TUGAS AKHIR Prarancangan Pabrik Biodiesel Dari Crude Palm Oil dan Metanol Dengan Proses Transesterifikasi Kapasitas 140.000 Ton/Tahun.

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK BIODIESEL DARI CRUDE PALM OIL
DAN METANOL DENGAN PROSES TRANSESTERIFIKASI
KAPASITAS 140.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :
TIKA NUR SEPTIANI
D 500 110 047

Dosen Pembimbing :
1.

Emi Erawati, S.T., M.Eng.

2.

Ir. Nur Hidayati, Ph.D.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2016

ii

iii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama

: Tika Nur Septiani

NIM

: D 500 110 047

Fakultas/ Jurusan

: Teknik/Teknik Kimia

Judul

: Prarancangan Pabrik Biodiesel Dari Crude Palm Oil Dan
Metanol Dengan Proses Transesterifikasi Kapasitas
140.000 Ton/Tahun
Menyatakan bahwa tugas akhir/skripsi yang saya buat dan serahkan ini

merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasanringkasan yang semuanya telah saya jelaskan dari mana sumbernya. Apabila
dikemudian hari dapat dibuktikan bahwa tugas akhir ini hasil jiplakan, maka saya
akan bersedia menerima sanksi dengan peraturan yang telah dibuat.

Surakarta, April 2016
Yang menyatakan,

Tika Nur Septiani

iv

INTISARI
Pertambahan penduduk serta pembangunan di Indonesia dalam segala sektor
menyebabkan kebutuhan bahan bakar melonjak tinggi dan ketersediaannya yang semakin
menipis. Biodiesel merupakan bahan bakar minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai
minyak diesel atau solar dengan kemurnian 98%. Pabrik Biodiesel ini dirancang dengan
kapasitas 140.000 ton/tahun menggunakan bahan baku CPO, Metanol dan katalis NaOH.
Beroperasi pada suhu 60°C dan tekanan 1 atmosfer, perbandingan mol CPO : metanol
sebesar 1 : 6, hasil koversi 98% dan reaksi berjalan secara eksotermis. Reaksi berlangsung
di reaktor RATB dengan proses transesterifikasi dan fasenya cair-cair, reaktor dilengkapi
dengan coil pendingin.
Luas tanah yang diperlukan sebesar 8065 m2 dan jumlah tenaga kerja sebanyak 155
orang. Bahan baku yang dibutuhkan adalah CPO sebanyak 17.958,92 kg/jam, metanol
sebesar 3.999,22 kg/jam, NaOH sebesar 179,59 kg/jam dan HCl sebesar 160,42 kg/jam.
Kebutuhan utilitas meliputi air dari Sungai Bontang sebanyak 15.358 kg/jam, bahan bakar
solar sebesar 579,63 L/jam, udara tekan sebanyak 150 m3/jam dan kebutuhan listrik sebesar
675 kWh.
Pabrik dididirikan di Bontang, Kalimantan Timur. Dari hasil analisis ekonomi,

didapatkan modal tetap sebesar Rp. 591.581.941.452. Biaya produksi total per tahun
sebesar Rp. 979.099.726.094. Keuntungan sebelum pajak sebesar Rp. 124.410.107.077 per
tahun, keuntungan sesudah pajak sebesar Rp. 93.307.580.307 per tahun. Evaluasi ekonomi
ini menunjukkan hasil, bahwa Percent ROI sebelum pajak 21%, sesudah pajak 15,8%, POT
sebelum pajak yakni 3,22 tahun dan sesudah pajak 3,88 tahun. BEP 58,12% dan SDP
sebesar 28,24% serta DCF 26,96%. Hasil dari evaluasi dinyatakan Pabrik Biodiesel dari
CPO dan metanol dengan kapasitas 140.000 ton/tahun ini cukup layak didirikan.
Kata kunci : biodiesel, CPO, metanol.

v

ABSTRACT

Population growth and development in Indonesia in all sectors led to soaring
fuel requirements and availability is dwindling. Biodiesel is a fuel of vegetable oils that
have properties resembling a diesel or diesel oil with a purity of 98%. Biodiesel is designed
with a capacity of 140,000 tonnes/year using raw materials palm oil, methanol and catalyst
NaOH. Operating at a temperature of 60°C and a pressure of 1 atmosphere, the mole ratio
CPO : methanol of 1: 6, the result of conversion of 98% and the reaction is exothermic.
The reaction takes place in the reactor RATB the transesterification process and the liquidliquid phase, the reactor is equipped with a cooling coil.

