Laporan Biodiesel

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK KIMIA

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi, karena

terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak

(BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk kebutuhan transportasi,industri,

pembangkit listrik dan sebagainya. Selain itu, cadangan minyak bumi yang

dimiliki Indonesia semakin terbatas karena merupakan produk yang tidak dapat

diperbarui.

Permintaan bahan bakar minyak yang terus-menerus meningkat seiring

dengan laju pertumbuhuan ekonomi dan pertambahan jumlah penduduk.

Kebutuhan sarana trasportasi dan aktivasi industri semakin besar. Data tahun 2003

menunjukkan bahwa kebutuhan BBM tidak dapat dipasok sepenuhnya oleh kilang

minyak dalam negeri. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, pemerintah

melakukan impor. Besar impor Indonesia diperkirakan akan terus meningkat.

Dengan demikian, naiknya harga minyak dunia menjadi masalah tersendiri bagi

pemerintah.

Dalam rangka mengurangi ketergantungan BBM, penganekaragaman

(deversifikasi) sumber energi merupakan keharusan. Salah satu energi alternatif

yang dapat dikembangkan adalah biodiesel. Biodiesel merupakan bahan bakar

minyak nabati yang memiliki sifat seperti miyak diesel atau solar. Bahan bakar ini

lebih ramah lingkungan karena bersifat dapat diperbaharui. Tanaman yang bisa




2

dikembangkan menjadi bahan baku biodiesel antara lain miyak kelapa sawit,

kelapa, kapuk, jarak pagar dan lainnya.

Biodiesel adalah suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam

lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel

merupakan bioenergi atau bahan bakar nabati yang dibuat dari minyak nabati atau

minyak yang dapat diperbaharui dan mengandung bahan kimia berupa methyl

ester yang merupakan bahan bakar ideal untuk industri transportasi karena dapat

digunakan pada berbagai mesin diesel konvensional tanpa memerlukan modifikasi

mesin, termasuk mesin-mesin pertanian. Pada sifat-sifat kimia biodiesel adalah

mono alkil ester atau methyl ester dengan rantai C antara 12-20 serta mengandung

oksigen. Panjang rantai C inilah yang membedakan biodiesel dengan petrodiesel

yang komponen utamanya hanya terdiri dari hidro karbon. Biodiesel secara nyata

dapat mengurangi pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang tidak terbakar,

karbon monoksida, sulfat, polisiklikaromatik hidrokarbon, dan hujan asam.

Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester yang diproduksi melalui reaksi

tranesterifikasi antara trigliserida (minyak nabati, seperti minyak sawit, minyak

jarak dll) dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan katalis

basa. Proses ini pada dasarnya adalah mereaksikan minyak nabati dengan metanol

atau etanol yang dibantu dengan katalisator sodium metilat (NaOCH3), NaOH

atau KOH.

1.2 Perumusan Masalah

Semakin menipisnya persediaan minyak bumi di Indonesia menjadi

pemicu untuk mencari sumber alternatif BBM dimana bahan bakunya dapat




3

diperbaharui. Pembuatan biodisel yang dikonversi dari minyak kelapa atau rafined

palm oil (RPO) dengan memanfaatkan katalis pada proses esterifikasi dapat

membantu mengatasi maslalah tersebut. Oleh karena itu, perlu ditelaah pra

rancangan pabrik pembuatan biodiesel dari RPO.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan Pra Perancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari RPO ini adalah

untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang Azas Teknik

Kimia, Operasi Teknik Kimia dan Desain Alat Industri Kimia, sehingga akan

memberikan gambaran kelayakan pra-peramcangan pendirian pabrik ini. Tujuan

lain adalah untuk mengahsilkan bahan bakar alternatif ramah lingkungan dan

tidak beracun, sehingga akan menghemat pengggunaan bahan bakar diesel dari

minyak bumi.

Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka manfaat yang

diperoleh dari Pra Rancangan Pabrik Biodiesel dari RPO ini adalah tersedianya

informasi mengenai Pabrik Biodiesel dari RPO sehingga dapat dijadikan referensi

untuk pendirian suatu pabrik biodiesel. Dismaping itu juga untuk memberikan

gambaran mnegenai proses pembuatan biodiesel dari RPO serta memberikan nilai

ekonomis pada bahan baku agar menjadi produk yang bermanfaat.




4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biodiesel

Metil ester asam lemak adalah senyawa yang berumus molekul

Cn-1H2(n-1)CO-OCH3 dengan nilai n yang umum adalah angka genap diantara 8

sampai 24 dan nilai r (jumlah ikatan rangkap) lazimnya 0, 1, 2, dan 3.

Pada awalnya metil ester dan turunannya dapat digunakan sebagai surfaktan

untuk bahan makanan dan non-makanan. Beberapa industri hilir menggunakan

metil ester sebagai bahan baku kosmetika, deterjen, sabun mandi, farmasi, plastik,

dan barang jadi karet. Namun dalam dua dekade terakhir, metil ester banyak

direkomendasikan sebagai komponen minyak diesel alternatif atau yang lebih

dikenal dengan nama biodiesel. Biodiesel adalah bahan bakar dari minyak nabati

yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Secara kimia biodiesel

termasuk dalam golongan monoalkil ester atau metil ester dengan panjang rantai

karbon antara 12 samapi 20 yang mengandung oksigen.

Pada prinsipnya biodiesel diproduksi melalui reaksi transesterifikasi antara

trigliserida dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan

katalis basa atau asam, sehingga secara alamiah biodiesel dikenal sebagai metil

ester (Darmoko,2003).

Biodiesel mempunyai sifat fisika dan sifat kimia yang sama dengan

petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung pada mesin diesel atau di




5

campur dengan petroleum diesel. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa

dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash

pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Disamping itu biodiesel

tidak mengandung sulfur dan senyawa benzene yang karsinogenik sehingga

biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan mudah ditangani daripada

petroleum diesel. Adapun kelebihan biodiesel bila dibandingkan dengan

petroleum diesel antara lain:

1. Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi

yang jauh lebih baik (free sulfur dan smoke number rendah).

2. Merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan yang terbarukan.

3. Biodiesel jauh lebih aman dan tingkat toksisitasnya 10 kali lebih rendah

dibandingkan dengan petroleum diesel. Biodiesel tidak menambah efek

rumah kaca seperti halnya petroleum diesel karena emisi yang dihasilkan

dapat terurai secara alamiah (biodegradable).

4. Mereduksi polusi tanah serta melindungi kelestarian peraiaran dan sumber

air minum.

5. Cetana number lebih tinggi (51-62) dibandingkan dengan petroleum diesel

(42) sehingga menghasilkan suara mesin yang elbih halus (Didiek, 2004).

2.1.1 Syarat Utama Biodiesel dari Metil Ester

Syarat utama biodiesel menurut Badan Standardisasi Nasional dapat dilihat

pada Tabel 2.1 sedangkan sifat-sifat metil ester dapat dilihat pada Tabel 2.2.




6

Tabel 2.1 Syarat Utama Biodiesel menurut Badan Standardisasi Nasional

NO PARAMETER SATUAN NILAI

1 Massa jenis pada suhu 40oC kg/m3 850-890

2 Viskositas kinematik pada suhu 40oC mm2/s(cSt) 2,3-6,0

3 Angka setana min.51

4 Titik nyala oC min.100

5 Belerang ppm-m(mg/kg) maks.100

6 Fosfor ppm-m(mg/kg) maks.10

7 Angka asam Mg-KOH/g maks.0,8

8 Gliserol bebas %-massa maks.0,02

9 Gliserol total %-massa maks.0,24

10 Kadar ester alkil %-massa min.96,5

11 Angka iodium %-massa(g-I2/100g) maks.115

12 Uji Halpen Negatif

(Badan Standardisasi Nasional, 2006).

Tabel 2.2 Sifat-sifat Metil Ester

NO PARAMETER NILAI

1 Titik didih >200oC

2 Titik nyala 100oC

3 Titik embun -11-16oC

4 Densitas pada suhu 25oC 0,885 g/mL

5 Viskositas pada suhu 25oC 7,5 cp

6 Spesifik gravity 0,87-0,89

7 Angka asam 0,7-1 mg KOH/g

(Perry, 1999).




7

2.1.2 Sifat Fisika dan Kimia Biodiesel dan Petrodiesel

Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan pada bnetuk metil

ester dari minyak nabati. Dalam bentuk metil ester maka berat molekul, titik beku,

titik didih, danj viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Teknologi produksi

yang intensif dikembangkan adalh proses transesterifikasi antara minyak nabati

dengan alkohol. Disamping produksi biodiesel, proses ini juga menghasilkan

gliserol (12%) yang merupakan produksi samping yang bernilai ekonimis tinggi.

Untuk mengetahui kualitas dari biodiesel dapat ditentukan dari sifat fisika dan

kimia dari biodiesel itu sendiri. Sifat fisika dan kimia dari biodiesel dan

petrodiesel dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Sifat Fisika-Kimia Biodiesel dan Petrodiesel

No Sifat Fisika-Kimia Biodiesel Petrodiesel

1 Komposisi Metil ester asam lemak Hidrokarbon

2 Densitas 0,8624 0,8750

3 Viskositas, cSt 5,55 4,0

4 Flash point, oC 172 98

5 Cetana number 62,4 53

6 Engine power, BTU 128.000 130.000

7 Engine Torque 128.000 130.000

8 Emisivitas Lebih rendah CO2, total

hidrokarbon, SO2, dan NOX

Lebih inggi CO2,

total hidrokarbon,

SO2, dan NOX

9 Sifat Terbarukan Tidak terbarukan

(Pakpahan, 2001).




8

2.2 Minyak Kelapa Sawit

Ide penggunaan minyak nabati sebagai pengganti untuk bahan bakar diesel

telah dipertunjukkan oleh seorang penemu mesin diesel, Rudolph Diesel, pada

tahun 1900-an. Sejak itu, peneltian di daerah ini dilanjutkan dengan berbagai

bahan bakar yang diturunkandari lemak hewani dan lemak nabati (biofuel) yang

telah diuji secara luas sebagai bahan bakar alternatif (Foglia, 2000).

Untuk mengatasi masalh-masalh (viskositas tinggi dan pengotoran atau

penyumbatan injector bahan bakar) yang berhubungan dengan penggunaaan

trigliserida secara utuh sebagai bahan bakar diesel, minyak atau lemak diubah

menjadi alkil ester yang sederhana (yang paling umuadalah metil ester atau etil

ester). Saat ini, biodiesel adalah istilah yang diterapkan untuk alkil ester asam

lemak (FAME= fatty acid metil ester) yang digunakan sebagai penggnati bahan

bakr diesel yang terbuat dari minyak bumi.

