PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI BATANG JAGUNG DENGAN PROSES FAST PYROLISIS (PIROLISIS CEPAT) DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 2000 TON TAHUN

  PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIO OIL DARI BATANG JAGUNG DENGAN PROSES FAST PYROLISIS (PIROLISIS CEPAT) DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 2000 TON/ TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : RICO CHANDRA 080405102 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio-Oil dari Batang Jagung Dengan

  Proses Pyrolisis Kapasitas 2000 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.

  Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

  3. Bapak Dr. Ir. Irvan, M.Si Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.

  4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU.

  5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Kimia FT USU 6.

  Dan yang paling istimewa Orang tua saya yaitu Ayahanda M.Siahaan dan Ibunda O. Simatupang yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.

  7. Adik penulis yaitu Anda, Arta, Eben yang selalu memberikan dukungan, semangat dan motivasi kepada penulis.

  8. Kepada namboru, amang boru, uda, inang uda,tulang, nantulang yang memberikan semangat kepada penulis

  9. Sahabat diskusi penulis yaitu Nimrod Sitorus,ST yang memberikan masukan, motivasi, dan kepedulian kepada penulis untuk berkreasi dan menjadi lebih baik lagi.

  10. Teman seperjuangan Elna Eliana Sinaga sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Semangat kawan.

  11. Teman-teman stambuk ‘06 tanpa terkecuali. Terimakasih buat kebersamaan dan semangatnya.

  12. Adik-adik stambuk 07,08,09,10 dan semua kakak dan abang senior yang banyak memberi masukan.

  13. Spesial buat Natalia N. Terima kasih buat semangatnya.

  14. Seluruh pihak yang tidak disebutkan satu persatu namanya yang juga turut memberikan bantuan dan semangat kepada penulis dalam menyelesaiakan 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, 2012 Penulis

  Rico Chandra 080405102

INTISARI

  Pra rancangan pabrik pembuatan bio-oil melalui proses pyrolisis dari batang jagung ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 2.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Proses yang digunakan adalah pirolisis cepat tipe Fluidized Bed dengan kondisi operasi pada tekanan 4 atm dan temperatur

  o

  480

  C. Konversi reaksi yang terjadi dalam reaktor sebesar 100% dengan menggunakan Fluidizing Gas. Lokasi pabrik yang direncanakan di desa Sei Mangkei, Kecamatan Bosar

  Maligas, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara dengan luas tanah yang

  2 dibutuhkan sebesar 14.900 m .

  Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 121 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis yang dipimpin oleh direktur utama

  Hasil analisa terhadap aspek ekonomi diperoleh data sebagai berikut:

• : Rp 42.904.428.083,-

  Total Modal Investasi

• : Rp 14.682.344.461.,-

  Biaya Produksi : Rp 24.386.382.979,-

• : Rp 6.776.362.828,-

  Hasil Penjualan per tahun

  Laba Bersih

• : 39,5939 %

  Profit Margin (PM)

• : 57,79 %

  Break Even Point (BEP)

• : 15,7941 %

  Return on Investment (ROI)

• : 6 tahun

  Pay Out Time (POT)

• : 26,3235 %

  Return on Network (RON) Internal Rate on Return (IRR) : 22,9255 

• Berdasarkan hasil analisa aspek ekonomi maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan bio-oil melalui proses pyrolisis dari batang jagung layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI

  KATA PENGANTAR ................................................................................. i

  INTISARI .................................................................................................... iii DAFTAR ISI ............................................................................................... iv DAFTAR TABEL ....................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................... x

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 I-1 Latar Belakang ...........................................................................

  1.2 I-3 Perumusan Masalah ....................................................................

  1.3 I-4 Tujuan Pra Rancangan Pabrik .....................................................

  1.4 I-4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ...................................................

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 II-1 Bio-Oil .......................................................................................

  2.2 II-2 Spesifikasi Bio-Oil untuk Bahan Bakar .......................................

  2.3 II-3 Perbandingan Karakteristik Bio-Oil dengan Diesel-Oil ...............

  2.4 II-3 Potensi Batang Jagung Menjadi Bio-Oil......................................

  2.5 II-4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .............................................

  2.5.1 II-4 Bahan Baku yang Digunakan .................................................

  2.5.2 II-5 Produk Utama ........................................................................

  2.5.3 II-5 Produk Samping .....................................................................

  2.6 Proses Pembuatan Bio-Oil ..........................................................

  II-8 2.7.1 Tipe Circulating Fluid Bed.....................................................

  II-8 2.7.2 Tipe Fluidized Bed (Unggun Terfluidisasi) .............................