The land area required for 8065 m2 and total workforce of 155 people. The raw
material that is needed is the CPO as much as 17.958.92 kg/hr, methanol amounted to
3.999.22 kg/h, NaOH amounted to 179.59 kg/h and HCl at 160.42 kg/hour. Utility
requirements include water from the River Bontang as much as 15.358 kg/h, diesel fuel
amounted to 579,63 L/h, the compressed air is 150 m3/h and 675 kWh of electricity needs.
The factory will build in Bontang, East Kalimantan. From the results of
economic analysis, obtained a fixed capital of Rp. 591.581.941.452. Total production costs
per year amounting to Rp. 979.099.726.094. Profit before tax of Rp. 124.410.107.077 per
year, profit after tax of Rp. 93.307.580.307 per year. Shows the results of an economic
evaluation, that the Percent ROI before tax 21%, after tax 15,8%, the POT before tax of
3,22 years and 3,88 years after tax. BEP SDP 58,12% and amounted to 28,24% and
26,96% DCF. The results of the evaluation expressed Biodiesel from palm oil and methanol
with a capacity of 140,000 tonnes/year is quite feasible founded.
Keywords: biodiesel, CPO, methanol.

vi

MOTTO
‘Jika kamu tak tahan lelahnya belajar, maka kamu harus sanggup menahan
perihnya kebodohan’. (Imam Syafi’i)

‘Ilmu tidak dapat diraih dengan bermalas-malasan’. (HR Muslim)

‘Man jadda wajada, Man shabara zhafira’.

‘Sometimes life hits you in the head with a brick, don’t lose faith’.(Steve Jobs)

‘Don’t talk, act. Don’t say, show. Don’t promise, prove’

‘Sumber bening ora perlu golek timbo’. (Pepatah Jawa)

vii

PERSEMBAHAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya yang
telah memberikan kekuatan, kesehatan, kesabaran serta keikhlasan untukku dalam
mengerjakan tugas akhir kuliahku ini. Terimakasih atas karunia serta kemudahan
yang Engkau berikan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Dan
Pangeranku yang selalu kurindukan disetiap hembusan nafas ini.
Terima kasih banyak kepada kedua orang tua yang tanpa henti mendoakanku,

menyemangatiku, dan memotivasiku. Tanpa doa dan semangat yang bapak dan ibu
berikan mungkin aku bukan apa. Terima kasih untuk cinta dan kasih sayang kalian
yang unconditionally. Terimalah tanda cinta yang ananda berikan meskipun hanya
membayar sedikit dari pengorbanan luar biasa yang kalian berikan kepadaku. Aku
sayang bapak dan Ibu, semoga Allah SWT memberkahi setiap langkah mu.
Untuk keluarga besarku, terima kasih karena sudah memberikan doa dan
semangat buatku. Walaupun setiap ketemu pasti ditanya kapan lulus, tapi itu aku
jadikan motivasi agar aku cepat menyelesaikan tugas akhirku.
Segenap teman-teman Fakultas Teknik dan Teknik Kimia 2011 Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang selalu mendukung dan memberi motivasi. Dengan
karyaku ini aku belajar, aku tegar, aku bersabar dan aku ikhlas hingga keberhasilan
kecil ini menjumpaiku. Terimakasih untuk semua.

viii

KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat,
berkah, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini,
dengan judul Prarancangan Pabrik Biodiesel Dari Crude Palm Oil dan Metanol

Dengan Proses Transesterifikasi Kapasitas 140.000 ton/tahun.
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana
di Program Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan
dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang tak terhingga kepada:
1.

Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik
Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2.

Ibu Emi Erawati, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan tugas
akhir ini hingga selesai.

3.

Ibu Ir. Nur Hidayati, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II yang telah berkenan

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan serta
masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini hingga selesai.

4.

Bapak/Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan ilmu pembelajaran dan
bimbingan selama perkuliahan di Teknik Kimia.

5.

Bapak, Ibu dan keluarga yang selalu memberikan doa, dukungan serta motivasi
yang tiada henti, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

6.

Rizky Purnama Mikasasari selaku partner tugas akhir dan teman-teman
seperjuangan angkatan 2011 Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bantuan, dukungan dan
motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu untuk kalian

semua.

ix

7.

Wakhid Arifin yang telah menjadi teman dan sahabat baikku, terima kasih atas
semangat dan motivasinya.

8.

Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah banyak
membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para

pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan
sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku
penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, April 2016

Penulis

x

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii
HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................ iv
INTISARI............................................................................................................

v

ABSTRACT ........................................................................................................ vi
MOTTO .............................................................................................................. vii
PERSEMBAHAN ............................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................

1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik .........................................................

1

1.2 Kapasitas Pabrik ..................................................................................

3

1.2.1 Prediksi Kebutuhan Biodiesel ....................................................

3

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ...........................................................

3

1.2.3 Kapasitas Pabrik Biodiesel .........................................................

4

1.3 Lokasi Pabrik .......................................................................................

5

1.3.1 Ketersediaan Bahan Baku ...........................................................

5

1.3.2 Pemasaran Produk ......................................................................

5

1.3.3 Sarana Transportasi ....................................................................

6

1.3.4 Tenaga Kerja...............................................................................

6

1.3.5. Tanah dan Iklim .........................................................................

6

xi

1.3.6 Utilitas ........................................................................................

6

1.4 Tinjauan Pustaka..................................................................................

6

1.4.1 Proses Pembuatan Biodiesel .......................................................

6

1.4.2 Kegunaan Produk .......................................................................

8

1.4.3 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk................

9

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ................................................... 14
BAB II DISKRIPSI PROSES ............................................................................. 15
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................................... 15
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................................... 15
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ....................................................... 16
2.1.3 Spesifikasi Produk ....................................................................... 17
2.2 Konsep Proses...................................................................................... 20
2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................................ 20
2.2.2 Mekanisme Reaksi ....................................................................... 20
2.2.3 Kondisi Operasi ........................................................................... 22
2.2.4 Tinjauan Termodinamika ............................................................. 22
2.2.5 Tinjauan Kinetika......................................................................... 25
2.3 Langkah Proses .................................................................................... 25
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ......................................................... 30
2.4.1 Neraca Massa .............................................................................. 30
2.4.2 Neraca Panas ............................................................................... 38
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan .......................................................... 45
2.5.1 Tata Letak Pabrik ........................................................................ 45
2.5.2 Tata Letak Peralatan .................................................................... 50
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ............................................... 54
3.1

Akumulator....................................................................................... 54

3.2

Collecting Tank ................................................................................ 54

3.3

Cooler-01 ......................................................................................... 55

3.4

Cooler-02 ......................................................................................... 56

xii

3.5

Cooler-03 ......................................................................................... 57

3.6

Dekanter-01 ...................................................................................... 58

3.7

Dekanter 02 ...................................................................................... 59

3.8

Evaporator 01 ................................................................................... 59

3.9

Evaporator 02 ................................................................................... 60

