Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Crude Palm Oil (CPO) dan Air Dengan Kapasitas 58.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GLISEROL

DARI CRUDE PALM OIL (CPO) DAN AIR

DENGAN KAPASITAS 58.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

IRMA IKA NOVA KABAN

080405081

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Crude Palm Oil (CPO) dan Air Dengan Kapasitas 58.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.

Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Mhd Yusuf Ritonga, MT sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Dr. Maulida, ST. M.Sc sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen

Teknik Kimia FT USU.

5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.

6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.

7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.

8. Kedua saudariku Ester Lyna Kaban dan Desi Triyani Kaban beserta Bik Engah, Biring dan keluarga lainnya yang tak habis-habis nya memberikan motivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Keluarga basar Tarigan Mergana, Sembiring Mergana dan Kaban Mergana yang turut membantu memberikan motivasi dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Teman seperjuangan Agustin Marojahan sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

11. Teman-teman Teknik Kimia, seto, lia, halim, vandi, febri, coky, juki, rendi, nandes, syahrun, jimmy, jenny, vindo, eka, hendrico, teman- teman Reguler ’08 dan Adik-adik junior stambuk ’09 dan ’10.

12. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 13 September 2011 Penulis,

Irma Ika Nova Kaban 080405081

INTISARI

Gliserol diperoleh melalui proses hidrolisa antara Crude Palm Oil (CPO) dan air di dalam kolom hidrolisa.

Pabrik pembuatan ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 58.000 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Kawasan Industri Medan daerah Belawan Kotamadya Medan, Sumatera Utara, dengan luas areal 9500 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 145 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan gliserol ini adalah sebagai berikut:

 Modal Investasi : Rp 970.100.642.693,-

 Biaya Produksi : Rp 1.435.631.534.180,-

 Hasil Penjualan : Rp 1.811.338.512.984,-

 Laba Bersih : Rp 261.679.910.737,-

 Profit Margin : 20,64 %

 Break Even Point : 23,76 %

 Return on Investment : 26,97 %

 Return on Network : 44,96 %

 Pay Out Time : 3,7 tahun

 Internal Rate of Return : 35,43 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Gliserol dari Crude Palm Oil (CPO) dan Air ini layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan masalah ... I-4 1.3 Tujuan Perancangan Pabrik ... I-4 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Minyak dan Lemak ... II-1 2.1.1 Pengertian Minyak dan Lemak ... II-1 2.1.2 Sifat- sifat Minyak dan Lemak ... II-2 2.2 Gliserol ... II-7 2.2.1 Kegunaan Gliserol ... II-8 2.3 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-9 2.3.1 Minyak Sawit (CPO) ... II-9 2.3.2 Air (H2O) ... II-10 2.3.3 Gliserol ... II-10 2.4 Deskripsi Proses ... II-12 2.4.1 Persiapan Bahan Baku ... II-12 2.4.2 Proses Fat Splitting Column ... II-12 2.4.3 Pemurnian Gliserol ... II-13 BAB III NERACA MASSA ... III-1

3.1 Kolom Hidrolisa (KH-101) ... III-1 3.2 Flash Tank Asam Lemak (FT-101) ... III-1 3.3 Flash Tank Gliserol (FT-102) ... III-2 3.4 Skimmer (SK-101) ... III-2 3.5 Evaporator I (EV-101) ... III-2

3.6 Evaporator II (EV-102) ... III-3 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Heater CPO (HE-101) ... IV-1 4.2 Heater Air (HE-102) ... IV-1 4.3 Kolom Hidrolisa (KH-101) ... IV-1 4.4 Flash Tank Asam Lemak (FT-101) ... IV-2 4.5 Flash Tank Gliserol (FT-102) ... IV-2 4.6 Skimmer (SK-101) ... IV-3 4.7 Evaporator I (EV-101) ... IV-3 4.8 Evaporator II (EV-102) ... IV-3 4.9 Coller (HE-103) ... IV-4 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1

5.1 Tangki Bahan Baku CPO (TK-101) ... V-1 5.2 Tangki Bahan Baku Air (TK-102) ... V-1 5.3 Tangki Produk Asam Lemak (TK-103) ... V-2 5.4 Tangki Penampungan CPO (TK-105) ... V-3 5.5 Tangki Penampungan Gliserol (TK-104) ... V-3 5.6 Heater CPO (HE-101) ... V-4 5.7 Heater Air (HE-102) ... V-4 5.8 Cooler (HE – 103) ... V-5 5.9 Kolom Hidrolisa (KH-101) ... V-5 5.10 Flash Tank Asam Lemak (FT-101) ... V-5 5.11 Flash Tank Gliserol (FT-102) ... V-6 5.12 Skimmer (SK-101) ... V-7 5.13 Tangki Evaporator I (EV-101) ... V-7 5.14 Tangki Evaporator II (EV-102) ... V-8 5.15 Pompa Tangki CPO (P-101) ... V-9 5.16 Pompa Tangki Air (P-102) ... V-9 5.17 Pompa Heater CPO (P-103) ... V-9 5.18 Pompa Heater Air (P-104) ... V-9 5.19 Pompa Flash Tank Asam Lemak (P-105) ... V-10 5.20 Pompa Flash Tank Gliserol (P-106) ... V-10

5.21 Pompa Evaporator I (P-107) ... V-10 5.21 Pompa Evaporator II (P-108) ... V-10 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-8 BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.2.1 Screening ... VII-6 7.2.2 Sedimentasi ... VII-6 7.2.3 Koagulasi dan Flokulasi ... VII-7 7.2.4 Filtrasi ... VII-8 7.2.5 Demineralisasi ... VII-9 7.2.6 Deaerator ... VII-12 7.3 Kebutuhan Listrik ... VII-13 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13 7.5 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15 7.5.1 Bak Penampungan (BP) ... VII-16 7.5.2 Bak Sedimentasi (BS) ... VII-16 7.5.3 Bak Netralisasi ... VII-17

7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge ( Lumpur Aktif) ... VII-18

7.5.5 Tangki Sedimentasi ... VII-21 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-21 7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah ... VII-32 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3

9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.5 Sistem Kerja ... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan tingkat Pendidikan ... IX-9 9.7 Sistem Penggajian ... IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xiii LAMPIRAN A ... LA-1 LAMPIRAN B ... LB-1 LAMPIRAN C ... LC-1 LAMPIRAN D ... LD-1 LAMPIRAN E ... LE-1

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Gambar 1.1 Rumus molekul gliserol... I-1 Gambar 2.1 Struktur Trigliserida ... II-1 Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki Cairan ... VI-6 Gambar 6.2 Instrumentasi Kolom Hidrolisa ... VI-6 Gambar Gambar 6.3 Instrumentasi pada Flash Tank ... VI-7 Gambar 6.4 Instrumentasi Heat Exchanger ... VI-7 Gambar 6.5 Instrumentasi Pompa ... VI-8 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan GliserolIX-13

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan gliserol ... I-1 Tabel 1.2 Data Produksi dan Ekspor Minyak Kelapa Sawit ... I-3 Tabel 2.1 Titik didih dan Titik cair asam-asam lemak jenuh dari minyak ... II-3 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Kolom Hidrolisa ... III-1 Tabel 3.2 Flash Tank pada Asam Lemak ... III-1 Tabel 3.3 Flash Tank pada Gliserol ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa pada Skimmer ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa pada Evaporator I ... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa pada Evaporator II ... III-3 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater CPO ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater Air ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Kolom Hidrolisa ... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Flash Tank Asam Lemak ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Flash Tank Gliserol ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas pada Skimmer ... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas pada Evaporator I ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas pada Evaporator II ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler ... IV-4 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Vinil Asetat .... VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada pembuatan gliserol ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses pada Alat ... VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli Labuan, Medan ... VII-5 Table 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-13 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-7 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11 Tabel LA.1 Hasil Perhitungan Neraca Massa Kolom Hidrolisa ... LA-4