  II-9 2.7.3 Tipe Vacuum Pyrolizer ..........................................................

  II-10 2.8 Pemilihan Tipe Proses ................................................................

  II-11 2.9 Deskripsi Proses .........................................................................

  II-11

  BAB III NERACA MASSA

  7.1.3 Klarifikasi .............................................................................. VII-5

  VI-8

  6.2.1 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Bio-Oil ...............

  VI-9 BAB VII UTILITAS ...................................................................................

  VII-1

  7.1 Kebutuhan Air ............................................................................ VII-1

  7.1.1 Screening ............................................................................... VII-4

  7.1.2 Sedimentasi ............................................................................ VII-5

  7.1.4 Filtrasi .................................................................................... VII-6

  VI-1

  7.2 Kebutuhan Bahan Kimia ............................................................. VII-7

  7.3 Kebutuhan Listrik ....................................................................... VII-7

  7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ............................................................. VII-8

  7.5 Pengolahan Limbah .................................................................... VII-9

  7.5.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-10

  7.5.2 Bak Penetralan ....................................................................... VII-11

  7.5.3 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-11

  6.2 Keselamatan Kerja ......................................................................

  6.1 Instrumentasi ..............................................................................

  3.1 Knife cutter (KC-103) .................................................................

  3.5 Knock Out Drum (KO-208) ........................................................

  III-1

  3.2 Vibrating Screen (VS-104) .........................................................

  III-1

  3.3 Reaktor (R-201) ..........................................................................

  III-2

  3.4 Cyclone (CY-205) ......................................................................

  III-2

  III-3

  BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ....................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ............... VI-1

  BAB IV NERACA ENERGI

  4.1 Neraca Energi Pada Reaktor Pyrolisis (R-201) ............................

  IV-1

  4.2 Neraca Energi Pada Cooler (E-204) ............................................

  IV-1

  4.3 Neraca Energi Pada Condenser (E-207) ......................................

  IV-2

  7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-13

  BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1

  10.1.3 Biaya Tetap (BT)/ Fixed Cost (FC) ....................................... X-4

  9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-12

  9.7 Analisa Jabatan ........................................................................... IX-14

  9.8 Kesejahteraan, Pengaturan Gaji Staf Dan Karyawan ................... IX-14

  BAB X Analisa Ekonomi .............................................................................. X-1

  10.1 Modal Investasi......................................................................... X-1

  10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) ......... X-1

  10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) .................................... X-3

  10.1.4 Biaya Variabel (BV)/ Variabel Cost (VC) ............................. X-4

  IX-6

  10.2 Total Penjualan (Total Sales) .................................................... X-5

  10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ...................................................... X-5

  10.4 Analisa Aspek Ekonomi ........................................................... X-5

  10.4.1 Profit Margin (PM) ............................................................... X-5

  10.4.2 Break Evan Point (BEP) ....................................................... X-6

  10.4.3 Return On Investmen (ROI) .................................................. X-6

  10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................. X-7

  9.5 Sistem Kerja ............................................................................... IX-11

  9.4 Uraian Tugas, Wewenang, Dan Tanggung Jawab .......................

  8.1 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-5

  IX-2

  8.2 Tata Letak Pabrik........................................................................ VIII-8

  8.3 Tata Letak Peralatan ................................................................... VIII-9

  8.4 Perincian Luas Area Pabrik ......................................................... VIII-10 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ...............

  IX-1

  9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................

  IX-1

  9.1.1 Bentuk Organisasi Garis .........................................................

  9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ................................................

  IX-4

  IX-2

  9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ...........................................

  IX-3

  9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ..................................

  IX-3

  9.2 Manajemen Perusahaan ..............................................................

  IX-3

  9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ......................................................

  10.4.5 Return On Network (RON) ................................................... X-7

  10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................... X-7 BAB XI KESIMPULAN...............................................................................

  XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS.................................. LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................ LE-1

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur Kimia Bio-oil ..............................................................

  II-1 Gambar 2.2 Tipe Reaktor Circulating Fluid Bed ...........................................

  II-9 Gambar 2.3 Reaktor Pyrolisis Unggun Fluidisasi (Fluidized Bed) .................

  II-10 Gambar 2.4 Vacuum Pyrolizer ......................................................................

  II-11 Gambar 6.1 Instrumentasi Pada Reaktor ........................................................

  VI-5 Gambar 6.2 Instrumentasi Pada Combuster ...................................................

  VI-6 Gambar 6.3 Instrumentasi Pada Cooler dan Condensor .................................

  VI-6 Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Storage Tank ...............................................

