asam sulfat, dan lainlain (Wijanarko,dkk, 2006).
Reaksi utama pembuatan Furfural adalah sebagai berikut (Wijanarko,dkk, 2006): 1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :
(C5H8O4)n + nH2O asam
nC5H10O5
………………..( i )
2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :
(C6H5O6)n + nH2O asam
nC6H12O6
………………..( ii )
3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:
asam nC5H10O5
nC5H10O5 + 3nH2O
………………..( iii )
2.3 Kegunaan Furfural Dalam bentuk baku, furfural banyak digunakan :
1. Sebagai pelarut dalam industri penyulingan minyak bumi 2. Industri pembuatan minyak-minyak pelumas 3. Untuk mensintesis senyawa turunan yang digunakan pada industri pembuatan
nilon (Wijanarko, dkk. 2006).
Universitas Sumatera Utara
Senyawa turunan yang dapat disintesis dari furfural diantaranya adalah furfuril alkohol dan furan. Furfuril alkohol umumnya digunakan dalam industri yang memproduksi serat sintetik dan untuk mensintesis senyawa yang digunakan dalam industri pelapisan (coating), industri cat, dan beberapa industri farmasi. Sedangkan furan dipakai dalam industri farmasi, industri yang memproduksi serat sintetik, herbisida, dan untuk mensintesis pelarut yang digunakan dalam industri pembuatan PVC (Wijanarko, dkk. 2006).
2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk 1. Pentosa C5H10O5
1. Berat molekul 2. Titik cair 3. Spesifik graviti 4. Densitas 5. Kelarutan 6. wujud (Anonim, 2009b)
: 150,13 gr/gmol : 153C : 1,535 : 1,84 gr /cm3 : 117 mg pada 20oC per 100 ml air dingin. : kristal berbentuk jarum
2. Asam Sulfat H2SO4
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Spesifik graviti 5. Densitas 6. Terdekomposisi pada 7. Kapasitas Panas 8. Sangat larut dalam air. 9. Bening dan tak berwarna. (Anonim, 2009c)
: 98,08 gr/gmol : 10C : 290C : 1,843 18/4 : 1,84 gr /cm3 : 340C. : 1389 J/Kmol
Universitas Sumatera Utara
3. Air H2O
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Kalor Jenis 6. Kapasitas Panas
(Himmelblau, 1996)
: 18,015 gr/gmol : 0C : 100C : 0,988 gr /cm3 : 4184 J/(kg·K) : 4,22 kJ/Kg.K
4. Furfural C5H4O2
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Kapasitas Panas 6. Entalpi pembentukan (Anonim, 2009a)
: 96,08 gr/gmol : -36,5C : 161,7C : 1,16 gr /cm3 : 1,74 J/g.K :-151 kJ/mol
5. Toluena
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Entalpi pembentukan (Himmelblau, 1996)
: 92,13 gr/gmol : 178,169C : 383,78 K : 0,866 gr /cm3 : 11,99 kJ/mol
Universitas Sumatera Utara
2.5 Deskripsi Proses Proses pembuatan furfural terdiri dari beberapa unit, yaitu :
1. Unit Penanganan Awal 2. Unit Reaksi Utama 3. Unit Pemurnian Furfural
2.5.1 Unit Penanganan Awal Pada unit penanganan awal, bahan baku tandan kosong kelapa sawit
dimasukkan ke dalam Crusher (CR-101) dengan menggunakan Bucket Elevator (BF101). Tandan kosong kelapa sawit dicacah dengan Crusher (CR-101) yang selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki pencampur (M-102 ). Pada Mixer (M-102 ), tandan kosong kelapa sawit diaduk dengan menambahkan asam sulfat (H2SO4) untuk memperoleh pentosan yang ada di dalamnya.
Pentosan yang terkandung dalam tandan kosong kelapa sawit larut dalam asam sulfat. Keluaran dari Mixer (M-102 ) merupakan pentosan yang sudah larut dan masih mengandung tandan kosong kelapa sawit. Selanjutnya keluaran ini dimasukkan ke dalam Reaktor I (R-201) (Wijanarko, dkk. 2006).
2.5.2 Unit Reaksi Utama Unit reaksi utama dimana keluaran dari Mixer (M-102 ) siap untuk direaksikan.
Kondisi operasi Reaktor I (R-201) adalah suhu 150oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung selama 3 jam, setelah itu dilanjutkan dengan penguapan. Yield pembentukan furfural dari pentosan adalah 73% (Wijanarko, dkk. 2006). Dimana pada Reaktor I (R-201) terjadi reaksi hidrolisis dan pada Reaktor II (R-202) terjadi reaksi dehidrasi dengan mekanisme reaksi sebagai berikut.
1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :
asam
(C5H8O4)n + nH2O
nC5H10O5
2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :
(C6H5O6)n + nH2O asam
nC6H12O6
Universitas Sumatera Utara
3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:
asam nC5H10O5
nC5H10O5 + 3nH2O
(Wijanarko,dkk, 2006)
Rasio stokiometri antara pentosa dengan furfural adalah 64% (Wijanarko,dkk. 2006). Pada reaksi hidrolisis dalam Reaktor I (R-201) pentosan akan bereaksi menghasilkan pentosa. Hasil dari Reaktor I (R-201) kemudian dimasukkan ke dalam Reaktor II (R-202) untuk mengalami reaksi dehidrasi membentuk furfural. Keluaran dari Reaktor II (R-202) masih mengandung zat-zat pengotor seperti pentosa sisa, pentosan (volatil), air, dan asam sulfat. Untuk menguranginya, campuran tersebut melalui beberapa tahap pemurnian.
2.5.3 Unit Pemurnian Campuran keluaran Reaktor II (R-202) diumpankan ke dalam Vaporizer (V-301).
Suhu dalam Vaporizer (V-301) adalah 170oC. Pada suhu tersebut furfural, air, pentosan dan pentosa menguap. Jadi produk atas dari Vaporizer (V-301) mengandung furfural, air, pentosan dan pentosa. Untuk memisahkan air, pentosan dan pentosa dari Vaporizer (V-301) dimasukkan ke dalam Ekstraktor (V-302) dengan suhu operasi 30oC dengan menggunakan pelarut toluena. Selanjutnya campuran masuk kedalam Kolom Destilasi (T-301) untuk memisahkan furfural dari toluena dan mendapatkan konsentrasi furfural yang diinginkan. Sebelum masuk ke Kolom Destilasi (T-301), campuran dimasukkan ke dalam Heater II untuk menaikkan suhu sampai 114,732oC.
Produk bawah dari Vaporizer (V-301) mengandung lignin, asam sulfat, abu, Aselulosa dan glukosa. Produk bawah tersebut dipisahkan dari tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan Filter Press (FP-301). Glukosa diambil sebagai produk samping dengan menggunakan Flash Drum (T-302) untuk memisahkan glukosa dari asam sulfat. Glukosa sebagai produk bawah dan asam sulfat sebagai produk atas.
