TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK FURFURAL DARI TONGKOL JAGUNG KAPASITAS 10.000 TONTAHUN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK FURFURAL DARI TONGKOL JAGUNG KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

Dikerjakan oleh :

Nurul Intan Nurbaiti

I 1505003 Nugrahani Rah Prambasati

I 1505017

PROGRAM S1 NON REGULER TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

LAMPIRAN

INTISARI

Nurul Intan Nurbaiti dan Nugrahani Rah Prambasati, 2010, Prarancangan Pabrik Furfural dari Tongkol Jagung, Kapasitas 10.000 ton/tahun. Program Studi S1 Non Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Furfural banyak digunakan dalam industri kimia seperti bahan pembentuk resin cetak, sebagai senyawa intermediate pada pembuatan pyrole, pyrolidine, pyrilidine dan piperidine, sebagai bahan baku pembuatan senyawa furan yang lain seperti furfuryl alcohol, tetrahidrofuran dan furan resin, sebagai pelarut dalam industri pemurnian minyak pelumas, pemurnian minyak nabati dan hewani, resin dan wax. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik furfural dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dengan bahan tongkol jagung. Pabrik direncanakan berdiri di Pilangpayung, Jawa Tengah pada tahun 2012.

Reaksi pembentukan furfural dari pentosan yang terkandung dalam tongkol jagung terjadi melalui proses hidrolisa dan dehidrasi fase heterogen (padat-cair). Reaksi berlangsung di dalam reaktor batch pada suhu 206 o

C dan tekanan 18 atm dengan waktu tinggal dalam reaktor selama 60 menit dan menggunakan steam sebagai pemanas. Yield reaksi sebesar 80% terhadap pentosan. Produk yang dihasilkan adalah furfural dengan kadar furfural sebesar 99%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku tongkol jagung dan air, pembentukan furfural di dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan di dalam menara distilasi.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik yang berupa limbah cair dan padat. Limbah cair yang berupa filtrat dan distilat yang diolah di dalam unit pengolahan limbah. Limbah padat yang berupa sisa hasil proses diolah menjadi arang briket untuk bahan bakar boiler.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 58,8 % dan 44,1 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,45 dan 1,85 tahun, BEP (Break-even Point) 42,15 %, dan SDP (Shutdown Point) 26,86 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow ) sebesar 24,25 %. Dari tinjauan ekonomi pabrik tersebut cukup menarik untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia.

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik

Dalam rangka memasuki pembangunan jangka panjang, pemerintah menitikberatkan pembangunan nasional pada sektor industri. Dengan berbagai kebijakan yang diambil, pemerintah terus berupaya untuk menciptakan iklim segar bagi pertumbuhan industri, khususnya industri kimia. Pembangunan industri kimia ini ditekankan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, pemanfaatan sumber daya alam yang ada, menciptakan lapangan kerja, mendorong perkembangan industri lain dan ekspor.

Furfural merupakan senyawa kimia organik yang mempunyai rumus kimia

C 5 H 4 O 2 , dan dikenal sebagai 2-furfuraldehyde atau 2-furankarboksaldehid, kadang-kadang disebut furaldehid dan furanaldehid. Senyawa ini berfasa cair, berwarna kuning hingga kecoklatan yang kurang larut dalam air, namun larut dalam alkohol, eter dan benzena.

Furfural di dalam negeri saat ini dikonsumsi oleh beberapa industri minyak pelumas seperti PT Pertamina, PT Wiraswasta Gemilang Indonesia dan Mustika Makmur Petroleum Industry. Hingga saat ini kebutuhan furfural di Indonesia masih mengimpor dari negara lain seperti, Perancis, Finlandia, Italia, Spanyol, Hungaria, Argentina, Amerika, Jepang, dan Cina.

Bab I Pendahuluan

Furfural diperoleh dari limbah pertanian, seperti kulit biji gandum, tongkol jagung, sekam padi, bagasse, serbuk gergaji, tandan kosong kelapa sawit dan bahan lain yang mengandung serat. Bahan-bahan tersebut banyak terdapat di Indonesia, mengingat Indonesia adalah negara agraris dimana produk pertanian tersedia melimpah.

Agar suatu industri dapat berlangsung diperlukan kondisi yang baik mengenai harga produk dan harus menguntungkan dari segi teknis dan ekonominya. Adapun kebutuhan furfural dapat diproyeksikan pada Tabel 1.2. Salah satu bahan yang mempunyai nilai ekonomis untuk dimanfaatkan di Indonesia adalah tongkol jagung yang merupakan limbah hasil pengolahan jagung. Tongkol jagung dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produk gula xilitol, bahan bakar ketel, bahan baku industri kertas, dan furfural.

Tongkol jagung merupakan limbah yang potensial untuk menghasilkan produk furfural karena merupakan bahan yang kaya akan komponen lignoselulosa. Jumlah limbah yang terus meningkat belum diimbangi dengan kemajuan teknologi dalam pemanfaatannya. Salah satu alternatif adalah pendirian pabrik furfural yang diharapkan dapat meningkatkan perekonomian, devisa serta mengatasi dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh limbah industri pertanian tersebut.

Kebutuhan akan furfural dari tahun ke tahun semakin meningkat dan Indonesia masih mengimpor dari luar negeri. Impor furfural di Indonesia dari tahun 2000 sampai tahun 2005 berdasarkan dari data BPS (Badan Pusat Statistik) yaitu antara 308.000 - 449.000 kg per tahun.

Bab I Pendahuluan | 2

Untuk memenuhi kebutuhan furfural tersebut, maka direncanakan untuk didirikan pabrik furfural yang akan didirikan di Grobogan, Jawa Tengah dengan kapasitas 10.000 ton per tahun.

1.2.Kapasitas Perancangan Pabrik

Penentuan kapasitas pabrik suatu industri diupayakan dengan memperhatikan segi teknis, finansial dan ekonomis. Dari segi teknis, industri furfural yang direncanakan memperhatikan peluang pasar, ketersediaan bahan baku dan sarana transportasi.

Dari segi ekonomis pendirian industri furfural harus memperhatikan modal yang pada akhirnya harus melihat kondisi finansial nasional. Dari segi teknis, sarana dan prasarana industri nasional tidak menjadi kendala dalam pengambilan kapasitas produksi. Demikian pula dengan ketersediaan bahan baku, dimana tongkol jagung merupakan limbah pertanian yang nilai ekonomisnya tidak tinggi dan tersedia dalam jumlah besar. Sebagai gambaran, produksi jagung untuk beberapa Kabupaten di Propinsi Jawa Tengah adalah sebagai berikut :

Tabel 1.1 Data Produksi Jagung di Beberapa Kabupaten di Propinsi Jawa Tengah

Produksi Jagung (ton)

Tahun Grobogan

140.858 (Sumber : BPS, 2008)

Bab I Pendahuluan | 3

Menurut Susanto (2009), produksi tongkol jagung paling tidak sama dengan produksi biji jagung. Kebutuhan tongkol jagung untuk menghasilkan 10.000 ton per tahun furfural diperkirakan sebesar 70.000 ton per tahun, sehingga kebutuhan jagung yang dibutuhkan sebesar 140.000 ton per tahun (presentase berat tongkol jagung dalam jagung 50%).

