Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gas Metana Dari Kotoran Ayam Dengan Kapasitas 8.228 Ton/Tahun

  

DENGAN KAPASITAS

8.228 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

  

Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia

DISUSUN OLEH

JOJOR ROHANA OPPUSUNGGU

120425017

  

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

  

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GAS METANA

DARI KOTORAN AYAM DENGAN KAPASITAS

8.228 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

  

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh:

JOJOR ROHANA OPPUSUNGGU

  

NIM : 120425017

Telah Diperiksa / Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si

  

NIP : 19680820 199501 1 001

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si Ir. Bambang Trisakti, MT Farida Hanum, ST, MT

NIP : 19680820 199501 1 001 NIP : 19660925 199103 1 003 NIP : 19780610 200212 2 003

  

Mengetahui,

Koordinator Tugas Akhir

Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT

NIP : 19700919 199903 1 001

  

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015 Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan karuniaNya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gas Metana Dari Kotoran Ayam Dengan Kapasitas 8.228 Ton/Tahun.

  ”

  Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing Penulis dengan penuh kesabaran serta memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

  2. Bapak Mhd. Hendra S. Ginting, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah banyak memberikan pengarahan dan masukan.

  3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT selaku dosen penguji yang banyak memberi arahan dan masukan.

  4. Ibu Farida Hanum, ST, MT selaku dosen penguji yang telah banyak memberi arahan dan masukan.

  5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan ilmu dan pengalaman yang sangat berharga kepada Penulis.

  6. Ayahanda Bryan Oppusunggu dan Ibunda Tercinta Marince Sihombing yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta doa.

  7. Kakak/Adik Penulis Marianti Fransiska, Marsinta Andriani, Indah Juliana, Ester Limaria, Michael Hardin, Mia Octavia, dan Marcos Ivan yang memberikan dukungan dan semangat.

  8. Rekan Tugas akhir sekaligus penelitian penulis Vinta Rutliana Siregar dan teman-teman ekstensi Teknik Kimia yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

  Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat berharap saran dan kritik dari pembaca demi kesempurnaan penulis ini. Akhir kata, Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

  Medan, Maret 2015 Biogas merupakan sebuah gas yang dibuat melalui proses biologis dari material organik dengan bantuan suatu bakteri. Proses degradasi material organik ini dilakukan tanpa melibatkan oksigen atau yang disebut dengan anaerobic digestion dengan gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50%) berupa metana (CH

  4 ) sedangkan sisanya berupa gas CO 2 , H

  2 S dan beberapa trace element (Maynell,

  1981) Pra rancangan pabrik Pembuatan Gas Metana ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 8.228 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun.

  Lokasi pabrik direncanakan di daerah Kecamatan Payakumbuh, Kabupaten Limapuluh Kota,

2 Sumatera Barat dengan luas areal 11.720 m .

  Tenaga kerja yang dibutuhkan 135 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Dewan Komisaris dengan struktur organisasi sistem garis.

  Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan gas metana ini adalah sebagai berikut:  Total Modal Investasi : Rp 146.021.897.358,-

  : Rp 88.933.356.128,-  Biaya Produksi : Rp. 258.408.067.067,-  Hasil Penjualan : Rp 118.039.136.169,-  Laba Bersih : 65,26 %  Profit Margin : 27,77 %  Break Even Point  Return on Investment : 40,09 %

  : 2,01 tahun  Pay Out Time : 82,78 %  Return on Network  Internal Rate of Return : 42,77 

  Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Gas Metana Dari Kotoran Ayam ini layak untuk didirikan.