Universitas Sumatera Utara
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas Produksi
: 800.000 kg/tahun = 101,9250 kg/jam
Basis Tandan Kosong Kelapa Sawit : 3125 kg/jam
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)
Alur komponen Asam Sulfat Air Total
Total Alur
Masuk
Alur 2
Alur 30
112,5000
0,0000
200,0000 1562,5000
312,5000 1562,5000
1875,0000
Keluar Alur 3 112,5000 1762,5000 1875,0000 1875,0000
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Total Total Alur
Masuk
Alur 4
Alur 1
0,0000
809,3750
0,0000
706,2500
0,0000
1431,2500
0,0000
50,0000
112,5000
0,0000
1762,5000 128,1250
1875,0000 3125,0000
5000,0000
Keluar Alur 5 809,3750 706,2500 1431,2500 50,0000 112,5000 1890,6250 5000,0000 5000,0000
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Glukosa Total
Masuk Alur 6 809,3750 706,2500 1431,2500 50,0000 112,5000 1890,6250 0,0000 0,0000 5000,0000
Keluar Alur 7 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1714,6387 671,4134 954,1667 5000,0000
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Furfural Glukosa Total
Masuk Alur 7 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1714,6387 671,4134 0,0000 954,1667 5000,0000
Keluar Alur 8 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1869,3324 241,7088 275,0109 954,1667 5000,0000
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Furfural Glukosa Total Total Alur
Masuk Alur 8 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1869,3324 241,7088 275,0109 954,1667 5000,0000 5000,0000
Keluar Alur 9 Alur 10 218,5313 0,0000 0,0000 706,2500 0,0000 572,5000 0,0000 50,0000 0,0000 112,5000 1775,8657 93,4666 241,7088 0,0000 275,0109 0,0000 0,0000 954,1667 2511,1167 2488,8833
5000,0000
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)
Alur komponen Pentosan Air Pentosa Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk
Alur 12
Alur 13
218,5313
0,0000
1775,8657
0,0000
241,7088
0,0000
275,0109
0,0000
0,0000
8203,5066
2511,1167 8203,5066
10714,6233
Keluar Alur 31 Alur 15 218,5313 0,0000 1775,8657 0,0000 241,7088 0,0000 0,3896 274,6213 0,0000 8203,5066 2236,4954 8478,1279
10714,6233
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)
Alur komponen Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk Alur 16 274,6213 8203,5066 8478,1279 8478,1279
Keluar Alur 20 Alur 23 174,6559 99,9654 8201,5515 1,9551 8376,2075 101,9205
8478,1279
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)
Alur komponen Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk Alur 17 276,3956
12979,0760 13255,4716 13255,4716
Keluar Alur 21 Alur 20 101,7397 174,6559 4777,5245 8201,5515 4879,2641 8376,2075
13255,4716
Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi(E-303)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 18
Alur 22 Alur 23
Furfural
22301,4551 22201,4897 99,9654
Toluena
436,1679
434,2128 1,9551
Total
22737,6230 22635,7025 101,9205
Total Alur
22737,6230
22737,6230
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 9
Alur 23 Alur 24
Lignin
706,2500
706,2500 0,0000
A-Selulosa
572,5000
572,5000 0,0000
Abu
50,0000
50,0000 0,0000
Asam Sulfat
112,5000
5,6250 106,8750
Air
93,4666
4,6733 88,7933
Glukosa
954,1667
47,7083 906,4583
Total
2488,8833 1386,7567 1102,1266
Total Alur
2488,8833
2488,8833
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 24
Alur 25 Alur 26
Asam Sulfat
106,8750
0,0000 106,8750
Air
88,7933
26,6380 62,1553
Glukosa
906,4583
906,4583 0,0000
Universitas Sumatera Utara
Total Total Alur
1102,1266 1102,1266
933,0963 169,0303 1102,1266
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Driftloss Point
Alur komponen Toluena Furfural Total Total Alur
Masuk Alur 20 8201,5515 174,6559 8376,2075 8376,2075
Keluar
Alur 32 Alur 33
0,0000
0,0000
174,6559 8201,5515
174,6559 8201,5515
8376,2075
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Mixing Point
Alur komponen Toluena Total
Total Alur
Masuk
Alur 33
Alur 34
8201,5515
1,9551
8201,5515
1,9551
8203,5066
Keluar Alur 13 8203,5066 8203,5066 8203,5066
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan Satuan operasi Temperatur basis
: 1 jam operasi : J/jam : 25oC
4.1 Heater I
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
50851222,8
Produk
-
Q Steam
711999796,5
Total
762851019,3
Keluar (J/jam) -
762851019,3 -
762851019,3
4.2 Reaktor I (R-201)
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
762851019,3
Produk
-
Panas reaksi
-
Q Steam
15884430390
Total
16647281409
Keluar (J/jam) -
21584600439 -4937319029
16647281409
4.3 Reaktor II (R-202)
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
21584600439
Produk
-
Panas reaksi
-
Q Steam
28178610348
Total
6594009909
Keluar (J/jam) -
21940406001 28534415910
6594009909
Universitas Sumatera Utara
4.3 Vaporizer (V – 301)
Tabel 4.3 Neraca Panas Vaporizer (E – 101)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
21940406001
Produk
-
Steam
321164978
Total
22261570979
Keluar (J/jam) -
22261570979 -
22261570979
4.4 Kondensor SubCooler
Tabel 4.4 Neraca Panas Kondensor SubCooler
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
5102922295
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
5102922295
Keluar (J/jam) -
4559875609
543046685,9 5102922295
4.5 Cooler I
Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler I
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
4559875609
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
4559875609
Keluar (J/jam) -
38629422
4521246187
4559875609
4.6 Heater II
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater II
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
12896826,8
Produk
-
Q Steam
473859765,6
Total
486756592,4
Keluar (J/jam) -
486756592,4
-
486756592,4
Universitas Sumatera Utara
4.7 Kolom Destilasi (T-301)
Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
495617237
Produk
-
Total
495617237
Keluar (J/jam) -
495617237 495617237
4.8 Kondensor II
Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor II
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
68138529,19
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
68138529,19
Keluar (J/jam) -
847218
67291311,38
68138529,19
Universitas Sumatera Utara
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang Tandan Kosong Kelapa Sawit (G-101)
Fungsi
: Menyimpan bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Bentuk
: Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan
: Beton
Jumlah
: 1 unit
Lama penyimpanan : 7 hari
Kapasitas
: 525.000 kg
Jumlah
: 1 unit
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi Fisik :
Tinggi gudang : 7,5 m
Panjang gudang : 15 m Volume Gudang : 1658 m3
5.2 Tangki Penyimpanan H2SO4 (TK-101) Fungsi : Untuk menyimpan larutan asam sulfat untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi : - Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1 atm
Kondisi Fisik :
Silinder
Diameter : 3,34 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi : 5 m Tebal : ¼ in Tutup Diameter : 3,34 m Tinggi : 0,6 m Tebal : ¼ in
5. 3 Bucket Elevator
Fungsi
: Transportasi tandan kosong kelapa sawit dari Crusher
(CR-101) menuju mixer (M-101)
Bahan konstruksi : Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 23 Hp
5.4 Crusher (CR-101)
Fungsi
: Mengecilkan ukuran tandan kosong kelapa sawit sebelum
masuk kedalam tangki pencampur
Jenis
: Rotary Knife
Bahan Konstruksi : Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 11 Hp
5.5 Pompa Asam Sulfat (P – 101)
Fungsi
: Memompa asam sulfat menuju mixer pengenceran (M-101)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Daya motor : 0,125 Hp
5.6 Tangki pencampur H2SO4 dan air proses (M-101)
Fungsi
: Mengencerkan asam sulfat 36% menjadi asam sulfat 6%
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
: Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga
daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
Jumlah
: 1 unit
Lama pencampuran : 15 menit = ¼ jam
Kapasitas
: 0,46 m3
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi fisik
:
Silinder
Diameter : 0,9 m
Tinggi : 0,9 m
Tebal : ¾ in
Tutup
Diameter : 0,9 m
Tinggi : 0,22 m
Tebal : ¾ in
Pengaduk
Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun
Diameter impeller : 0,97 ft
Daya motor
: 0,125 Hp
5.7 Pompa mixer (P – 102)
Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat dari mixer pengenceran (M-101)
menuju mixer (M-102)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Daya motor : 0,25 Hp
Universitas Sumatera Utara
5.8 Tangki pencampur H2SO4 dan tandan kosong kelapa sawit (M-102)
Fungsi
: Mencampur larutan asam sulfat 6 % dengan TKKS yang
telah dicacah
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Bentuk
: Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga
daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
Jumlah
: 1 unit
Lama pencampuran : 30 menit = ½ jam
Kapasitas
: 5,024 m3
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi fisik
:
Silinder
Diameter : 2 m
Tinggi : 2 m
Tebal : ¾ in
Tutup
Diameter : 2 m
Tinggi : 0,5 m
Tebal : ¾ in
Pengaduk
Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun
Diameter impeller : 2,157 ft
Daya motor
: 3/8 Hp
5.9 Screw Conveyor (SC-101)
Fungsi
: Mengangkut campuran TKKS dan Asam sulfat ke dalam
reaktor R-201
Jenis
: Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt
Kondisi operasi
: Temperatur = 30°C
Universitas Sumatera Utara
Daya motor
Tekanan : 3/8 Hp
= 1 atm
5.10 Heater I Fungsi
Jenis Jumlah Suhu umpan masuk Suhu umpan keluar Suhu steam masuk Suhu steam keluar Diameter shell Pitch (PT) Diameter tube Jenis tube Jumlah tube Panjang tube
: Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk kedalam Reaktor I (R-201)
: 1-4 Shell and Tube Exchanger : 1 unit : 30 0C : 100 0C : 200 0C : 200 0C : 10 in : 1 9/16 in square pitch : 1 ¼ in : 12 BWG : 10 : 12 ft
5.11 Reaktor I (R –201)
Fungsi
: Tempat terjadinya reaksi hidrolisa
Jenis
: Mixed Flow Reactor
Bentuk
: Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal
Bahan konstruksi Kapasitas
: Stainless Steel SA-316, grade C : 11,2419 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur masuk : 100 °C
Temperatur keluar : 150 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Kondisi Fisik Silinder Diameter : 12,96 m Tinggi : 17,29 m Tebal : 1,425 in
:
Tutup
Diameter : 12,96 m
Tinggi : 3,242 m
Pengaduk
Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
Jumlah baffle : 4 buah
Diameter impeller : 14,18 ft
Daya motor
: 1 hp
Jaket Pemanas Diameter : 13,01 m Tebal Jaket : 2 in
5.12 Screw Conveyor (SC-201)
Fungsi
: Mengangkut campuran hasil reaksi dari R-201 ke Reaktor
R-202
Jenis
: horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt
Kondisi operasi
: Temperatur = 150°C
Tekanan = 1 atm
Daya motor
: 3/8 Hp
5.13 Reaktor II (R –202)
Fungsi
: Tempat terjadinya reaksi dehidrasi pentosa menjadi
furfural
Universitas Sumatera Utara
Jenis Bentuk
: Mixed flow reactor : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi Kapasitas
: : Stainless steel SA-316 Grade C : 3,6777 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur masuk : 150 °C
Temperatur keluar : 150 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Kondisi Fisik :
Silinder
Diameter : 9,34 m
Tinggi : 7,785 m
Tebal : 1 in
Tutup
Diameter : 9,34 m
Tinggi : 2,334 m
Pengaduk
Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
Jumlah baffle : 4 buah
Di
PEMBUATAN FURFURAL DARI BAHAN BAKU TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
DENGAN KAPASITAS 800.000 KG/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH :
APRIA NINGSIH NIM. 050405049
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah swt yang telah memberikan kesehatan dan kemampuan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Furfural dari Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Kapasitas 800.000 kg/tahun”.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan fasilitas dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr.Ir. Iriany, MSi, sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Indra Surya, M.Sc, sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia. 4. Bapak Dr.Eng.Ir.Irvan. MSi, sebagai Koordinator tugas akhir. 5. Staf pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Kimia. 6. Semua teman-teman di Departemen Teknik Kimia yang telah membantu
selama menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan , Desember 2009
Penulis (Apria Ningsih)
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari
tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu
mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.
Furfural yang diproduksi 800 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang
dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .
Hasil analisa ekonomi Pabrik Furfural adalah sebagai berikut :
Modal Investasi
: Rp 372.887.205.114,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 245.874.903.348,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 488.076.005.578,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 170.405.975.418.-
Profit Margin
: 49,87 %
Break Event Point
: 36,36 %
Return of Investment
: 45,70 %
Pay Out Time
: 2,19 tahun
Return on Network
: 76,17 %
Internal Rate of Return
: 62,76
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
furfural ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i Intisari ......................................................................................................... iii Daftar Isi....................................................................................................... iv Daftar Tabel.................................................................................................. viii Daftar Gambar .............................................................................................. xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-3 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik.......................................................... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit ...................................................... II-1 2.2 Furfural ....................................................................................... II-1 2.3 Kegunaan Furfural....................................................................... II-2 2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .............................................. II-3 2.5 Deskripsi Proses .......................................................................... II-5
2.5.1 Unit Penanganan Awal .......................................................... II-5 2.5.2 Unit Reaksi Utama................................................................. II-5 2.5.3 Unit Pemurnian...................................................................... II-6 BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1 3.1 Mixer Pengenceran (M-101) ........................................................ III-1 3.2 Mixer (M-102)............................................................................. III-1 3.3 Reaktor I (R-201) ........................................................................ III-2 3.4 Reaktor II (R-202) ....................................................................... III-2 3.5 Vaporizer (V-301) ....................................................................... III-3 3.6 Kolom Ekstraksi (V-302)............................................................. III-3 3.7 Destilasi (T-301).......................................................................... III-3 3.7.1 Kondensor (E-302) ................................................................ III-4 3.7.2 Reboiler (E-303).................................................................... III-4 3.8 Filter Press (FP-301)................................................................... III-4
Universitas Sumatera Utara
3.9 Flash Drum (T-302) .................................................................... III-4 BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Heater I (E-201) .......................................................................... IV-1 4.2 Reaktor I (R-201) ........................................................................ IV-1 4.3 Reaktor II (R-202) ....................................................................... IV-1 4.4 Vaporizer (E-101)........................................................................ IV-2 4.5 Condensor sub-CoolerI (E-301)................................................... IV-2 4.6 Cooler I (E-302) .......................................................................... IV-2 4.7 Heater II (E-307)......................................................................... IV-2 4.8 Kolom Destilasi (T-301).............................................................. IV-3 4.9 Kondensor II (E-303)................................................................... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1 6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-6 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Furfural.................... VI-8
6.3.1 Pencegahan terhadap kebakaran dan Peledakan...................... VI-8 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ................................................... VI-9 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ....................................... VI-9 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ............................ VI-10 6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis................................... VI-10 BAB VII UTILITAS..................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap............................................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.2.1 Screening............................................................................... VII-6 7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi......................................................... VII-6 7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-7 7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-9 7.2.5 Deaerator............................................................................... VII-12 7.3 Kebutuhan Listrik........................................................................ VII-12 7.4 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13 7.4.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-14
Universitas Sumatera Utara
7.4.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-15 7.4.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-15 7.4.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-16 7.4.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-19 7.5 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-20 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1 8.1 Lokasi pabrik............................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak pabrik......................................................................... VIII-2 8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ........................................................ VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ....................................... IX-1 9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1 9.3 Bentuk Struktur Organisasi.......................................................... IX-2 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-3 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-3 9.4.2 Manejer Umum/General Manager.......................................... IX-3 9.4.3 Sekretaris............................................................................... IX-4 9.4.4 Manajer Teknik ..................................................................... IX-4 9.4.5 Manajer Produksi................................................................... IX-4 9.4.6 Manejer Umum/Personalia dan Keuangan.............................. IX-4 9.4.7 Kepala Bagian Teknik............................................................ IX-4 9.4.8 Kepaa Bagian Pemeliharaan.................................................. IX-5 9.4.9 Kepala Bagian Produksi......................................................... IX-5 9.4.10 Kepala Bagian Utilitas ......................................................... IX-5 9.4.11 Kepala Bagian Pemasaran.................................................... IX-5 9.4.12 Kepala Bagian Personalia .................................................... IX-5 9.4.13 Kepala Bagian Keuangan dan Administrasi.......................... IX-6
9.5 Sistem Kerja ............................................................................. IX-6 9.5.1 Karyawan Non-Shift .............................................................. IX-6 9.5.2 Karyawan Shift ...................................................................... IX-7
Universitas Sumatera Utara
9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-7 9.7 Analisa Jabatan............................................................................ IX-8 9.8 Pengaturan Gaji Staf dan Karyawan............................................. IX-9 9.9 Kesejahteraan Staf dan Karyawan................................................ IX-11 BAB X ANALISA EKONOMI..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC).................................... X-4 10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ............................ X-4 10.2 Total Penjualan (Total sales)...................................................... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5 10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-5 10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT)............................................................ X-7 10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7 10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7 BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural Di Indonesia .......................................... I-2 Tabel 1.2 Trend Harga Furfural Di Beberapa Pasar Dunia............................. I-2 Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ..................................... II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)........................... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)................................................ III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201) ........................................... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202) .......................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301) .......................................... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)................................ III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)................................. III-3 Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)........................ III-4 Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi (E-303) .......................... III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)....................................... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)........................................ III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I (E-201) .............................................. IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201) ............................................ IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)........................................... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Vaporizer (E – 101) ................................................. IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Kondensor SubCooler (E-301)................................ IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler I (E-302) ...................................................... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Heater II (E-307) ............................................. IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301).......................................... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor II (E-303)............................................... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Furfural dari Tandan Kosong Sawit .................. VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-2 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sei Silau .................................................................... VII-5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik .......................................................... VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah .................................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikannya .............. IX-8 Tabel 9.2 Perincian Gaji Pegawai.................................................................. IX-10 Tabel LA.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ................................... LA-1 Tabel LA.2 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit yang digunakan dalam
perhitungan Neraca Massa.............................................................. LA-1 Tabel LA.3 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-10 Tabel LA.4 Trial Titik Didih Umpan Masuk Kolom Destilasi ....................... LA-11 Tabel LA.5 Trial Titik Embun Destilat.......................................................... LA-11 Table LA.6 Trial Titik Gelembung Bottom.................................................... LA-12 Tabel LA.7 Penentuan nilai ....................................................................... LA-12 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid .......................................................................... LB-1 Tabel LB.2 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison........................................................................................................................... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol K ]... LB-2 Tabel LB.4 Panas Laten [ kkal/mol ]............................................................. LB-3 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Penguapan ........................................................ LB-4 Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al................. LB-4 Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk pada Heater I ..................................... LB-9 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Heater I ..................................... LB-9 Tabel LB. 9 Neraca Panas Heater I................................................................ LB-10 Tabel LB. 10 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ................... LB-11 Tabel LB. 11 Neraca Panas Reaktor I (R-201)............................................... LB-11 Tabel LB. 12 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-201) ................... LB-12 Tabel LB. 13 Neraca Panas Reaktor II (R-202) ............................................ LB-13 Tabel LB. 14 Perhitungan Panas Keluar Alur 9 pada Vaporizer (V-301) ...... LB-14 Tabel LB. 15 Perhitungan Panas Keluar Alur 10 pada Vaporizer (V-301) .... LB-14 Tabel LB. 16 Neraca Panas pada Vaporizer (V-301) ..................................... LB-14 Tabel LB. 17 Perhitungan Panas Keluar Alur 11 pada Kondensor Subcooler LB-15 Tabel LB. 18 Neraca Panas pada Kondensor Subcooler ................................ LB-15 Tabel LB. 19 Perhitungan Panas Keluar Alur 12 pada Cooler I .................... LB-15
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.20 Neraca Panas pada Cooler I ..................................................... LB-16 Tabel LB.21 Perhitungan Panas Masuk Alur 15 pada Heater II .................... LB-17 Tabel LB. 22 Perhitungan Panas Keluar Alur 16 pada Heater II ................... LB-17 Tabel LB. 23 Neraca Panas pada Heater II .................................................... LB-18 Tabel LB. 24 Perhitungan Panas Masuk Kondensor (E-302) ......................... LB-18 Tabel LB. 25 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (Ld) ............................. LB-19 Tabel LB.26 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (DHD) ........................... LB-19 Tabel LB.27 Panas Perhitungan Panas Keluar Reboiler (BHB) ...................... LB-19 Tabel LB. 28 Neraca Panas pada Kolom Destilasi......................................... LB-20 Tabel LB. 29 Perhitungan Panas Keluar Alur 24 pada Kondensor II............. LB-20 Tabel LB. 30 Neraca Panas pada Kondensor II ............................................. LB-21 Tabel LC.1 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi (T-301)........................ LC-67 Tabel LC.2 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (T-301) ........................ LC-68 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara PendinginLD-31
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ........ LE-2 ............................................................................................................. Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3 Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-6 Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai............................................................... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-18 Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-19 Tabel LE.11Data Perhitungan BEP ............................................................... LE-27 Tabel LE.12Data Perhitungan IRR................................................................ LE-28
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 struktur Furfural......................................................................... II-2 Gambar 6.1 Instrumentasi pada alat .............................................................. VI-4 Gambar 8.1 Tata letak pabrik furfural ........................................................... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan furfural............................ IX-12 Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas)....... LD-2 Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower (CT)LD-31
....................................................................................................... Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ............................................... LD-32 Gambar LE.4 Grafik Break Even Point (BEP)............................................... LE-29
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Furfural dibuat dari reaksi dehidrasi pentosa. Pentosa dapat diperoleh dari
tumbuh-tumbuhan yang mengandung pentosan. Pentosan tersebut terlebih dahulu
mengalami reaksi hidrolisa untuk memperoleh pentosa yang merupakan bahan baku utama furfural. Reaksi berlangsung didalam 2 reaktor dengan kondisi operasi pada tekanan 1 atm dan suhu 150 oC.