Tabel LA.2 Neraca massa pada Flash Tank Asam Lemak ... LA-5 Tabel LA.3 Hasil Perhitungan Neraca Massa pada Flash Tank Gliserol ... LA-6 Tabel LA.4 Neraca massa pada Skimmer ... LA-7 Tabel LA.5 Hasil Perhitungan Neraca Massa Evaporator I ... LA-8 Tabel LA.6 Hasil Perhitungan Neraca Massa Evaporator II ... LA-9 Tabel LB.1 Neraca Panas pada Heater CPO ... LB-3 Tabel LB.2 Neraca Panas pada Heater Air ... LB-5 Tabel LB.3 Neraca Panas pada Kolom Hidrolisa ... LB-8 Tabel LB.4 Neraca Panas Flash Tank Asam Lemak ... LB-10 Tabel LB.5 Neraca Panas Flash Tank Gliserol ... LB-11 Tabel LB.6 Neraca Panas pada Skimer ... LB-13 Tabel LB.7 Neraca Panas Evaporator I ... LB-15 Tabel LB.8 Neraca Panas Evaporator II ... LB-17 Tabel LB.9 Neraca Panas Cooler ... LB-18 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-13 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-14 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-16 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia

No.17 Tahun 2000 ... LE-17 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI

No. 17 Tahun 2000 ... LE-17 Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP ... LE-26 Tabel LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ...LE-28

INTISARI

Gliserol diperoleh melalui proses hidrolisa antara Crude Palm Oil (CPO) dan air di dalam kolom hidrolisa.

Pabrik pembuatan ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 58.000 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Kawasan Industri Medan daerah Belawan Kotamadya Medan, Sumatera Utara, dengan luas areal 9500 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 145 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan gliserol ini adalah sebagai berikut:

 Modal Investasi : Rp 970.100.642.693,-

 Biaya Produksi : Rp 1.435.631.534.180,-

 Hasil Penjualan : Rp 1.811.338.512.984,-

 Laba Bersih : Rp 261.679.910.737,-

 Profit Margin : 20,64 %

 Break Even Point : 23,76 %

 Return on Investment : 26,97 %

 Return on Network : 44,96 %

 Pay Out Time : 3,7 tahun

 Internal Rate of Return : 35,43 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Gliserol dari Crude Palm Oil (CPO) dan Air ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan pembangunan industri di Indonesia semakin meningkat. Kemajuan ini tampak dengan semakin banyak berdirinya pabrik yang mengolah bahan mentah menjadi bahan jadi, serta meningkatnya industri barang untuk modal termasuk industri mesin dan peralatan. Istilah gliserol digunakan untuk zat kimia yang murni, sedang gliserin digunakan untuk istilah hasil pemurnian secara komersial (Kirk Othmer, 1966). Pada penganekaragaman industri kimia khususnya, gliserol adalah salah satu bahan yang penting di dalam industri. Gliserol adalah bahan yang dibutuhkan pada berbagai industri, misalnya: obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, pasta gigi, industri kimia, larutan anti beku, dan tinta printer. Jika dilihat dari banyaknya kebutuhan gliserol di Indonesia, maka untuk mencukupi kebutuhan bahan gliserol di Indonesia masih didatangkan dari luar negeri.

Pertimbangan utama yang melatarbelakangi pendirian Pabrik Gliserol ini pada umumnya sama dengan sektor-sektor industri kimia yang lain, yaitu mendirikan suatu pabrik yang secara sosial-ekonomi cukup menguntungkan. Pendirian Pabrik Gliserol ini cukup menarik karena belum adanya Pabrik Gliserol di Indonesia, dan juga karena prospeknya yang menguntungkan di masa mendatang.

Pengolahan minyak (Trigliserida) selain menghasilkan asam menghasilkan gliserol juga akan menghasilkan asam lemak yang juga dapat diolah menjadi berbagai macam produk seperti : asam laurat, asam kaprat , asam stearat, dan lain-lain. Rumus molekul gliserol

H

H C OH

H C OH

H C OH H

Kegunaan gliserol antara lain :

1. Industri makanan : Penambah cita rasa makanan dan ekstrak makanan. 2. Industri obat-obatan : Pelarut bahan obat-obatan dan multivitamin.

3. Industri kosmetik : Pembuatan lotion kulit, sabun kecantikan, bedak cair dan pembersih mata.

4. Industri polimer : Pembuatan poliester dan alkil resin.

5. Industri pelumas, fotografi, anti beku, pengolahan karet, larutan pembersih.

Kebutuhan gliserol terus meningkat dari tahun ke tahun. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut sampai saat ini Indonesia masih mengimpor gliserol, oleh karena itu diperlukan suatu usaha agar dapat memenuhi permintaan dalam negeri yaitu dengan cara mendirikan pabrik gliserol. Hal ini didasari juga kebutuhan gliserol yang mengalami peningkatan seperti yang terlihat pada tabel 1.1 di bawah ini.

Tabel 1.1 Kebutuhan gliserol

Tahun Kebutuhan Gliserol ( Ton/Tahun)

2005 28.995

2006 30.919

2007 32.439

2008 33.712

2009 34.829

(Badan Pusat Statistik, 2009)

Dari tabel di atas dari tahun ke tahun kebutuhan gliserol di Indonesia mengalami peningkatan yang cukup pesat. Maka sangat cocok apabila didirikan pabrik gliserol di Indonesia.

Salah satu jenis minyak nabati yang memiliki potensi sebagai bahan baku pembuatan gliserol adalah minyak kelapa (CPO). Minyak Kelapa Sawit merupakan bahan baku pembuatan gliserol yang sanagat melimpah ketersediaannya di Indonesia.

Perkembangan produksi minyak kelapa di indonesia terus meningkat khususnya di sumatera utara, seperti yang dilihat pada tabel 1.2 di bawah ini

Tahun Produksi Minyak Kelapa Sawit di Indonesia (1000 Ton/ Tahun)

Ekspor Minyak Kelapa Sawit di Indonesia (1000 Ton/ Tahun)

2005 14.100 10.436

2006 16.050 12.540

2007 17.100 12.650

2008 19.330 14.470

2009 21.500 18110*

Ket: *estimasi

(http://iopri.org/, 2010)

1.2Pra Rancangan Pabrik

Dari tahun ke tahun kebutuhan gliserol di Indonesia mengalami peningkatan yang cukup pesat. Berdasarkan hal itu, maka didirikan pabrik gliserol dengan berbagai proses dan berbagai jenis bahan baku, salah satu adalah dengan proses continous fat splitting dan menggunakan CPO sebagaai bahan baku..

1.3 Tujuan Pra Rancangan

Tujuan Perancangan Pabrik Pembuatan Gliserol dari CPO adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia dalam pendirian pabrik pembuatan gliserol di Indonesia yang meliputi neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalm pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan gliserol dari CPO.

1.4 Manfaat Pra Rancangan

Manfaat atau kontribusi yang diperoleh dari oleh Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Crude Palm Oil (CPO). Jika didirikan di Indonesia adalah seperti berikut ini.

1. Untuk memenuhi kebutuhan gliserol di Indonesia

2. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya tentang proses pembuatan gliserol

3. Sebagai aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang didapat dalam perkuliahan..

4. Meningkatkan kesempatan kerja, yang berarti menurunkan jumlah pengangguran di Indonesia

5. Membuka pemikiran masyarakat terhadap perkembangan sains dan teknologi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak dan Lemak

2.2.1 Pengertian minyak dan lemak

Minyak atau lemak adalah gliserida dari asam lemak dengan gliserol yang disebut juga dengan trigliserida. Ikatan ini terjadi juga karena ketiga gugus hidroksi (OH) pada gliserol diganti oleh tiga gugus asam lemak (fatty acid) yaitu RCOO-.

Secara umum trigliserida memiliki rumus struktur sebagai berikut: O

CH2 – O – C – R1 O CH – O – C – R2

O CH2 – O – C – R3

Gambar 2.1 Struktur Trigliserida

Angka (1), (2) dan (3) pada rumus struktur di atas menyatakan gugus alkil yang sama atau berbeda.

Minyak atau lemak dapat juga dikatakan sebagai hasil esterifikasi asam lemak (fatty acid) dengan gliserol.