Biodiesel sawit dapat dibuat dari hampir semua fraksi sawit seperti Crude

Palm Oil (CPO), Palm Kernel Oil (PKO), Refined Bleached and Deodorized

Palm Oil (RBDPO), Refined Palm Oil (RPO), dan olein. Faktor penting yang

perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan baku adalah kandungan asam lemak

bebasnya dan harganya. Untuk minyak kelapa sawit yang mengandung asam

lemak bebas > 1% perlu dilakukan perlakuan pendahuluan berupa penetralan atau

penghilanagan asam lemak (deasidifikasi). Prosesini dapat dilakukan dengan

penguapan, saponifikasi, atau esterifikasi asam dengan katalis padat

(Darmoko, 2003).




9

Adapun bahan baku berbasis CPO yang berpeluang menjadi bahan baku

biodiesel adalah sebagai berikut:

1. CPO off grade/minyak kotor, dengan kadar FFA 5-20%.

2. CPO parit, dengan kadar FFA 20-70%.

3. Palm Fatty Acid Distillate (PFAD), dengan kadar FFA >70%.

4. Minyak goreng bekas.

5. Stearin dan crude stearine.

Disamping CPO masih ada lebih dari 40 jenis minyak nabti yang memiliki

potensial sebagai bahan baku biodiesel di Indonesia, misalnya minyak jarak pagar,

minyak kelapa, minyakkedelai, minyak kapok, sehingga pengembanagn biodiesel

dapat disesusaikan oleh potensi alam setempat (Darmoko, 2003).

2.3 Reaksi Transesterifikasi

Proses transesterifikasi merupakan proses pembuatan biodiesel yang paling

banyak dikembangkan. Tahapan reaksi transesterifikasi gliserida dengan metanol

berlangsung denga skema yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.




10

Gambar 2.1. Skema Tahapan Proses Transesterifikasi

Proses transesterifikasi pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis asam

memiliki konversi yang tinggi dan sangat cocok untuk bahan baku minyak nabati

yang mengandung asam lemak bebas tinggi, namun proses ini memerlukan biaya

produksi yang tinggi.

Proses tranesterifikasi pada suhu dan tekanan rendah (60oC-80

oC) dan

tekanan 10 bar merupakan proses produksi biodiesel yang paling sering

digunakan. Katalis alkali merupakan yang paling cocok digunakan untuk

proses ini.

Transesterifikasi dengan menggunakan superctical metanol pada 350oC dan

tekanan 43Mpa merupakan alternatif memperpendek rangkaian proses

esterifikasi-transesterifikasi minyak sawit mentah, disebutkan suhu dan tekanan

reaksi yang tinggi tanpa katalis dapat menghasilkan metil ester dan gliserol tanpa

memerlukan proses pemurnian, dan asam lemak bebas yang terdapat dalam

kandungan minyak juga terkonversi menjadi ester.

Pengendalian transesterifikasi dipertahankan tetap berlangsung untuk

meningkatkan produk biodiesel. Reaksi dikendaliakan dengan menggunakan




11

metanol berlebih dan memisahkan hasil samping gliserol yang terbentuk. Reaksi

keseluruhan untuk trigliserida dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Reaksi Keseluruhan Transestrifikasi

2.4 Uraian Proses Pembuatan Biodiesel

Bahan baku yang digunakan untuk pengolahan biodiesel yaitu :

1. Refined Palm Oil (RPO) merupakan minyak hasil kelapa sawit yang telah

mengalami proses pemurnian di Revinery.

2. Metanol (CH3OH) merupakan senyawa alkohol yang digunakan sebagai

pereaksi yang akan memberikan gugus alkil kepada rantai trigliserida

dalam reaksi biodiesel.

3. Natrium metilat (NaOCH3) digunakan sebagai katalis (zat yang

digunakan untuk mempercepat reaksi),merupakan katakis basa karena

mengandung alkalinity 30%.

4. Asam klorida (HCl) digunakan dalam proses penetralan akatalis di dalam

Heavy Phase (Glycerine - water - methanol) dengan kadar (>30%).

Pada proses pembuatan minyak diesel dari minyak nabati yang biasanya

dikenal dengan biodiesel ada beberapa tahapan proses yang harus dilalui. Tahapan




12

proses dapat dilihat pada Lampiran 1. Berikut ini akan menguraikan pemilihan

proses produksi.

2.4.1 Tahap Persiapan

Tahap persiapan ini bertujuan untuk mencampurkan metanol, RPO, dan

katalis agar dihasilkan campuran yang homogen. RPO pada Tangki RPO

(TK-111) di pompa kemudian masuk ke Filter (FB-133). Setelah itu RPO

dipompa ke Mixer (MX-201), pada Mixer terjadi pencampuran antara RPO,

metanol 98% dari Tangki Metanol (TK-234), dan katalis natrium metilat

(NaOCH3) dari Gudang Katalis (TK-212) yang dilairkan melalui Conveyor

(C-223). Setelah didapatkan campuran yang homogen, kemudian campuran dari

RPO, metanol 98%, dan katalis dipanaskan dalam Heater (XH-256) yang

bertujuan untuk mengkondisikan suhu sebelum masuk Reaktor (R-301).

Campuran RPO, metanol98%, dan katalis dipanaskan sampai suhu 60oC.

2.4.2 Tahap Transesterifikasi

Didalam Reaktor (R-301) terjadi reaksi transesterifikasi dengan reaksi

umum:




13

Reaktor ini meenggunakan pengaduk dengan kecepatan pengadukan2rps.

Lamanya pengadukan adalah 2 jam yang dilkukan pada suhu 60oC-65

oC dan

takanan 1 atm. Hasil konversi tahap ini dapat mencapai 99,9%. Adapun tahap

transesterifikasi ini menghasilkan campuran metil ester, gliserol, metanol yang

tidak bereaksi, air, dan katalis.

2.4.3 Tahap Pemisahan dan Pemurnian Metil Ester

Produk intermediate hasil reaksi kemudian dipompakan menuju Separator

(CF-401) pada suhu 65oC dan tekanan 1 atm yang berfungsi untuk memisahkan

metil ester yang terbentuk dengan gliserol, katalis, air, dan metanol. Adapun di

dalam Separator (CF-401) akan terbentuk dua lapisan yaitu lapisan light phase

yang berupa metil ester dan juga terbentuk heavy phase yang berupa gliserol,

metanol, dan air. Kemudian light phase dipompakan ke Tangki Washing

(TK-501), lalu pada Tangki Washing (TK-501) metil ester yang terbentuk di cuci

dengan air untuk memastikan metilester yang terbentuk sudah bebas dari

campuran air, katalis, metanol, dan gliserol. Setelah itu metil ester dipanaskan

dalam Heater (XH-512) sampai suhu 135oC yang bertujuan untuk

mengkondisikan suhu metil ester sebelum masuk ke Vacum Dryer (TK-601). Pada

Vacum Dryer (TK-601) air yang rekandung pada metil ester hasil dari proses

pencucian diuapkan, proses ini berlangsung pada tekanan vacum dan suhu operasi

sebesar 135oC-137

oC. Setelah itu metil ester yang terbebas dari air dipompakan ke

dalam tangki penyimpan metil ester atau Tangki Biodiesel (TK-612).




14

2.4.4 Tahap Pengolahan Gliserol

Heavy phase yang terbentuk pada Separator (CF-401) dipompakan ke

Netralizer (NR-701) yang bertujuan untuk menetralkan katalis natrium metilat

(NaOCH3) dengan adanya penambahan asam klorida. Hasil reaksi dari natrium

metilat dan asam kloroda adalah garam natrium klorida dan metanol. Setelah itu

campuran dari gliserol, metanol, air, dan natrium klorida dipompakan ke Tangki

Washing (TK-723) dengan penambahan air yang bertujuan untuk menghilangkan

garam natrium klorida. Setelah itu campuran dari gliserol, metanol, dan air

dipompa ke Kolom Distilasi (D-801) yang bertujuan untuk memisahkan metanol

dari gliserol dan air, selain itu juga untuk me-recycle sisa metanol yang tidak

bereaksi. Pada Kolom Distilasi (D-801) feed masuk pada suhu 27oC, kemudian

metanol dengan kadar 98% akan keluar sebagai produk atas karena titik didih

metanol lebih rendah dibandingkan dengan gliserol dan air. Bagian bawah Kolom

Distilasi beroperasi pada suhu 107oC, dan sebagai produk bawah adalah gliserol

dan air. Metanol hasil produk distilasi dialirkan ke Tangki Matanol (TK-234) dan

produk bawah dari hasil proses ditilasi dialirkan ke Evaporator (EV-901) yang

bertujuan untuk memekatkan gliserol sehingga dihasilka gliserol dengan

konsentrasi 88%. Setelah itu gliserol yang terbentuk dialirkan ke Tangki Gliserol

(TK-912).




15

2.5 Sifat-sifat Bahan

2.5.1. Metil Ester (Biodiesel)

1. Berwujud cairan jernih tidak berwarna

2. Berat molekul : 214,344 d/mol

3. Spesifik gravity : 0,87-0,89 (25oC)

4. Titik leleh : 4,5oC (760 mm)

5. Titik didih : 148oC (18 mm)

261,5 oC (760 mm)

6. Nilai asam : 1 max KOH/g

7. Flash point : 130oC

8. Angka setana : 46-70

9. Titik asap : -11-16oC

(Wikipedia, 2013).

2.5.2. Refined Palm Oil (RPO)

1. Kandungan karbohidrat : 15,23 g

2. Kandungan gula : 6,23 g

3. Densitas : 0,926g/mL

4. Lemak : 33,49 gram

Jenuh : 29,70 gram

Tidak jenuh tunggal : 1,43 gram

Tidak jenuh poli : 0,37 gram

5. Protein : 3,3 gram

Thiamin (vitamin B1) : 0,066 mg (5%)




16

Riboflavin (vitamin B2) : 0,02 mg (1%)

Niasin (vitamin B3) : 0,54 mg (4%)

Asam pantotenik (vitamin B5) : 0,300 mg (6%)

Vitamin B6 : 0,054 mg (4%)

Volat (vitamin B9) : 26 μg (6%)

Vitamin C : 3,3 mg (6%)

Kalsium : 14 mg (1%)

Besi : 2,43 mg (19%)

Magnesium : 32 mg (9%)

Pospor : 113 mg (16%)

Kalium : 356 mg (8%)

Seng : 1,1 mg (11%)

(Wikipedia, 2013).

2.5.3. Air (H2O)

1. Merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau

2. Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H2O+ dan OH

-

3. Berat molekul : 18,016 g/mol

4. Densitas : 1 g/mL

5. Titik nyala : 0oC

6. Viskositas : 0,01002 cp

7. Panas spesifik : 1 cal/g

8. Tekanan uap : 760 mmHg

9. Tegangan permukaan : 73 dyne/cm




17

10. Panas laten : 80 cal/g

11. Indeks bias : 1,333

12. Mempunyai kemampuan katalitik tertentu,terutama pada oksidasi

logam (Orthmer, 1987).