  Halaman

KATA PENGANTAR

BAB I PENDAHULUAN

1.3 Tujuan Perancangan ……………………………………………. I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.3 Proses Produksi Biogas …………………………………………. II-4

  2.5.1 Proses Pemb uatan Gas Metana Dari Kotoran Ayam …… II-10

  2.5 Deskripsi Proses ………………………………………………... II-10

  2.4 Faktor- faktor Yang Mempengaruhi Proses Anaerobik ………… II-6

  2.3.1 Bahan Baku ……………………………………………... II-4

  2.2 Reaktor Biogas …………………………………………………. II-2

  …………………………………………………………… i

  2.1 Biogas …………………………………………………………… II-1

  ……………………………………………… II-1

  1. 4 Manfaat Perancangan ........................................................... I-3

  1.2 Perumusan Masalah ……………………………………………. I-2

  1.1 Latar Belakang ………………………………………………… I-1

  …………………………………………………… I-1

  …………………………………………………………….. x DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………….. xi

  …………………………………………………………………….. iii DAFTAR TABEL ……………………………………………………………….. viii DAFTAR GAMBAR

  INTISARI ……………………………………………………………………....... ii DAFTAR ISI

2.3.2 Proses Anaerob …………………………………………. II-5

  2.5.2.1 NaHCO

  ……….... III-3

  3 (TK-02)

  5.6 Tangki Penyimpanan NaHCO

  5.5 Screw Conveyor I (SC-01) ……………………………………. V-2

  5.4 Tangki Penyimpan Bakteri (TK-01) ………………………….. V-2

  5.3 Bulk Elevator (BE-01) …………………………………………. V-1

  5.2 Conveyor (C-01) ………………………………………………. V-1

  5.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku (G-01) …………………… V-1

  BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ………………………………………. V-1

  )…………… IV-1

  2 (AB-01

  4.2 Neraca Panas pada Kolom Absorbsi CO

  4.1 Neraca Panas pada Reaktor Fermentasi (R- 01) …….………... IV-1

  BAB IV NERACA PANAS ………………………………………………… IV-1

  3.4 Neraca Massa Pada Kolom Absorpsi H 2 O (AB-02).

  3

  ………. III-2

  3.3 Neraca Massa Pada Kolom Absorbsi CO 2 (AB-01)...

  3.2 Neraca Massa Pada Fermentor (R-01)....................................... III-2

  3.1 Neraca Massa Pada Tangki Netralisasi (TK-01) ....................... III-2

  BAB III NERACA MASSA ……………………………………………………. III-1

  ……………...……………………………….II-13

  2 O

  2.5.2.1 H

  …………………………………………..…. II-12

  2

  2.5.2.1 CO

  2.5.2.1 Gas Metana ……………………………...…..…. II-11

  ……………………………………..…. II-11

  ………....……………. V-2

  …………………………………… V-3

  5.8 Tangki Netralisasi (TK-03) …………………………………… V-3

  5.9 Pompa Fermentor (P-01) ……………………………………… V-4

  5.10 Fermentor (R-01) ……………………………………………… V-4

  5.11 Blower I (B-01) ……………………………………………….. V-4

  5.12 Kolom Absorbsi CO (AB-01)

  2 ………………………………... V-5

  5.13 Blower II (B-02) ……………………………………………… V-5

  5.14 Kolom Absorbsi H

  2 S (AB-02)

  ………………………………... V-5 5.15 Bak Penampung Air Proses (BP-01).

  …………………………. V-5

  5.16 Blower III (B-03) ……………………………………………… V-5

  5.17 Tangki Gas Metana (TK-04) …….…………………….………. V-5 5.18 Bak Penampung Limbah Cair (BP-02)...

  ………………………. V-6

  BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ……………. VI-1

  6.1 Instrumentasi …………………………………………………… VI-1

  6.2 Keselamatan Kerja ....................................................................... VI-4

  6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Gas Metana Dari Kotoran Ayam …………………………………………… VI-4

  6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan .......... VI-4 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri .......................................

  VI-5 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik ............................

  VI-5 .