Dari data statistik, permintaan furfural Indonesia (Tabel 1.2) tidak begitu besar, namun jumlahnya terus meningkat. Tabel 1.2 Data Impor Furfural di Indonesia

Tahun

Jumlah Impor (kg)

(Sumber : BPS, 2006) Dari data impor furfural Indonesia yang tersaji pada tabel 1.2, dapat dilihat bahwa kebutuhan furfural di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung semakin meningkat sesuai dengan persamaan garis lurus y = 22490,40698x – 44653159,93 dimana y adalah jumlah impor furfural pada tahun tertentu, sedangkan x adalah tahun.

Bab I Pendahuluan | 4

Gambar 1.1 Grafik Hubungan Jumlah Impor Furfural vs Tahun Dari persamaan y = 22490,40698x – 44653159,93 besarnya impor furfural pada tahun 2012 adalah sebesar 597.539 kg/tahun. Pada tahun 2001, kapasitas produksi dunia sekitar 300.000 ton/tahun, kebutuhan dunia sekitar 250.000 ton/ tahun dan diperkirakan pada tahun 2004 kebutuhan dunia sekitar 300.000 ton/tahun sehingga pendirian pabrik furfural ini ditujukan untuk membantu mencukupi kebutuhan dunia setelah terpenuhinya kebutuhan dalam negeri.

Tabel 1.3 Data Industri Dalam Negeri yang Membutuhkan Furfural No.

Nama Perusahaan

Jenis Industri

Lokasi Pabrik

1. PT Pertamina

Pengolahan Minyak

Cilacap, Balongan,

dan Gas Bumi

Balikpapan

2. PT Wiraswasta

Bekasi Gemilang Indonesia

Pengolahan Oli Bekas

Bab I Pendahuluan | 5 Bab I Pendahuluan | 5

3. Mustika Makmur

Pengolahan Minyak

Tangerang

Petroleum Industry Diesel

4. PT Nusaraya Putra

Cilegon Mandiri

Pengolahan Minyak

Pelumas

Jakarta Utara Orientasi ekspor furfural terutama untuk memenuhi kebutuhan Negara

5. PT Pasific

Cat dan Tinta

India. Dari tahun ke tahun kebutuhan furfural di India semakin meningkat, diperkirakan pada tahun 2012 kebutuhan akan furfural mencapai 1600 ton.

Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimal atau sama dengan kapasitas pabrik yang sedang berjalan. Pabrik komersial yang telah ada di benua Amerika, Afrika, Asia dan Eropa dengan kapasitas 200 sampai dengan 50.000 ton/tahun.

Tabel 1.4 Data Kapasitas Pabrik Furfural di Dunia Kapasitas

No. Negara

Perusahaan

Proses Bahan baku

(ton/tahun)

1. Argentina Indunor S.A.

Ekstrak kayu

E.C. Welbers

2. Brazil Agroquimica Rafard

Bagas S.A. 3. Rep.

Quaker Oats Bagas Dominika

Central Romana Co.

4. Mexico Furfuraly Denvados

Tongkol Jagung 5. Amerika

Quaker Oats Bagas, Tongkol Serikat

Great Lakes

Chemical Co. jagung, sekam padi, dll

Bab I Pendahuluan | 6

Tabel 1.4 Data Kapasitas Pabrik Furfural di Dunia (lanjutan) 6. Austria

Agrifurance Residu alkali Aktiengesllsehaft

Lenzig

dari pemanasan selulosa

7. Perancis Agrifurance S.A.

Agrifurance Tongkol jagung 8. Jerman

Schwaebische

Sulfit, residu Zellstof A.G.

alkali 9. Spanyol

Almond S.A.

Furfural Espanol

Escher Wyss Tongkol jagung 11. Polandia

10. Hongaria Pet Nitrogen Works

Rosenlew - 12. Slovenia

Pofimex Cekop

State owned complex

Ekstraksi kayu chestnut

13. Kenya Kenya Furfural Etd

Escher Wyss Tongkol jagung 14. Afrika

Rosenlew Bagas selatan

Smithchem Ltd

15. India Southern

Agrifurance Bagas Agrifurance Indutries

Tongkol jagung, sekam padi

Arcoy Biorefinery

Supra Yield Bagas Private Limited

16. China

Tongkol jagung 17. Turki

Capurro SARL

- ICL SpA

- Societa Italiana

Sekam padi Furfuralo SpA

19. Australia Proserpine Sugar

Supra Yield Bagas Mill

(Witono, 2005)

Bab I Pendahuluan | 7

Berdasarkan kebutuhan dalam negeri maka dirancang kapasitas pabrik 10.000 ton per tahun dengan pertimbangan :

a) Dapat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri

b) Terbuka kemungkinan untuk melakukan kegiatan ekspor keluar negeri.

1.3.Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik harus memperhitungkan biaya produksi dan biaya distribusi yang minimum serta faktor lain seperti daerah untuk perluasan pabrik, keadaan masyarakat sekitar pabrik dan lain-lain. Pemilihan yang tepat memberikan kontribusi yang penting, karena lokasi suatu pabrik akan mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan dan penentuan kelangsungan produksinya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan lokasi pabrik yaitu :

1. Faktor utama

a) Sumber bahan baku

b) Pemasaran

2. Faktor penunjang

a) Transportasi

b) Kebutuhan energi

c) Sumber air

d) Tenaga kerja Dengan pertimbangan hal tersebut di atas, maka lokasi pabrik direncanakan berdiri di desa Pilangpayung, kabupaten Grobogan, Propinsi Jawa Tengah. Alasan dipilihnya lokasi tersebut adalah sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan | 8

1. Sumber bahan baku Lokasi pabrik dipilih mendekati sumber bahan baku tongkol jagung untuk mengurangi biaya transportasi. Bahan baku tongkol jagung diperoleh dari Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah.

2. Letak pasar Produksi furfural digunakan untuk kebutuhan dalam negeri terutama untuk memenuhi kebutuhan PT Pertamina. Produksi juga dimaksudkan untuk ekspor, dengan tujuan ekspor adalah negara India. Pabrik akan didirikan di Grobogan yang letaknya cukup dekat dengan pelabuhan Tanjung Mas Semarang, hal ini akan memudahkan dalam pemasaran produk furfural.