3.10 Heat Exchanger 01 ........................................................................... 61
3.11 Heat Exchanger 02 ........................................................................... 62
3.12 Kondensor ........................................................................................ 63
3.13 Mixer 01 ........................................................................................... 64
3.14 Mixer 02 ........................................................................................... 64
3.15 Netralizer .......................................................................................... 65
3.16 Pompa 01-18 .................................................................................... 66
3.34 Reaktor A ......................................................................................... 75
3.35 Reaktor B.......................................................................................... 76
3.36 Reaktor C.......................................................................................... 77
3.37 Reboiler............................................................................................ 78
3.38 Rektifikasi ........................................................................................ 79
3.39 Silo ................................................................................................... 80
3.40 Tangki Biodiesel .............................................................................. 80
3.41 Tangki CPO ..................................................................................... 81
3.42 Tangki Gliserol ................................................................................ 82
3.43 Tangki HCl ...................................................................................... 83
3.44 Tangki Metanol ................................................................................ 84
BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM ....................................... 86
4.1 Unit Utilitas ......................................................................................... 86
4.1.1 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ......................................... 87
4.1.2 Unit Penyediaan Steam ............................................................... 106
4.1.3 Unit Penyediaan Listrik .............................................................. 107
4.1.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar .................................................... 111
4.1.5 Unit Penyediaan Udara Tekan .................................................... 112

xiii

4.1.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................ 113
4.2 Laboratorium ....................................................................................... 113
4.2.1 Program Kerja Laboratorium .................................................... 114
4.2.2 Penanganan Sampel .................................................................. 114
4.2.3 Prosedur Analisa ....................................................................... 115
4.2.4 Metode Analisa ......................................................................... 116
4.2.5 Alat-alat Laboratorium .............................................................. 116
4.3 Keselamatan Kerja dan Kesehatan ...................................................... 116
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................... 119
5.1 Bentuk Perusahaan .............................................................................. 119
5.2 Struktur Organisasi .............................................................................. 120
5.2.1 Pemegang Saham ........................................................................ 120
5.2.2 Dewan Komisaris ....................................................................... 121
5.2.3 Direktur ....................................................................................... 121
5.2.4 Kepala Bagian ............................................................................. 122
5.2.5 Karyawan .................................................................................... 123
5.2.6 Sekretaris .................................................................................... 124
5.2.7 Staf Ahli ...................................................................................... 124
5.3 Sistim Kepegawaian dan Sistim Gaji .................................................. 125
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ......................................................... 125
5.4.1 Karyawan Non Shift .................................................................... 126
5.4.2 Karyawan Shift ........................................................................... 126
5.5 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............................ 128
5.5.1 Penggolongan Jabatan ............................................................... 128
5.5.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ....................................................... 129
5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................................... 132
5.7 Manajemen Produksi ........................................................................... 132
5.7.1 Perencanaan Produksi ................................................................. 133
5.7.2 Pengendalian Produksi ............................................................... 133

xiv

BAB VI ANALISIS EKONOMI ........................................................................ 136
6.1 Capital Investment .................................................................................. 139
6.2 Manufacturing Cost ................................................................................ 139
6.3 General Expense ..................................................................................... 140
6.4 Analisa Kelayakan .................................................................................. 140
6.4.1 Percent Return On Investment ....................................................... 140
6.4.2 Pay Out Time ................................................................................. 141
6.4.3 Break Event Point .......................................................................... 141
6.4.4 Shut Down Point ............................................................................ 142
6.4.5 Discounted Cash Flow ................................................................... 142
6.5 Hasil Perhitungan .................................................................................... 143
6.5.1 Total Capital Investment ................................................................ 143
6.5.2 Total Product Cost ......................................................................... 144
6.5.3 Analisis Ekonomi ........................................................................... 146
BAB VIII KESIMPULAN .................................................................................. 151
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 152
LAMPIRAN ........................................................................................................ 154

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif .................................................................... 28
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif .................................................................. 29
Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik Biodiesel ............................................................. 49
Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses ............................................................. 53
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Limbah ........................................................... 113
Gambar 4.2 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai ............................................ 118
Gambar 5.1 Struktur Organisai Perusahaan Biodiesel ...................................... 135
Gambar 6.1 Hubungan antara Cost Index dan Tahun ........................................ 138
Gambar 6.2 Analisa Kelayakan ......................................................................... 150

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Kebutuhan Impor Biodiesel di Indonesia ......................................

3

Tabel 1.2

Daftar Pabrik Produsen Biodiesel di Indonesia .............................