  

BAB VII UTILITAS ........................................................................................... VII-1

  7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................. VII-1

  7.2 Kebutuhan Air ............................................................................ VII-2

  7.2.1 Screening ........................................................................ VII-4

  7.2.2 Sedimentasi .................................................................... VII-4

  7.2.3 Klarifikasi ....................................................................... VII-5

  7.2.4 Filtrasi ............................................................................. VII-5

  7.2.5 Demineralisasi ................................................................. VII-7

  7.2.5 Deaerator ........................................................................ VII-10

  7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-10

  7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-10

  7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-12

  7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13

  7.6.1 Bak Penampungan ........................................................... VII-14

  7.6.2 Bak Pengendap Awal ....................................................... VII-15

  7.6.3 Bak Netralisasi ................................................................. VII-16

  7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air .......................................... VII-16

  7.7.1 Screening (SC) ................................................................. VII-16

  7.7.2 Pompa Screening (PU-01) .............................................. VII-17

  7.7.5 Clarifier (CL) .................................................................. VII-19

  7.7.6 Sand Filter (SF) .............................................................. VII-19

  7.7.7 Tangki Utilitas 1 (TU-01) ............................................... VII-20

  7.7.8 Cation Exchanger (CE) .................................................. VII-20

  7.7.9 Anion Exchanger (AE) .................................................. VII-21

  7.7.10 Deaerator (DE) .............................................................. VII-21

  7.7.11 Ketel Uap (KU) .............................................................. VII-22

  

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

  8.1 Lokasi Pabrik ............................................................................... VIII-1

  8.2 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-3

  8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-4

  BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1

  9.1 Bentuk Hukum Badan Usaha ...................................................... IX-1

  9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-1

  9.3 Organisasi Perusahaan ................................................................. IX-2

  9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ......................... IX-3

  9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ......................... IX-3

  9.4.2 Dewan Komisaris ............................................................. IX-3

  9.4.5 Manajer Teknik dan Produksi .......................................... IX-4

  9.4.6 Manajer Umum dan Keuangan ........................................ IX-4

  9.4.7 Manajer Pembelian dan Pemasaran .................................. IX-4

  9.5 Sistem Kerja ................................................................................. IX-6

  9.5.1 Karyawan non-shift ........................................................... IX-6

  9.5.2 Karyawan Shift ................................................................. IX-6

  9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan …………………….. IX-7

  9.7 Sistem Pe ngajian ………………………………………………... IX-7

  9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ………………………………………….. IX-11

  BAB X ANALISA EKONOMI

  …………………………………………….... X-1

  10.1 Modal Investasi ………………………………………………… X-1

  10.1.1 Modal Investasi Tetap/

  Fixed Capital Investment ……… X-1

  10.1.2 Modal Kerja/

  Working Capital ……………………………. X-3

  10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) …………………. X-4

  10.2.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ………………………… X-4

  10.2.2 Biaya Variabel/Variable Coat (VC) ………………….. X-4

  10.3 Total Penjualan (Total Sales) ………………………………….. X-5

  10.4 Bonus Perusahaan ……………………………………………… X-5

  10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ……………………………………. X-5

  (PM) …………………………………… X-5

  10.6.2 Break Event

  Point ………………………………………… X-6

  10.6.3 Return on Investment (ROI)………………………….... X-6

  10.6.4 Pay Out Time (POT) …………………………………. X-7

  10.6.5 Return On Network (RON) ……………………………. X-7

  10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ……………………….. X-7

BAB XI KESIMPULAN

  ………………………………………………………. XI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  Utilitas……………………………………..…… VII-17

  2 S (AB-02)

Tabel 7.6 Perhitungan Pompa

  Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas …………………………. VII-10

  Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai …………………………………………………. VII-3

  Tabel 7.3 Pemakaian Air Unttuk Kebutuhan …………………………………... VII-2

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Proses pada A lat …………………………………….. VII-2

  Gas Metana ……………………………….. VII-1

Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pabrik

  ………………………….. VI-4

Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada PraTabel 4.2 Neraca Panas pada Kolom Absorbsi (ABTabel 4.1 Neraca Panas pada Reaktor Fermentasi (R

  …...………......... III-3

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Kolom Absorpsi H

  Hal

  III-2

  2 (AB-01) …..................