Furfural yang diproduksi 800 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir Sungai Silau Asahan, Sumatera Utara, dengan luas areal 24.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 185 orang
dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis .
Hasil analisa ekonomi Pabrik Furfural adalah sebagai berikut :
Modal Investasi
: Rp 372.887.205.114,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 245.874.903.348,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 488.076.005.578,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 170.405.975.418.-
Profit Margin
: 49,87 %
Break Event Point
: 36,36 %
Return of Investment
: 45,70 %
Pay Out Time
: 2,19 tahun
Return on Network
: 76,17 %
Internal Rate of Return
: 62,76
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
furfural ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengelolaan bahan buangan (limbah) adalah upaya terpadu untuk
melestarikan fungsi lingkungan hidup yang meliputi kebijaksanaan penataan, pemanfaatan, pengembangan, pemeliharaan, pemulihan, pengawasan dan pengendalian lingkungan hidup (UU. RI No.23/1997). Dengan adanya kegiatan peningkatan produksi pertanian, mengandung resiko pencemaran limbah padat berupa bahan buangan (limbah) tandan kosong kelapa sawit. Minimalisasi limbah tandan kosong kelapa sawit dengan pemanfaatan menjadi suatu produk dapat mengurangi beban pencemaran lingkungan.
Secara nasional terdapat sekitar 205 Pabrik Kelapa Sawit (PKS) di Indonesia dimana sekitar 86 persen berada di luar Jawa. Produksi tandan buah segar (TBS) tahun 2004 diperkirakan mencapai 53,8 juta ton dan limbah padat organik berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebesar 12,4 juta (Dirattanhun, 2008). Seperti halnya biomassa pada umumnya, tandan kelapa sawit memiliki kandungan polisakarida yang dapat dikonversi menjadi produk atau senyawa kimia yang dapat digunakan untuk mendukung proses produksi sektor industri lainnya. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam tandan kosong kelapa sawit adalah pentosan, dengan persentase sebesar 25,90% (Purwito dan Firmanti, 2005). Kandungan pentosan yang cukup tinggi tersebut memungkinkan tandan kosong kelapa sawit untuk diolah menjadi furfural. Selain tandan kosong kelapa sawit , bahan baku lain yang dapat digunakan untuk memproduksi furfural adalah : tongkol jagung, sekam padi, kayu, rami dan sumber lainnya yang mengandung pentosan.
Furfural memiliki aplikasi yang cukup luas dalam beberapa industri dan juga dapat disintesis menjadi turunan-turunannya seperti : Furfuril Alkohol, Furan, dan lain-lain. Kebutuhan (demand) furfural dan turunannya di dalam negeri meski tidak terlalu besar namun jumlahnya terus meningkat. Hingga saat ini seluruh kebutuhan furfural dalam negeri diperoleh melalui impor. Impor terbesar diperoleh dari Cina yang saat ini menguasai 72% pasar furfural dunia (Wijanarko, dkk, 2006). Data kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun 1997-2010 dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Furfural di Indonesia.
Tahun
Kebutuhan Furfural
(Kg)
1997
139.068,00
1998
116.668,00
1999
211.387,00
2000
365.005,00
2001
308.355,00
2002
335.568,00
2004
500.000,00
2006
550.000,00
2008
610.000,00
2010
650.000,00
(Wijanarko, dkk. 2006)
Pengembangan industri yang memproduksi furfural dan turunannya
diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga mengurangi angka
impor dan meningkatkan nilai investasi di Indonesia. Diharapkan pengembangan
industri ini dapat memberi nilai tambah bagi hasil-hasil samping pengolahan hasil
pertanian yang tersedia dalam jumlah banyak di Indonesia.
Tabel 1.2 Harga Furfural di Pasar Dunia.
Tahun
USA
EROPA
JEPANG
1965
275
-
-
1970
352
-
-
1975
815
-
-
1980
1211
-
-
1985
1454
1934
1070
1990
1740
1024
950
1995
1740
910
950
1998
1170
1450
-
Ket : Harga dalam US.Dollar (Katkevies,dkk. 1998).
Universitas Sumatera Utara
1.2 Rumusan Masalah Furfural masih merupakan produk yang diimpor di Indonesia dan pabrik
pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit belum ada, sehingga perlu adanya studi pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit untuk memenuhi kebutuhan industri di Indonesia. 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan pembuatan suatu pra rancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya dibidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra perancangan pabrik pembuatan furfural dari tandan kosong kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk
industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah.
Limbah kelapa sawit di antaranya adalah pelepah daun, bungkil intisawit, sludge,
tandan kosong sawit, cangkang dan serat (Dirattanhun, 2008).
Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan
sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun
waktu 2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006
yaitu seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit
mencapai 7 juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO (Dirattanhun, 2008).
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau Empty Fruit Bunch (EFB) adalah
limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil
(CPO). Dalam satu hari pengolahan bisa dihasilkan ratusan ton TKKS. Komponen
utama TKS adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi
pulp atau furfural (Dirattanhun, 2008).
Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
NO Parameter
Kandungan (%)
1 Lignin
22,60
2 Α- selulosa
45,80
3 Holoselulosa
71,80
4 Pentosan
25,90
5 Kadar Abu
1,60
(Sumber : Purwito dan Firmanti, 2005)
2.2 Furfural Furfural (C5H4O2) atau sering disebut dengan 2-furankarboksaldehid,
furaldehid, furanaldehid, 2-Furfuraldehid, merupakan senyawa organik turunan dari golongan furan. Senyawa ini berfasa cair berwarna kuning hingga kecoklatan dengan
Universitas Sumatera Utara
titik didih 161,7oC, densitas (20oC) adalah 1,16 g/cm3. Furfural merupakan senyawa yang kurang larut dalam air namun larut dalam alkohol, eter, dan benzena.
Gambar 2.1 Struktur molekul furfural (Anonim,2009a)
Furfural dihasilkan dari biomassa lewat 2 tahap reaksi, yaitu hidrolisis dan dehidrasi. Untuk itu digunakan bantuan katalis asam, misalnya: asam sulfat, dan lainlain (Wijanarko,dkk, 2006).
Reaksi utama pembuatan Furfural adalah sebagai berikut (Wijanarko,dkk, 2006): 1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :
(C5H8O4)n + nH2O asam
nC5H10O5
………………..( i )
2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :
(C6H5O6)n + nH2O asam
nC6H12O6
………………..( ii )
3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:
asam nC5H10O5
nC5H10O5 + 3nH2O
………………..( iii )
2.3 Kegunaan Furfural Dalam bentuk baku, furfural banyak digunakan :
1. Sebagai pelarut dalam industri penyulingan minyak bumi 2. Industri pembuatan minyak-minyak pelumas 3. Untuk mensintesis senyawa turunan yang digunakan pada industri pembuatan
nilon (Wijanarko, dkk. 2006).
Universitas Sumatera Utara
Senyawa turunan yang dapat disintesis dari furfural diantaranya adalah furfuril alkohol dan furan. Furfuril alkohol umumnya digunakan dalam industri yang memproduksi serat sintetik dan untuk mensintesis senyawa yang digunakan dalam industri pelapisan (coating), industri cat, dan beberapa industri farmasi. Sedangkan furan dipakai dalam industri farmasi, industri yang memproduksi serat sintetik, herbisida, dan untuk mensintesis pelarut yang digunakan dalam industri pembuatan PVC (Wijanarko, dkk. 2006).
2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk 1. Pentosa C5H10O5
1. Berat molekul 2. Titik cair 3. Spesifik graviti 4. Densitas 5. Kelarutan 6. wujud (Anonim, 2009b)
: 150,13 gr/gmol : 153C : 1,535 : 1,84 gr /cm3 : 117 mg pada 20oC per 100 ml air dingin. : kristal berbentuk jarum
2. Asam Sulfat H2SO4
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Spesifik graviti 5. Densitas 6. Terdekomposisi pada 7. Kapasitas Panas 8. Sangat larut dalam air. 9. Bening dan tak berwarna. (Anonim, 2009c)
: 98,08 gr/gmol : 10C : 290C : 1,843 18/4 : 1,84 gr /cm3 : 340C. : 1389 J/Kmol
Universitas Sumatera Utara
3. Air H2O
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Kalor Jenis 6. Kapasitas Panas
(Himmelblau, 1996)
: 18,015 gr/gmol : 0C : 100C : 0,988 gr /cm3 : 4184 J/(kg·K) : 4,22 kJ/Kg.K
4. Furfural C5H4O2
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Kapasitas Panas 6. Entalpi pembentukan (Anonim, 2009a)
: 96,08 gr/gmol : -36,5C : 161,7C : 1,16 gr /cm3 : 1,74 J/g.K :-151 kJ/mol
5. Toluena
1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik Didih 4. Densitas 5. Entalpi pembentukan (Himmelblau, 1996)
: 92,13 gr/gmol : 178,169C : 383,78 K : 0,866 gr /cm3 : 11,99 kJ/mol
Universitas Sumatera Utara
2.5 Deskripsi Proses Proses pembuatan furfural terdiri dari beberapa unit, yaitu :
1. Unit Penanganan Awal 2. Unit Reaksi Utama 3. Unit Pemurnian Furfural
2.5.1 Unit Penanganan Awal Pada unit penanganan awal, bahan baku tandan kosong kelapa sawit
dimasukkan ke dalam Crusher (CR-101) dengan menggunakan Bucket Elevator (BF101). Tandan kosong kelapa sawit dicacah dengan Crusher (CR-101) yang selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki pencampur (M-102 ). Pada Mixer (M-102 ), tandan kosong kelapa sawit diaduk dengan menambahkan asam sulfat (H2SO4) untuk memperoleh pentosan yang ada di dalamnya.
Pentosan yang terkandung dalam tandan kosong kelapa sawit larut dalam asam sulfat. Keluaran dari Mixer (M-102 ) merupakan pentosan yang sudah larut dan masih mengandung tandan kosong kelapa sawit. Selanjutnya keluaran ini dimasukkan ke dalam Reaktor I (R-201) (Wijanarko, dkk. 2006).
2.5.2 Unit Reaksi Utama Unit reaksi utama dimana keluaran dari Mixer (M-102 ) siap untuk direaksikan.
Kondisi operasi Reaktor I (R-201) adalah suhu 150oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung selama 3 jam, setelah itu dilanjutkan dengan penguapan. Yield pembentukan furfural dari pentosan adalah 73% (Wijanarko, dkk. 2006). Dimana pada Reaktor I (R-201) terjadi reaksi hidrolisis dan pada Reaktor II (R-202) terjadi reaksi dehidrasi dengan mekanisme reaksi sebagai berikut.
1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :
asam
(C5H8O4)n + nH2O
nC5H10O5
2. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa :
(C6H5O6)n + nH2O asam
nC6H12O6
Universitas Sumatera Utara
3. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:
asam nC5H10O5
nC5H10O5 + 3nH2O
(Wijanarko,dkk, 2006)
Rasio stokiometri antara pentosa dengan furfural adalah 64% (Wijanarko,dkk. 2006). Pada reaksi hidrolisis dalam Reaktor I (R-201) pentosan akan bereaksi menghasilkan pentosa. Hasil dari Reaktor I (R-201) kemudian dimasukkan ke dalam Reaktor II (R-202) untuk mengalami reaksi dehidrasi membentuk furfural. Keluaran dari Reaktor II (R-202) masih mengandung zat-zat pengotor seperti pentosa sisa, pentosan (volatil), air, dan asam sulfat. Untuk menguranginya, campuran tersebut melalui beberapa tahap pemurnian.