3. Transportasi Transportasi darat dan laut memadai, sehingga akan mempermudah pengangkutan bahan baku dan produk.

4. Kebutuhan energi Kebutuhan energi pabrik furfural ini direncanakan untuk menggunakan sumber listrik dari PLN. Sedangkan untuk menjamin kelancaran penyediaan tenaga listrik bagi kelangsungan produksi, pabrik memiliki generator pembangkit tenaga listrik sendiri. Mengenai bahan bakar mobil kontainer, generator digunakan solar yang dapat dipasok dari daerah sekitar lokasi pabrik dan boiler digunakan arang briket yang didapat dari unit pengolahan limbah.

Bab I Pendahuluan | 9

5. Sumber air Kebutuhan air untuk proses produksi, air pendingin dan umpan boiler diperoleh dari air sungai.

6. Kebutuhan tenaga kerja Kebutuhan tenaga kerja banyak tersedia di Pulau Jawa, sehingga dengan didirikannya pabrik furfural akan mampu menyerap tenaga kerja dan menunjang program pemerintah untuk mengurangi pengangguran.

Gambar 1.2 Peta Wilayah Kabupaten Grobogan dan Sekitarnya

Bab I Pendahuluan | 10

Sungai Lusi

Lokasi Pabrik

Gambar 1.3 Lokasi Pabrik

1.4.Tinjauan Pustaka

Pada dasarnya furfural dibuat dengan cara mendehidrasi pentosa yang merupakan hasil hidrolisa pentosan yang terdapat dalam tongkol jagung. Terdapat beberapa proses pembuatan fufural secara komersial yang dikemukakan oleh Mc. Ketta (1983), yaitu :

a. Quaker Oats Process Pada pembuatan furfural dengan cara Quaker Oats menggunakan asam

sulfat sebagi katalis. Larutan asam sulfat diserap ke dalam sekam padi, baggase, tongkol jagung atau bahan baku lainnya. Dalam hal ini digunakan spherical digester dengan putaran horisontal dan high pressure steam untuk

mendapatkan suhu 153 2 C dan tekanan 4,2 kg/cm

G. Sesudah suhu dan

Bab I Pendahuluan | 11

tekanan digester tercapai, valve uap dibuka sehingga distilat yang mengandung campuran steam dan furfural dapat dipisahkan. Uapnya dilewatkan boiler dan diumpankan ke stripping column, kemudian dikondensasi dan dipisahkan menjadi dua lapisan. Lapisan atas mengandung air, sedikit furfural dan sejumlah uap (metanol dan aseton) yang dipisahkan menjadi produk samping. Lapisan bawah mengandung furfural dihilangkan kandungan airnya, dan ditampung di furfural receiver sebagai produk. Proses Quaker Oats membutuhkan waktu 6 – 8 jam penguapan, 100 kg bahan, 28 L air, 2 kg asam sulfat dan steam 260 kg untuk menghasilkan 10 kg furfural.

b. Rosenlew Process Bahan baku diserap oleh sisa dari kolom distilasi furfural pada suhu 80 o C

diumpankan ke reaktor. Reaktor furfural dipertahankan pada tekanan 11 – 12

2 kg/cm 2 . Steam 15 kg/cm dilewatkan reaktor melalui bagian bawah reaktor. Dalam kondisi normal waktu tinggal bahan baku dalam reaktor 1 – 2 jam.

Campuran steam dan uap furfural keluar dari bagian atas reaktor selanjutnya dikondensasi. Kondensat yang berisi 5 – 7 % furfural kemudian didistilasi, didekantasi dan didehidrolisa. Asam asetat sebagai produk samping sebesar

50 - 60% dari berat furfural yang diproduksi. Kebutuhan steam pada proses ini adalah 38 kg/kg produk furfural.

c. Petrole Chimie Process Proses ini didasarkan pada Agrifurane Process. Bahan baku diumpankan

ke dalam reaktor bersama – sama dengan air dan juga asam fosfat sebagai katalis kemudian ditambahkan steam. Pada keadaan normal, perbandingan

Bab I Pendahuluan | 12 Bab I Pendahuluan | 12

didistilasi membentuk azeotrop kemudian didekantasi agar terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah yang kaya akan furfural dinetralisasi dan didehidrasi menjadi furfural teknik. Waktu tinggal normal selama hidrolisa dan stripping sekitar 180 menit dengan kebutuhan steam 19 – 20 kg/kg produk furfural. Pada proses ini, total kebutuhan steam sebesar 25,5 kg/kg produk furfural.

d. Escher Wyss Process Dalam proses ini bahan baku dari silo diumpankan menuju reaktor

menggunakan pneumatic conveyor. Pada waktu masuk reaktor, bahan baku diaerasi dengan cara dikontakkan dengan steam 3

– 4 kg/cm 2 , suhu 145 o C dan dicampur asam asetat sebagai katalis. Reaksi dalam reaktor berlangsung

pada suhu 190 o

C, tekanan 12 kg/cm 2 . Produk yang berisi furfural dan asam asetat meninggalkan seksi atas reaktor sebagai uap bersama kelebihan steam dan melewati kondenser. Uap dikondensasi, dan kondensatnya didinginkan dengan dilewatkan waste heat boiler. Kondensat diaerasi, disaring dan dikumpulkan dalam intermediate storage tank sebagai produk.

Supra Yield Process International Furan Technology , Afrika Selatan bekerjasama dengan Fakultas Teknik Kimia Universitas Natal mengembangkan metode baru dalam pembuatan furfural yang dikenal dengan nama Supra Yield Process.

Bab I Pendahuluan | 13

Supra Yield Process dikemukakan oleh Arnold & Buzzard (2003), dimaksudkan untuk mengatasi masalah dalam hal penghematan energi, penurunan yield reaksi, kemurnian produk dan pengeluaran produk furfural dengan menggunakan steam. Pengeluaran hidrolisat (furfural dalam air) pada fasa uap dapat menghindari operasi filtrasi untuk memisahkannya dari ampas padat sisa pemasakan dan menghindari degradasi furfural. Semua proses produksi furfural di dunia, pengeluaran produk dengan menggunakan steam, tetapi dalam proses Supra Yield pengeluaran produk furfural tidak diikuti produk samping.

Dalam proses ini, reaksi berlangsung pada tekanan 15-30 bar dan suhu 200- 235 °C. Dunning dan Lathrop (1945), menjelaskan bahwa penggunaan asam sulfat sebanyak 1,9 – 4,4 % sebagai katalis mampu meningkatkan laju pembentukan pentosa dari pentosan.

Dari keempat proses yang dikemukakan oleh Mc. Ketta (1983) dan proses baru yang dikemukakan oleh Arnold & Buzzard (2003), dapat dibandingkan macam-macam proses untuk menghasilkan 1 ton furfural dan ditampilkan dalam tabel dibawah ini.

