Pra Rancangan Pabrik Gas Produser Dari Gasifikasi Kayu Kaliandra Kapasitas 1.300.00Nm3/Tahun.
DAFTAR ISI
Halaman Judul..................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii
Kata Pengantar .................................................................................................... iii
Daftar Isi.............................................................................................................. iv
Daftar Tabel ........................................................................................................ vi
Daftar Gambar ..................................................................................................... viii
Intisari ................................................................................................................. ix
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................. 1
1.2. Kapasitas Perancangan ............................................................. 4
1.3. Lokasi ...................................................................................... 4
1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 7
1.5. Kegunaan Produk ..................................................................... 13
1.6. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ....................... 13
BAB II
DESKRIPSI PROSES ............................................................... ...... 16
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 16
2.1.1
Spesifikasi Bahan Baku................................................ 16
2.1.2
Spesifikasi Produk........................................................ 17
2.2. Konsep Proses .......................................................................... 17
2.2.1
Dasar Reaksi................................................................. 17
2.2.2
Kondisi Operasi ............................................................ 18
2.2.3
Tinjauan Termodinamika ............................................. 19
2.2.4
Tinjauan Kinetika ......................................................... 21
2.3. Langkah Proses ........................................................................ 22
2.3.1 Diagram Alir Proses ........................................................ 22
2.3.2 Deskripsi Proses .............................................................. 22
2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan .............................................. 22
iv
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES.......................................... 38
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM........... 46
4.1. Unit Pengadaan Air .................................................................. 46
4.1.1 Air Pendingin .................................................................. 47
4.1.2 Air Proses ........................................................................ 47
4.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi.................................. 48
4.2. Unit Pengadaan Listrik ............................................................. 50
4.3. Unit Pengolahan Limbah.......................................................... 52
4.4. Laboratorium ............................................................................ 52
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN...................................................... 58
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................... 58
5.2
Struktur Organisasi .................................................................. 58
5.3
Tugas dan Wewenang .............................................................. 59
5.3.1
Pemegang Saham ......................................................... 59
5.3.2
Kepala Bagian .............................................................. 60
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 60
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 62
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 62
5.6.1 Penggolongan Jabatan dan Tingkat Pendidikan Minimal 62
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................ 62
BAB VI
ANALISA EKONOMI..................................................................... 64
Daftar Pustaka ..................................................................................................... xiii
Lampiran
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Karakteristik Tipe Gasifier............................................................... 10
Tabel 1.2
Contoh Komposisi Gas Produser Hasil Gasifikasi Biomassa........... 13
Tabel 1.3
Sifat Fisika Gas Produser.................................................................. 14
Tabel 2.1
Neraca Massa Gasifier...................................................................... 24
Tabel 2.2
Neraca Massa Cyclone...................................................................... 25
Tabel 2.3
Neraca Massa Spray Tower 1........................................................... 25
Tabel 2.4
Neraca Massa Spray Tower 2........................................................... 26
Tabel 2.5
Neraca Massa Filter.......................................................................... 26
Tabel 2.6
Neraca Massa Kondenser Parsial...................................................... 27
Tabel 2.7
Neraca Massa Water Seal................................................................. 27
Tabel 2.8
Neraca Massa Bak Air...................................................................... 27
Tabel 2.9
Neraca Massa Total.......................................................................... 28
Tabel 2.10 Neraca Panas Gasifier....................................................................... 29
Tabel 2.11 Neraca Panas Cyclone....................................................................... 29