2.5.4. Metanol (CH3OH)

1. Warna tidak berwarna dalam cairan

2. Densitas : 0,7918 g/cm3

3. Titik beku : -97oC (1 atm)

4. Titik didih : 64,7oC

5. Keasaman : 15,5 pKa


7. Viskositas (20oC) : 0,59 mPa.s

8. Batas kemampuan terbakar

(% volume di udara) : 6,72%-36,5%

9. Titik nyala : 11oC

10. Kapasitas panas cairan: Cp=0,54247+1314x10-6

T+485x10-8

T2

11. Cairan yang mudah menguap (volatile)

12. Mudah terbakar

13. Muerupakan bahan kimia beracun

14. Dapat digunakan sebagai bahan bakar, anti beku, denaturasi, dan pelarut

(Wikipedia, 2013).

2.5.5. Gliserol

1. Titik beku : 18,17oC




18

2. Titik didih : 147,9oC

3. Densitas : 1,2582 g/mL

4. Tekanan uap (50oC) : 0,0025 mmHg

5. Viskositas (20oC) : 1499 cp

6. Kapasitas panas (20oC) : 0,5795 cal/g

7. Panas penguapan (55oC) : 21,060 cal/mol

8. Panas pembentukan : 159,60 kcal/mol

9. Konduktivitas panas : 0,00068 cal/cm2o

C

10. Titik nyala : 177oC (1 atm)

11. Titik api : 204oC

12. Larut sempurna dalam air dan alkohol

13. Sedikit larut dalam eter, etil asetat, dioxine, tidak dapat larut dalam

hidrokarbon.

2.5.6. Natrium Metoksida (NaOCH3)

1. Berbentuk serbuk putih


3. Biasanya dilarutkan dalam pelarut metanol atau etanol dengan kadar 30%

(Wikipedia, 2013).




19

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan biodiesel dari RPO

dengan kapasitas 330.200,64 ton/tahun diuraikan sebagai berikut:

Kapasitas produksi = 330.200,64 ton/tahun

Pabrik berjalan selama 330 hari (1 hari, 24 jam)

Kapasitas produksi

6

2 g

666 6 g

Basis = 1 jam produksi

Bahan baku yang diperlukan :

RPO = 39700 kg/jam

Metanol 98% = 4554 kg/jam

Katalis (Sodium Metilat) =151,863 kg/jam

3.1 Mixer (MX-201)

Fungsi: Mencampur semua bahan baku sebelum direaksikan ke dalam

reaktor.




20

3.2 Heater (XH-256)

Fungsi: Untuk mengkondisikan campuran RPO, metanol, dan katalis

NaOCH3 sebelum masuk ke reaktor.

MIXER

NM masuk Kg NM keluar kg

aliran (2) :

aliran (5) :

RPO 39700 RPO 39700

Metanol 4554

aliran (3) :

NaOCH3 151,863

Metanol 4554

aliran (4) :

NaOCH3 151,863

TOTAL 44405,86 TOTAL 44405,86

HEATER

NM masuk Kg NM keluar Kg

aliran (5) : aliran (6) :

RPO 39700 RPO 39700

Metanol 4554 Metanol 4554

NaOCH3 151,863 NaOCH3 151,863

Air 52,163 52,163

TOTAL 44.458,026 TOTAL 44.458,026




21

3.3 Reaktor (R-301)

Fungsi: Mereaksikan RPO dan methanol dengan bantuan katalis NaOCH3

melalui reaksi transesterifikasi untuk menghasilkan metil ester (biodiesel) sebagai

produk utama dan gliserol sebagai hasil samping.

Reaksi: Trigliserida + 3 CH3OH ----> Gliserol + 3 ME

Metanol sisa : 44,3542 kg

ME yang terbentuk : 41692 kg

3.4 Separator (CF-401)

Fungsi: Untuk memisahkan fase berat (gliserol, metanol, dan air) dan fase

ringan (biodiesel) dari reaksi yang terbentuk di dalam reaktor.

REAKTOR



RPO 39700 Metanol 44,354

Metanol 4554 NaOCH3 151,863

NaOCH3 151,863 ME 41692,021

Air 52,163 Gliserol 4316,848

Air 52,055

TOTAL 44.458,026 TOTAL 44.458,026




22

3.5 Washing (TK-501)

Fungsi: Untuk memastikan bahwa light fase (biodiesel) sudah terbebas dari

zat-zat lainnya seperti metanol, katalis NaOCH3 dan pengotor lainnya.

SEPARATOR



Metanol 44,35 ME 41692,021

NaOCH3 151,86

ME 41692,03 aliran (9) :

Gliserol 4316,85 Metanol 44,354

Air 52,16 NaOCH3 151,863

Gliserol 4316,848

Air 52,055

TOTAL 46.257,26 TOTAL 46.257,14




23

3.6 Heater (XH-512)

Fungsi: Untuk memanaskan biodiesel yang sudah terbentuk atau

mengkondisikan suhu biodiesel sebelum masuk ke vacum dryer.

3.7 Vacum Dryer (TK-601)

Fungsi: Untuk menghilangkan kandungan air yang terdapat pada biodiesel.

WASHING



ME 41692,03 ME 41692,03

Air 290

aliran (10) aliran (12) :

Air 1000 Air 710

TOTAL 42.692,03 TOTAL 42.692,03

HEATER



ME 41692,03 ME 41692,03

Air 290 Air 290

TOTAL 41.982,03 TOTAL 41.982,03




24

3.8 Netralizer (NR-701)

Fungsi : Untuk menetralkan katalis NaOCH3 dengan penambahan HCl

sehingga dihasilkan garam natrium klorida (NaCl) dan metanol.

Reaksi: NaOCH3 + HCl NaCl + CH3OH

DRYER


aliran (13) : aliran (14a) :

ME 41692,03 ME 41692,03

Air 290

aliran (14b) :

Air 290

TOTAL 41.982,03 TOTAL 41.982,03

NETRALIZER



Metanol 44,35 ME 134,35

NaOCH3 152 Gliserol 4316,85

Gliserol 4316,85 Air 52,16

Air 52,16 NaCl 164,52

aliran (15)

HCl 102,64817

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88




25

3.9 Washing (TK-723)

Fungsi : Menghilangkan garam NaCl yang terbentuk dari hasil reaksi

netralisasi dengan menggunakan air.

WASHING


aliran (16) :

aliran (18) :

Metanol 134,35 Air 710

Gliserol 4316,85 NaCl 164,52

Air 52,16

NaCl 164,52 aliran (19) :

Metanol 134,35

aliran (17) :

Gliserol 4316,85

Air 1000 342,16

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88

3.10 Distilasi (D-801)

Fungsi : Untuk memisahkan metanol dari gliserol dan air.




26

DISTILASI


aliran (19) :

aliran (21) :

Metanol 134,35 Metanol 134,35


Air 342,16

aliran (23) :

Gliserol 4316,85

Air 340,62

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88

3.1.1 Evaporator (EV-901)

Fungsi: Memekatkan gliserol sehingga dihasilkan gliserol dengan

konsentrasi 88%.

EVAPORATOR


aliran (23) :

aliran (24) :

Gliserol 4.316,848 Air 198,5045

Air 340,621

aliran (25) :

Gliserol 4.316,85

Air 142,117

TOTAL 4.657,469 TOTAL 4.657,469




27

BAB IV

NERACA PANAS

Hasil perhitungan neraca panas pada proses pembuatan biodiesel dari RPO

dengan kapasitas 330.200,64 ton/tahun diuraikan sebagai berikut:

Kapasitas produksi 41692 kg/hr

Basis: 1 jam produksi

Waktu operasi: 330 hari/tahun, 24 jam/hari

Satuan perhitungan kcal/jam

Suhu referensi: 25oC

Asumsi pada :

1. Kondisi Steady State, E = 0

2. Tak ada perubahan energi kinetik, K = 0

3. Tak ada perubahan energi potensial, P = 0

4. Tidak terjadi kerja dalam sistem, W = 0

4.1 Mixer (MX-201)




28

4.2 Heater (XH-256)

MIXER

NP masuk ∆H (kcal) NP keluar ∆H (kcal)

aliran (2) aliran (5)

RPO 763.731.181,96 RPO 763.731.181,96

Metanol 1.120.872,7

aliran (3) Air 11.830,031

Metanol 1.120.872,7 NaOCH3 245,934

Air 11.830,031

aliran (4)

NaOCH3 245,9340475

TOTAL 77.864.130,64 TOTAL 77.864.130,64

HEATER



RPO 77.864.130,64 RPO 537.000.000

Metanol 1.120.872,7 Metanol 57.461.845

NaOCH3 245,934 NaOCH3 1.721,538

Air 11.830,031 Air 580.762,2

Steam 517.298.471,4

TOTAL 595.162.602,1 TOTAL 595.162.602,1




29

4.3 Reaktor (R-301)

REAKTOR



RPO 537.118.273,7 Biodiesel 636.137.426,2

Metanol 57.461.845 Metanol 738.526,017

NaOCH3 1.721,5383 Gliserol 96.779.882

Air 580.762,1687 Air 758.783,05

NaOCH3 1.967,4724

Steam 139.236.379 Panas Reaksi -17.603,525

TOTAL 734.398.981,2 TOTAL 734.398.981,2

4.4 Heater (XH-256)




30

HEATER



ME 480.000.000 ME 1.272.274.852

Air 2.371.386,7 Air 16.915.601,3

Steam 809.715.997,4

TOTAL 1.289.190.454 TOTAL 1.289.190.454

4.5 Vacum Dryer (TK-601)

DRYER


aliran (13) aliran (14a)

ME 1.272.274.852 ME 1.781.184.793

Air 16.915.601,3

aliran (14b)

Air 33.219.745,45

Qlost 525.214.085,1

TOTAL 1.814.404.539 TOTAL 1.814.404.539

105oC




31

4.6 Netralizer (NR-701)

NETRALIZER



Metanol 560.887,686 Metanol 2.236.966,37

Gliserol 84.682.396,7 NaCl 6231,9532

NaOCH3 1.721,538 Gliserol 96.779.882

Air 580.762,169 Air 758.783,049

aliran (15)

HCl 2.209,50186 Panas Reaksi 14.077,6296

Steam 13.967.963,3

TOTAL 99.795.940,9 TOTAL 99.795.940,9

4.7 Distilasi (D-801)




32

DISTILASI



Metanol 5.280,136967 Metanol 66.165,56187

Gliserol 4.838.994,097 Air 22.144,8878

Air 1.084.008,661

aliran (23)

Gliserol 198.398.758

Air 20.876.713,56

Steam 21.451.823,9

TOTAL 219.363.782 TOTAL 219.363.782

4.8 Evaporator (EV-901)

EVAPORATOR



Gliserol 198.398.758 Air 127.638,241

Air 20.876.713,56 aliran (25)

Air 19.647.556,9

Steam 37.077.879,07 Gliserol 236.577.381

TOTAL 256353350,6 TOTAL 256353350,6

107oC

148oC

110oC




33

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

5.1 Tangki Penampung RPO

Fungsi : Tempat penyimpanan bahan baku RPO

Bentuk : Silinder tegak tutup ellipszoidal, alas datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C

Jumlah : 1

Kapasitas : 39700 kg

1591,95 ft3

Kondisi penyimpanan

P = 1 atm

T = 30oC

Kondisi Fisik

- Silinder

Diameter : 7,153 m

Tinggi : 14,306 m

Tebal : 1,75 inch = 0,044 m

- Tutup

Diameter : 7,153 m

Tinggi : 1,78 m

Tebal : 1,75 inch = 0,044 m

5.2 Filter

Fungsi : Memisahkan pengotor yang ada pada RPO

Type : Gravity

Bahan : Carbon steel


1591,95 ft3

Jumlah : 1 unit




34

Area : 50 ft2

5.3 Tangki Penampung Metanol

Fungsi : Tempat menampung methanol dan hasil recycle

dari proses distilasi

Type : Silinder vertikal dengan tutup bawah flat dan tutup

atas standar dished.

