HALAMAN JUDUL TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK BIOAVTUR DARI CRUDE PALM OIL DENGAN PROSES UNIVERSAL OIL PRODUCT (UOP) KAPASITAS 87.000 TON/TAHUN Dwi Hantoko Oleh: Muflih Arisa Adnan I0509013 I0509029 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i
LEMBAR PENGESAHAN ii
KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kepada Allah SWT karena rahmat dan hidayah- Nya, laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan pabrik bioavtur dari crude palm oil dengan proses Universal Oil Product (UOP) kapasitas 87.000 ton/tahun selesai. Dalam penyusunan tugas akhir ini, bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak turut mendukung penyelesaiannya. Karena itu, Ucapan terima kasih ditujukan kepada kedua orang tua yang telah memberikan kami banyak dukungan baik moral dan material, Dr. Margono sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku dosen pembimbing II, Alumni Jurusan Teknik Kimia UNS Joko Waluyo, S.T., M.T., Aryo Wahyu Wicaksono, S.T, dan Eko Nugroho Budi Santosa, S.ST., telah bersedia berbagi ilmu, informasi, dan pengalaman. Teman-teman mahasiswa khususnya Abdul Kadir, Agnes, Wawan, Yanuar, Barkah, Wulan, Grata, dan Ikbal telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, jadi saran dan kritik membangun sangat diharapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat. Surakarta, April 2013 Penulis iii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... ix INTISARI... x BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 I.2 Kapasitas Perancangan... 3 I.3 Penentuan Lokasi Pabrik... 5 I.4 Tinjauan Pustaka... 7 I.5 Kegunaan Produk... 9 I.6 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 10 BAB II DESKRIPSI PROSES... 13 II.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 13 II.2 Konsep Reaksi... 15 II.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 18 II.4 Lay Out Pabrik dan Peralatan... 26 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... 29 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 37 IV.1 Unit Pengadaan Air... 38 IV.2 Unit Pengadaan Steam dan Bahan bakar... 39 IV.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 40 IV.4 Unit Pengadaan Listrik... 40 IV.5 Unit Pengolahan limbah... 42 IV.6 Unit Laboratorium... 43 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 45 V.1 Bentuk Perusahaan... 45 V.2 Struktur Organisasi... 46 iv
V.3 Tugas dan Wewenang... 48 V.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan dan Gaji karyawan... 48 BAB VI ANALISA EKONOMI... 52 DAFTAR PUSTAKA... 55 LAMPIRAN A SIFAT FISIS BAHAN... 59 LAMPIRAN B NERACA MASSA... 62 LAMPIRAN C NERACA PANAS... 77 LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR... 83 LAMPIRAN E ANALISIS EKONOMI... 105 v
DAFTAR TABEL Tabel I.1 Lahan perkebunan kelapa sawit dan produksi CPO di Indonesia... 5 Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik... 5 Tabel II.1 Spesifikasi bahan bakar avtur dan bioavtur... 14 Tabel II.2 Spesifikasi biodiesel dan AGO... 14 Tabel II.3 Spesifikasi nafta... 15 Tabel II.4 Persentase berat hasil proses hydrockracking... 17 Tabel II.5 Kondisi perancangan operasi reaktor... 17 Tabel II.6 Neraca massa total... 21 Tabel II.7 Neraca panas total dari A01-M01 sampai A03-LSV01... 22 Tabel II.8 Neraca panas total dari A03-LSV01 sampai cooler produk... 22 Tabel III.1 Spesifikasi tangki... 30 Tabel III.2 Spesifikasi heat exchanger... 31 Tabel III.3 Spesifikasi menara fraksinasi... 33 Tabel III.4 Spesifikasi fired heater (furnace)... 34 Tabel III.5 Spesifikasi liquid gas separator... 