Tabel 2.12 Neraca Panas Spray Tower 1............................................................ 30
Tabel 2.13 Neraca Panas Spray Tower 2............................................................ 30
Tabel 2.14 Neraca Panas Filter........................................................................... 31
Tabel 2.15 Neraca Panas Kondenser Parsial....................................................... 31
Tabel 2.16 Neraca Panas Water Seal.................................................................. 32
Tabel 2.17 Neraca Panas Bak Air....................................................................... 32
Tabel 2.18 Neraca Panas Total........................................................................... 32
Tabel 3.1
Spesifikasi Gudang timbun kayu kaliandra..................................... 39
Tabel 3.2
Spesifikasi Gasifiers......................................................................... 39
Tabel 3.3
Spesifikasi Cyclone........................................................................... 41
Tabel 3.4
Spesifikasi Spray Tower................................................................... 41
Tabel 3.5
Spesifikasi Filter............................................................................... 42
Tabel 3.6
Spesifikasi Kondenser Parsial........................................................... 43
Tabel 3.7
Spesifikasi Gas Holder..................................................................... 44
Tabel 3.8
Spesifikasi Blower dan Pompa Proses.............................................. 45
vi
Tabel 4.1
Jumlah Kebutuhan Air Proses........................................................... 48
Tabel 4.2
Spesifikasi Pompa Utilitas................................................................ 49
Tabel 4.3
Total Kebutuhan Listrik Proses dan Utilitas..................................... 50
Tabel 4.4
Total Kebutuhan Listrik Pabrik........................................................ 51
Tabel 5.1
Jadwal Pembagian Kelompok Shift.................................................. 61
Tabel 5.2
Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah, dan Gaji Karyawan........ 63
Tabel 6.1
Indeks Harga Alat............................................................................. 64
Tabel 6.2
Harga Pembelian Peralatan Proses................................................... 65
Tabel 6.3
Harga Pembelian Peralatan Utilitas.................................................. 66
Tabel 6.4
Kesimpulan Analisa Kelayakan........................................................ 68
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Konsumsi Energi per Jenis Bahan Bakar di Indonesia................... 1
Gambar 1.2
Peta Lokasi Pabrik Gas Produser................................................... 7
Gambar 1.3
Pohon Turunan Gas Produser dari Gasifikasi Biomassa................ 8
Gambar 1.4
Perubahan komposisi produk gas karena rasio oksigen................. 9
Gambar 1.5
Skema Gasifier (a) updraft (b) downdraft...................................... 11
Gambar 1.6
Skema Fluid-Bed Gasifier.............................................................. 12
Gambar 1.7
Skema Entrained Bed Gasifier....................................................... 12
Gambar 2.1
Tahap-tahap proses gasifikasi........................................................ 18
Gambar 2.2
Diagram Alir Kualitatif.................................................................. 33
Gambar 2.3
Diagram Alir Kuantitatif................................................................ 34
Gambar 2.4
Diagram Alir Proses....................................................................... 35
Gambar 2.5
Tata Letak Peralatan Proses........................................................... 37
Gambar 2.6
Sketsa Tata Letak Pabrik................................................................ 37
Gambar 4.1
Ilustrasi skema pengolahan air....................................................... 46
Gambar 4.2
Blok diagram pengolahan limbah cair........................................... 52
Gambar 5.1
Struktur Organisasi Perusahaan...................................................... 59
Gambar 6.1
Chemical Engineering Plant Cost Index........................................ 65
Gambar 6.2
Grafik Analisa Kelayakan.............................................................. 68
vii
INTISARI
Furqon Mubarok Wazirul Umam dan Muhammad Akvis Fauzi, 2016,
Prarancangan Pabrik Gas Produser dari Gasifikasi Kaliandra Kapasitas
1.300.000 Nm3/Tahun. Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Kayu kaliandra (Calliandra callothyrsus) merupakan salah satu kayu jenis kayu
yang dapat digunakan untuk memproduksi gas produser melalui proses gasifikasi. Gas
produser tersebut dimanfaatkan sebagai subtitusi bahan bakar mesin gas genset untuk
produksi listrik. Berdasarkan kebutuhan konsumen, pabrik gas produser dirancang dengan
kapasitas 1.300.000 Nm3/tahun.
Pabrik direncanakan berdiri di sekitar perkebunan kayu kaliandra Desa Selengen,
Kecamatan Kayangan, Kabupaten Lombok Utara dan dibangun di atas tanah seluas 1000
m2, pabrik beroperasi selama 12 jam per hari dan 350 hari per tahun dengan kebutuhan
kayu kaliandra 0,41 kg/ Nm3 produk, udara 0,91 kg/ Nm3 produk, dan jumlah tenaga
kerja 0,06 manhour/Nm3 produk. Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 4,16 kg/Nm3
produk, listrik sebesar 0,02 kWh/Nm3 produk. Kayu kaliandra diperoleh dari kebun
kaliandra seluas 40 ha. Pengujian bahan baku dan produk dilakukan di laboratorium
untuk menjaga kualitas produk, meliputi analisis ultimate, proximate, dan distribusi
ukuran biomassa, uji kualitas gas produser dan uji analisa limbah yang dihasilkan. Untuk
mendukung kegiatan produksi kesehatan dan keselamatan kerja sangat diutamakan.