Reaksi sebagai berikut :

CH2 – OH CH2 – OOCR

CH – OH + 3 RCOOH CH – OOCR + 3H2O

CH2 – OH CH2 – OOCR

Perbedaan lemak dan minyak sebagai berikut:

1. Lemak mengandung asam lemak jenuh lebih banyak, sedangkan minyak mengandung asam lemak tak jenuh lebih banyak.

2. Pada suhu kamar berupa zat padat, sedang minyak berupa zat cair (Ketaren, 1986).

Berdasarkan sumbernya minyak yang terdapat di alam dibedakan atas 3, yaitu sebagai berikut:

1. Minyak mineral, yaitu minyak hidrokarbon makromolekul yang berasal dari fosil-fosil zaman dulu karena pengaruh tekanan dan temperatur.

Contoh: minyak lampu, bensin dan lain-lain.

2. Minyak nabati/hewani, yaitu berasal dari tumbuhan/hewan.

3. Minyak essensial/atsiri, yaitu minyak yang diperoleh dari tanaman melalui proses ekstraksi menggunakan pelarut tertentu lalu didestilasi.

Lemak nabati memiliki beberapa jenis asam lemak tak jenuh yang dibedakan atas tiga, yaitu sebagai berikut:

1. Drying Oil, yaitu minyak yang sifatnya mudah mengering bila dibiarkan di udara.

Comtoh: pernis, cat.

2. Semi Drying Oil, yaitu minyak yang berubah karena pengaruh suhu. Contoh: minyak biji kapas, minyak bunga matahari.

3. Non Drying Oil, yaitu minyak yang tidak mengering karena pengaruh suhu. Contoh: minyak kelapa, minyak kelapa sawit. (Ketaren, 1986)

2.2.2 Sifat-sifat Minyak dan Lemak. A. Sifat Fisika

1. Warna

Memiliki warna orange disebabkan adanya pigmen karoten yang larut dalam minyak atau lemak tersebut.

2. Kelarutan

3. Titik cair dan polymerphism

Asam lemak tidak memperlihatkan kenaikan titik cair yang linear dengan bertambahnya panjang rantai atom karbon. Asam lemak dengan ikatan trans – mempunyai titik cair yang lebih tinggi daripada isomer asam lemak yang berikatan –sis.

Polymerphism pada minyak dan lemak adalah suatu keadaan dimana terdapat lebih dari satu bentuk kristal. Polymerphism sering dijumpai pada beberapa komponen yang mempunyai rantai karbon panjang dan pemisahan kristal-kristal tersebut sangat sukar. Namun demikian untuk beberapa komponen, bentuk dari kristal-kristal sudah dapat diketahui.

Polymerphism penting untuk mempelajari titik cair minyak atau lemak dan asam-asam lemak beserta ester-ester. Untuk selanjutnya polymerphism mempunyai peranan penting dalam berbagai proses untuk mendapatkan minyak atau lemak.

4. Titik didih

Titik didih dari asam-asam lemak akan semakin bertambah besar dengan bertambahnya rantai karbon dari beberapa asam lemak tersebut.

Tabel 2.1 Titik didih dan Titik cair asam-asam lemak jenuh dari minyak

Rumus Molekul

Nama Asam

Titik Didih (oC)

Titik Cair (oC)

C4H8O2 Butirat 160 -8

C6H12O2 Kaproat 107 -3.4

C8H16O2 Kaplirat 135 16,7

C10H20O2 Kapriat 159 31,6

C12H24O2 Laurat 182 44,2

C14H28O2 Miristat 202 54,4

C16H32O2 Palmitat 222 62,9

C18H36O2 Stearat 240

(Ketaren, 1986). 5. Bobot jenis

Bobot jenis dari minyak dan lemak biasanya ditentukan pada temperatur 25 0

C, akan tetapi dalam hal ini dianggap penting juga untuk diukur pada temperatur 40 0C atau 60 0C untuk lemak yang titik cairnya tinggi. Pada

penentuan bobot jenis, temperatur dikontrol dengan hati-hati dalam kisaran temperatur yang pendek.

6. Indeks bias

Indeks bias adalah derajat penyimpanan dari cahaya yang dilewatkan pada suatu medium yang cerah. Indeks bias tersebut pada minyak dan lemak dipakai untuk pengenalan unsur kimia dan pengujian kemurnian minyak/lemak.

Abbe refractometer mempergunakan alat temperatur yang dipertahankan pada 25 0C. Untuk pengukuran indeks bias lemak yang bertitik cair tinggi, dilakukan pada temperatur 40 0C atau 60 0C, selama pengukuran temperatur harus dikontrol dan dicatat. Indeks bias ini akan meningkat pada minyak atau lemak dengan rantai karbon yang panjang dan juga dengan terdapatnya sejumlah ikatan rangkap. Nilai indeks bias dari asam lemak juga akan bertambah dengan meningkatnya bobot molekul, selain dengan naiknya ketidakjenuhan dari asam-asam lemak tersebut.

7. Aroma dan rasa

Aroma dan rasa pada minyak/lemak selain terdapat secara alami juga terjadi karena terdapatnya asam-asam yang berantai sangat pendek sekali sebagai hasil penguraian yang menyebabkan kerusakan pada minyak/lemak.

8. Titik lebur (melting point)

Titik lebur pada minyak dan lemak akan semakin tinggi dengan semakin panjangnya rantai atom C.

9. Minyak dan lemak jika dituangkan di atas air akan membentuk lapisan tipis yang merata di atas permukaan air tersebut.

10. Odor dan flavor

Odor dan flavor pada lemak/minyak selain terdapat secara alami, juga terjadi karena pembentukan asam-asam berantai pendek sebagai hasil dari penguraian pada kerusakan lemak/minyak. Akan tetapai pada umumnya odor dan flavor ini disebabkan oleh komponen bukan minyak.

11. Titik asap, titik nyala dan titik api

Apabila minyak atau lemak, dapat dilakukan penetapan titik asap, titk nyala dan titk api. Titik asap adalah temperatur pada saat lemak atau minyak

menghasilkan asap tipis yang kebiru-biruan pada pemanasan. Titik nyala adalah temperatur pada saat campuran uap dan minyak dengan udara mulai terbakar. Sedangkan titik api adalah temperatur pada saat dihasilkan pembakaran yang terus menerus sampai habisnya contoh uji.

12. Shot melting point

Shot melting point adalah temperatur pada saat terjadi tetesan pertama dari minyak atau lemak. Pada umumnya lemak atau minyak mengandung komponen-komponen yang berpengaruh terhadap titik cairnya (Ketaren, 1986).

B. Sifat Kimia

1. Hidrolisa

Dalam proses hidrolisa, minyak/lemak akan diubah menjadi asam-asam lemak bebas.

Proses hidrolisa yang dapat mengakibatkan kerusakan pada minyak/lemak karena terdapatnya sejumlah air pada minyak atau lemak tersebut. Proses ini dapat menyebabkan terjadinya “hydrolitic rancidity” yang menghasilkan aroma dan rasa tengik pada minyak atau lemak.

Reaksi: O

CH2 – O – C – R CH2OH

O O CH – O – C – R + 3H – OH CHO + 3RCOOH

O

CH2 – O – C – R CH2OH

Trigliserida air gliserol As. lemak bebas 2. Oksidasi

Reaksi ini menyebabkan ketengikan pada minyak/lemak. terdapatnya sejumlah O2 serta logam-logam seperti tembaga (Cu), seng (Zn) serta logam lainnya yang bersifat sebagai katalisator oksidasi dari minyak/lemak. Proses

oksidasi ini akan bersifat sebagai katalisator aldehid dan keton serta asam-asam lemak bebas yang akan menimbulkan bau yang tidak disenangi. Proses ini juga menyebabkan terbentuknya peroksida. Untuk mengetahui tingkat ketengikan minyak/lemak dapat ditentukan dengan menentukan jumlah peroksida yang terbentuk pada minyak/lemak tersebut.