Bab I Pendahuluan | 14

Tabel 1.5. Perbandingan Macam-macam Proses Untuk Memproduksi 1 Ton Furfural

Macam – macam Proses

Keterangan Quaker

Petrole

Escher

Supra Yield Oats

Rosenlew

Chimie

Wyss 10 ton

10 ton 12,5 ton

10 ton

12 ton

sekam biji

tongkol bagas tebu,

tongkol

bagas tebu,

bunga

jagung, dengan

jagung,

matahari Bahan baku

dengan

dengan kandungan

kandungan pentosan

batch - Proses

kontinyu kontinyu

190 o C 200-235°C Tekanan

4,2 kg/cm 2

G 6,5 kg/cm 2 G 12 kg/cm 2 15-30 bar

kg/cm 2

3% Asam

Asam fosfat

sulfat / Asam sulfat

Asam Katalis

430 kg /

Asam fosfat/ 375 kg

Superfosfat

asetat 12% Asam

1450 kg

klorida Waktu

1 jam tinggal

Yield dari 36,2%

24,6-27% 80% pentosan

24,6-27%

Konsumsi 22,5 ton

30 ton 10 ton steam

38 ton

30 ton

(10kg/cm 2 )

(15 kg/cm 2 )

(10kg/cm 2 ) (15 kg/cm 2 ) Asam

Campuran

Produk aseton 175 asetat 500

asam asetat

metanol,

samping kg, metanol kg, Asam -

600 kg

aseton, dll

175 kg formiat 30

300 kg kg

Bab I Pendahuluan | 15

Tabel 1.5. Perbandingan Macam-macam Proses Untuk Memproduksi 1 Ton Furfural (lanjutan)

Bahan kimia Limestone

Limestone

Etil asetat

- lain

10 kg Kapasitas pabrik yang

375 kg

300 kg

2.000 – 5.000 - sudah

5.000 ton 11.000 ton berdiri

alkali dari

Bagas tebu,

Tongkol Bahan baku

Bagas tebu,

pemanasan

tongkol Tongkol

jagung, alternatif

tongkol

selulosa,

jagung, jagung

bagas tebu sekam padi

bagas tebu

Keterangan : * Sumber : Susanto (2009)

Bab I Pendahuluan | 16

Dari bermacam-macam proses furfural seperti yang telah diuraikan diatas, maka dipilih proses Supra Yield dengan alasan:

1. Yield furfural dari pentosan tinggi

2. Teknologi ini mempunyai tingkat konsumsi air, steam dan daya yang kecil dengan kapasitas yang sama

3. Waktu tinggal cepat

4. Limbah yang dihasilkan lebih ramah lingkungan.

1.5. Kegunaan Produk

Menurut Mc. Ketta (1983), beberapa kegunaan furfural adalah sebagai berikut :

Bahan pembentuk resin cetak Sebagai senyawa intermediate pada pembuatan pyrole, pyrolidine,

pyrilidine dan piperidine Sebagai bahan baku pembuatan senyawa furan yang lain seperti furfuryl alcohol , tetrahidrofuran dan furan resin Sebagai pelarut dalam industri pemurnian minyak pelumas, pemurnian minyak nabati dan hewani, resin dan wax Ekstraksi butadiena dari dehidrogenasi petroleum Produksi hexametilenediamina untuk pembuatan nilon.

Bab I Pendahuluan

1.6. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Senyawa yang Terlibat

1.6.1. Tongkol Jagung

Menurut Susanto (2009), komposisi kimia tongkol jagung dalam basis kering, yaitu: Selulosa

= 42,43 % berat

Hemiselulosa (Pentosan)

Menurut Bourke (2006), komposisi elementer tongkol jagung, yaitu: Karbon

Menurut P.i.z. Friggo (2005), sifat fisis dan kimia tongkol jagung, yaitu:

a. Sifat-sifat fisis : Suhu pembakaran

= 205 o C Suhu karbonisasi o = 208 C

Flash Point o = 177 – 198 C Hardness = 4,5 % mohs

Bab I Pendahuluan | 18 Bab I Pendahuluan | 18

pH permukaan

Selulosa

Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis selulosa, yaitu: Fase

= padat

Rumus molekul = (C 6 H 10 O 5 ) n Berat molekul

= 162,14 gram/mol Specific gravity o pada 15 C = 1,35

Hemiselulosa (Pentosan)

Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis hemiselulosa, yaitu: Fase

= padat

Rumus molekul = (C 5 H 8 O 4 ) n Berat molekul

= 132,11 gram/mol Specific gravity o pada 15 C = 1,429

Titik didih pada 20 mmHg

= 200 o C Titik lebur o = 97,5 C

Kelarutan dalam air pada 20 o C = 63,9 gram/100 gram

Bab I Pendahuluan | 19

Lignin

Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis lignin, yaitu: Fase

= padat

Rumus molekul = (C 24 H 22 O 8 ) n Berat molekul

= 438,43 gram/mol Specific gravity o pada 15 C = 1,429

Titik didih pada 20 mmHg o = 200 C Titik lebur o = 97,5 C

1.6.2. Air

a. Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis air, yaitu: Fase

= cair

Rumus molekul

=H 2 O

Berat molekul

= 18 gram/mol

Titik didih pada 1 atm o = 100 C Titik beku

pada 1 atm

=0 o C

Densitas pada 25 3 C = 1 gram/cm

b. Menurut Vogel (1985), sifat-sifat kimia, yaitu: merupakan pelarut dan penghantar listrik yang baik bersifat netral dengan pH = 7 dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa

Bab I Pendahuluan | 20

1.6.3. Asam Sulfat

Menurut Perry (1999), sifat-sifat fisis asam sulfat, yaitu: Fase

= cair

Rumus Molekul

=H 2 SO 4

Berat molekul

= 98 gram/mol Titik didih pada 1 atm o = 340 C

Titik leleh pada 1 atm o = 10,31 C Spesific Gravity o pada 0 C = 1,834

1.6.4. Furfural

a. Menurut International Furan Chemical (2006), sifat-sifat fisis furfural yaitu:

Fase pada 20 o C = cair

Rumus molekul

=C 5 H 4 O 2

Warna = kuning cerah kecoklatan Bau

= almond

Berat molekul = 96,08 gram/mol Titik didih pada 1 atm o = 161,7 C

Titik lebur

= -36,5 o C

Densitas pada 20 3 C = 1,16 gram/cm Viskositas pada 25 o C = 1,49 mPa.s Tekanan uap pada 20 o C = 1,3 hPa Indeks bias pada 20 o C = 1,5261

Bab I Pendahuluan | 21

Tekanan kritis

= 5,502 MPa Temperatur kritis o = 397 C

Temperatur penyalaan o = 315 C Kelarutan dalam air

= 9,1 g/100 g air

b. Menurut Mc. Ketta (1983), sifat-sifat kimia furfural, yaitu:

Senyawa volatil yang larut dalam etanol, eter, aseton dan kloroform Furfural dapat terdekomposisi menjadi karbon dioksida, furan dan

senyawa furan lainnya pada suhu 565 o C Warna furfural akan menjadi gelap apabila dibiarkan pada suhu

230 o C selama beberapa jam Dalam keadaan basa, furfural dapat teroksidasi menghasilkan

furoic acid Furfural dapat terhidrogenasi menghasilkan furfuryl alcohol

dengan bantuan katalis nikel atau tembaga kromat.