2.5.3 Unit Pemurnian Campuran keluaran Reaktor II (R-202) diumpankan ke dalam Vaporizer (V-301).
Suhu dalam Vaporizer (V-301) adalah 170oC. Pada suhu tersebut furfural, air, pentosan dan pentosa menguap. Jadi produk atas dari Vaporizer (V-301) mengandung furfural, air, pentosan dan pentosa. Untuk memisahkan air, pentosan dan pentosa dari Vaporizer (V-301) dimasukkan ke dalam Ekstraktor (V-302) dengan suhu operasi 30oC dengan menggunakan pelarut toluena. Selanjutnya campuran masuk kedalam Kolom Destilasi (T-301) untuk memisahkan furfural dari toluena dan mendapatkan konsentrasi furfural yang diinginkan. Sebelum masuk ke Kolom Destilasi (T-301), campuran dimasukkan ke dalam Heater II untuk menaikkan suhu sampai 114,732oC.
Produk bawah dari Vaporizer (V-301) mengandung lignin, asam sulfat, abu, Aselulosa dan glukosa. Produk bawah tersebut dipisahkan dari tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan Filter Press (FP-301). Glukosa diambil sebagai produk samping dengan menggunakan Flash Drum (T-302) untuk memisahkan glukosa dari asam sulfat. Glukosa sebagai produk bawah dan asam sulfat sebagai produk atas.
Universitas Sumatera Utara
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas Produksi
: 800.000 kg/tahun = 101,9250 kg/jam
Basis Tandan Kosong Kelapa Sawit : 3125 kg/jam
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-101)
Alur komponen Asam Sulfat Air Total
Total Alur
Masuk
Alur 2
Alur 30
112,5000
0,0000
200,0000 1562,5000
312,5000 1562,5000
1875,0000
Keluar Alur 3 112,5000 1762,5000 1875,0000 1875,0000
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer (M-102)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Total Total Alur
Masuk
Alur 4
Alur 1
0,0000
809,3750
0,0000
706,2500
0,0000
1431,2500
0,0000
50,0000
112,5000
0,0000
1762,5000 128,1250
1875,0000 3125,0000
5000,0000
Keluar Alur 5 809,3750 706,2500 1431,2500 50,0000 112,5000 1890,6250 5000,0000 5000,0000
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Glukosa Total
Masuk Alur 6 809,3750 706,2500 1431,2500 50,0000 112,5000 1890,6250 0,0000 0,0000 5000,0000
Keluar Alur 7 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1714,6387 671,4134 954,1667 5000,0000
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor II (R-202)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Furfural Glukosa Total
Masuk Alur 7 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1714,6387 671,4134 0,0000 954,1667 5000,0000
Keluar Alur 8 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1869,3324 241,7088 275,0109 954,1667 5000,0000
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vaporizer (V-301)
Alur komponen Pentosan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Air Pentosa Furfural Glukosa Total Total Alur
Masuk Alur 8 218,5313 706,2500 572,5000 50,0000 112,5000 1869,3324 241,7088 275,0109 954,1667 5000,0000 5000,0000
Keluar Alur 9 Alur 10 218,5313 0,0000 0,0000 706,2500 0,0000 572,5000 0,0000 50,0000 0,0000 112,5000 1775,8657 93,4666 241,7088 0,0000 275,0109 0,0000 0,0000 954,1667 2511,1167 2488,8833
5000,0000
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (V-302)
Alur komponen Pentosan Air Pentosa Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk
Alur 12
Alur 13
218,5313
0,0000
1775,8657
0,0000
241,7088
0,0000
275,0109
0,0000
0,0000
8203,5066
2511,1167 8203,5066
10714,6233
Keluar Alur 31 Alur 15 218,5313 0,0000 1775,8657 0,0000 241,7088 0,0000 0,3896 274,6213 0,0000 8203,5066 2236,4954 8478,1279
10714,6233
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (T-301)
Alur komponen Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk Alur 16 274,6213 8203,5066 8478,1279 8478,1279
Keluar Alur 20 Alur 23 174,6559 99,9654 8201,5515 1,9551 8376,2075 101,9205
8478,1279
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.7.1 Neraca Massa pada Kondensor Destilasi (E-302)
Alur komponen Furfural Toluena Total Total Alur
Masuk Alur 17 276,3956
12979,0760 13255,4716 13255,4716
Keluar Alur 21 Alur 20 101,7397 174,6559 4777,5245 8201,5515 4879,2641 8376,2075
13255,4716
Tabel 3.7.2 Neraca Massa pada Reboiler Destilasi(E-303)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 18
Alur 22 Alur 23
Furfural
22301,4551 22201,4897 99,9654
Toluena
436,1679
434,2128 1,9551
Total
22737,6230 22635,7025 101,9205
Total Alur
22737,6230
22737,6230
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Filter Press (FP-301)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 9
Alur 23 Alur 24
Lignin
706,2500
706,2500 0,0000
A-Selulosa
572,5000
572,5000 0,0000
Abu
50,0000
50,0000 0,0000
Asam Sulfat
112,5000
5,6250 106,8750
Air
93,4666
4,6733 88,7933
Glukosa
954,1667
47,7083 906,4583
Total
2488,8833 1386,7567 1102,1266
Total Alur
2488,8833
2488,8833
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Flash Drum (T-302)
Alur
Masuk
Keluar
komponen
Alur 24
Alur 25 Alur 26
Asam Sulfat
106,8750
0,0000 106,8750
Air
88,7933
26,6380 62,1553
Glukosa
906,4583
906,4583 0,0000
Universitas Sumatera Utara
Total Total Alur
1102,1266 1102,1266
933,0963 169,0303 1102,1266
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Driftloss Point
Alur komponen Toluena Furfural Total Total Alur
Masuk Alur 20 8201,5515 174,6559 8376,2075 8376,2075
Keluar
Alur 32 Alur 33
0,0000
0,0000
174,6559 8201,5515
174,6559 8201,5515
8376,2075
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Mixing Point
Alur komponen Toluena Total
Total Alur
Masuk
Alur 33
Alur 34
8201,5515
1,9551
8201,5515
1,9551
8203,5066
Keluar Alur 13 8203,5066 8203,5066 8203,5066
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan Satuan operasi Temperatur basis
: 1 jam operasi : J/jam : 25oC
4.1 Heater I
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater I
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
50851222,8
Produk
-
Q Steam
711999796,5
Total
762851019,3
Keluar (J/jam) -
762851019,3 -
762851019,3
4.2 Reaktor I (R-201)
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Reaktor I (R-201)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
762851019,3
Produk
-
Panas reaksi
-
Q Steam
15884430390
Total
16647281409
Keluar (J/jam) -
21584600439 -4937319029
16647281409
4.3 Reaktor II (R-202)
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor II (R-202)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
21584600439
Produk
-
Panas reaksi
-
Q Steam
28178610348
Total
6594009909
Keluar (J/jam) -
21940406001 28534415910
6594009909
Universitas Sumatera Utara
4.3 Vaporizer (V – 301)
Tabel 4.3 Neraca Panas Vaporizer (E – 101)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