Reaksi:

H H

R – (CH2)n –C = C – H + O2 R – (CH2)n – C – C – H H H O O

asam lemak peroksida

R – (CH2)n–C = O + –C–OH H O aldehid keton 3. Hidrogenasi

Tujuan dari proses ini adalah untuk menjernihkan ikatan rangkap dari rantai atom karbon C asam lemak pada minyak/lemak. Reaksi ini dilakukan dengan menggunakan hidrogen murni ditambah dengan serbuk nukel sebagai katalisator yang mengakibatkan kenaikan titik cair dari asam lemak dan juga menjadikan minyak/lemak tahan terhadap oksidasi akibat hilangnya ikatan rangkap.

4. Esterifikasi

Reaksi esterifikasi bertujuan untuk merubah asam-asam lemak dari trigliserida dalam bentuk ester. Minyak dan lemak juga mengandung komponen non gliserida dalam jumlah kecil. Non-gliserida akan menyebabkan aroma, warna, rasa yang kurang disenangi konsumen. Komponen-komponen non-gliserida ini adalah:

 Komponen yang karut dalam minyak

 Komponen yang tersuspensi

Misalnya: karbohidrat, senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen, dll (Ketaren, 1986).

2.3 Gliserol

Gliserol merupakan tryhydric alcohol C2H5(OH)3 atau 1,2,3-propanetriol. Struktur kimia dari gliserol adalah sebagai berikut:

CH2OH CHOH CH2OH

Pemakaian kata gliserol dan gliserin sering membuat orang bingung. Gliserol dan gliserin adalah sama, tetapi pemakaian kata gliserol biasa dipakai jika kemurnian rendah (masih terkandung dalam air manis) sedangkan pemakaian kata gliserin dipakai untuk kemurnian yang tinggi. Tetapi secara umum, gliserin merupakan nama dagang dari gliserol.

Gliserol dapat dihasilkan dari berbagai hasil proses, seperti:

1) Fat splitting, yaitu reaksi hidrolisa antara air dan minyak menghasilkan gliserol dan asam lemak.

R1-COO- CH2 CH2OH

R2-COO-CH + 3H2O 3R-COOH + CHOH R3-COO- CH2 CH2OH Trigliserida Air Asam lemak Gliserol

2) Saponifikasi lemak dengan NaOH, menghasilkan gliserol dan sabun.

R1-COO- CH2 CH2OH

R2-COO-CH + 3NaOH 3R-COONa + CHOH R3-COO- CH2 CH2OH Trigliserida Sodium hidroksida Sabun Gliserol

3) Transesterifikasi lemak dengan methanol menggunakan katalis NaOCH3 (sodium methoxide), menghasilkan gliserol dan metil ester.

R1-COO- CH2 CH2OH

R2-COO-CH + 3CH3OH 3 RCOOCH3 + CHOH R3-COO- CH2 CH2OH Trigliserida Metanol Metil ester Gliserol

Gliserol yang dihasilkan dari hidrolisa lemak atau minyak pada unit fat Splitting ini mengandung air manis (sweet water) dengan kadar 10- 12%. Kandungan air biasanya diuapkan untuk mendapatkan gliserol murni (gliserin). Biasanya untuk pemurnian gliserol ini memerlukan beberapa tahap proses, seperti:

1. Pretreatment (pengolahan awal) 2. Evaporasi

3. Destilasi

Tujuan dari pretreatment ini adalah untuk menghilangkan asam lemak bebas, oil atau fat yang masih terikut pada sweet water (kadar 10- 12%. Pada proses evaporasi gliserol dari sweet water dilakukan dengan menggunakan triple effect evaporator.

Gliserol yang dihasilkan pabrik evaporasi mengandung sekitar 88% gliserol dan 2-3% kotoran (ash). Permintaan mutu gliserol tergantung pada pangsa pasar. Bila mutu gliserol yang dihasilkan masih kurang baik maka gliserol tersebut harus dimurnikan dengan cara destilasi (Tambun, 2006).

2.3.1 Kegunaan Gliserol

1. Kosmetik; digunakan sebagai body agent, emollient, humectant, lubricant, solven. Biasanya dipakai untuk skin cream dan lotion, sampo dan kondisioner rambut, sabun dan detergen.

2. Dental cream; digunakan sebagai humectant.

3. Peledak; digunakan untuk membuat nitroglycerine sebagai bahan dasar peledak.

4. Industri makanan dan minuman; digunakan sebagai solven emulsifier, conditioner, freeze preventer dan coating. Digunakan dalam industri minuman anggur dan minuman lainnya.

5. Industri logam; digunakan untuk pickling, quenching, stripping, electroplating, galvanizing dan solfering.

6. Industri kertas; digunakan sebagai humectant, plasticizer, softening agent, dan lain-lain.

7. Industri farmasi; digunakan untuk antibiotik, capsule dan lain-lain. 8. Photography; digunakan sebagai plasticizing.

9. Resin; digunakan untuk polyurethanes, epoxies, phtalic acid dan malic acid resin.

10. Industri tekstil; digunakan lubricating, antistatic, antishrink, waterproofing dan flameproofing.

11. Tobacco; digunakan sebagai humectant, softening agent dan flavor enhancer.

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk 2.4.1 Minyak Sawit (CPO)

2.4.1.1 Sifat Fisika

1. Spesific gravity (37,80C) : 0,9

2. Titik beku : 50C

3. Titik didih : 2980C

4. Densitas : 0,895 g/cm3

5. Kadar air (%) : 2

6. Bilangan Penyabunan : 198

7. Berat Molekul : 847,28 g/mol

8. Massa Jenis : 0.9

9. Rumus Kimia : C3H5(COOR)3

(Ketaren, 1986)

2.4.1.2 Sifat Kimia

a. Hidrolisis

Reaksi hidrolisis antara minyak dan air akan menghasilkan asam lemak dan gliserol, menurut reaksi:

b. Esterifikasi

Esterifikasi asam lemak adalah kebalikan dari hidrolisis, dibuat secara lengkap secara kontinyu penyingkiran air dari zona reaksi.

c. Interesterifikasi

Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol secara langsung dengan lemak untuk menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis alkali.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

C3H5(COOR)3+3CH3OH 3CH3OOCR+ C3H5(OH)3 Reaksi ini biasa disebut alkoholisis.

d. Saponifikasi

Jika lemak direaksikan dengan alkali untuk menghasilkan gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali maka reaksinya sebagai berikut:

C3H5(COOR)3 + 3NaOH C3H5(OH)3 + 3NaOOCR Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada

industri sabun.

(Daniel Swern, 1982)

2.4.3 Air (H2O)

1. Berat molekul : 18,016 gr/grmol 2. Rumus molekul : H2O

3. Densitas : 1 gr/ml 4. Viskositas : 0,01002 P 5. Panas spesifik : 1 kal/g 6. Tekanan uap : 760 mmHg 7. Panas laten : 80 kal/g 8. Indeks bias : 1,333

(Perry, 1984)

2.4.5 Gliserol 2.4.5.1 Sifat Fisika

Beberapa sifat fisis dan karakteristik yang penting dari gliserol, antara lain 1. Rumus molekul : C3H8O3

3. Titik lebur :18,17 0C 4. Titik didih : 290 0C 5. Berat jenis : 1,2617 gr/cm 6. Specific gravity : 1,260

7. Tekanan Uap : 0,0025 mmHg pada 50 0C : 0,195 mmHg pada 100 0C

8. Panas spesifik : 0,5795 kal/gram pada 26 0C (99,94 % gliserol) 9. Panas Penguapan : 21,060 kal/mol pada 55 0C

18,170 kal/mol pada 1950C 10. Panas Pembentukan : 159,60 kal/mol

11. Konduktivitas termal : 0,00068 kal/detik (cm2) (0C/cm) 12. Flash point : 177 0C

13. Titik api : 204 0C

(Sumber : Kirk dan Orthmer, 1971;Mc Graw Hill Encyclopedia, 1977; Perry, 199)

2.4.5.2. Sifat Kimia

1. Gliserol dapat bereaksi dengan phosporus pentachloride membentuk gliseril triklorida CH2Cl-CHCl- CH2Cl.

2. Gliserol dapat bereaksi dengan asam membentuk ester.

Contohnya : gliserol mono asetat CH2OH-CHOH-CH2OOCCH3, gliserol triasetat, triasetin, gliseril nitrat (nitroglycerine) CH2ONO2- CH2ONO2- CH2ONO2, dll

3. Gliserol dapat bereaksi dengan oxidator.

Contohnya : dilite nitric acid membentuk glyceric acid CH2OH-CHOH-COOH.