34 Tabel III.6 Spesifikasi reaktor... 35 Tabel III.7 Spesifikasi mixer... 35 Tabel III.8 Spesifikasi pompa... 36 Tabel IV.1Spesifikasi boiler... 39 Tabel IV.2 Kebutuhan daya listrik proses dan utilitas... 41 Tabel IV.3 Total kebutuhan daya listrik pabrik... 42 Tabel V.1 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan non shift... 49 Tabel V.2 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan shift... 50 Tabel V.3 Jadwal regu shift... 51 Tabel A.1 Critical Properties... 59 Tabel A.2 Kapasitas panas cairan... 59 Tabel A.3 Kapasitas panas gas... 60 Tabel A.4 Panas penguapan... 60 Tabel A.5 Densitas... 61 Tabel A.6 Viskositas... 61 vi
Tabel B.1 Persentase berat produk reaktor...62 Tabel B.2 Neraca massa di A01-M01... 64 Tabel B.3 Neraca massa di A01-M02... 64 Tabel B.4 Neraca massa di sekitar A01-F01... 66 Tabel B.5 Neraca massa di sekitar A02-R01... 68 Tabel B.6 Neraca massa di sekitar A02-R02... 69 Tabel B.7 Umpan masuk A03-LSV01... 70 Tabel B.8 Perhitungan neraca massa di sekitar A03-LSV01... 71 Tabel B.9 Neraca massa di sekitar A03-LSV01... 71 Tabel B.10 Data light ends... 72 Tabel B.11 Data distilasi TBP (Total boiling point)... 73 Tabel B.12 Kondisi operasi furnace A03-FR01... 73 Tabel B.13 Kebutuhan tray pada menara fraksinasi atmosferis... 74 Tabel B.14 Susunan tray... 75 Tabel B.15 Neraca massa di sekitar A03-ADU01... 76 Tabel C.1 Perhitungan neraca panas arus 2... 77 Tabel C.2 Neraca panas di sekitar A01-M01... 77 Tabel C.3 Neraca panas di sekitar A01-M02... 78 Tabel C.4 Neraca panas di sekitar A01-F01... 78 Tabel C.5 Neraca panas di sekitar A01-FC01... 78 Tabel C.6 Neraca panas di sekitar A02-R01... 79 Tabel C.7 Neraca panas di sekitar A02-R02... 79 Tabel C.8 Neraca panas di sekitar A03-HE01... 80 Tabel C.9 Neraca panas di sekitar A03-LSV01... 80 Tabel C.10 Neraca panas di sekitar A03-FR01... 81 Tabel C.11 Neraca panas di sekitar A03-ADU01... 81 Tabel C.12 Neraca panas di sekitar A03-HE03... 81 Tabel C.13 Neraca panas di sekitar A03-HE04... 82 Tabel C.14 Neraca panas di sekitar A03-HE05... 82 Tabel C.15 Neraca panas di sekitar A03-HE06... 82 Tabel C.16 Neraca panas di sekitar commit A03-HE07 to user... 82 vii
Tabel D.1 Tinggi menara fraksinasi... 99 Tabel D.2 Ringkasan dimensi menara fraksinasi A03-ADU01... 99 Tabel D.3 Berat menara fraksinasi... 104 Tabel E.1 Indeks harga alat tahun 2002-2014... 105 Tabel E.2 Daftar harga alat pada area 1 dan 2... 106 Tabel E.3 Daftar harga alat pada area 3 dan 4... 107 Tabel E.4 Daftar harga alat pada utilitas dan pembangkit listrik... 108 Tabel E.5 Komponen Physical Plant Cost (PPC)... 108 Tabel E.6 Komponen direct plant cost (DPC)... 109 Tabel E.7 Komponen fix capital investment (FCI)... 109 Tabel E.8 Komponen working capital... 110 Tabel E.9 Komponen fix capital investment (FCI)... 110 Tabel E.10 Komponen direct manufacturing cost... 110 Tabel E.11 Biaya bahan baku untuk 1 tahun produksi (330 hari)... 111 Tabel E.12 Gaji karyawan berdasarkan jabatan... 111 Tabel E.13 Gaji karyawan berdasarkan jabatan (lanjutan)... 112 Tabel E.14 Biaya utilitas selama 1 tahun... 113 Tabel E.15 Indirect manufacturing cost... 113 Tabel E.16 Fixed manufacturing cost... 113 Tabel E.17 Total manufacturing cost... 113 Tabel E.18 General expense... 114 Tabel E.19 Total production cost... 114 Tabel E.20 Kesimpulan analisa kelayakan ekonomi... 119 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Kecenderungan produksi, konsumsi, dan impor avtur di Indonesia... 3 Gambar I.2 Peta lokasi pabrik... 6 Gambar II.1 (a) Reaksi hydrotreating, (b)reaksi hydrocracking... 