1.7. Tinjauan Proses Secara Umum

Furfural dihasilkan dari biomassa yang mengandung pentosan melalui dua tahap reaksi, yaitu hidrolisa dan dehidrasi dengan bantuan katalis asam. Pentosan merupakan hemiselulosa dengan lima karbon gula yang apabila dihidrolisa dengan asam akan membentuk pentosa. Pada kondisi asam, pentosa akan melepaskan tiga molekul air dan

Bab I Pendahuluan | 22 Bab I Pendahuluan | 22

H 2 SO 4 CHOH

H 2 SO 4

CH C CHO + 3 H 2 O CHOH

Menurut Susanto (2009), secara komersial proses pembuatan furfural dapat dilakukan dengan menggunakan reaktor batch maupun kontinyu. Pada proses batch tekanan dan suhu dalam reaktor rendah, sedangkan pada proses kontinyu tekanan dan suhu dalam reaktor tinggi. Pada semua proses, bahan baku dimasukkan ke dalam reaktor dan dipanaskan dengan steam. Steam selain sebagai pemanas juga sebagai pendorong produk keluar dari reaktor.

Pembuatan furfural dengan proses Supra Yield dilakukan secara batch dan kontinyu. Pada proses batch, bahan baku diumpankan ke dalam reaktor bersama – sama dengan air dan juga asam sulfat sebagai katalis. Pada keadaan normal, perbandingan padat cair adalah 1 : 1. Produk furfural dikeluarkan dalam fasa uapnya bersama steam. Pada proses kontinyu, furfural didistilasi untuk memurnikannya.

Bab I Pendahuluan | 23

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku Tongkol jagung Menurut Susanto (2009), komposisi kimia tongkol jagung dalam basis kering, yaitu: Selulosa

= 42,43 % berat

Hemiselulosa (Pentosan)

Kadar air = 18 - 20 %berat

2.1.2 Spesifikasi Produk Furfural

Menurut International Furan Chemical (2006), spesifikasi produk (furfural) yaitu: Fase

= cair

Rumus molekul

=C 5 H 4 O 2

Warna = kuning cerah kecoklatan Bau

= almond

Berat molekul = 96,09 gram/mol

Bab II Deskripsi Proses

Titik didih pada 1 atm = 161,7 o C

Kemurnian = minimal 99 % berat (C 5 H 4 O 2 ) Impuritas

= maksimal 0,2 % berat (H 2 O) maksimal 20 mgrek/L (H 2 SO 4 )

2.1.3 Spesifikasi katalis Asam sulfat

Menurut data PT Petrokimia Gresik (2009), spesifikasi katalis yang digunakan yaitu: Fase

= cair

Rumus Molekul

Titik didih pada 1 atm

= 340 o C

Kemurnian = 98-98,5% berat (H 2 SO 4 )

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi

Menurut Arnold & Buzzard (2003), proses pembuatan furfural, reaksi yang terjadi adalah reaksi hidrolisa pentosan menjadi pentosa yang diikuti dengan reaksi dehidrasi menjadi furfural. Proses pembuatan furfural dengan proses Supra Yield berlangsung pada fase padat – cair, pada suhu 206 o C dan tekanan 18 atm. Kondisi tersebut adalah kondisi optimal untuk

Bab II Deskripsi Proses | 25 Bab II Deskripsi Proses | 25

1. Proses hidrolisa pentosan menjadi pentosa

2. Proses dehidrasi pentosa menjadi furfural

C 5 H 10 O 5 C 5 H 4 O 2 + 3H 2 O Pentosa

Furfural

2.2.2 Tinjauan Kinetika

Menurut Arnold & Buzzard (2003), didapatkan harga kinetika reaksi pembentukan furfural adalah sebagai berikut:

Pada Proses pembuatan Furfural didapatkan harga :

4 k -5163/T

0 = 7,832 x 10 C H e

5 k -16894/T

1 = 9,306 x 10 C H C Pe e

keterangan :

k 0 = konstanta laju reaksi pembentukan pentosa (/jam) k 1 = konstanta laju reaksi pembentukan furfural (/jam)

Bab II Deskripsi Proses | 26

C = konsentrasi ion hidrogen pada 20 H o C (gram/L)

C Pe = konsentrasi pentosa (gram/L) T

= temperatur (K)

2.2.3 Kondisi Operasi Kondisi operasi pada perancangan pabrik furfural ini berdasarkan Arnold & Buzzard (2003), adalah sebagai berikut: Temperatur

Waktu tinggal

: 60 menit

Fase reaksi

: padat – cair

Padat : Cairan : 1 : 1 (perbandingan berat) Katalis

: asam sulfat ( 3% dari massa reaktor) Yield

2.2.4 Tinjauan Termodinamika

Tinjauan dari segi termodinamika adalah untuk mengetahui apakah reaksi tersebut melepaskan panas (eksotermis) atau memerlukan panas (endotermis) dan juga untuk mengetahui apakah reaksi berjalan searah atau bolak-balik. Reaksi :

C 5 H 10 O 5 ………………..(2.1) ..

C 5 H 10 O 5 C 5 H 4 O 2 + 3H 2 O .. ………………..(2.2)

Bab II Deskripsi Proses | 27

ΔH 0

R = ΔH 1 + ΔH R + ΔH 2

ΔH 1 = ∑ ni ∫Cpi dT = 7.237.444,2878 kJ/jam.

Dari Yaws, 1999, didapat data : ΔHf o C

5 H 8 O 4 = -828.996,2841 kJ/kmol ΔHf o H

= -286.910 kJ/kmol

ΔHf o C

5 H 10 O 5 = -1.040.020 kJ//kmol

5 H 4 O 2 = -151.114,5581 kJ/kmol ΔH 0

ΔHf o C

R = [mol pentosan yang bereaksi x ( ΔH f C5H10O5 - ΔH f C5H8O4 - ΔH f H2O )] + [mol pentosa yang bereaksi x ( ΔH f C5H4O2 + 3 x ΔH f H2O - ΔH f C5H10O5 )]

= [(16,4414 – 7,0726) kmol/jam x (-1.040.020 – (-828.996,2841) – (-286.910)) Kj/kmol] + [(0,1250 + 13,0281) kmol/jam x (-151.114,5581 + ( 3 x (-286.910)) – (-1.040.020)) kJ/kmol]

= 1.081.561,6089 kJ/jam.