4. Gliserol dapat bereaksi dengan sodium hydrogen sulfate atau phosphorou pentoxide dipanaskan membentuk akrolein CH=CHCHO.

5. Gliserol dapat bereaksi dengan fosfor ditambahkan dengan iodin membentuk allil iodida, CH2=CHCH2I, dimana dengan HI menghasilkan propilen CH2=CHCH3, dan kemudian isopropil CH3CHICH3.

6. Gliserol dapat bereaksi dengan Natrium atau NaOH membentuk alkoholates.(Sumber : Mc Graw Hill Encyclopedia,1977)

2.5 Deskripsi Proses

Pada proses pembuatan sweet water dari CPO dilakukan dalam tiga tahap proses yaitu :

1. Proses persiapan bahan baku 2. Proses Continuous Fat Spliting 3. Proses Pemurnian Gliserol

2.5.1 Persiapan bahan Baku

Bahan baku CPO yang memiliki tekanan 1 atm dan temperatur 300C dari tangki bahan baku dipanaskan terlebih dahulu pada heater (HE) hingga mencapai temperatur 800C. Pemanasan awal ini bertujuan agar mudah mencapai temperatur operasi pada reaktor hidrolisa. Setelah mencapai temperature 800C kemudian CPO dipompakan dengan pompa tekanan sebesar 54 bar ke dalam reaktor melalui bagian bawah reaktor.

Air dengan tekanan 1 atm, temperatur 300C dari tangki bahan baku juga dipanaskan hingga mencapai temperatur 800C pada heater. Kemudian air dipompakan dengan pompa tekanan 54 bar, temperatur 800C ke dalam reaktor melalui bagian atas reaktor.

2.5.2 Proses _{Fat Splitting Column}

Reaksi antara CPO dengan air berlangsung dalam reaktor yang disebut sebagai fat splitting coloumn (kolom hidrolisa) yang beroperasi pada suhu 250-2600C, tekanan 54 bar dan waktu reaksi 2 jam. Dengan rasio air sebanyak 70% dari berat CPO. Reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermis, sehingga diperlukan panas. Kondisi tersebut dapat dicapai dengan mengalirkan steam secara kontak dengan temperatur 275 0C dengan tekanan 54 bar. Reaksinya:

CH2 – O – C – R CH2 – OH Konversi 99%

CH – O – C – R(1) + 3H2O(1) CH – OH(1) + 3RCOOH(1)

CH2 – O – C – R CH2 – OH

Produk yang terbentuk terpisah berdasarkan perbedaan berat jenis, gliserol akan keluar melalui bagian bawah kolom hidrolisa berupa Sweet Water (Gliserol dengan kadar 12%) bersama dengan air sedangkan asam lemak yang memiliki berat lebih ringan akan keluar melalui bagian atas fat splitting coloumn (kolom hidrolisa). Produk gliserol yang terbentuk ditampung pada flash tank gliserol. Asam lemak ditampung pada flash tank asam lemak. Flash tank berfungsi untuk mengurangi kadar air yang mempunyai effisiensi 80% dari asam lemak pada produk dan mengurangi tekanan serta tempat penampungan sementara produk. Asam lemak dari flash tank dialirkan ketangki produk asam lemak sebagai produk samping.

2.5.3 Pemurnian Gliserol

Gliserol yang berasal dari flash tank dialirkan ke skimmer (alat pemisah CPO dari produk Gliserol) temperatur 900C, tekanan 1 atm, untuk memisahkan CPO yang tidak terkonversi yang terikut pada produk gliserol berdasarkan perbedaan berat jenis masing-masing komponen pada kondisi temperatur 900C dan tekanan 1 atm (Brownell, 1969). Lapisan paling atas adalah CPO yang memiliki berat jenis lebih ringan dan dialirkan ke dalam tangki residu. Sedangkan air dan gliserol yang mempunyai berat jenis yang lebih berat dialirkan ke evaporator. Pada evaporator, air dan produk gliserol dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih. Kondisi operasi evaporator pertama temperatur 1000C dan tekanan 1 atm untuk memekatkan produk utama gliserol dengan cara memisahkan air dalam produk gliserol sedangkan pada evaporator kedua temperatur 1050C dan tekanan 1 atm. Produk utama gliserol keluar dari evaporator kedua dengan konsentrasi 30%.

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi = 58000 ton/tahun 1 Tahun Operasi = 330 hari

1 Hari Produksi = 24 jam Dasar Perhitungan = 1 jam operasi

Satuan = Kg / jam

Kapasitas Produksi dalam 1 jam operasi : = 58000

tahun ton

x

ton kg 1 1000

x

hari tahun 330

1

x

jam hari

24 1

= 7323,2323 kg/jam

3.1 Kolom Hidrolisa (KH-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Kolom Hidrolisa

KOMPONEN Massa Masuk ( kg/jam) Massa Keluar ( kg/jam)

Alur 2 Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7

CPO 20428,9158 - - 40,8648 163,4591

Air - 14300,2410 - 2257,5635 20318,0712

Steam - - 9564,7062 - -

Asam Lemak - - - 19316,9347 -

Gliserol - - - - 2196,9697

Sub Total 20428,9158 14300,2410 9564,7062 21615,3630 22678,5

Total 44293,8630 44293,8630

3.2 Flash Tank Asam Lemak (FT-101)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Flash Tank Asam Lemak

Alur 6 Alur 8 Alur 10

Asam Lemak 19316,9347 - 19316,9907

CPO 40,8648 - 40,8648

Air 2257,5635 1806,0508 451,5127

Sub Total 21615,3630 1806,0508 19809,3122

Total 21615,3630 21615,3630

3.3 Flash Tank Gliserol (FT-102)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Flash Tank Gliserol

Komponen

Masuk (Kg/jam) Keluar (Kg/jam)

Alur 7 Alur 9 Alur 11

Gliserol 2196,9697 - 2196,9697

CPO 163,4591 - 163,4591

Air 20318,0712 4063,6142 _16254,4570

Sub Total 22678,5 4063,6142 18614,8858

Total 22678,5 22678,5

3.4 Skimmer (SK-101)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Skimmer

Komponen Masuk (Kg/jam) Keluar (Kg/jam)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

Gliserol 2196,9697 - 2196,9697

CPO 163,4591 163,4591 -

Air _16254,4570 - 16254,4570

Sub Total 18614,8858 163,4591 18451,4267

Total 18614,8858 18614,8858

3.5 Evaporator I (EV-101)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Evaporator I

KOMPONEN Massa Masuk ( kg/jam) Massa Keluar ( kg/jam)

Gliserol 2196,9697 - 2196,9697

Air 16254,4570 9663,5479 6590,9091

Sub Total 18451,4267 9663,5479 8787,8788

Total 18451,4267 18451,4267

3.6 Evaporator II (EV-102)

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Evaporator II

KOMPONEN Massa Masuk ( kg/jam) Massa Keluar ( kg/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 17

Gliserol 2196,9697 - 2196,9697

Air 6590,9091 1464,6465 5126,2626

Sub Total 8787,8788 1464,6465 7323,2323

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : Kkal/jam Temperatur basis : 25 oC

4.1 Heater CPO (HE-101)

Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater CPO

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 1 Alur 2

CPO 53666,7618 590334,3799

Steam 536667,6181

TOTAL 590334,3799 590334,3799

4.2 Heater Air (HE-102)

Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater Air

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 3 Alur 4

Air 71501,205 786513,255

Steam 715012,05

TOTAL 786513,255 786513,255

4.3 Kolom Hidrolisa (KH-101)

Tabel 4.3 Neraca Panas pada Kolom Hidrolisa

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 2 Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7