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Kolom Absorbsi CO

  III-2

  01) …….…………..... III-1 Tabel 3.2 Neraca Panas pada Reaktor Fermentasi (R-01) ............................

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Netralisasi (TK-

  II-9

  II-8 Tabel 2.5 Kesetaraan Biogas ......................................................................

  II-7 Tabel 2.4 Potensi Produksi Biogas ..............................................................

  II-2 Tabel 2.3 Nilai Kandungan Kering Bahan Baku Biogas ................................

  II-1 Tabel 2.2 Komposisi Biogas.......................................................................

Tabel 1.1 Jumlah Peternak Ayam di Kabupaten limapuluh ............................ I-2 Tabel 2.1 Kandungan Gas Metana ..............................................................

• –01) ………………….. IV-1
• – 01)………………………. IV-1
• – rancangan Pabrik pembuatan gas metana dari kotoran ayam

  Perhitungan tangki Utilitas ………………………………………….. VII-20 Tabel 8.1

  Perincian Luas Tanah ……………………………………………….. VIII-4

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift

  ………………………………………… IX-6 Tabel 9.2

  Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ………………………………. IX-7 Tabel 9.3

  Perincian Gaji Karyawan ……………………………………………. IX-8 Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Kotoran Ayam A

• Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen ............................. L A

  1 ………………….……….. L

  2 Tabel LA.3 Neraca Massa pada Netralisasi (kg/jam) ………...………...……….. LA-4

  Tabel LA.4 Neraca Massa pada Fermentor (kg/jam) A -

  5 ……………………………… L

  Tabel LA.5 Neraca Massa pada Kolom Absorbsi CO

  2

  (kg/jam) …………........ LA-9 Tabel LA.6 Neraca Massa pada Kolom Absorpsi H 2 S (AB-02)..............

  …...…. LA-10 Tabel LB.1 Data Karakteristik Zat

  ……............................................................... LB-1 Tabel LB.2 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Fermentor dengan menggunakan

  LB-3 persamaan (1)….......................................................... Tabel LB.3 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Fermentor

  ………….. LB-3 Tabel LB.4 Neraca Energi Fermentor.................................................................... LB-4 Tabel LB.5 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total

  Absorbsi …………………...... LB-5

  Tabel LB.6 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total

  Absorbsi …………............... LB-5

  Tabel LB.7 Neraca Energi

  Absorbsi …………………………...………………...... LB-6

  Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas ........................................................... LD-5 Tabel LD.2 Perhitungan Pelarutan ....................................................................... LD-10 Tabel LD.3

  Perhitungan Tangki Utilitas …………………………………………. L D - 1 6

  …………………... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan

  Swift ……………………………………….. LE-3

  Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ……………………………………. LE-6

  Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ………… LE-6

  Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi …………………………………………... LE-10

  Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ……………………………………………… LE-13

  Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan ………………………………… LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja

  ………………………………………………. LE-17 Tabel LE.9

  Perhitungan Biaya Depresiasi ……………………………………….. LE-18 Tabel LE.10

  Data Perhitungan BEP ………………………………………………. LE-25 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

  ……………………. LE-26

  Hal

Gambar 2.1 Fixed dome ............................................................................ .......... I-3Gambar 2.2 Floating Drum

  ……………………………………………………………. I-4

  Gambar 2.3 Instalasi sistem produksi dan pemanfaatan biogas ………………... I-5

  Gambar 7.1 Peta Lokasi Pabrik …………………………………...……….…… VII-3

  Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Selusa dari Kulit Buah Kakao …………………. VIII-5

Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Selulosa dari Kulit

  Buah Kakao ………………………………………........................... IX-12

  Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen

  …………………………………………….. LD-2

  Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan

  …………………………………………………………... LE-5 Gambar LE.2 Grafik BEP......................................................................................... LE-25

  Hal 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 ALAT UTILITAS

  …………... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

  …………………………. LE-1