TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK GAS PRODUSER DARI GASIFIKASI KAYU KALIANDRA KAPASITAS Nm 3 /TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRA RANCANGAN PABRIK GAS PRODUSER DARI GASIFIKASI KAYU KALIANDRA KAPASITAS Nm 3 /TAHUN Oleh : 1. Furqon Mubarok Wazirul Umam I Muhammad Akvis Fauzi I PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2016 to user

2

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat dan hidayah-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Gas Produser dari Gasifikasi Kayu Kaliandra Kapasitas Nm 3 /tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Margono, S.T, M.T selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia atas bimbingannya. 2. Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. dan Dr. Adrian Nur, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Dr. Sunu Herwi Pranolo dan Ir. Paryanto, M.S selaku dosen penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir atas bimbingan dan arahannya. 4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu, arahan, dan bantuannya selama ini. 5. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang senantiasa diberikan. 6. Dwi Hantoko, S.T., M.T. yang telah memberikan saran dan masukan dalam penyelesaian tugas akhir ini 7. Teman teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Agustus 2016 Penulis iii

4 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 Latar Belakang Pendirian Pabrik Kapasitas Perancangan Lokasi Tinjauan Pustaka Kegunaan Produk Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses Dasar Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Termodinamika Tinjauan Kinetika Langkah Proses Diagram Alir Proses Deskripsi Proses Tata Letak Pabrik dan Peralatan iv

5 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pengadaan Air Air Pendingin Air Proses Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Unit Pengadaan Listrik Unit Pengolahan Limbah Laboratorium BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Kepala Bagian Pembagian Jam Kerja Karyawan Status Karyawan dan Sistem Upah Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji Penggolongan Jabatan dan Tingkat Pendidikan Minimal Jumlah Karyawan dan Gaji BAB VI ANALISA EKONOMI Daftar Pustaka... xiii Lampiran v

6 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Karakteristik Tipe Gasifier Tabel 1.2 Contoh Komposisi Gas Produser Hasil Gasifikasi Biomassa Tabel 1.3 Sifat Fisika Gas Produser Tabel 2.1 Neraca Massa Gasifier Tabel 2.2 Neraca Massa Cyclone Tabel 2.3 Neraca Massa Spray Tower Tabel 2.4 Neraca Massa Spray Tower Tabel 2.5 Neraca Massa Filter Tabel 2.6 Neraca Massa Kondenser Parsial Tabel 2.7 Neraca Massa Water Seal Tabel 2.8 Neraca Massa Bak Air Tabel 2.9 Neraca Massa Total Tabel 2.10 Neraca Panas Gasifier Tabel 2.11 Neraca Panas Cyclone Tabel 2.12 Neraca Panas Spray Tower Tabel 2.13 Neraca Panas Spray Tower Tabel 2.14 Neraca Panas Filter Tabel 2.15 Neraca Panas Kondenser Parsial Tabel 2.16 Neraca Panas Water Seal Tabel 2.17 Neraca Panas Bak Air Tabel 2.18 Neraca Panas Total Tabel 3.1 Spesifikasi Gudang timbun kayu kaliandra Tabel 3.2 Spesifikasi Gasifiers Tabel 3.3 Spesifikasi Cyclone Tabel 3.4 Spesifikasi Spray Tower Tabel 3.5 Spesifikasi Filter Tabel 3.6 Spesifikasi Kondenser Parsial Tabel 3.7 Spesifikasi Gas Holder Tabel 3.8 Spesifikasi Blower dan Pompa Proses vi

7 Tabel 4.1 Jumlah Kebutuhan Air Proses Tabel 4.2 Spesifikasi Pompa Utilitas Tabel 4.3 Total Kebutuhan Listrik Proses dan Utilitas Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2 Perincian Golongan, Kualifikasi, Jumlah, dan Gaji Karyawan Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Tabel 6.2 Harga Pembelian Peralatan Proses Tabel 6.3 Harga Pembelian Peralatan Utilitas Tabel 6.4 Kesimpulan Analisa Kelayakan vii

8 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 Gambar 1.6 Skema Fluid-Bed Gasifier Gambar 1.7 Skema Entrained Bed Gasifier Gambar 2.1 Tahap-tahap proses gasifikasi Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.4 Diagram Alir Proses Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Gambar 2.6 Sketsa Tata Letak Pabrik Gambar 4.1 Ilustrasi skema pengolahan air Gambar 4.2 Blok diagram pengolahan limbah cair Gambar 5.1 Struktur Organisasi Perusahaan Gambar 6.1 Chemical Engineering Plant Cost Index Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan vii

9 INTISARI Furqon Mubarok Wazirul Umam dan Muhammad Akvis Fauzi, 2016, Prarancangan Pabrik Gas Produser dari Gasifikasi Kaliandra Kapasitas Nm 3 /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 Nm 3 /tahun. Pabrik direncanakan berdiri di sekitar perkebunan kayu kaliandra Desa Selengen, Kecamatan Kayangan, Kabupaten Lombok Utara dan dibangun di atas tanah seluas 1000 m 2, pabrik beroperasi selama 12 jam per hari dan 350 hari per tahun dengan kebutuhan kayu kaliandra 0,41 kg/ Nm 3 produk, udara 0,91 kg/ Nm 3 produk, dan jumlah tenaga kerja 0,06 manhour/nm 3 produk. Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 4,16 kg/nm 3 produk, listrik sebesar 0,02 kwh/nm 3 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 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 ,- dan total biaya produksi sebesar Rp. 951,-/Nm 3 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