16 Gambar II.2 Diagram alir kualitatif... 23 Gambar II.3 Diagram alir kuantitaif... 24 Gambar II.4 Diagram alir proses... 25 Gambar II.5 Tata letak pabrik... 27 Gambar II.6 Tata letak alat pabrik... 28 Gambar IV.1 Skema pengolahan air... 39 Gambar IV.2 Grafik analisa kelayakan... 54 Gambar V.1 Struktur organisasi... 47 Gambar B.1 Blok diagram tangki A01-M01... 63 Gambar B.2 Blok diagram tangki A01-M02... 64 Gambar B.3 Blok diagram A01-F01... 65 Gambar B.4 Blok diagram A02-R01... 67 Gambar B.5 Blok diagram A02-R02... 69 Gambar B.6 Blok diagram A03-LSV01... 70 Gambar B.7 Blok diagram A03-ADU01... 72 Gambar D.1 Algoritma perhitungan dimensi reaktor... 93 Gambar D.2 Sketsa reaktor A02-R01 tampak samping... 94 Gambar D.3 Sketsa reaktor A02-R02 tampak samping... 95 Gambar E.1Grafik analisa kelayakan... 119 ix
INTISARI Dwi Hantoko, Muflih Arisa Adnan, 2013, Prarancangan Pabrik Bioavtur dari Crude Palm Oil dengan Proses Universal Oil Product (UOP) Kapasitas 87.000 ton/tahun. Program Studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah 7,8 juta ha dan 28% perkebunan berada di Provinsi Riau. Hal ini membuat Indonesia menjadi produsen crude palm oil (CPO) utama di dunia dengan total produksi rata-rata sebesar 22,5 juta ton/tahun pada tahun 2010. Pemerintah Indonesia mendukung nilai tambah bahan baku terutama CPO berdasarkan PP No. 33 tahun 2011 terkait dengan implementasi teknologi pengolahan CPO. Crude palm oil dapat diolah menjadi komoditas yang mempunyai nilai tinggi seperti produk makanan, fine chemicals, maupun biofuel seperti bioavtur sebagai bahan bakar pesawat terbang. Secara tipikal CPO terdiri dari trigliserida dan FFA. Dengan menggunakan proses UOP, CPO direaksikan dengan H 2 membentuk alkana rantai panjang melalui reaksi hydrotreating dan akan dilanjutkan reaksi hydrocracking yang akan menghasilkan produk sesuai jumlah rantai karbon masing-masing. Umpan sebesar 2,76 ton CPO dapat menghasilkan 1 ton bioavtur. Selain itu membutuhkan 0,31 ton hidrogen/ton produk (kemurnian 97%), asam fosfat 85% (H 3 PO 4 ) 0,002 ton/ton produk, bleaching earth 0,033 ton/ton produk. Reaksi berlangsung dengan bantuan katalis UOP pada suhu 332 398 o C dan tekanan 5.171 kpa di dalam reaktor single bed multitube. Kebutuhan utilitas meliputi steam sebanyak 1,53 ton/ton produk, air pendingin 109,6 m 3 /ton produk, listrik 45,47 kwh/ton produk, udara tekan 4,62 Nm 3 /ton produk, dan bahan bakar tail gas 0,12 ton/ton produk. Lokasi pabrik direncanakan di Dumai Riau dan dibangun di atas tanah seluas 39.400 m 2, pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan kebutuhan tenaga kerja 6,03 manhour/ton produk. Selain menghasilkan bioavtur, proses ini juga menghasilkan nafta 47.700 ton/tahun, atmospheric gas oil (AGO) 2.900 ton/tahun, biodiesel 31.700 ton/tahun, dan listrik 62.000 MWh/tahun. Bentuk perusahaan 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. Pabrik direncanakan mulai konstruksi di awal 2014 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2016 dengan umur pabrik 10 tahun. Dengan harga jual produk Rp29.200,-/liter, harga beli CPO Rp7.857.000,-/ton, biaya produksi Rp138.000,-/galon, dan modal tetap pabrik sebesar Rp. 442.490.000.000,- maka analisa kelayakan menunjukkan bahwa ROI sebelum pajak 40,18% dan setelah pajak 30,13%. POT sebelum pajak tahun sebesar 1,99 tahun dan setelah pajak 2,49 tahun, BEP 59,99%, SDP 46,05% dan DCF sebesar 15,84%. Berdasarkan nilai parameter-parameter tersebut maka pabrik ini layak dipertimbangkan untuk realisasi pembangunannya. x