Pabrik ini dilengkapai alat K3 meliputi alat perlindungan diri dan alat pemadam
kebakaran.
Gasifikasi biomassa adalah reaksi kimia pada temperatur 800 - 1200 °C antara
biomassa dengan media penggasifikasi sebesar 20% - 30% dari kebutuhan stoikiometri
pembakaran sempurna. Proses gasifikasi menghasilkan gas produser dan sebagian kecil
kandungan partikel padat, abu dan tar. Gas produser tersebut mensuplai kebutuhan bahan
bakar mesin gas-genset untuk produksi listrik. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan
baku kayu kaliandra dan udara, pembentukan gas produser dalam gasifier jenis fixed bed
down-draft, pemurnian gas produser, dan pemasukan gas ke mesin gas-genset. Pemurnian
gas produser dilakukan hingga bebas kandungan tar dan abu, temperatur gas di bawah 40
o
C agar tidak mengurangi performansi dan umur mesin gas-genset.
Bentuk perusahaan adalah CV (Perseroan Komanditer) dengan struktur organisasi
line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari
karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai konstruksi di awal 2017 dan bisa
beroperasi pada awal tahun 2018 dengan umur pabrik 10 tahun. Modal tetap pabrik
sebesar Rp. 1.090.157.344,- dan total biaya produksi sebesar Rp. 951,-/Nm3 produk.
Analisis kelayakan menunjukkan bahwa ROI sebelum pajak 37,22% dan setelah pajak
27,92%. POT sebelum pajak 1 tahun sebesar 2,12 tahun dan setelah pajak 2,64 tahun,
BEP 49,13%, SDP 32,74% dan DCF sebesar 33,77%. Berdasarkan nilai parameterparameter di atas maka pabrik ini dapat dipertimbangkan untuk realisasi
pembangunannya.
vii
Halaman Judul..................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii
Kata Pengantar .................................................................................................... iii
Daftar Isi.............................................................................................................. iv
Daftar Tabel ........................................................................................................ vi
Daftar Gambar ..................................................................................................... viii
Intisari ................................................................................................................. ix
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................. 1
1.2. Kapasitas Perancangan ............................................................. 4
1.3. Lokasi ...................................................................................... 4
1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 7
1.5. Kegunaan Produk ..................................................................... 13
1.6. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ....................... 13
BAB II
DESKRIPSI PROSES ............................................................... ...... 16
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 16
2.1.1
Spesifikasi Bahan Baku................................................ 16
2.1.2
Spesifikasi Produk........................................................ 17
2.2. Konsep Proses .......................................................................... 17
2.2.1
Dasar Reaksi................................................................. 17
2.2.2
Kondisi Operasi ............................................................ 18
2.2.3
Tinjauan Termodinamika ............................................. 19
2.2.4
Tinjauan Kinetika ......................................................... 21
2.3. Langkah Proses ........................................................................ 22
2.3.1 Diagram Alir Proses ........................................................ 22
2.3.2 Deskripsi Proses .............................................................. 22
2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan .............................................. 22
iv
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES.......................................... 38
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM........... 46
4.1. Unit Pengadaan Air .................................................................. 46
4.1.1 Air Pendingin .................................................................. 47
4.1.2 Air Proses ........................................................................ 47
4.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi.................................. 48
4.2. Unit Pengadaan Listrik ............................................................. 50
4.3. Unit Pengolahan Limbah.......................................................... 52
4.4. Laboratorium ............................................................................ 52
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN...................................................... 58