CPO 590334,3799 4938,1842 19752,7246

Air 786513,255 1197005,422 1795508,1330

Asam lemak 2055549,4578

Steam 3911515,2825 Panas Reaksi 58265,2469

Sub Total 648599,6268 786513,255 3911515,2825 3257493,0639 2089135,1004

TOTAL 5346628,1643 5346628,1643

4.4 Flash Tank Asam Lemak (FT-101)

Tabel 4.4 Neraca Panas pada Flash Tank Asam Lemak

Komponen

Masuk (kkal/jam)

Keluar (kkal/jam)

Alur 6 Alur 8 Alur 10

CPO 4938,1842 1824,9811

Air 1197005,422 153514,3180 38378,5795

Asam lemak 2055549,4578 759659,5822

Sub Total 3257493,0639 153514,3180 799863,1428

Q loss 2304115,6031

TOTAL 3257493,0639 3257493,0639

4.5 Flash Tank Gliserol (FT-102)

Tabel 4.5 Neraca Panas pada Flash Tank Gliserol

Komponen

Masuk (kkal/jam)

Keluar (kkal/jam)

Alur 7 Alur 9 Alur 11

CPO 19752,7246 7299,9199

Air 1795508,1330 345407,2070 1381628,845

Gliserol 273874,2428 101214,3941

Sub Total 2089135,1004 345407,2070 14901431590

Q loss 253584,7343

4.6 Skimmer (SK-101)

Tabel 4.6 Neraca Panas pada Skimmer

Komponen

Masuk (kkal/jam)

Keluar (kkal/jam)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

CPO 8158,7341 5582,2917

Air 1544173,4150 1056539,7050

Gliserol 113121,9699 77399,2425

Sub Total 1665454,1189 5582,2917 1133938,9475

Q 525932,8797

TOTAL 1665454,1189 1665454,1189

4.7 Evaporator I (EV-101)

Tabel 4.7 Neraca Panas pada Evaporator I

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 13 Alur 14 Alur 15

Gliserol 77399,2425 - 89306,8183

Air 1056539,7050 724766,0925 494318,1825

Steam 174452,1458 - -

Sub total 1308391,0933 724766,0925 583625,0008

TOTAL 1308391,0933 1308391,0933

4.8 Evaporator II (EV-102)

Tabel 4.8 Neraca Panas pada Evaporator II

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 17

Gliserol 89306,8183 95260,6062

Air 494318,1825 117171,7200 410101,0080

Steam 38908,3334

Sub total 622533,3342 117171,7200 505361,6142

4.9 Cooler (HE-103)

Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler

Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

Alur 26 Alur 27

Air 498921,5250 322831,5750

Air pendingin 176089,95

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Tangki Bahan Baku CPO (TK-101)

Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku CPO selama 10 hari Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Gr.C (Brownell, 1959) Kapasitas : 6573,774 m3

Kondisi operasi :

: -Temperatur = 300C -Tekanan = 1 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 17,7399 m - Tinggi : 23,6532 m - Tebal : 2½ in

 Tutup

- Diameter : 17,7399 m - Tinggi : 4,4349 m - Tebal : 2½ in

5.2 Tangki Bahan Baku Air (TK-102)

Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku air selama 10 hari Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Gr. C (Brownell, 1959) Kapasitas : 4136,4755 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 300C -Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 15,2016 m - Tinggi : 20,2688 m - Tebal : 2 in

 Tutup

- Diameter : 15,2016 m - Tinggi : 3,8004 m - Tebal : 2 in

5.3 Tangki Produk Asam Lemak (TK-103)

Fungsi : Untuk menampung produk asam lemak selama 10 hari Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Gr. C (Brownell, 1959) Kapasitas : 6452,7666 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 1100C -Tekanan = 1 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 17,6303 m - Tinggi : 23,5071 m - Tebal : 2,25 in

 Tutup

- Diameter : 17,6303 m - Tinggi : 4,4075 m - Tebal : 2,25 in

5.4 Tangki Penampungan CPO (TK-105)

Fungsi : Untuk penampungan CPO sisa dari reaksi selama 10 hari Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Gr. C (Brownell, 1959) Kapasitas : 52,5991 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 900C -Tekanan = 1 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 3,5481 m - Tinggi : 4,7309 m - Tebal : 1 in

 Tutup

- Diameter : 3,5481 m - Tinggi : 0,887 m - Tebal : 1 in

5.5 Tangki Penampungan Gliserol (TK-104)

Fungsi : Untuk menampung produk Gliserol selama 10 hari Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbon Steel, SA-285 Gr. C (Brownell, 1959) Kapasitas : 1965,5252 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 1050C -Tekanan = 1 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 11,8624 m - Tinggi : 15,8165 m

- Tebal : 1,5 in

 Tutup

- Diameter : 11,8624 m - Tinggi : 2,9656 m - Tebal : 1,5 in

5.6 Heater CPO (HE-101)

Fungsi : Menaikkan temperatur CPO sebelum masuk ke reaktor (KH–101).

Jenis : 1 – 2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 20.428,9158 kg/jam Diameter tube : 3/4 in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 in square pitch Jumlah tube : 124

Diameter shell : 15,25 in

5.7 Heater Air (HE-102)

Fungsi : Menaikkan temperatur Air sebelum masuk ke reaktor (KH–101).

Jenis : 2 – 4 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 14300,241 kg/jam Diameter tube : 3/4 in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 in square pitch Jumlah tube : 82

5.8 Cooler (HE – 103)

Fungsi : Mendinginkan air sebelum dimasukkan ke tangki penampungan air

Jenis : Duble-pipe counterflow exchanger Kapasitas : 5869,665 kg/jam

Dipakai : 2,067 in ID = 0,1722 ft (annulus) 1,65 in OD = 0,1375 ft (annulus) 1,38 in ID = 0,115 ft (inner-pipe) Luas : 106,67 ft2

Panjang : 36 ft

5.9 Kolom Hidrolisa (KH-101)

Fungsi : Tempat mereaksikan CPO dengan Air

Jenis : Silinder vertikal dengan alas ellipsoidal dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 (Brownell, 1959)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 143,4823 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 2550C -Tekanan = 53,3 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 4,9576 m - Tinggi : 8,6759 m - Tebal : 5 in

 Tutup

- Diameter : 4,9576 m - Tinggi : 1,5615 m - Tebal : 5 in

5.10 Flash Tank Asam Lemak (FT-101)

Fungsi :Mengurangi kadar air pada produk asam lemak yang keluar dari kolom hidrolisa

Jenis : silinder horizontal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 (Brownell, 1959)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 29,0318 m3

Kondisi operasi : -Temperatur = 1100C -Tekanan = 1 atm

Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 2,9105 m - Tinggi : 3,8806 m - Tebal : ¾ in

 Tutup

- Diameter : 2,9105 m - Tinggi : 0,7276 m - Tebal : ¾ in

5.11 Flash Tank Gliserol (FT-102)

Fungsi :Mengurangi kadar air pada produk Gliserol yang keluar dari kolom hidrolisa

Jenis : silinder horizontal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 (Brownell, 1959)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 26,6828 m3 Kondisi operasi :

- Temperatur : 110 °C - Tekanan : 1 atm Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 2,8298 m - Tinggi : 3,773 m - Tebal : ¾ in

 Tutup

- Diameter : 2,8298 m - Tinggi : 0,7074 m - Tebal : ¾ in

5.12 Skimmer (SK-101)

Fungsi : Memisahkan gliserol yang bercampur didalam larutan CPO Bentuk : Horizontal silinder

Bahan : Carbon steel, SA-285, Gr. C

Jumlah : 1 Unit

Kapasitas : 51,6326 m3 Kondisi operasi :

- Temperatur : 90oC

- Tekanan : 1 atm = 14,696 psia Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 3,345 m - Panjang : 5,0175 m - Tebal : ¼ in

 Tutup

- Diameter : 3,345 m - Panjang : 0,8362 m

- Tebal : ¼ in

5.13 Tangki Evaporator I (EV-101)

Fungsi : untuk mengurangi kadar air (H2O)

Jumlah : 1 unit

Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal. Bahan konstruksi : stainless steel 316

Kapasitas : 5,3931 m3 Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 Psi Suhu umpan masuk : 900C

Suhu produk keluar : 1000C Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 1,5532 m - Tinggi : 2,3298 m - Tebal : ¼ in