  VI-7 Gambar 6.5 Instrumentasi Pada Kompresor, Blower, dan Pompa ..................

  VI-7 Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Knock Out Drum .........................................

  VI-8

Gambar 7.1 Proses Pengolahan Limbah ........................................................ VII-10Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik ..................................................................... VIII-6Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Pembuatan Bio-Oil ........................................ VIII-11Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Bio-Oil…………………. IX-10

  Gambar LA.1 Diagram Alur Knife cutter (KC-103) ...................................... LA-2 Gambar LA.2 Diagram Alur Vibrating Screen (VS-104) ............................... LA-3 Gambar LA.3 Diagram Alur Reaktor Pyrolisis (R-201) ................................. LA-4 Gambar LA.4 Diagram Alur Cyclone (CY-205) ............................................ LA-7 Gambar LA.5 Diagram alur Knock Out Drum (KO-208) ............................... LA-8 Gambar LB.1 Reaktor Pyrolisis (R-201) ....................................................... LB-3 Gambar LB.2 Cooler (E-204) ........................................................................ LB-16 Gambar LB.3 Condensor (E-207).................................................................. LB-21 Gambar LE.1 Grafik Break Event Point ........................................................ LE-25

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Impor Minyak Solar di Sumatera Utara ......................................... I-2Tabel 1.2 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung di Sumatera Utara ... I-3Tabel 1.3 Luasan Panen dan Produksi Tanaman Jagung di Indonesia ............ I-3 Tabel 2.1 Spesifikasi Bio-Oil Untuk Bahan Bakar .........................................

  II-2 Tabel 2.2 Perbandingan Karakteristik Bio-Oil dengan Bio-Diesel .................

  II-3 Tabel 2.3 Komposisi Organik Batang Jagung ................................................

  II-4 Tabel 2.4 Rendemen Bio-Oil dari beberapa jenis bahan baku ........................

  II-4

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Knife Cutter (KC-103) ................................... III-1Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Vibrating Screen (VS-104) ............................. III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-201) .............................................

  III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Cyclone (CY-205) ..........................................

  III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO-208) ............................

  III-3 Tabel 4.1 Neraca Energi Pada Reaktor (R-201) .............................................

  IV-1 Tabel 4.2 Neraca Energi Pada Cooler (E-204) ...............................................

  IV-1 Tabel 4.3 Neraca Energi Pada Condensor (E-207) ........................................

  IV-2 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Bio-Oil ..............

  VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ..............................................

  VII-1 Tabe 7.2 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ....................................

  VII-3 Tabel 7.3 Kandungan Bahan Kimia Air Sungai Babolon ...............................

  VII-3 Tabel 7.4 Kebutuhan Listrik Pada Alat Utilitas .............................................

  VII-8

Tabel 8.1 Perincian Luas Area Pabrik ........................................................... VIII-10Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja dan Latar Belakang Pendidikan.................... IX-12Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan ............................................................... IX-15

  Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Knife cutter (KC-103) ................................ LA-3 Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Vibrating Screen (VS-104) ......................... LA-4 Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-201) .......................................... LA-6 Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Cyclone (CY-205) ....................................... LA-8 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KO-208) ......................... LA-9 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ................................................................... LB-1

  Tabel LB.2 Panas Pembentukan .................................................................... LB-2 Tabel LB.3 Kapasitas Panas Estimasi ............................................................ LB-2 Tabel LB.4 Neraca Panas Pada Reaktor Pyrolisis .......................................... LB-15 Tabel LB.5 Panas Pada Cooler ...................................................................... LB-20 Tabel LB.6 Panas Pada Condensor................................................................ LB-25 Tabel LC.1 Tempertur Fluida Panas dan Dingin Cooler ................................ LC-20 Tabel LC.2 Selisih Fluida Panas dan Fluida Dingin Pada Condensor ........... LC-35 Tabel LC.3 Blower ........................................................................................ LC-46 Tabel LC.4 Komposisi Gas Pada Knock Out Drum ....................................... LC-49 Tabel LC.5 Komposisi Cairan Pada Knock Out Drum ................................... LC-50 Tabel LD.1 Spesifikasi untuk Pompa-pompa utilitas .................................... LD-24 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya .......................... LE-2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................ LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-5 Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas .............................................. LE-6 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-9 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-11 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Per 3 Bulan ................................................ LE-14 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-16 Tabel LE.9 Biaya Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia ........................ LE-17 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU R I ........................... LE-18 Tabel LE.11 Biaya Tetap Perawatan ............................................................. LE-19 Tabel LE.12 Data Perhitungan BEP .............................................................. LE-24 Tabel LE.13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-26