Kapasitas : 4554 kg

202,64 ft3

Jumlah : 1 buah

Ukuran

Diameter tangki : 5,33 ft

Tinggi tangki : 12,57405 ft

Tebal silinder : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

5.4 Screw Conveyor

Fungsi : Mengangkut kalatlis menuju mixer

Type : Horizontal screw conveyer

Kapasitas : 151,863 kg/jam

Kecepatan angkut : 100 s.d. 600 ft/min

Daya : ¼ hp

Jumlah : 1 unit

5.5 Mixer

Fungsi : Mencampurkan Bahan baku RPO, metanol, dan

katalis NaOCH3

Type : silinder vertikal dengan alas dan tutup Ellipszoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1906,499 ft3

5.6 Heater

Fungsi : sebagai pemanas untuk menaikan suhu biodiesel.

Type : Shell dan Tube 1 – 2 HE




35

Jumlah : 1 unit

Diameter shell : 12 in

Pitch : 1 in square pitch

Diameter tube : ¾ in

Jenis tube : 12 BWG

Jumlah tube : 60

Panjang tube : 20 ft

5.7 Reaktor

Fungsi : tempat terjadi reaksi transterifikasi

Jenis : Batch Reaktor

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup Ellipszoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-203, grade A

Jumlah : 1

Kapasitas : 44.458,026 kg

2506,06 ft3

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 65oC

Kondisi Fisik :

- Silinder

diameter : 3,352 m

tinggi : 4,469 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

- Tutup

Diameter : 3,352 m

tinggi : 0,838 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

5.8 Separator

Fungsi : memisahkan gliserol dan katalis dari biodiesel

Type : Separator overflow

Bentuk : silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipzoidal




36

Bahan konstrksi : baja karbon SA-283 grade C

Kapasitas : 46257 Kg = 2907,243 ft3

Kondisi operasi ;

P=1 atm

T = 65oC

Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 1,976 m

tinggi : 5,93 m

tebal : 0,75 inch = 0,0191 m

- Tutup :

Diameter : 1,976 m

tinggi : 0,494 m

tebal : 0,75 inch = 0,0191 m

5.9 Tangki Washing

Fungsi : Mencuci Biodiesel dengan air

Jenis : Tangki berpengaduk

Bentuk : Silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-113 Grade C


1832,906 ft3

Kondisi operasi :

P =1 atm

T = 30oC

Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 2,11 m

tinggi : 2,82 m

tebal : 1,5 inch = 0,0381 m

- Tutup :




37

diameter : 2,11 m

tinggi : 0,7052 m

tebal : 1,5 inch = 0,0381 m

5.10 Heater

Fungsi : sebagai pemanas untuk menaikan suhu biodiesel.

Type : Shell dan Tube 1 – 2 HE

Jumlah : 1 unit

Diameter shell : 12 in

Pitch : 1 in square pitch

Diameter tube : ¾ in

Jenis tube : 12 BWG

Jumlah tube : 60


5.11 Vacum Dryer

Fungsi : Menghilangkan air pada biodiesel

Type : Drum vacum

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit


788,58 ft3

Surface area : 50 ft2

5.12 Tangki Biodiesel

Fungsi : Menyimpan Biodiesel pada 30oC; 1 atm

Type : Silinder vertikal dengan tutup atas datar dan bawah

konis

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-53 grade C

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1692,283 ft3

Kondisi operasi :

P=1 atm

T = 30oC




38

Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 4,507 m

tinggi : 13,52 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

- Tutup :

Diameter : 4,507 m

tinggi : 1,126 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

5.13 Netralizer

Fungsi : Untuk menetralkan katalis dengan penambahan HCl

Type : Silinder tegak berpengaduk dengan tutup atas

berbentuk dishead dan tutup bawah berbentuk konis


Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 4667,88 kg

Kondisi operasi :

P=1 atm

T = 30oC

Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 14,9203 in

tinggi : 22,3804 in

tebal : 3 in

- Tutup :

diameter : 14,9203 in

tinggi : 7,460148 in

tebal : 3 in




39

5.14 Kolom Distilasi

Fungsi : untuk memisahkan alkohol dengan gliserol

Type : Sieve tray multistage

Spesifikasi :

Kolom :

Diameter : 1 ft = 12 in

Jarak tray : 0,8333 ft

Tray :

Bentuk aliran : Reverse flow

Diameter lubang : 1/8 in = 0,125 in

Tebal plate : 0,4375 in

Tinggi tray : 6,83 ft

Downcomers :

Weir : - Tinggi = 3 in

- Panjang = 7,2 in

5.15 Evaporator

Fungsi : Memekatkan gliserol menjadi 88% berat

Jenis : 1-2 Shell and tube Exchanger

Jumlah : 1 unit

Diameter sheel : 17,25 in

Pitch : 1 insquare pitch

Diameter tube : 1 ¼ in

Jenis tube : 18 BWG

Jumlah tube : 78


5.16 Tangki Gliserol

Fungsi : Menyimpan Gliserol pada 30oC; 1 atm

Type : Silinder vertikal dengan tutupatas datar dan

bawah konis


Jumlah : 1 unit




40

Kapasitas : 4316,85 kg

Kondisi operasi :

P =1 atm

T = 30oC

Kondisi Fisik :

- Silinder

Diameter : 4,507 m

tinggi : 13,52 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

- Tutup :

diameter : 4,507 m

tinggi : 1,126 m

tebal : 0,5 inch = 0,0127 m

5.17 Pompa RPO

Fungsi : Memompa RPO ke dalam tangki

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kapasitas : 0,442 ft3/s

Daya motor : 0,4698 hp

5.18 Pompa Metanol



Jumlah : 1 unit




5.19 Pompa Mixer



Jumlah : 1 unit




41







42

BAB VI

ANALISA EKONOMI

Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat

pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya

perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari

hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk

pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila

dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan.

Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk

menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat

pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut

antara lain:

1. Modal investasi / Capital Investment (CI)

2. Biaya produksi total / Total Cost (TC)

3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM)

4. Titik impas / Break Even Point (BEP)

5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI)

6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT)

7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)




43

6.1 Modal Investasi

Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai

menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi

terdiri dari:

6.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI)

Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan

segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri

dari:

1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment

(DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik,

membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung

yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini

meliputi:

- Modal untuk tanah

- Modal untuk bangunan dan sarana

- Modal untuk peralatan proses

- Modal untuk peralatan utilitas

- Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

- Modal untuk perpipaan

- Modal untuk instalasi listrik

- Modal untuk insulasi

- Modal untuk investaris kantor

- Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan




44

- Modal untuk sarana transportasi

1. Estimas Harga Peralatan Proses

Alat Harga 2009

US $/unit

Harga 2015

US $/unit Jumlah

Harga Total

US $

Tangki RPO 56.100,00 56.953,74 1 56.953,74

Tangki Metanol 47.600,00 48.324,39 1 48.324,39

Filter 52.400,00 53.197,44 1 53.197,44

Mixer 69.000,00 70.050,06 1 70.050,06

Heater 2.800,00 2.842,61 2 5.685,22

Reaktor 138.300,00 140.404,69 1 140.404,69

Separator 28.700,00 29.136,76 1 29.136,76

Washing tank 77.600,00 78.780,94 2 157.561,87

Dryer 217.700,00 221.013,02 1 221.013,02

Distilasi 108.300,00 109.948,14 1 109.948,14

Evaporator 107.600,00 109.237,48 1 109.237,48

Tangki Gliserol 35.230,00 35.766,14 1 35.766,14

Tangkibiodiesel 50.460,00 51.227,91 1 51.227,91

Pompa 3.700,00 3.756,31 9 33.806,77

Conveyor 28.000,00 28.426,11 1 28.426,11

Netralizer 21.200,00 21.522,63 1 21.522,63

Tangki HCl 1.500,00 1.522,83 1 1.522,83

Kondensor 21.300,00 21.624,15 1 21.624,15

Reboiler 551.000,00 559.385,26 1 559.385,26

Tangki H2O 33.100,00 33.603,72 2 67.207,45

Total: 1.822.002,06

Dari Tabel di atas didapat harga peralatan proses= $ 1.822.002,06

Diasumsikan kurs dollar pada tahun 2015= Rp 12.250,00




45

Harga Total Peralatan Proses= Rp 1.648.447.962,56

2. Estimasi Harga Peralatan Utilitas

Alat Harga 2009

US $/unit

Harga 2015

US $/unit Jumlah

Harga Total

US $

Boiler 12.000,00 12.182,62 1 12.182,62

Tk. Bahan

bakar 2.000,00 2.030,44 1 2.030,44

Generator Set 10.100,00 10.253,70 1 10.253,70

Total 134.567,18

Dari Tabel di atas didapat harga peralatan proses= $ 134.567,18

Diasumsikan kurs dollar pada tahun 2015= Rp 12.250,00

Harga Total Peralatan Proses= Rp 1.648.447.962,56

Harga Total Peralatan Proses= Harga peralatan Proses + Harga peralatan Utilitas

= Rp 124.405.836.921,81

No Direct Cost (biaya Langsung) Harga

1 Harga Peralatan (FOB) Rp 124.405.836.921,81

2 Pemasangan Alat 40% Rp 49.762.334.768,72

3 Instrumentasi dan Control 20% Rp 24.881.167.384,36

4 Perpipaan 70% Rp 87.084.085.845,26

5 Listrik 50% Rp 62.202.918.460,90

6 Bangunan 20% Rp 16.378.000.000

7 Pengembangan yard 15% Rp 18.660.875.538,27

8 Fasilitas Pelayanan 40% Rp 49.762.334.768,72

9 Tanah Rp 4.200.000.000

Total Direct cost Rp 437.337.553.688,05




46

Dari hasil perhitungan diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar

Rp 437.337.553.688,05

3. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital

Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik

(construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan

secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini

meliputi:

- Modal untuk pra-investasi

- Modal untuk engineering dan supervisi

- Modal biaya legalitas

- Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)

- Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Tabel Perhitungan biaya tak langsung

N0 Indirect cost (Biaya Tak Langsung)

1 Teknik Pengawasan 33% Rp 41.053.926.184,20

2 Biaya Konstruksi dan kontaktor 100% Rp 124.405.836.921,81

3 Biaya tak terduga 40% Rp 49.762.334.768,72

Total indirect cost Rp 215.222.097.874,73

Dari perhitungan diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL

sebesar Rp 215.222.097.874,73

Maka total modal investasi tetap,

MIT = MITL + MITTL

= Rp 437.337.553.688,05 + Rp 215.222.097.874,73




47

= Rp 652.559.651.562,78

6.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)

Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai

mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya.

Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau

lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu

pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi:

- Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

- Modal untuk kas

Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan

jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya

administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.

- Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

- Modal untuk piutang dagang

Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan

yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual

tiap satuan produk.

Rumus yang digunakan:

xHPTIP

PD12

Dengan: PD = piutang dagang

IP = jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan




48

Harga Bahan baku dn harga penjualan produk:

Bahan

Baku

Harga Keperluan

(kg/jam)

Keperluan

(kg /tahun)

Total

RPO Rp 3.480 39700 314424000 1.094.195.520.000

Methanol Rp 2.025 4544 35988480 72.876.672.000

NaOMe Rp 8.400 151,863 1202754,96 10.103.141.664

HCl Rp 1.000 102,64817 812973,5064 812.973.506

Rp 1.177.175.333.664

Hasil

produksi

Harga Jumlah

produksi

(kg/jam)

Jumlah Produksi

(kg/tahun)

Total Harga

Biodiesel Rp 9.220 41692,03 330200877,6 3.044.452.091.472

Gliserol Rp 7.550 4316,85 34189452 258.130.362.600

Rp 3.302.582.454.072

Dari hasil perhitungan diperoleh modal kerja sebesar Rp 825.645.613.518

Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 652.559.651.562,78 + Rp 825.645.613.518

= Rp 1.478.205.265.080,78

Modal investasi berasal dari :

Modal sendiri adalah Rp 886.923.159.048,47

- Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total

Pinjaman bank adalah Rp 591.282.106.032,31

2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)




49

Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik

beroperasi. Biaya produksi total meliputi:

6.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC)

Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah

roduksi, meliputi:

- Gaji tetap karyawan

- Bunga pinjaman bank

- Depresiasi dan amortisasi

- Biaya perawatan tetap

- Biaya tambahan industri

- Biaya administrasi umum

- Biaya pemasaran dan distribusi

- Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

- Biaya hak paten dan royalti

- Biaya asuransi

- Pajak Bumi dan Bangunan (PBB)

1. Biaya Produksi Langsung Rupiah

a. Bahan Baku dan bahan pembantu Rp 1.177.175.333.664

b. Gaji Karyawan Rp 4.582.500.000

c. Utilitas Rp 206.720.249.688,35

d. Pemeliharaan dan Perbaiakn 6%FCI Rp 7.464.350.215,31

e. Laboratory Charge: 0,5% (a) Rp 5.885.876.668

f. Penyediaan Operasi: 0,75%FCI Rp 933.043.776,91

g. Gaji Supervisi: 15%(b) Rp 687.375.000

Total Rp 1.403.448.729.013




50

2. Biaya Tetap (FC)

a. Depresiasi Alat: 10%FCI Rp 12.440.583.692,18

b. Depresiasi Bangunan: 2%FCI Rp 2.488.116.738,44

c. Pajak: 2%FCI Rp 2.488.116.738,44

d. Asuransi: 1%FCI Rp 1.244.058.369,22

e. Bunga Bank: 20% Pinjaman Rp 11.708.784.651,46

Total Rp 30.369.660.189,74

3. Plant Overhead Cost

60% (c) Rp 124.032.149.813,01

Total Rp 124.032.149.813,01

4. Pengeluaran umum

a. Administrasi: 8% (b+d) Rp 963.748.017,22

b. Distribusi & Pemasaran: 2%FCI Rp 2.488.116.738,44

c. R and D: 2%FCI Rp 2.488.116.738,44

d. Financing: 0,4%FCI Rp 497.623.347,69

Total Rp 6.437.604.841,78

Dari hasil perhitungan diperoleh biaya tetap (FC) adalah sebesar

Rp 30.369.660.189,74.

6.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)

Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah

produksi. Biaya variabel meliputi:

- Biaya bahan baku proses dan utilitas

- Biaya variabel tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan

lingkungan, pemasaran dan distribusi.

- Biaya variabel lainnya




51

A. Biaya Variabel (VC) Rupiah

Bahan Baku Rp 1.177.175.333.664

Biaya Utilitas Rp 206.720.249.688,35

Total Rp 1.383.895.583.352

B. Biaya Semi Variabel (SVC)

Gaji Karyawan Rp 4.582.500.000

Laboratorium Rp 5.885.876.668

Pemeliharaan dan

perbaiakn Rp 7.464.350.215,31

Operating Supplies Rp 933.043.776,91

Biaya Pengeluaran umum Rp 6.437.604.841,78

Plant Overhead cost Rp 124.032.149.813,01

Gaji supervisi Rp 687.375.000

Total Rp 150.022.900.315

C. Biaya tetap (FC)

Total Rp 30.369.660.189,74

D. Hasil Penjualan (S)

Total Rp 3.302.582.454.072

Dari hasil perhitungan diperoleh biaya variabel (VC) adalah sebesar

Rp 1.383.895.583.352

Maka, biaya produksi total, = Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC)

= Rp 30.369.660.189,74. + Rp 1.383.895.583.352

= Rp 1.414.265.243.000




52

6.3 Total Penjualan (Total Sales)

Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk biodiesel, metanol dan

gliserol, yaitu sebesar Rp. 3.302.582.454.072. Maka laba atas penjualan adalah

sebesar Rp 1.914.104.370.720,-

6.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh:

1. Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 1.042.976.586.128,75

2. Pajak penghasilan (PPh) = Rp 208.595.317.225,75

3. Laba setelah pajak (netto) = Rp 834.381.268.903

6.5 Analisa Aspek Ekonomi

6.5.1 Profit Margin (PM)

Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum

pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan.

PM = PenjualanTotal

pajaksebelumLaba× 100 %

PM = 32%

Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 32 %, maka pra

rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

6.5.2 Break Even Point (BEP)

Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil

penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak

untung dan tidak rugi.

BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya

× 100 %




53

BEP = 15%

Kapasitas produksi pada titik BEP = 15 % × 156.600.000 kg = Rp 3.955.909.575

Nilai penjualan pada titik BEP = 15 % × Rp 2.097.342.926.639,-

= Rp 524.335.731.660,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) :

- BEP ≤ 5 % p b l y (feasible)

- BEP ≥ % p b u g l y (infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP = 25 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

6.5.3 Return on Investment (ROI)

Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap

tahun dari penghasilan bersih.

ROI = InvestasiModalTotal

pajaksetelahLaba× 100 %

ROI = 179.078.526.088.1.

149.766.722.668.

Rp

Rp× 100 % = 61,4337846 %

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi

total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut

adalah:

• ROI ≤ 5 % es pe ge b l d l e d

• 5 ≤ ROI ≤ 5 % es pe ge b l d l -rata.

• ROI ≥ 5 % es pe ge b l d l gg

Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 64,5 %; sehingga pabrik yang

akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal tinggi.

6.5.4 Pay Out Time (POT)




54

Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu

pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan

penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada

kapasitas penuh setiap tahun.

POT = ROI

1× 1 tahun

POT = 6143,0

1× 1 tahun

= 1,6277 tahun

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan

kembali setelah 1,6277 tahun operasi.

6.5.5 Return on Network (RON)

Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan

modal sendiri.

RON = sendiriModal

pajaksetelahLaba× 100 %

RON = 908.646.115.653.

149.766.722.668.

Rp

Rp × 100 % = 102,389641 %

6.5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan

keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan

besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku,

maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang

berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR =




55

73,82 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga

bank saat ini sebesar 31 % (Bank Mandiri, 2008).




56

BAB VII

KESIMPULAN

Dari hasil yang telah diuraikan pada bab-bab sebelumnya, maka dapat

disimpulkan sebagai berikut :

1. Perencanaan operasi : kontinyu, 24 jam/hari, selama 320 hari

2. Kapasitas produksi Biodiesel : 41692 kg / jam = 330.200,64 ton/thn

Kapasitas produksi Gliserol : 13,370.4 kg/jam = 105,893 ton/thn

3. Bahan baku, RPO : 39700 kg / jam

Bahan baku, Metanol : 4554 kg/jam

4. Massa konstruksi : 2 tahun

5. Analisa ekonomi :

- Analisa NPV

IRR pada tahun ke sepuluh 73,82 %

POT 1,672 tahun

BEP 15 %

- Analisa Kepekaan

Dari ketiga parameter sensitifitas yaitu fluktuasi biaya investasi, harga

bahan baku, dan harga jual dari produk, terlihat bahwa ketiganya tidak

memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap kenaikan atau

penurunan nilai IRR pabrik. Sehingga pabrik Hidrogen ini layak untuk

didirikan.




57

LAMPIRAN 1

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 41692 kg/hr

Basis = 1 jam produksi

Waktu operasi = 330 hari/tahun, 24 jam/hari

Bahan baku yang diperlukan :

RPO = 39700 kg/hr

Metanol 98% = 4554 kg/hr

Katalis (Sodium Metilat) =151,863 kg/hr

1. Mixer (MX-201)

MIXER



RPO 39700 RPO 39700

aliran (3) : NaOCH3 151,863

Metanol 4554 Metanol 4554

aliran (4) :

NaOCH3 151,863

TOTAL 44405,863 TOTAL 44405,86




58

Neraca RPO :

F2

RPO = F5 RPO = 39700 kg

Neraca Metanol :

F2

metanol = F5 metanol = 4554 kg

Neraca NaOCH3 :

F2

NaOCH3 = F5

NaOCH3 = 151,863 kg

Neraca Massa Total :

F5

= F5 RPO + F

5 metanol + F

5NaOCH3

= 39700 kg + 4554 kg + 151,863 kg = 44405,863 Kg

2. Heater (XH-256)

Neraca RPO :

F5

RPO = F6 RPO = 39700 kg

HEATER



RPO 39700 RPO 39700

Methanol 4554 Metanol 4554

NaOCH3 151,863 NaOCH3 151,863

Air 52,163 52,163

TOTAL 44.458,026 TOTAL 44458,026




59

Neraca Metanol :

F5

metanol = F6 metanol = 4554 kg

Neraca NaOCH3 :

F5

NaOCH3 = F6

NaOCH3 = 151,863 kg

Neraca Air :