 Tutup

- Diameter : 1,5532 m - Tinggi : 0,7766 m - Tebal : ¼ in

 Tube

- Ukuran : 1¼ in schedule 40 - Jumlah lilitan pipa : 789 lilitan

5.14 Tangki Evaporator II (EV-102)

Fungsi : untuk mengurangi kadar air (H2O)

Jumlah : 1 unit

Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal. Bahan konstruksi : stainless steel 316

Kapasitas : 2,4868 m3 Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 Psi Suhu umpan masuk : 1000C

Suhu produk keluar : 1050C Kondisi fisik :

 Silinder

- Diameter : 1,1999 m - Tinggi : 1,7999 m - Tebal : ¼ in

 Tutup

- Diameter : 1,1999 m - Tinggi : 0,5999 m

- Tebal : ¼ in

 Tube

- Ukuran : 1¼ in schedule 40 - Jumlah lilitan pipa : 1366 lilitan

5.15 Pompa Tangki CPO (P-101)

Fungsi : Memompa CPO ke Heater CPO

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,2239 ft3/s Daya motor : 1 hp

5.16 Pompa Tangki Air (P-102)

Fungsi : Memompa Air ke Heater Air Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,1408 ft3/s Daya motor : 1/2 hp

5.17 Pompa Heater CPO (P-103)

Fungsi : Memompa CPO ke kolom hidrolisa (KH-101) Jenis : Pompa piston

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,2239 ft3/s Daya motor : 57 hp

5.18 Pompa Heater Air (P-104)

Fungsi : Memompa Air ke kolom hidrolisa (KH-101) Jenis : Pompa piston

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,14088 ft3/s Daya motor : 36 hp

5.19 Pompa Flash Tank Asam Lemak (P-105)

Fungsi : Memompa Asam Lemak ke tangki Produk Asam Lemak Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,2197 ft3/s Daya motor : 1 hp

5.20 Pompa Flash Tank Gliserol (P-106)

Fungsi : Memompa Gliserol ke tangki Produk Gliserol Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,1781 ft3/s Daya motor : 1 hp

5.21 Pompa Evaporator I (P-107)

Fungsi : Memompa Gliserol ke tangki Evaporator II (EV-102) Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,0813 ft3/s Daya motor : 1/2 hp

5.22 Pompa Evaporator II (P-108)

Fungsi : Memompa Gliserol ke tangki penampungan Gliserol Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel Kapasitas : 0,0669 ft3/s Daya motor : 1/4 hp

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus, 2004).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

2. Elemen pengukur (measuring element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element)

Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen pengontrol akhir (final control element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: VI-1

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.

Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.

Prinsip kerja:

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

Prinsip kerja:

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.

3. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan

valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.

4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.

Prinsip kerja :

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:

 Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

 Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

 Sistem kerja lebih efisien

 Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :

1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.

2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.

3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.

6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

6.2. Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol dari Coconut Natural Oil (CNO).

Tabel 6.2 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol dari Coconut Natural Oil (CNO)

No Nama alat Jenis

instrumen Kegunaan

1 Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

2

Tangki cairan dan tangki produk

LI TC

Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki Mengatur temperatur dalam alat

3

Kolom Hidrolisa Evaporator I Evaporator II

PC dan TC Mengatur serta menunjukkan tekanan dan temperatur kolom hidrolisa dan

Evaporator

4 Heater dan cooler TC Mengontrol suhu dalam alat

1. Pompa

FC

Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow control (FC). Jika laju aliran

pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.

2. Tangki cairan

LI

Gambar 6.2 Instrumentasi Tangki Cairan

Instrumentasi pada tangki cairan mencakup level indicator (LI) yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki.

3. Kolom Hidrolisa

PC

TC

Gambar 6.3 Instrumentasi Kolom Hidrolisa

Reaktor sebagai alat tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor sebagai tempat mereaksikan antara minyak jagung dan air. Instrumentasi pada reaktor mencakup Pressure Controller (PC) yang

berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam reaktor dan Temperature Indicator (TI) untuk menunjukkan temperatur dalam reaktor

4. Heater dan Cooler

TC

Gambar 6.4 Instrumentasi Cooler dan Heater

Instrumentasi pada heater, dan cooler mencakup temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran heater dan cooler dengan mengatur bukaan katup steam atau air pendingin masuk.

6.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.

Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal.

Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.

Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban para perancang untuk merencanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut:

- Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin.

- Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik. - Jarak antar mesin dan peralatan lain cukup luas.

- Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin.

- Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran. - Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya. - Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.

Pada pra rancangan pabrik pembuatan stirena dengan proses dehidrogenasi etilbenzena ini, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan cara :

1. Pencegahan terhadap kebakaran

 Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses.

 Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

 Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.

 Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil.

 Gas detector dipasang pada daerah proses, storage, dan daerah perpipaan dan dihubungkan dengan gas alarm di ruang kontrol untuk mendeteksi kebocoran gas.

 Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya.

2. Memakai peralatan perlindungan diri

Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :  Pakaian kerja

Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

 Sepatu pengaman

Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.

 Topi pengaman

Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.

 Sarung tangan

Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

 Masker

Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis

 Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.

 Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik

 Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.

 Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah

 Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi

 Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus

 Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan.

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan

 Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.

 Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

 Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

 Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik

Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya.

Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :

 Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu :

- Instalasi pemadam dengan air

Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.

- Instalasi pemadam dengan CO2

CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

Keselamatan kerja yang tinggi dapat dicapai dengan penambahan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan, yaitu :

1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.

3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada.

4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan.

5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance.

BAB VII

UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting. Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan gliserol dari Crude Palm Oil (CPO) dan air adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air

3. Kebutuhan listrik 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap (Steam)

Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap yang digunakan yaitu kebutuhan uap 255 oC untuk kolom hidrolisa dan selebihnya 150 oC untuk alat yang lain (superheated steam). Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan gliserol dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini.

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pabrik Pembuatan Gliserol

Nama alat

Jumlah Steam (kg/jam)

Evaporator I (EV-01) 936,4897

Evaporator II (EV-02) 512,1308

Heater I (HE-01) 9564,7062

Heater II (HE-02) 325,3854

VII-59

Total 11410,4048

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% (Perry dkk, 1999) maka :

Jadi total steam yang dibutuhkan

= 1,2 × 11410,4048 kg/jam = 13692,4857 kg/jam

Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali maka kondensat yang dapat digunakan kembali adalah :

= 80% × 13692,485 = 10953,9886 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel :

= (13692,4857-10953,9886) kg/jam = 2738,4971 kg/jam

7.2 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan gliserol ini adalah sebagai berikut:

 Air untuk umpan ketel = 4571,6 kg/jam  Air Pendingin :

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat

Nama alat

Jumlah Air Pendingin (kg/jam)

Cooler I (HE-204) 5869,665

Total 5869,665

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown (Perry dkk, 1999).

Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T2 – T1) (Perry

Di mana: Wc = jumlah air masuk menara

T1 = temperatur air masuk T2 = temperatur air keluar

Maka,

We = (0,00085  5869,665  (140-86))

= 269,4176 kg/jam

Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry dkk, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002  5869,665= 11,7393 kg/jam

Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry dkk, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:

Wb =

1  S

W_e =

1 5 269,4176

 = 67,3544 kg/jam (Perry dkk, 1999)

Sehingga air tambahan yang diperlukan = We + Wd + Wb

= 269,4176+ 11,7393 + 67,3544

= 348,5113 kg/jam

 Air Proses

Tabel 7.3 Kebutuhan air proses pada alat

Nama alat Jumlah Air (kg/jam)

Fat Splitting Tank 8431,2508

Total 8431,2508

 Air untuk berbagai kebutuhan a. Kebutuhan air domestik

Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 ltr/hari …... (Met Calf & Eddy, 1991)

Diambil 100 ltr/hari x

jam hari

24 1

= 4,167 ρair = 996,23 kg/m3

= 0,99623 kg/liter Jumlah karyawan = 145 orang

Maka total air domestik = 4,167 x 145 = 604,215 ltr/jam x 0,99623 kg/liter = 601,93 kg/jam

b. Kebutuhan air laboratorium

Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 ltr/hari. (Metcalf & Eddy 1991) Maka diambil 1300 ltr/hari = 54,17 kg/jam

c. Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah

Kebutuhan air untuk kantin dan tempat ibadah adalah 400 – 120 ltr/hari. (Metcalf & Eddy, 1991) Maka diambil 100 ltr/hari = 4,167 kg/jam