ΔH 2 = ∑ ni ∫Cpi dT = 3.705.223,5542 kJ/jam.

ΔH 0

R = ΔH 1 + ΔH R + ΔH 2

= [7.237.444,2878 + 1.081.561,6089 + 3.705.223,5542] kJ/jam = 12.024.229,4509 kJ/jam

Bab II Deskripsi Proses | 28

Karena harga ΔHr positif maka reaksi yang terjadi adalah endotermis atau membutuhkan panas. Reaksi di atas termasuk reaksi irreversible atau

searah, hal itu dapat dibuktikan dengan perhitungan di bawah ini : ΔG o = -RT ln K

Dari Yaws, 1999, didapat data:

ΔG 298 C 5 H 8 O 4 = -133.610 kJ/kmol

ΔGf 298 H 2 O

= -51.120 kJ/kmol ΔGf 298 C 5 H 10 O 5 = -233.240 kJ//kmol ΔGf 298 C 5 H 4 O 2 = -100.270 kJ//kmol

oo

ΔG o = ΔG produk - ΔG reaktan

= [(-233.240) – (-133.610 - 51.120)] + [(-100.270 + ( 3 x -51.120)) – (-233.240)]

= - 68.900 kJ/kmol. Dari Smith, 2001, didapat rumus: G

= - (8,314 x 298 x ln K)

K 12 298 = 1,1954 x 10

Bab II Deskripsi Proses | 29

Pada T operasi 206 o 2 C = 497,15 o K

Dari Smith, 2001, didapat rumus: K

ln K 298

Keterangan: K

= konstanta kesetimbangan - ΔH = panas reaksi, kJ/kmol R

= ketetapan gas, kJ/mol.K T

= temperature, K K

Jadi diperoleh harga K>>>, maka reaksi berjalan kearah kanan (irrreversibel).

Bab II Deskripsi Proses | 30

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir ada tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir kualitatif (gambar 2.1)

b. Diagram alir kuantitatif (gambar 2.2)

c. Diagram alir proses

Bab II Deskripsi Proses | 31

Kapasitas Produksi Prarancangan Pabrik

10.000 Ton/Tahun

SELULOSA LIGNIN

SELULOSA LIGNIN

T - 03

ABU

C 5 H 8 O 4 C 5 H 4 O 2 STEAM 99%

C 5 H 4 O Bab II Deskripsi Proses 2

SELULOSA

1 atm

LIGNIN ABU

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif

Kapasitas Produksi Prarancangan Pabrik

T - 02

ARUS 1 : H 2 SO 4 : 433,0137

ARUS 7 :

C 5 H 4 O 2 : 0,6074

C 5 H 4 O 2 : 1250,6952

: 6075,6148 H 2 SO 4 : 10,0132

10.000 Ton/Tahun

C 5 H 8 O 4 : 2170,2648

SELULOSA: 3674,5545

R - 01

LIGNIN : 1881,8777 ABU

SELULOSA : 3674,5545 LIGNIN : 1881,8777

C 5 H 4 O 2 : 1250,0878

C 5 H 8 O 4 : 830,2568

H 2 SO 4 : 10,0132

ARUS 4 :

H 2 SO 4 : 423,0006

Bab II Deskripsi Proses SELULOSA : 3674,5545 C 5 H 10 O 5 : 74,8262 C 5 H 4 O 2 : 12,0043

C 5 H 8 O 4 : 830,2568

H 2 SO 4 : 21,1500

H 2 O : 5764,8849

C 5 H 10 O 5 : 3,7413 C 5 H 4 O 2 : 0,6002

ARUS 12 :

: 2046,4219 H 2 SO 4 : 401,8505 C 5 H 10 O 5 : 71,0849

C 5 H 4 O 2 | : 11,4041

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif

2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan Furfural dapat dibagi menjadi tiga tahap :

1. Tahap persiapan bahan baku

2. Tahap proses hidrolisa dan dehidrasi

3. Tahap pemisahan hasil dan permurnian Untuk lebih jelasnya tahapan-tahapan reaksi tersebut adalah sebagai berikut :

1. Tahap Persiapan Bahan Baku

Bahan baku tongkol jagung dengan panjang 120-150 mm dan diameter 30-50 mm yang diperoleh dari petani setempat disimpan di dalam gudang. Tongkol jagung diumpankan ke grinder (GD-01) untuk dihancurkan menjadi partikel-partikel kecil dengan diameter 19 mm. Kemudian tongkol jagung tersebut dihancurkan kembali dengan grinder (GD-02) sehingga diameternya menjadi 3-5 mm yang sesuai dengan kondisi proses, dan disimpan dalam bin (B-01) menggunakan bucket elevator (BE-01). Selanjutnya tongkol jagung diumpankan ke dalam reaktor (R-01) dengan menggunakan bucket elevator (BE-02).

Bahan baku berupa asam sulfat (H 2 SO 4 ) diperoleh dari pasaran dengan kemurnian 98%. Asam sulfat ini disimpan didalam tangki (T-

02) pada suhu 32 °C dan tekanan 1 atmosfir. Bahan baku berupa air diperoleh dari unit utilitas. Air ini disimpan didalam tangki (T-01) pada suhu 32 °C dan tekanan 1 atmosfir.

Bab II Deskripsi Proses | 34

2. Tahap Proses Hidrolisa dan Dehidrasi

Tahap hidrolisa dan dehidrasi terjadi di dalam reaktor (R –01). Jenis reaktor yang digunakan adalah reaktor batch. Setelah semua bahan baku masuk dalam reaktor (R-01), seluruh valve pemasukan dan pengeluaran ditutup kecuali valve pemasukan steam. Steam masuk selama 1 jam yang digunakan untuk menaikkan suhu dan tekanan sehingga kondisi operasi tercapai. Kemudian valve pemasukan steam ditutup dan proses reaksi berlangsung selama 1 jam. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah reaksi endotermis.

Reaktor beroperasi pada suhu 206 o

C dan tekanan 18 atm. Didalam reaktor terjadi reaksi hidrolisa pentosan yang terkandung didalam tongkol jagung menjadi pentosa, serta reaksi dehidrasi pentosa menjadi furfural dengan melepas 3 molekul air. Setelah 1 jam operasi, valve produk atas dibuka sehingga tekanan campuran hidrolisat furfural, air, asam sulfat turun dari 18 atm menjadi 1 atm karena dilewatkan expansion valve (EX-01). Begitu pula yang terjadi di dalam reaktor (R-01), tekanan 18 atm turun menjadi 1 atm. Setelah pengeluaran produk atas selesai, valve pengeluaran produk bawah dibuka. Hasil atas reaktor (R-01) dikondensasikan terlebih dahulu sebelum masuk tahap pemurnian sedangkan hasil bawah reaktor (R-

01) yang berupa campuran padatan yang tidak bereaksi diumpankan ke rotary screen (S-01) untuk dipisahkan antara padatan dan cairan.