F5

air = F6

air = 52,163 kg


F6

= F6 RPO + F

6 metanol + F

6NaOCH3 + F

6air

= 39700 kg + 4554 kg + 151,863 kg + 52,163 kg = 44.458,026 kg

3. Reaktor (R-301)

Reaksi: Trigliserida + 3 CH3OH ----> Gliserol + 3 ME

REAKTOR

NM masuk Kg NM keluar kg


RPO 39700 Metanol 44,354

Methanol 4554 NaOCH3 151,863

NaOCH3 151,863 ME 41692,021

Air 52,163 Gliserol 4316,848

Air 52,163

TOTAL 44.458,026 TOTAL 44.458,026




60

Metanol sisa : 44,3542 Kg

ME yang terbentuk : 41692 Kg

Bahan baku minyak kelapa yang dipakai adalah F6 = 39700 kg

F6

RPO = 39700 kg

N6 RPO =

kgmolkg

kg

/847

39700 = 46,8713 kgmol

F5

Metanol = 4554 kg

N6 metanol =

kgmolkg

kg

/32

4544= 142 kgmol

Konversi = 100%

Reaksi : Trigliserida + 3 CH3OH ----> Gliserol + 3 ME

Mula-mula 46,8713 142 0 0

Reaksi 46,8713 140,614 46,8713 140,614

Setimbang 0 1,386 46,8713 140,614

Neraca RPO :

F6

RPO = 39700 kg

Neraca Metanol :

F6

metanol = 4554 kg

F7 metanol = 1,386 kgmol x 32kg/kgmol = 44,354 kg

Neraca NaOCH3 :

F6

NaOCH3 = F7

NaOCH3 = 151,863 kg

Neraca Gliserol :

F7

gliserol = 46,8713kgmol x 92,1 kg/kgmol = 4316,848 kg

Neraca ME :




61

F7

ME = 140,614kgmol x 296,5kg/kgmol = 41692,021 kg

Neraca Air :

F6

air = F7

air = 52,163 kg


F7

= F7 metanol + F

7NaOCH3 + F

7gliserol + F

7ME + F

7air

= 44,354 kg + 151,863 kg + 4316,848 kg + 41692,021 kg + 52,163 kg

= 44.458,026 Kg

4. Separator (CF-401)

Neraca Metanol :

F7

metanol = F9 metanol = 44,35 kg

SEPARATOR



Metanol 44,35 ME 41692,03

NaOCH3 151,86

ME 41692,03 aliran (9) :

Gliserol 4316,85 Metanol 44,354

Air 52,16 NaOCH3 151,863

Gliserol 4316,85

Air 52,055

TOTAL 46.257,14 TOTAL 46.257,14




62

Neraca NaOCH3 :

F7

NaOCH3 = F9

NaOCH3 = 151,863 kg

Neraca Metyl Ester :

F7

Metyl Ester = F8 Metyl Ester = 41692,03 kg

Neraca Gliserol :

F7

Gliserol = F9

Gliserol = 4316,848

Neraca Air :

F7

air = F9

air = 52,055 kg


F6

= F9 metanol + F

9NaOCH3 + F

8 Metyl Ester + F

9 Gliserol + F

9air

= 44,35 kg + 151,863 kg + 41692,03 kg + 4316,848 + 52,055 kg

= 44.458,026 Kg

5. Washing (TK-501)

WASHING


aliran (8) :

aliran (11) :

ME 41692,03 ME 41692,03

aliran (10)

aliran (12) :

Air 1000 Air 1000

TOTAL 42.692,03 TOTAL 42.692,03




63


F8

Metyl Ester = F11

Metyl Ester = 41692,03 kg

Neraca Air :

F10

air = F12

air = 1000 kg


F11+12

= F11 Metyl Ester + F

12air

= 41692,03 Kg + 1000 Kg = 42.692,03 Kg

6. Heater (XH-512)


F11

Metyl Ester = F13


Neraca Air :

F11

air = F13

air = 290 kg


F13

= F13

Metyl Ester + F13

air

= 41692,03 Kg + 1000 Kg = 42.692,03 K

HEATER



ME 41692,03 ME 41692,03

Air 290 Air 290

TOTAL 41.982,03 TOTAL 41.982,03




64

7. Dryer (TK-601)


F13

Metyl Ester = F14(a)


Neraca Air :

F13

air = F14(b)

air = 290 kg


F14

= F14(a)

Metyl Ester + F14(b)

air

= 41692,03 Kg + 290 Kg = 41.982,03 Kg

DRYER


aliran (13) : aliran (14a) :

ME 41692,03 ME 41692,03

Air 290

aliran (14b) :

Air 290

TOTAL 41.982,03 TOTAL 41.982,03




65

8. Netralizer (NR-701)

NETRALIZER




NaOCH3 152 Gliserol 4316,85


Air 52,16 NaCl 164,52

aliran (15)

HCl 102,64817

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88

Bahan baku minyak kelapa yan gdipakai adalah F5 = 39700 kg

F15

HCl = 102,64817 kg

N15

HCl = kgmolkg

kg

/5,36

102,64817 = 2,81228 kgmol

F9 NaOCH3 = 152 kg

N9 NaOCH3 =

kgmolkg

kg

/54

152= 2,81228 kgmol




66

Konversi = 100%

Reaksi : HCl + NaOCH3 ----> NaCl + CH3OH

Mula-mula 2,81228 2,81228 0 0

Reaksi 2,81228 2,81228 2,81228 2,81228

Setimbang 0 0 2,81228 2,81228

Neraca Metanol :

F9

metanol = 44,35 kg

F16

metanol = 44,35 + (2,81228 x 32) = 134,35 kg

Neraca Gliserol :

F9

gliserol = F16

gliserol = 4316,848 kg

Neraca HCl :

F16

NaCl = 2,81228 kgmol x 58,5 kg/kgmol = 164,52 kg

Neraca Air :

F6

air = F7

air = 52,16 kg


F16

= F16

metanol + F16

gliserol + F16

air + F16

NaCl

= 134,35 kg + 4316,848 kg + 164,52 kg + 52,16 kg

= 4.667,88 Kg




67

9. Washing (TK-723)

WASHING


aliran (16) :

aliran (18) :

Metanol 134,35 Air 710

Gliserol 4316,85 NaCl 164,52

Air 52,16

NaCl 164,52 aliran (19) :

metanol 134,35

aliran (17) :

Gliserol 4316,85

Air 1000 Air 342,16

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88

Neraca Metanol :

F16

Metanol = F19

Metanol = 134,35 kg

Neraca Gliserol :

F16

Gliserol = F19


Neraca air :

F16

air = 52,16 kg

F17

air = 1000 kg

F18

air = 0,71 x F17

air = 0,71 x 1000 =710 kg

F19

air = 52,16 + (1000-710) = 342,16 kg




68

Neraca NaCl :

F16

NaCl = F18

Nacl = 164,52 kg


F = F18

air + F18

Nacl + F19

Metanol + F19

gliserol + F19

air

= 710 kg + 164,52 kg + 134,35 kg + 4316,85 kg + 342,16 kg

= 4.667,88 kg

10. Distilasi (D-801)

DISTILASI


aliran (19) :

aliran (21) :



Air 342,16

aliran (23) :

Gliserol 4316,85

Air 340,62

TOTAL 4.667,88 TOTAL 4.667,88

Neraca Metanol :

F19

Metanol = F21

Metanol = 134,35 kg

Neraca Gliserol :




69

F19

Gliserol = F23


Neraca Air :

F19

air = 342,16 kg

F21

air = 1,54 kg

F21

air = 340,62 kg


F = F21

Metanol + F21

air + F23

gliserol + F23

air

= 134,35 kg + 1,54 kg + 4316,85 kg + 340,62 kg = 4.667,88 kg

11. Evaporator (EV-901)

EVAPORATOR


aliran (23) :

aliran (24) :

Gliserol 4.316,848 Air 198,5045

Air 340,621

aliran (25) :

Gliserol 4.316,85

Air 142,117

TOTAL 4.657,469 TOTAL 4.657,469




70

Neraca Gliserol :

F23

Gliserol = F25


Konsentrasi gliserol pada aliran 23 = kg469,4567

kg340,6211 = 0,92 = 92%-wt

Konsentrasi gliserol pada aliran 25 = kg469,4567

kg142,1171 = 0,97 = 97%-wt

Neraca Air :

F21

air = 340,621 kg

F24

air = 198,5045 kg

F25

air = 142,117kg


F = F24

air + F25

gliserol + F25

air

= 198,5045 kg + 4316,85 kg + 142,117kg = 4.657,469 kg




71

LAMPIRAN 2

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kcal

Temperatur referensi : 25oC atau 298 K

Neraca panas ini mengggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:

1. Perhitungan panas sensible untuk aliran masuk dan keluar

pd p

e 25

2. Perhitungana panas reaksi

3. Perhitungan panas penguapan/laten

Data-data yang diambil untuk perhitungan pada neraca panas ini adalah:

1. Cp untuk liquid

p

R B 2

a. Air: A= 8,712

B= 1,25.10-3

C= -1,80.10-7

b. Metanol: A= 13,431

B= -5,13.10-2




72

C= 1,31.10-4

pd e

2B 2 e

2

e

Keterangan:

Bed e lp l

p p s s p s

l u

l

g

su u u

Asumsi pada:

1. Kondisi Steady State, E = 0

2. Tak ada perubahan energi kinetik, K = 0

3. Tak ada perubahan energi potensial, P = 0

4. Tidak terjadi kerja dalam sistem, W = 0

Menghitung Cp dari masing-masing komponen

a) Air

A= 8,712

B= 1,25.10-3

C= -1,80.10-7

pd e

2B 2 e

2

e

- Pada suhu 30oC




73

Dilakukan perhitungan yang sama untuk mendapatkan Cp dari air pada

setiap suhu. Dapat dilihat Cp air untuk masing-masing suhu pada Tabel.1.

Tabel 1 Cp Air pada berbagai suhu

T, oC Tref,

oC Cp, kcal/kg

oC

60 25 318,1013

65 25 363,6578

55 25 272,5732

135 25 1004,389

27 25 18,13966

107 25 747,4409

148 25 1123,981

110 25 774,9294

b) Metanol

A= 13,431

B= -5,13.10-2

C= 1,31.10-4

pd e

2B 2 e

2

e

- Pada suhu 30oC




74

Dilakukan perhitungan yang sama untuk mendapatkan Cp dari metanol pada

setiap suhu. Dapat dilihat Cp metanol untuk masing-masing suhu pada Tabel 2.

Tabel 2 Cp metanol pada berbagai suhu

T, oC Tref,

oC Cp, kcal/kg

oC

60 25 361,3044

65 25 416,2662

135 25 1298,831

137 25 1327,634

27 25 19,6511

5. Cp untuk komponen lain

Cp untuk RPO, Metil Ester, Gliserol, NaOCH3, HCl, dan NaCl dapat dilihat

pada Tabel 3

Tabel 3 Cp untuk Komponen lain

Komponen Cp, kcal/kgoC

RPO 386,5551

NaOCH3 0,32389

Metil Ester 381,45025

Gliserol 560,47774

HCl 0,615

NaCl 0,947

(Reklaitis, 1983).