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................... 58
5.2
Struktur Organisasi .................................................................. 58
5.3
Tugas dan Wewenang .............................................................. 59
5.3.1
Pemegang Saham ......................................................... 59
5.3.2
Kepala Bagian .............................................................. 60
5.4
Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 60
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 62
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 62
5.6.1 Penggolongan Jabatan dan Tingkat Pendidikan Minimal 62
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................ 62
BAB VI
ANALISA EKONOMI..................................................................... 64
Daftar Pustaka ..................................................................................................... xiii
Lampiran
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Karakteristik Tipe Gasifier............................................................... 10
Tabel 1.2
Contoh Komposisi Gas Produser Hasil Gasifikasi Biomassa........... 13
Tabel 1.3
Sifat Fisika Gas Produser.................................................................. 14
Tabel 2.1
Neraca Massa Gasifier...................................................................... 24
Tabel 2.2
Neraca Massa Cyclone...................................................................... 25
Tabel 2.3
Neraca Massa Spray Tower 1........................................................... 25
Tabel 2.4
Neraca Massa Spray Tower 2........................................................... 26
Tabel 2.5
Neraca Massa Filter.......................................................................... 26
Tabel 2.6
Neraca Massa Kondenser Parsial...................................................... 27
Tabel 2.7
Neraca Massa Water Seal................................................................. 27
Tabel 2.8
Neraca Massa Bak Air...................................................................... 27
Tabel 2.9
Neraca Massa Total.......................................................................... 28
Tabel 2.10 Neraca Panas Gasifier....................................................................... 29
Tabel 2.11 Neraca Panas Cyclone....................................................................... 29
Tabel 2.12 Neraca Panas Spray Tower 1............................................................ 30
Tabel 2.13 Neraca Panas Spray Tower 2............................................................ 30
Tabel 2.14 Neraca Panas Filter........................................................................... 31
Tabel 2.15 Neraca Panas Kondenser Parsial....................................................... 31
Tabel 2.16 Neraca Panas Water Seal.................................................................. 32
Tabel 2.17 Neraca Panas Bak Air....................................................................... 32
Tabel 2.18 Neraca Panas Total........................................................................... 32
Tabel 3.1
Spesifikasi Gudang timbun kayu kaliandra..................................... 39
Tabel 3.2
Spesifikasi Gasifiers......................................................................... 39
Tabel 3.3
Spesifikasi Cyclone........................................................................... 41
Tabel 3.4
Spesifikasi Spray Tower................................................................... 41
Tabel 3.5
Spesifikasi Filter............................................................................... 42
Tabel 3.6
Spesifikasi Kondenser Parsial........................................................... 43
Tabel 3.7
Spesifikasi Gas Holder..................................................................... 44
Tabel 3.8
Spesifikasi Blower dan Pompa Proses.............................................. 45
vi
Tabel 4.1
Jumlah Kebutuhan Air Proses........................................................... 48
Tabel 4.2
Spesifikasi Pompa Utilitas................................................................ 49
Tabel 4.3
Total Kebutuhan Listrik Proses dan Utilitas..................................... 50
Tabel 4.4
Total Kebutuhan Listrik Pabrik........................................................ 51
Tabel 5.1
Jadwal Pembagian Kelompok Shift.................................................. 61
Tabel 5.2
Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah, dan Gaji Karyawan........ 63
Tabel 6.1
Indeks Harga Alat............................................................................. 64
Tabel 6.2
Harga Pembelian Peralatan Proses................................................... 65
Tabel 6.3
Harga Pembelian Peralatan Utilitas.................................................. 66