4

Tabel 2.1

Komposisi Asam Lemak Penyusun CPO ...................................... 16

Tabel 2.2

Standar Mutu Biodiesel ................................................................. 18

Tabel 2.3

Data Panas Pembentukan (ΔH°f) dan Energi Gibbs (ΔG) ............. 23

Tabel 2.4

Neraca Massa (M-11)..................................................................... 30

Tabel 2.5

Neraca Massa (R-11A)................................................................... 31

Tabel 2.6

Neraca Massa (R-11B) ................................................................... 31

Tabel 2.7

Neraca Massa (R-11C) ................................................................... 32

Tabel 2.8

Neraca Massa (H-11) ..................................................................... 32

Tabel 2.9

Neraca Massa (M-12)..................................................................... 33

Tabel 2.10

Neraca Massa (H-12) ..................................................................... 33

Tabel 2.11

Neraca Massa (V-11) ..................................................................... 34

Tabel 2.12

Neraca Massa (M-21)..................................................................... 34

Tabel 2.13

Neraca Massa (F -31) ..................................................................... 35

Tabel 2.14

Neraca Massa (V-12) ..................................................................... 35

Tabel 2.15

Neraca Massa (D-11) ..................................................................... 36

Tabel 2.16

Neraca Massa Total ....................................................................... 37

Tabel 2.17

Neraca Panas (M-11) ..................................................................... 38

Tabel 2.18

Neraca Panas (E-11) ...................................................................... 38

Tabel 2.19

Neraca Panas (E-12) ...................................................................... 39

Tabel 2.20

Neraca Panas (R-11A) ................................................................... 39

Tabel 2.21

Neraca Panas (R-11B) .................................................................... 40

Tabel 2.22

Neraca Panas (R-11C) .................................................................... 40

Tabel 2.23

Neraca Panas (H-11) ...................................................................... 41

Tabel 2.24

Neraca Panas (M-12) ..................................................................... 41

Tabel 2.25

Neraca Panas (H-12) ...................................................................... 42

Tabel 2.26

Neraca Panas (V-11) ...................................................................... 42

Tabel 2.27

Neraca Panas (E-21) ...................................................................... 43

xvii

Tabel 2.28

Neraca Panas (M-21) ..................................................................... 43

Tabel 2.29

Neraca Panas (F -31) ...................................................................... 44

Tabel 2.30

Neraca Panas (V-12) ...................................................................... 44

Tabel 2.31

Neraca Panas (D-11) ...................................................................... 45

Tabel 2.32

Luas Tanah dan Bangunan Pabrik Biodiesel ................................. 48

Tabel 4.1

Daftar Kebutuhan Air Pendingin ................................................... 105

Tabel 4.2

Daftar Kebutuhan Steam ................................................................ 105

Tabel 4.3

Daftar Kebutuhan Air Sanitasi ....................................................... 105

Tabel 4.4

Daftar Kebutuhan Air Proses ......................................................... 106

Tabel 4.5

Konsumsi Listrik untuk Keperluan Proses .................................... 108

Tabel 4.6

Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas) ........... 109

Tabel 5.1

Sistim Pembagian Kelompok Shift ................................................ 127

Tabel 5.2

Penggolongan Jabatan Perusahaan ................................................ 128

Tabel 5.3

Jumlah Karyawan sesuai dengan Jabatan dan Gaji ....................... 129

Tabel 5.4

Pembagian Karyawan Proses Setiap Shift ..................................... 131

Tabel 6.1

Indeks Harga pada Tahun 1995-2014 ............................................ 137

Tabel 6.2

Total Fixed Capital Investment...................................................... 143

Tabel 6.3

Working Capital ............................................................................. 144

Tabel 6.4

Manufacturing Cost ....................................................................... 144

Tabel 6.5

General Expenses .......................................................................... 145

Tabel 6.6

Fixed Cost ...................................................................................... 147

Tabel 6.7

Variable Cost ................................................................................. 148

Tabel 6.8

Regulated Cost ............................................................................... 148

xviii