6. P s pe be u ( o

f)

Panas pembentukan pada setiap komponen dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 P s pe be u ( o

f) untuk setiap komponen




75

Komponen ∆Ho

f, kcal/kg

Metanol -1502,5

Air -3211,11

RPO -7691,94

Metil Ester -10786,9

Gliserol -25743,5

HCl -605,0275

NaCl -1680,565

(Himmelblau, 1996).

7. Steam yang digunakan pada setiap proses yaitu saturated steam pada suhu

120oC dan tekanan 198,54 kPa. Hv= 2202,2 kJ/kg = 526,3258 kcal/kg.

8. Panas Laten HVL

HVL,CH3OH= 35,270 kJ/mol

= 263,4228 kcal/kg

HVL,H2O= 40,6562 kJ/mol

= 539,82 kcal/kg

Perhitungan neraca panas pada setiap alat sebagai berikut:

1. Mixer (MX-201)

(2)

RPO

T=30oC

(3)

Metanol

Air

T=30oC (5)

NaOCH3, RPO, Metanol,

Air

T=30oC

(4)

NaOCH3

T=30oC

MX-201




76

E= Ein-Eout

0 = (H2 + H3 + H4) – (H5+Q)

Q = H2 + H3 + H4 – H5

Untuk menentukan panas dari setiap stream digunakan rumus sebagai berikut:

Cp pada setiap stream dapat dilihat pada Tabel.1, Tabel.2 dan Tabel.3. Dari hasil

perhitungan didapatkan:

H2= HRPO= 76.731.181,96 kcal/hr

H3= Hmetanol + H air

= 1.120.872,7kcal/hr + 11.830,03 kcal/hr = 1132702,7 kcal/hr

H4= HNaOCH3= 245,9340475 kcal/hr

H5= HRPO + HMetanol + HAir + HNaOCH3

= 763.731.181,96 kcal/hr + 1.120.872,7 kcal/hr + 11.830,031 kcal/hr +

245,934 kcal/ hr

= 77.864.130,64 kcal/hr

Didaptkan nilai Q= 0, karena tidak ada panas yang keluar ataupun panas

yang masuk di dalam Mixer.




77

2. Heater (XH-256)

E= Ein-Eout

0 = H5 +Q- H6

Q = H6 – H5





= 763.731.181,96 kcal/hr + 1.120.872,7 kcal/hr + 11.830,031 kcal/hr +

245,934 kcal/ hr

= 77.864.130,64 kcal/hr


= 537.000.000 kcal/hr + 57.461.845 kcal/hr + 580.762,2 kcal/hr +

1.721,538 kcal/hr

= 595.162.602 kcal/hr

(5)

NaOCH3, RPO,

Metanol, Air

T=30oC

Steam

T=120oC

Condensate

T=120oC (6)

NaOCH3, RPO, Metanol,

Air

T=60oC

XH-256




78

Didaptkan nilai Q= 517.298.471,4 kcal/hr

Menghitung kebutuhan massa steam yang dibutuhkan:

s e

msteam=98.188,521 kg/hr

Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 98.188,521 kg/hr untuk

menaikan suhu campuran RPO, metanol, NaOCH3, dan air.

3. Reaktor (R-301)

E= Ein-Eout

0 = H6 +Q- (H7 + panas reaksi)

Q = Panas reaksi + H7 – H6


Perhitungan panas sensible untuk aliran masuk dan keluar

pd p

e 25

Steam

T=120oC

(6)

NaOCH3, RPO,

Metanol, Air

T=60oC

Condensate

T=120oC (7)

NaOCH3, Metanol, Air,

Metil Ester, Gliserol

T=65oC

R-301




79

Perhitungana panas reaksi

Cp pada setiap stream dapat dilihat pada Tabel.1, Tabel.2 Tabel.3 dan Tabel.4.

Dari hasil perhitungan didapatkan:


= 537.000.000 kcal/hr + 57.461.845 kcal/hr + 580.762,2 kcal/hr +

1.721,538 kcal/hr

= 595.162.602 kcal/hr

H7= HMetil Ester + HGliserol + HMetanol + HAir + HNaOCH3

= 636.137.426,2 kcal/hr + 96.779.882 kcal/hr + 738.526,017 kcal/hr +

758.783,05 kcal/hr + 1.967,4724 kcal/hr

= 734.398.981,2 kcal/hr

Panas reaksi:

Konversi 100%

Reaksi: RPO + 3CH3OH

Reaksi: RPO + 3CH3OH NaOCH3 3ME + Gliserol

Mula-mula 46,871 142

Reaksi 46,871 140,61 140,61 46,871

Setimbang 0 2,8123 140,61 46,871

Data dalam satuan kmol

2 pRPO

2

p O

2

p E

2

p l se l

2

2 E l se l RPO e l




80

( - 6 ) (-25 5 5) – (- 6 ) ( - 5 2 5)

= -5306,6472 kcal/kg

5 6 6 2 l g – 62 25 l g

Didaptkan nilai

Q = Panas reaksi + H7 – H6

Q = -17603,525 kcal/hr + 734.398.981,2 kcal/hr - 595.162.602 kcal/hr

= 139.236.379 kcal/hr


s e

msteam= 63.226,0372 kg/hr

Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 63.226,0372 kg/hr.

4. Heater (XH-512)

E= Ein-Eout

0 = H11 +Q- H13

Steam

T=120oC

(11)

Metil Ester, air

T=55oC

Condensate

T=120oC (13)

Metil Ester, Air

T=105oC

XH-512




81

Q = H13 – H11




H5= HME + HAir

= 477.103.069,7 kcal/hr + 2.371.386,7 kcal/hr

= 479.474.456 kcal/hr

H6= HME + HAir

= 1.272.274.852kcal/hr + 16.915.601,3 kcal/

= 1.289.190.454 kcal/hr



s e


Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 367.685,041 kg/hr untuk

menaikan suhu ME atau biodiesel.




82

5. Vacum Dryer (TK-601)

E= Ein-Eout

0 = H13 + Q - H14a + H14b

Q = H14a + H14b – H13




H13= HME + HAir

= 1.272.274.852 kcal/hr + 16.915.601,3 kcal/hr

= 1.289.190.454 kcal/hr

H14a= HME + HAir

= 1.781.184.793 kcal/hr

H14b= HME + HAir

= 33.219.745,45 kcal/hr


Qlostnya yaitu sebesar 525.214.085,1 kcal/hr

Steam

T=120oC

(13)

Metil Ester, Air

T=105oC

Condensate

T=120oC (14a)

Metil Ester

T=137oC

TK-601




83

6. Netralizer (NR-701)

E= Ein-Eout

0 = H9 + H15 + Q- (H16 + panas reaksi)

Q = Panas reaksi + H16 – H15 – H9



pd p

e 25

Perhitungana panas reaksi



H9= HGliserol + HMetanol + HAir + HNaOCH3

= 84.682.396,7 kcal/hr + 560.887,686 kcal/hr + 580.762,169 kcal/hr +

1.721,538 kcal/hr

= 85.825.768,1 kcal/hr

H15 = HHCl

(15) HCl

T=60oC

Steam

T=120oC

(9)

NaOCH3, Gliserol,

Metanol, Air

T=60oC

(16)

NaCl, Metanol,

Air,Gliserol

T=65oC

Condensate

T=120oC

NR-701




84

= 2.209,50186 kcal/hr

H16= HGliserol + HMetanol + HAir + HNaCl

= 96.779.882 kcal/hr + 2.236.966,37kcal/hr + 758.783,049 kcal/hr +

6231,9532 kcal/hr

= 99781863,3 kcal/hr

Panas reaksi:

Konversi 100%

Reaksi: HCl + NaOCH3 NaCl + CH3OH

Mula-mula 2,8213 2,8213

Reaksi 2,8213 2,8213 2,8213 2,8213

Setimbang 0 0 2,8213 2,8213

Data dalam satuan kmol

2 p l

2

p O

2

p l

2

p e l

2

2 l e l l O

(- 6 56 5 5) (- 5 2 5) – (-6 5 2 5 ) ( )

= -2578,0371 kcal/kg

25 l g – 666 l g

Didaptkan nilai

Q = Panas reaksi + H16 – H15 – H9

Q = 14.077,6296 kcal/hr + 99.781.863,3 kcal/hr - 2.209,50186 kcal/hr -

85.825.768,1 kcal/hr

= 13.967.963 kcal/hr




85


s e


Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 6.342,73152 kg/hr.

7. Distilasi (D-801)

E= Ein-Eout

0 = H19 + Q- (H21 + H25)

Q = H21 – H23 – H19



pd p

e 25

Perhitungana panas laten

(25)

Gliserol, Air

T=107oC

(21)

Metanol, Air

T=65oC

(19)

Metanol, Gliserol, Air

T=27oC

D-801




86



H19= HGliserol + HMetanol + HAir

= 4.838.994,097 kcal/hr + 5.280,136967 kcal/hr + 1.084.008,661 kcal/hr

= 4.845.545,12 kcal/hr

H21 = (HMetanol + HVLMetanol ) +( HAir + HVLAir)

= 66.165,56187 kcal/hr + 22.144,8878 kcal/hr

= 88.310,4497 kcal/hr

H25= HGliserol + HAir

= 198.398.758 kcal/hr + 20.876.713,56 kcal/hr

= 219.275.472 kcal/hr

Didaptkan nilai

Q = H21 + H23 – H19

Q = 88.310,4497 kcal/hr + 219.275.472 kcal/hr - 4.845.545,12 kcal/hr -

= 21.451.823,9 kcal/hr


s e

msteam= 97 410,8786 kg/hr

Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 97 410,8786 kg/hr.




87

8. Evaporator (EV-901)

E= Ein-Eout

0 = H23 + Q- (H24 + H25)

Q = H24 + H25 – H23



pd p

e 25

Perhitungana panas laten




= 198.398.758 kcal/hr + 20.876.713,56 kcal/hr

= 219275471,5 kcal/hr

H24 = 127.638,241 kcal/hr


(23)

Gliserol 92%-wt, Air

T=107oC

(24) Air

T=110oC (25)

Gliserol 97%-wt, Air

T=148oC

EV-901




88

= 236.577.381 kcal/hr + 19.647.556,9 kcal/hr

= 256.224.937,4 kcal/hr

Didaptkan nilai

Q = H24 + H25 – H23

Q = 127.638,241 kcal/hr + 256.224.937,4 kcal/hr - 219275471,5 kcal/hr

= 37.077.879,07 kcal/hr


s e

msteam= 4255,17423 kg/hr

Jadi massa steam yang dibutuhkan sebanyak 4255,17423 kg/hr.