Bab II Deskripsi Proses | 35

3. Tahap Pemisahan Hasil dan Pemurnian

Produk keluar kondenser diumpankan ke menara distilasi (MD-01) untuk menaikkan konsentrasi furfural. Furfural dengan konsentrasi 99% disimpan pada tangki penyimpanan produk (T-03). Hasil rotary screen (S-01) yang berupa padatan diproses lebih lanjut untuk dijadikan sebagai arang briket sehingga dapat digunakan sebahai bahan bakar boiler, dan yang berupa cairan diproses lebih lanjut di unit pengolahan limbah.

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

2.4.1 Neraca Massa

: 10.000 ton/tahun

Satu tahun produksi

: 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: Kg/batch dan Kg/jam

Bab II Deskripsi Proses | 36

Arus 1 Arus 7

Arus 5

Arus 2 Arus 9 PROSES

PROSES Arus 3

BATCH KONTINYU Arus 11

Arus 10

Arus 4 Arus 12

 Neraca Massa Proses Batch

Tabel 2.1 Neraca Massa Total Masuk Proses Batch

Arus Masuk (kg/batch)

H 2 SO 4 433,0137

Bab II Deskripsi Proses | 37

Tabel 2.2 Neraca Massa Total Keluar Proses Batch

Arus Keluar (kg/batch)

H 2 SO 4 10,0132

C 5 H 4 O 2 1.250,6952

Bab II Deskripsi Proses | 38

 Neraca Massa Proses Kontinyu

Tabel 2.3 Neraca Massa Total Masuk Proses Kontinyu

Arus Masuk (kg/jam)

H 2 SO 4 10,0132

C 5 H 4 O 2 1.250,6952

Bab II Deskripsi Proses | 39

Tabel 2.4 Neraca Massa Total Keluar Proses Kontinyu

Arus Keluar (kg/jam)

3.674,5545 - Lignin

1.881,8777 - Abu

H 2 O 6.073,0895

C 5 H 4 O 2 0,6074

Bab II Deskripsi Proses | 40

2.4.2 Neraca Panas

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ

Tabel 2.5 Neraca Panas Reaktor – 01

Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

Q arus 1

- Q arus 2

- Q arus 3

- Q arus 4

- Q arus 5

1.891.396,6557 Q arus 10

1.813.826,8985 Q reaksi

- Q yang dilepas

Bab II Deskripsi Proses | 41

Tabel 2.6 Neraca Panas Menara Distilasi - 01

Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

Q arus 5

- Q arus 7

1.920.990,1803 Q arus 9

215.644,1124 Q reboiler

- Q kondenser

Tabel 2.7 Neraca Panas Screen - 01

Arus Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

- Q arus 11

Q arus 10

2.019.738,8074 Q arus 12

1.443.583,7317 Panas yang dilepas

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.5.1 Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses.

Bab II Deskripsi Proses | 42

Menurut Vilbrant (1959), untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal- hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Pabrik Furfural ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.

4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door.

5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.

Secara garis besar lay out pabrik dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :

1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual

Bab II Deskripsi Proses | 43

2. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.

4. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

5. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

Bab II Deskripsi Proses | 44

1. Unit Pengolahan Limbah

Area Perluasan 2. Unit Utilitas

9. Pos Keamanan

10. Pintu Pabrik

3. Laboratorium

11. Ruang Kontrol

4. Safety

12. Unit Proses Produksi

7. Tempat Ibadah

15. Kantor dan Aula

8. Taman

16. Bengkel dan Pelengkapan

Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik Furfural

Bab II Deskripsi Proses | 45

2.5.2 Lay Out Peralatan

Lay out peralatan proses adalah tempat kedudukan dari alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Menurut Vilbrant (1959), beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik furfural, antara lain :

1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera

Bab II Deskripsi Proses | 46 Bab II Deskripsi Proses | 46

5. Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

6. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.

Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

 Kelancaran proses produksi dapat terjamin  Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia  Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan

produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi.

Bab II Deskripsi Proses | 47

Keterangan: G – 01/02

: Gudang Tongkol Jagung

B – 01

: Bin Tongkol Jagung

T – 01

: Tangki H 2 O

T – 02

: Tangki H 2 SO 4

T – 03

: Tangki C 5 H 4 O 2

T – 04

: Tangki filtrat

: Reaktor Batch

MD – 01

: Menara Distilasi

Gambar 2.4 Tata Letak Alat

Bab II Deskripsi Proses | 48

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Gudang Tongkol Jagung (G-01)

Kode

: G-01

Tugas : Menyimpan bahan baku Tongkol jagung selama 6

bulan

Jenis : Gudang tertutup dan memiliki sirkulasi udara untuk menjaga kelembaban udara Jumlah

Bahan kontruksi : Dinding batu bata dengan atap kontruksi Kondisi penyimpanan Tekanan

Dimensi Panjang

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

3.2. Bin Tongkol Jagung (B-01)

Kode

: B-01

Tugas : Menyimpan bahan baku tongkol jagung ukuran 3-

5 mm selama 1 hari

Jenis : Tangki silinder tegak dengan alas kerucut (conical) dan bagian atas datar Jumlah