ρair = 996,23 kg/m3 = 0,99623 kg/liter Pengunjung rata –rata = 110 orang

Maka total kebutuhan airnya = 4,167 x 110

= 458,333 ltr/jam x 0,99623 kg/ltr = 456,6 kg/jam

d. Kebutuhan air poliklinik

Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 1000 – 1500 ltr/hari. (Metcalf & Eddy, 1991) Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam

Tabel 7.4 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan

Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)

Domestik dan Kantor 601,93

Laboratorium 54,17

Kantin dan tempat ibadah 456,6

Poliklinik 50

Total 1162,7

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 2738,4971 + 348,5113 + 8431,2508 +1162,7 = 12680,969 kg/jam

Sumber air untuk pabrik pembuatan gliserol dari cpo dan air adalah dari Sungai Belawan kec. Medan Belawan, Medan, Propinsi Sumatera Utara. Adapun kualitas air Sungai Cidanau dapat dilihat pada tabel 7.5 sebagai berikut.

Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli Labuan, Medan

No Parameter Jumlah (mg/l)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. Alkalinitas Aluminium Arsen Bikarbonat Karbonat (CO3) Clorida (Cl) Calsium (Ca) CO2 Bebas PH Ignation Residu Kesadahan Total Kesadahan Kalsium Kesadahan Magnesium Kekeruhan Magnesium (Mg) Nitrat (NO3) Suspensi Water Sulfat (SO4) Total Solid Zat Organik Tembaga Seng (Zn) Ferrum (Cu) Amoniak (NH3) Timbal (Pb) 69,28 0,004 Tidak nyata 84,520 Tidak nyata 10,03 10,5 7,340 6,500 200,00 4,500 10,5 25,39 290 NTU 26,290 Tidak nyata Tidak nyata 99,360 216,400 2,250 Tidak nyata Tidak nyata Tidak nyata Tidak nyata Tidak nyata

26. 27.

Oksigen Terlarut Nitrit

Tidak nyata Tidak nyata

(Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 2008)

Unit Pengolahan Air

Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan vinil asetat ini diperoleh dari sungai cidanau yang terletak di kawasan pabrik. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water reservoar) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) :

1. Screening 2. Sedimentasi

3. Koagulasi dan flokulasi 4. Filtrasi

5. Demineralisasi 6. Deaerasi

= Rp 117.086.693.640,- + Rp 1.318.544.840.539,- = Rp 1.435.631.534.180,-

LE.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

LE.4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = Total penjualan – Total biaya produksi

= Rp 1.811.338.512.984,- – Rp 1.435.631.534.180,- = Rp 375.706.978.804,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 × Rp 375.706.978.804,-

= Rp 1.878.534.894,-

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

Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 373.828.443.910,-

LE.4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000. Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi. 2004):

 Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 .

 Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 .

 Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 . Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 30   (Rp 373.828.443.910,-) = Rp 112.148.533.173,-

LE.4.3 Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 373.828.443.910,- – Rp 112.148.533.173,- = Rp 261.679.910.737,-

LE.5.1 Profit Margin (PM) PM = penjualan Total pajak sebelum Laba

 100 

PM = 100%

,-8.512.984 Rp1.811.33 443.910,-Rp373.828. _

PM = 20,64 %

LE.5.2 Break Even Point (BEP)

BEP = Variabel Biaya Penjualan Total Tetap Biaya

  100 

BEP = ,-840.539 1.318.544. Rp ,-8.512.984 Rp1.811.33 ,-693.640 Rp117.086.

  100 

BEP = 23,76 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 23,76 %  58.000 ton/tahun = 13780 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 23,76 % × Rp 1.811.338.512.984,- = Rp 430.370.050.201,-

LE.5.3 Return on Investment (ROI)

ROI =

Investasi Modal Total pajak setelah Laba

 100  ROI =

2.693 970.100.64 Rp 0.737,-261.679.91 Rp

 100  ROI = 26,97 %

LE.5.4 Pay Out Time (POT)

POT = 1tahun 0,2697

1 _

POT = 3,7 tahun

LE.5.5 Return on Network (RON)

RON =

sendiri Modal

pajak setelah Laba

RON =

5.616 582.060.38 Rp

0.737,-261.679.91

Rp

 100  RON = 44,96 %

LE.5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

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

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun.

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

Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP

Kapasitas (%)

Biaya Tetap (Rp)

Biaya Variabel (Rp)

Total Biaya Produksi (Rp)

Total Penjualan (Rp)

0 117.086.693.640 0 117.086.693.640 0

10 117.086.693.640 131.854.484.054 248.941.177.694 181.133.851.298 20 117.086.693.640 263.708.968.108 380.795.661.748 362.267.702.597 30 117.086.693.640 395.563.452.162 512.650.145.802 543.401.553.895 40 117.086.693.640 527.417.936.216 644.504.629.856 724.535.405.194 50 117.086.693.640 659.272.420.270 776.359.113.910 905.669.256.492 60 117.086.693.640 791.126.904.324 908.213.597.964 1.086.803.107.790 70 117.086.693.640 922.981.388.378 1.040.068.082.018 1.267.936.959.089 80 117.086.693.640 1.054.835.872.431 1.171.922.566.072 1.449.070.810.387 90 117.086.693.640 1.186.690.356.485 1.303.777.050.126 1.630.204.661.686 100 117.086.693.640 1.318.544.840.539 1.435.631.534.180 1.811.338.512.984

Gambar LE.4 Grafik BEP 0

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

B

iay

a

(Rp M

ili

ar)

Kapasitas Produksi (%) Biaya Tetap

Biaya Variabel

Biaya Produksi

Total Penjualan

BEP = 23,76%

Tabel LE.12 Data Perhitungan IRR Tahun

Laba Sebelum

Pajak (Rp) Pajak (Rp)

Laba Setelah Pajak (Rp)

Deprisiasi (Rp)

Net cash flow

(Rp) P/F 35% PV (Rp) P/F 36% PV (Rp)

0 - - - - 970.100.642.693 - 970.100.642.693 - 970.100.642.693

1 373.828.443.910 112.148.533.173 261.679.910.737 25.862.306.429 287.542.217.166 0,7407 212.994.234.938 0,7353 211.428.100.857

2 411.211.288.301 123.363.386.490 287.847.901.811 25.862.306.429 313.710.208.239 0,5487 172.131.801.503 0,5407 169.609.757.915

3 452.332.417.131 135.699.725.139 316.632.691.992 25.862.306.429 342.494.998.421 0,4064 139.204.388.933 0,3975 136.156.227.110

4 497.565.658.844 149.269.697.653 348.295.961.191 25.862.306.429 374.158.267.620 0,3011 112.647.166.514 0,2923 109.370.377.876

5 547.322.224.729 164.196.667.419 383.125.557.310 25.862.306.429 408.987.863.739 0,2230 91.209.815.770 0,2149 87.905.465.718

6 602.054.447.202 180.616.334.161 421.438.113.041 25.862.306.429 447.300.419.470 0,1652 73.891.876.292 0,1580 70.691.281.589

7 662.259.891.922 198.677.967.577 463.581.924.345 25.862.306.429 489.444,230.774 0,1224 59.891.726.716 0,1162 56.876.236.986

8 728.485.881.114 218.545.764.334 509.940.116.780 25.862.306.429 535.802.423.209 0,0906 48.566.244.894 0,0854 45.781.857.204

9 801.334.469.226 240.400.340.768 560.934.128.458 25.862.306.429 586.796.434.887 0,0671 39.398.850.418 0,0628 36.866.956.904

10 881.467.916.148 264.440.374.844 617.027.541.304 25.862.306.429 642.889.847.732 0,0497 31.974.140.769 0,0462 29.699.386.891

11.809.604.054 -15.714.993.643

IRR = 35 + 26.048.417.957 x (36 – 35) = 35,43 % 26.048.417.957– (-605.301.472))