89

LAMPIRAN 3

SPESIFIKASI DAN DESAIN ALAT UTAMA

1. Reaktor

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi transesterifikasi

Jenis : Batch reaktor terhubung parallel

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-203 Grade A

Jumlah : 2 Unit

Reaksi yang terjadi : C12H22O2 + 3CH3OH 2C13H20O2 + Gliserol

Tekanan Operasi : 1 atm

Temp. Masuk : 30oC

Temp. Keluar : 65oC

Komposisi Umpan :

Senyawa Laju Alir

Massa(kg/jam)

Laju alir

molar(kmol/jam) Mr

Fraksi

Mol

ρ

(kg/ltr)

ρ

campuran

RPO 39699,6626 46,87091216 847 0,24088 880 211,9744

CH3OH 4544,003396 142,0001061 32 0,72977 794,5 579,8023

H2O 52,15186764 2,89732598 18 0,01489 997,08 14,84652

Katalis(NaOMe) 151,8323346 2,8117099 54 0,01445 1100 15,895

Total 44447,6502 194,582 822,5182

De s s l u ρs = 822,5182 kg/m3 = 52,1879 lb/ft

3




90

lu e Re u l

ρs 65 2

g

22 5 2 g

5 5

Laju Alir mol RPO,Fa0 = 46,8709 kmol/jam

se s l RPO l RPO

6

l

5 5

6 l

W u gg l e d l e τ 2 ( su u p l 2 )

lu e u e τ

2

6 6

Ruang bebas reaktor direncanakan 20% dari volume minimum reaktor,

campuran keluar reaktor secara over flow.

lu e e 2 2 2 6 2

a. Volume Reaktor

lu e e

τ 6

2 6

Volume Larutan = V = 108,0770 m3

Volume Tangki = 129,6924 m3

b. Diameter dan tinggi shell

Di : Hs = 3:4

s

D

2

D

2 D

s 2

D




91

D 2 6 2

5 5 226

s

D

5 6

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = Diameter tangki = Di = 4,7934 m

gg g

2 D

2 2 6

Rasio Axis = 2:1

gg u up g

2 D

2

2

2

d. Tebal Shell tangki

P D

E 6 P B ell 5 l 25

dimana:

t = Tebal shell (in)

P = Tekanan desain (psia)

D = Diameter dalam Tangki (in)

S = Allowable stres (psia)

E = joint Efficiency

Volume Campuran dalam tangki = 108,0770 m3

lu e s ell

D

5

5 2 2

gg d l g

s ell gg g 2 gg u up




92

gg d l g

5 2 2 2 6 2

e d s s ρ g l 22 5 2

626 6 2 P 6 26 P

Tekanan Udara Luar = 1 atm = 101,325 kPa

P operasi = P udara luar + P Hidrostatis = 101,325 + 36,2608

= 137,5857 kPa

Faktor kelonggaran = 20% = 0,2

Maka, P design = 1,2 x 137,5857 kPa = 165,1029 kPa

Joint Efficiency (E) = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress = 112039,8834 kPa (Brownell, 1959)

eb l s ell g 65 2 5 (( 2 ( 6 65 2 ) ) )

Faktor korosi = 0,125 in

Maka, tebal shell yang dibutuhkan = 0,3480 + 0,125 = 0,473 in

Menghitung Jaket pemanas

Q reaktor = 734.398.981,20 kcal/hr = 175.521.356,5 kJ/hr

λ s e p d 120oC= 2202,59 kJ/kg (dari steam table)

Diameter luar reaktor = Di + (2 x tebal dinding)

= (15,7276 x 12) + ( 2 x 0,473) = 189,6664 in




93

Tinggi jaket = Tinggi reaktor = 2,3967 m = 94,3599 in

Asumsi jarak jaket = 3 in

Diameter dalam jaket = 94,3599 + ( 2 x 3) = 100,3599 in

Luas yang dilalui steam (A)

D2 2

5 2 5 2 2 5 2

Kecepatan superficial steam (V)

p

5 5

5 26

Tebal dinding jaket (tj)

Bahan Stainless steel plate tipe SA-240 grade 314

H jaket = 65,984 in = 5,4987 ft

ρ 62 2 5 lb 3

P ρ

5 62 2 5

55 ps

Pdesign reaktor = 165,1029 kPa = 23,9528 psi

P design jacket= PH + Pdesign = 23,9528 + 1,9455 = 25,8983 psi

P D

E 6 P s

25 5

5 6 25 25 5

Maka, dipilih tebal jaket standart = 1,75 in

Perancangan sistem pengadukan

Jenis pengaduk : Turbin impeller daun enam




94

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbine standar (Mc cabe, 1993), diperoleh:

D

D

D

D

5 226 5 2 5 6

E

D

E D 5 2 5 6

D

D

5 2 2

W

5 D

5 5 2 2

D

2

2 D

2 5 226 2 ft

Dimana:

Dt = Diameter tangki

Da = Diameter impeller

sE = tinggi turbin dari dasar tangki

L = panjang blade pada turbin

J = lebar baffle

Kecepatan Pengadukan, N = 120 rpm = 2 rps




95

Viskositas cairan = 0,788 cP = 0,000788 kg/m.s

B l g Rey ld Re ρ D

2

μ 22 5 2 2 5 6

2

5 2 2 5

p P

ρ D 5 e pl s

P p ρ D 5

5 66 2

5 2

5

2 55 6 P

Efisiensi motor penggerak = 80%

D y pe gge P

E s e s 6

6 2 P

2. Tangki Penyimpanan RPO

Fungsi : Tempat/Wadah penyimpanan bahan baku RPO

Bentuk : Silinder tegak, tutup ellipzoidal, alas datar

Bahan Konstruksi : Carbon Stell SA-283, Grade C

Jumlah : 2 Unit

Kondisi Penyimpanan

Tekanan, Temperatur: 1 atm (14,696 psi), 30oC

Laju alir massa (F) 39700 kg/hr

Densitas (ρ) 880 kg/m3

Lama penyimpanan 24 jam

Faktor keamanan = 15 % = 0,15




96

e. Diameter dan Tinggi Shell

Direncanakan:

Tinggi shell : Diameter = Hs : Dt = 2 : 1

Tinggi Head : Diameter = Hh : Dt = 1 : 4

Vt = Vs + Vh = 1,57.Dt3 + 0,138.Dt

3 = 1,7003.Dt

3

D 622 56 2

5 2 6 2

Hs = 2.Dt = 2. 7,1533 = 14,3066 m

Hh = (1/4) . Dt = 0,25 . 7,1533 = 1,7883 m

Diameter tutup = Diameter tangki = 7,1533 m

Tinggi Tangki = Hs + Hh = 14,3066 + 1,7883 = 16,0950 m

f. Tebal Dinding Silinder Tangki

Dari tabel 13.1 (Brownell,1959), diperoleh data:

Allowable working stress (S) = 12650 psi

Efisiensi sambungan (E) = 0,8

Corrosion allowance (C) = 0,125 in/thn

Umur Alat (A) = 10 tahun




97

gg d l g l

s

5 6 6

622 56 2 6 2 6

e d s s ρ g 6 5 P 2 ps

Tekanan Operasi = Tekanan Hidrostatis + Tekanan kondisi penyimpanan

= 20,1317 + 14,696 = 34,8277 psi

Tebal Dinding Silinder tangki:

s 2 2 6 2

2 265 2 2 25 5

Dari tabel 5.4 (brownell,1959), diperoleh tebal tangki 1,75 in (range 1,5-4,5).

Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan

ditetapkan tebal tutup 1,75 in.

3. Tangki penyimpanan Methanol (TK234)

Fungsi : Tempat penyimpanan methanol

Bentuk : Silinder tegak, tutup ellipzoidal, alas datar

bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, grade C

Jumlah : 1 Unit

Kondisi Penyimpanan:

Tekanan, Temperatur = 1 atm (14,696 psi), 30oC

Laju Alir massa (F) 4544 kg/jam

Densitas (ρ) 794,5 kg/m3

Lama penyimpanan 24 Jam

Faktor Keamanan = 20 % = 0,2




98

Volume Methanol

Volume Tangki




99

a. Diameter dan Tinggi Shell

Direncanakan:

Tinggi shell : Diameter = Hs : Dt = 2 : 1

Tinggi Head : Diameter = Hh : Dt = 1 : 4

Vt = Vs + Vh = 1,57.Dt3 + 0,138.Dt

3 = 1,7003.Dt

3

D 6 6

5 22

Hs = 2.Dt = 2. 4,5922 = 9,1845 m

Hh = (1/4) . Dt = 0,25 . 4,5922 = 1,1481 m

Diameter tutup = Diameter tangki = 4,5922 m

Tinggi Tangki = Hs + Hh = 9,1845 + 1,1481 = 10,3326 m

g. Tebal Dinding Silinder Tangki

Dari tabel 13.1 (Brownell,1959), diperoleh data:

Allowable working stress (S) = 12650 psi

Efisiensi sambungan (E) = 0,8

Corrosion allowance (C) = 0,125 in/thn

Umur Alat (A) = 10 tahun




100

gg d l g l

s

26

6 6 5 65

e d s s ρ g 5 65 5 5 2 P 6 ps

Tekanan Operasi = Tekanan Hidrostatis + Tekanan kondisi penyimpanan

= 8,643 + 14,696 = 23,339 psi

Tebal Dinding Silinder tangki:

s 2

2 265 2 2 25 5

Dari tabel 5.4 (Brownell,1959), diperoleh tebal tangki 1,5 in (range 1,5-4,5).

Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan

ditetapkan tebal tutup 1,5 in.

4. Pompa RPO

L 30

F 45,11 m3/h

Densitas RPO 880 kg/m3

viskositas RPO 0,11549114 kg/m.hr

v 1,525

Menghitung Luasan Area

6 2

Menghitung ID

Menghitung Reynold Number




101

e ρ ID

μ

Menghitung Heat Loss

5

2 2

ID

Isolation valve

CL = 2

6 2

ID 22

Asumsi check valve

2

ID 2

Asumsi Orifice

Cd = 0,62

A0 = 0,4

d2

2

5252

2

Entrance Loss

5 2

2 5

Exit loss

2

2 5

P ρ l 56




102

Menghitung kinerja pompa

- l 2 5 l 26

W

6 P

6 2 W 6 W

5. Pompa Mixer

L 30

F 54,0511 m3/h

Densitas 822,518 kg/m3

viskositas 0,1155 kg/m.hr

v 1,8268 m/s


Menghitung ID


e ρ ID

μ


2 2

2 2

ID 2 6




103

Isolation valve

CL = 2

6 2

2 2

Asumsi check valve

2

ID

Asumsi Orifice

Cd = 0,62

A0 = 0,4

d2

2

5252

2

Entrance Loss

5 2

2 5

Exit loss

2

2

P ρ l


- l 2 5 l

W

6 P

2 W 2 W




104

6. Pompa Methanol

L 30

F 5,69424 m3/h

Densitas 798 kg/m3

Viskositas 0,00125 kg/m.hr

V 1,8268 m/s


Menghitung ID


e ρ ID

μ 25


2 2

2 2

ID 2 2

Isolation valve

CL = 2

6 2

2 2265

Asumsi check valve




105

2

ID

Asumsi Orifice

Cd = 0,62

A0 = 0,4

d2

2

5252

2

Entrance Loss

5 2

2

Exit loss

2

2

P ρ l 6


- l 2 5 l 5 66

W

6 P

55 6 55 W

Laporan Biodiesel

Documents

Transcript of Laporan Biodiesel