: 2 Buah

Kapasitas 3 : 528,01 m Bahan kontruksi

: Stainless Steel SA 167 grade C

Kondisi penyimpanan Tekanan

Dimensi Diameter tangki : 9,144 m Lebar plate

: 1,8288 m

Tinggi silinder

: 5,4864 m

Tinggi conical

: 6,9767 m

Tinggi total

: 12,4631 m

Tebal shell

: Coarse 1

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Coarse 2

: 0,1875 in = 0,4763 cm Coarse 3 : 0,1875 in = 0,4763 cm

Harga

: US $ 16.733,55

3.3. Tangki

3.4. Grinder-01 (GD-01)

Kode

: GD-01

Tugas : Menghancurkan tongkol jagung Ketebalan umpan

: 16" x 12" = 0,4064 x 0,3048 m Jumlah

: 1 Buah

Dimensi : 64" x 24" x 68" = 1,6256 x 0,6096 x 1,7272 m Power motor

: 20 hp

Tegangan listrik

: 480 V / 60 Hz

Tipe : (VG-20) BIOMASS BRIQUTTE SYSTEMS, LLC Harga : US $ 10.040,13

3.5. Grinder-02 (GD-02)

Kode

: GD-02

Tugas : Memotong tongkol jagung menjadi berukuran

3-5 mm

Ketebalan umpan

Dimensi : 129" x 26" x 12" = 3,2766 x 0,6604 x 0,3048 m Power motor

: 40 hp

Tegangan listrik

: 480 V / 60 Hz

Tipe : (ES3020) KOMAR INDUSTRIES, INC. Harga : US $ 5.577,85

3.6. Reaktor-01 (R-01)

Kode

: R-01

Tugas : Mereaksikan pentosan (C 5 H 8 O 4 ) dan air Tipe

: Vertical Cylindrical Vessel

Jumlah

: 4 Buah

3 Volume 3 : 524,3889 ft = 14,8552 m

Bahan : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr-

10 Ni-2Mo)

Kondisi Tekanan

Dimensi Diameter tangki : 4,7245 ft = 1,44 m Tinggi tangki

: 28,3469 ft = 8,6401 m

Tebal shell

: 1 in = 2,54 cm

Dimensi head Bentuk

: Elliptical dished Head

Tebal head

: 1,5 in = 3,81 cm

Tinggi head

: 15,6085 in = 0,3965 m

Tinggi total

: 30,9484 ft = 9,4355 m

Jaket Pemanas Bahan

: Carbon steel SA 283 grade C

Tebal

: 6 in = 15,24 cm

Table 3.1 Pipa Pemasukan dan Pengeluaran Reaktor Komponen 2 IPS SN ID (in) OD (in) Flow area (in )

19 20 383,5 Air

Tongkol jagung

20 30XS

0,405 0,036 Asam sulfat

0,405 0,036 Produk atas

0,405 0,036 Produk bawah

3.7. Menara Distilasi-01 (MD-01)

Kode

: MD-01

Tugas : Memurnikan furfural dari air sehingga didapatkan kemurnian 99% untuk disimpan dalam T-03 Jenis

: Tray

Tinggi menara

: 18,3934 m

Bahan konstruksi

: Stainless steel SA167 Grade 3

Dimensi Diameter atas

: 1,9812 m

Diameter bawah : 2,3616 m Tebal shell

: 0,25 in = 0,64 cm

Dimensi Head Tipe

: Torispherical Dished Head

Tebal Head

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Tinggi Head atas

: 14,9572 in = 37,99 cm

Tinggi Head bawah : 17,7317 in = 45,04 cm Jumlah plate aktual

: 17 plate

Plate umpan

: plate 5 dari bawah Tray spacing : 0,45 m

Kondisi operasi Distilat (uap jenuh) : Suhu

Tekanan : 1,04 atm Feed (cair jenuh)

: 99,99 ˚C

: 101,18 ˚C Tekanan : 1,1 atm Bottom (cair jenuh) : Suhu

: Suhu

: 159,35 ˚C Tekanan : 1,27 atm Harga

: US $ 3.346,71

3.8. Screen-01 (S-01)

Kode

: S-01

Tugas : Memisahkan padatan dan cairan hasil bawah R-01 Screen Area 2 : 85 m

: 14,1 x 3,4 x 4 m

Power motor

: 50 hp

Tegangan listrik

: 480 V / 60 Hz

Tipe : Stationary Drum Screen (25120) KOMPTECH

INDUSTRIES, INC.

Harga : US $ 1.251,85

3.9. Heat Exchanger tipe Shell and Tube

3.10. Accumulator-01 (ACC-01)

Kode

: ACC-01

Tugas : Menampung cairan setelah keluar dari CD-01 Jenis

: Horisontal drum dengan torispherical head Jumlah

: 1 Buah Volume 3 : 206,5529 galon = 0,7819 m

Bahan

: Carbon steel SA 283 grade C

Kondisi

: Tekanan : 1 atm

Suhu : 101 ˚C

Dimensi Diameter tangki : 26,9679 in = 0,685 m Panjang tangki : 80,9036 in = 2,055 m Tebal

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Dimensi head Tipe

: Torispherical Dished Head

Tebal head

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Panjang head

: 6,5702 in = 16,69 cm

Harga

: US $ 1.561,8

3.11. Accumulator-02 (ACC-02)

Kode

: ACC-02

Tugas : Menampung cairan setelah keluar dari CD-02 Jenis

: Horisontal drum dengan torispherical head

Jumlah

: 1 Buah Volume 3 : 168,014 galon = 0,636 m

Bahan

: Carbon steel SA 283 grade C

Kondisi

: Tekanan : 1,04 atm

Suhu : 100,64 ˚C

Dimensi Diameter tangki : 25,174 in = 0,6394 m Panjang tangki : 75,5219 in = 1,9183 m Tebal

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Dimensi head Tipe

: Torispherical Dished Head

Tebal head

: 0,1875 in = 0,4763 cm

Panjang head

: 6,6817 in = 16,97 cm

Harga

: US $ 1.450,24

3.12. Reboiler-01 (RB-01)

Kode

: RB-01

Tugas : Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01 Jenis

: Kettle Reboiler

Jumlah

: 1 Buah

2 Luas Transfer Panas : 1589,2448 ft 2 = 147,6457 m Beban Panas

: 14.898.841,9601 Btu/jam

Bahan konstruksi

Tube : Stainless steel SA167 Grade 3 Shell : Stainless steel SA167 Grade 3

Spesifikasi tube OD tube

: 0,75 in = 1,905 cm

ID tube

: 0,652 in = 1,6561 cm

: Triangular Pitch, Pt = 1,25 in

Jumlah tube

: 506 Passes :2

Panjang tube

: 192 in = 4,8768 m

Spesifikasi shell ID shell

: 25 in = 0,635 m

Baffle Spascing : 18,75 in = 47,625cm

Passes :1

Uc 2 : 250 Btu/j.°F.ft Ud 2 : 103 Btu/j.°F.ft

Rd required

: 0,00573 j.°F.ft 2 /Btu

Rd 2 : 0,001 j.°F.ft /Btu Harga

: US $ 11.155,7

3.13. Pompa

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Letak pabrik di desa Pilangpayung sangat mendukung dalam penyediaan utilitas pabrik,

karena letaknya yang dekat dengan Sungai Lusi pabrik dapat memenuhi kebutuhan tersebut dengan mengolahnya sendiri. Utilitas di pabrik furfural yang dirancang antara lain meliputi unit pengadaan air (air proses, air pendingin, air konsumsi, sanitasi dan air umpan boiler), unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar.

1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air pendingin

b. Air proses

c. Air umpan boiler

d. Air konsumsi umum dan sanitasi

2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas reaktor batch dan reboiler.

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain.

4. Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan –peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Unit ini disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

Kebutuhan air pada pabrik furfural berasal dari Sungai Lusi dari down stream turbin Waduk Kedungombo di kabupaten Grobogan.

4.1.1.1 Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Lusi dari down stream turbin Waduk Kedungombo. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor – faktor sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 63

Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor total dan heat exchanger . Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai

pendingin adalah :

a. Partikel – partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen lain).