Tabel 6.4
Kesimpulan Analisa Kelayakan........................................................ 68
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Konsumsi Energi per Jenis Bahan Bakar di Indonesia................... 1
Gambar 1.2
Peta Lokasi Pabrik Gas Produser................................................... 7
Gambar 1.3
Pohon Turunan Gas Produser dari Gasifikasi Biomassa................ 8
Gambar 1.4
Perubahan komposisi produk gas karena rasio oksigen................. 9
Gambar 1.5
Skema Gasifier (a) updraft (b) downdraft...................................... 11
Gambar 1.6
Skema Fluid-Bed Gasifier.............................................................. 12
Gambar 1.7
Skema Entrained Bed Gasifier....................................................... 12
Gambar 2.1
Tahap-tahap proses gasifikasi........................................................ 18
Gambar 2.2
Diagram Alir Kualitatif.................................................................. 33
Gambar 2.3
Diagram Alir Kuantitatif................................................................ 34
Gambar 2.4
Diagram Alir Proses....................................................................... 35
Gambar 2.5
Tata Letak Peralatan Proses........................................................... 37
Gambar 2.6
Sketsa Tata Letak Pabrik................................................................ 37
Gambar 4.1
Ilustrasi skema pengolahan air....................................................... 46
Gambar 4.2
Blok diagram pengolahan limbah cair........................................... 52
Gambar 5.1
Struktur Organisasi Perusahaan...................................................... 59
Gambar 6.1
Chemical Engineering Plant Cost Index........................................ 65
Gambar 6.2
Grafik Analisa Kelayakan.............................................................. 68
vii
INTISARI
Furqon Mubarok Wazirul Umam dan Muhammad Akvis Fauzi, 2016,
Prarancangan Pabrik Gas Produser dari Gasifikasi Kaliandra Kapasitas
1.300.000 Nm3/Tahun. Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Kayu kaliandra (Calliandra callothyrsus) merupakan salah satu kayu jenis kayu
yang dapat digunakan untuk memproduksi gas produser melalui proses gasifikasi. Gas
produser tersebut dimanfaatkan sebagai subtitusi bahan bakar mesin gas genset untuk
produksi listrik. Berdasarkan kebutuhan konsumen, pabrik gas produser dirancang dengan
kapasitas 1.300.000 Nm3/tahun.
Pabrik direncanakan berdiri di sekitar perkebunan kayu kaliandra Desa Selengen,
Kecamatan Kayangan, Kabupaten Lombok Utara dan dibangun di atas tanah seluas 1000
m2, pabrik beroperasi selama 12 jam per hari dan 350 hari per tahun dengan kebutuhan
kayu kaliandra 0,41 kg/ Nm3 produk, udara 0,91 kg/ Nm3 produk, dan jumlah tenaga
kerja 0,06 manhour/Nm3 produk. Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 4,16 kg/Nm3
produk, listrik sebesar 0,02 kWh/Nm3 produk. Kayu kaliandra diperoleh dari kebun
kaliandra seluas 40 ha. Pengujian bahan baku dan produk dilakukan di laboratorium
untuk menjaga kualitas produk, meliputi analisis ultimate, proximate, dan distribusi
ukuran biomassa, uji kualitas gas produser dan uji analisa limbah yang dihasilkan. Untuk
mendukung kegiatan produksi kesehatan dan keselamatan kerja sangat diutamakan.
Pabrik ini dilengkapai alat K3 meliputi alat perlindungan diri dan alat pemadam
kebakaran.
Gasifikasi biomassa adalah reaksi kimia pada temperatur 800 - 1200 °C antara
biomassa dengan media penggasifikasi sebesar 20% - 30% dari kebutuhan stoikiometri
pembakaran sempurna. Proses gasifikasi menghasilkan gas produser dan sebagian kecil
kandungan partikel padat, abu dan tar. Gas produser tersebut mensuplai kebutuhan bahan
bakar mesin gas-genset untuk produksi listrik. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan
baku kayu kaliandra dan udara, pembentukan gas produser dalam gasifier jenis fixed bed
down-draft, pemurnian gas produser, dan pemasukan gas ke mesin gas-genset. Pemurnian
gas produser dilakukan hingga bebas kandungan tar dan abu, temperatur gas di bawah 40
o
C agar tidak mengurangi performansi dan umur mesin gas-genset.
Bentuk perusahaan adalah CV (Perseroan Komanditer) dengan struktur organisasi
line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari
karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai konstruksi di awal 2017 dan bisa
beroperasi pada awal tahun 2018 dengan umur pabrik 10 tahun. Modal tetap pabrik
sebesar Rp. 1.090.157.344,- dan total biaya produksi sebesar Rp. 951,-/Nm3 produk.
Analisis kelayakan menunjukkan bahwa ROI sebelum pajak 37,22% dan setelah pajak
27,92%. POT sebelum pajak 1 tahun sebesar 2,12 tahun dan setelah pajak 2,64 tahun,
BEP 49,13%, SDP 32,74% dan DCF sebesar 33,77%. Berdasarkan nilai parameterparameter di atas maka pabrik ini dapat dipertimbangkan untuk realisasi
pembangunannya.
vii