21940406001
Produk
-
Steam
321164978
Total
22261570979
Keluar (J/jam) -
22261570979 -
22261570979
4.4 Kondensor SubCooler
Tabel 4.4 Neraca Panas Kondensor SubCooler
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
5102922295
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
5102922295
Keluar (J/jam) -
4559875609
543046685,9 5102922295
4.5 Cooler I
Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler I
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
4559875609
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
4559875609
Keluar (J/jam) -
38629422
4521246187
4559875609
4.6 Heater II
Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater II
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
12896826,8
Produk
-
Q Steam
473859765,6
Total
486756592,4
Keluar (J/jam) -
486756592,4
-
486756592,4
Universitas Sumatera Utara
4.7 Kolom Destilasi (T-301)
Tabel 4.7 Neraca Panas Kolom Destilasi (T-301)
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
495617237
Produk
-
Total
495617237
Keluar (J/jam) -
495617237 495617237
4.8 Kondensor II
Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor II
Komponen
Masuk (J/jam)
Umpan
68138529,19
Produk
-
Air Pendingin
-
Total
68138529,19
Keluar (J/jam) -
847218
67291311,38
68138529,19
Universitas Sumatera Utara
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang Tandan Kosong Kelapa Sawit (G-101)
Fungsi
: Menyimpan bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Bentuk
: Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan
: Beton
Jumlah
: 1 unit
Lama penyimpanan : 7 hari
Kapasitas
: 525.000 kg
Jumlah
: 1 unit
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi Fisik :
Tinggi gudang : 7,5 m
Panjang gudang : 15 m Volume Gudang : 1658 m3
5.2 Tangki Penyimpanan H2SO4 (TK-101) Fungsi : Untuk menyimpan larutan asam sulfat untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi : - Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1 atm
Kondisi Fisik :
Silinder
Diameter : 3,34 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi : 5 m Tebal : ¼ in Tutup Diameter : 3,34 m Tinggi : 0,6 m Tebal : ¼ in
5. 3 Bucket Elevator
Fungsi
: Transportasi tandan kosong kelapa sawit dari Crusher
(CR-101) menuju mixer (M-101)
Bahan konstruksi : Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 23 Hp
5.4 Crusher (CR-101)
Fungsi
: Mengecilkan ukuran tandan kosong kelapa sawit sebelum
masuk kedalam tangki pencampur
Jenis
: Rotary Knife
Bahan Konstruksi : Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 11 Hp
5.5 Pompa Asam Sulfat (P – 101)
Fungsi
: Memompa asam sulfat menuju mixer pengenceran (M-101)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Daya motor : 0,125 Hp
5.6 Tangki pencampur H2SO4 dan air proses (M-101)
Fungsi
: Mengencerkan asam sulfat 36% menjadi asam sulfat 6%
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
: Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga
daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
Jumlah
: 1 unit
Lama pencampuran : 15 menit = ¼ jam
Kapasitas
: 0,46 m3
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi fisik
:
Silinder
Diameter : 0,9 m
Tinggi : 0,9 m
Tebal : ¾ in
Tutup
Diameter : 0,9 m
Tinggi : 0,22 m
Tebal : ¾ in
Pengaduk
Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun
Diameter impeller : 0,97 ft
Daya motor
: 0,125 Hp
5.7 Pompa mixer (P – 102)
Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat dari mixer pengenceran (M-101)
menuju mixer (M-102)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Daya motor : 0,25 Hp
Universitas Sumatera Utara
5.8 Tangki pencampur H2SO4 dan tandan kosong kelapa sawit (M-102)
Fungsi
: Mencampur larutan asam sulfat 6 % dengan TKKS yang
telah dicacah
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Bentuk
: Tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga
daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
Jumlah
: 1 unit
Lama pencampuran : 30 menit = ½ jam
Kapasitas
: 5,024 m3
Kondisi penyimpanan :
Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Kondisi fisik
:
Silinder
Diameter : 2 m
Tinggi : 2 m
Tebal : ¾ in
Tutup
Diameter : 2 m
Tinggi : 0,5 m
Tebal : ¾ in
Pengaduk
Jenis pengaduk : Marine propeller tiga daun
Diameter impeller : 2,157 ft
Daya motor
: 3/8 Hp
5.9 Screw Conveyor (SC-101)
Fungsi
: Mengangkut campuran TKKS dan Asam sulfat ke dalam
reaktor R-201
Jenis
: Horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : Self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt
Kondisi operasi
: Temperatur = 30°C
Universitas Sumatera Utara
Daya motor
Tekanan : 3/8 Hp
= 1 atm
5.10 Heater I Fungsi
Jenis Jumlah Suhu umpan masuk Suhu umpan keluar Suhu steam masuk Suhu steam keluar Diameter shell Pitch (PT) Diameter tube Jenis tube Jumlah tube Panjang tube
: Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk kedalam Reaktor I (R-201)
: 1-4 Shell and Tube Exchanger : 1 unit : 30 0C : 100 0C : 200 0C : 200 0C : 10 in : 1 9/16 in square pitch : 1 ¼ in : 12 BWG : 10 : 12 ft
5.11 Reaktor I (R –201)
Fungsi
: Tempat terjadinya reaksi hidrolisa
Jenis
: Mixed Flow Reactor
Bentuk
: Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal
Bahan konstruksi Kapasitas
: Stainless Steel SA-316, grade C : 11,2419 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur masuk : 100 °C
Temperatur keluar : 150 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Kondisi Fisik Silinder Diameter : 12,96 m Tinggi : 17,29 m Tebal : 1,425 in
:
Tutup
Diameter : 12,96 m
Tinggi : 3,242 m
Pengaduk
Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
Jumlah baffle : 4 buah
Diameter impeller : 14,18 ft
Daya motor
: 1 hp
Jaket Pemanas Diameter : 13,01 m Tebal Jaket : 2 in
5.12 Screw Conveyor (SC-201)
Fungsi
: Mengangkut campuran hasil reaksi dari R-201 ke Reaktor
R-202
Jenis
: horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt
Kondisi operasi
: Temperatur = 150°C
Tekanan = 1 atm
Daya motor
: 3/8 Hp
5.13 Reaktor II (R –202)
Fungsi
: Tempat terjadinya reaksi dehidrasi pentosa menjadi
furfural
Universitas Sumatera Utara
Jenis Bentuk
: Mixed flow reactor : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi Kapasitas
: : Stainless steel SA-316 Grade C : 3,6777 m3
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
:
Temperatur masuk : 150 °C
Temperatur keluar : 150 °C
Tekanan operasi : 1 atm
Kondisi Fisik :
Silinder
Diameter : 9,34 m
Tinggi : 7,785 m
Tebal : 1 in
Tutup
Diameter : 9,34 m
Tinggi : 2,334 m
Pengaduk
Jenis pengaduk : Propeller 3 blades
Jumlah baffle : 4 buah
Di