Pembuatan Biodiesel dari CPO

Indonesia merupakan negara agraris yang kaya dengan sumber alamnya antara lain : minyak, gas bumi, batu bara, dan sumber alam lainnya, dimana dari sumber daya alam tersebut dapat dihasilkan berupa produk – produk atau bahan kimia yang banyak digunakan sebagai bahan bakar, namun sumber alam ini tidak dapat diperbaharui. Dengan demikian, jumlah sumber daya alam ini semakin lama akan berkurang, karena itu pada saat ini banyak sekali penelitian – penelitian yang dilakukan dengan menggunakan tumbuhan dan lain – lain yang digunakan sebagai bahan bakar alternatif, bahan yang digunakan untuk keperluan farmasi ataupun kosmetik.

Beberapa negara Eropa dan Amerika Serikat juga telah mengembangkan bahan bakar minyak tumbuhan yang telah dikonversi menjadi bentuk methyl ester asam lemak yang disebut dengan biodiesel. Sebagai negara tropis, Indonesia menghasilkan tanaman – tanaman penghasil minyak nabati yang terpenting dan merupakan bahan baku industri adalah kelapa sawit. Kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi salah satu bahan bakar diesel atau produk biodiesel.

Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi polusi tanah serta melindungi kelestarian perairan sumber air minum, kelebihan ini ditunjang oleh sifat biodiesel yang dapat teroksigenasi relatif sempurna atau terbakar habis, non toksik, dan dapat terurai secara alami (biodegradable), disamping itu produksi gas hasil pembakarannya yakni karbon dioksida (CO2) dapat dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan.

Penggunaan biodiesel juga dapat meningkatkan kualitas udara lokal dengan mereduksi emisi gas berbahaya, seperti karbon monooksida (CO), ozon (O3), nitrogen oksida (NOX), sulfur dioksida (SO2) dan hidrokarbon relatif lainnya, serta asap dan partikel yang dapat terhirup.

Sumber biomass, terutama sekali minyak nabati sudah menarik banyak perhatian sebagai suatu sumber energi alternatif karena dapat diperbaharui, banyak tersedia dan sudah terbukti menjadi bahan bakar yang bersih. Biodiesel bebas dari senyawa sulfur aromatik.

Biodiesel merupakan zat asam yang mengandung gemuk methyl ester. Methyl ester adalah salah satu jenis ester yang mempunyai rumus senyawa RCOOCH3. Biodiesel diperoleh dengan mereaksikan secara kimiawi alkohol dengan minyak tumbuhan, menggunakan NaOH atau KOH sebagai katalis. Proses paling umum dalam memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan adalah transesterifikasi fatty acid glycerol esters menjadi methyl ester dengan menggunakan salah satu katalis.

Hampir semua peneliti mengemukakan bahwa minyak nabati dari ester itu bagus di dalam mesin diesel, dan yang lain mengatakan bahwa kondisi ester melebihi bahan bakar diesel dalam berbagai aspek dari pengoperasian mesin termasuk yang mencakup emisi dan efesiensi panas (Yahya dan Marley, 1994; Wagner et al., 1984). Methyl ester sangat baik menjadi bahan bakar minyak diesel karena pada saat terbakar, methyl ester bersih tanpa disertai emisi sulfur dioksida.

Methyl ester disintesa dengan cara esterifikasi asam lemak dengan alkohol atau transesterifikasi minyak dengan alkohol, dengan menggunakan katalis asam atau basa.

Tabel 1.1. Karakteristik Methyl Ester

Karakteristik NilaiTitik Leleh (OC) 4 – 32Bilangan Ester (mg KOH/g) 133,98 – 191,0Viskositas (cP) 5,99 – 1956Densitas 0,8509 – 0,8785

Biodiesel harus disimpan di dalam lingkungan yang tidak terkena matahari secara langsung, bersih dan kering. Kebanyakan bahan bakar saat ini digunakan sebelum enam bulan penyimpanan, sedangkan

biodiesel masih bisa digunakan setelah enam bulan disimpan, bahkan biodiesel masih dapat digunakan lagi dalam waktu lebih dari enam bulan, tetapi hal ini tergantung dari komposisi bahan bakar.

Negara yang membutuhkan methyl ester dalam jumlah yang besar sebagai minyak diesel adalah Italia, yang membutuhkan 250.000 ton per tahun. Diperkirakan pada tahun mendatang, konsumsi dunia akan methyl ester akan meningkat termasuk Indonesia.

1.1. Metode Proses

Biodiesel merupakan senyawa mono alkyl ester dari asam lemak rantai panjang yang diturunkan dari sumber lipida yang dapat diperbaharui. Ada beberapa jenis proses pembuatan biodiesel, diantaranya adalah sebagai berikut :

1.3.1. Metode Mikro Elmusi

Metode mikro emulsi merupakan salah satu upaya untuk menurunkan viskositas minyak nabati. Metode ini dilakukan dengan melarutkan minyak nabati ke dalam larutan methanol, ethanol atau 1-buthanol, tetapi menurut hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan alkohol yang digunakan sebagai pengemulsi cukup besar, sehingga dapat menaikkan volatilitas dan menurunkan titik nyala.

1.3.2. Metode Pirolisis

Pirolisis adalah proses dekomposisi minyak nabati secara termal atau dapat juga menggunakan bantuan katalis untuk memutuskan rantai hidrokarbon. Pemutusan rantai minyak nabati secara katalik dilakukan dengan menggunakan katalis yang biasa digunakan pada pemutusan rantai minyak bumi, yaitu SiO2 atau Al2O3 pada temperatur 450OC. Produknya kemudian difraksionasi untuk menghasilkan biodiesel dan biogasoline. Pada pemutusan rantai katalik, temperature mempengaruhi selektivitas produk. Semakin tinggi temperatur, fraksi ringan yang dihasilkan semakin banyak.

Keuntungan produk biodiesel dari metode ini adalah adanya kemiripan dengan struktur bahan bakar diesel dari minyak bumi, tetapi kelemahan metode ini adalah karena prosesnya tidak boleh terdapat oksigen, maka bahan bakar yang dihasilkan tidak teroksigenasi dan peralatan yang digunakan pada metode ini relatif mahal.

1.3.3. Metode Transesterifikasi

Proses transesterifikasi adalah suatu proses reaksi kimia yang mempunyai sifat yang kuat dan umum dimana alkohol monohydroxy linier bereaksi dengan trigliserida, dimana trigliserida dari zat asam yang mengandung lemak, dimasukkan ke dalam katalisator. Unsur alkohol yang digunakan dalam proses ini adalah methanol dan katalisatornya adalah NaOH. Kadar alkohol dalam proses transesterifikasi adalah penting untuk memutuskan gliserin dengan asam lemak. Reaksi transesterifikasi dengan katalis alkali lebih cepat dan lebih sering digunakan secara komersil dibandingkan dengan katalis asam.

Mekanisme reaksi transesterifikasi dibagi menjadi tiga tahap. Tahap pertama adalah penyerangan ikatan karbonil pada trigliserida oleh anion dari alkohol dan membentuk zat antara tetrahedral. Pada tahap kedua, zat antara tetrahedral bereaksi dengan alkohol dan terbentuk anion dari alkohol. Pada tahap akhir, zat antara tetrahedral mengalami transfer proton sehingga terbentuk ester dan alkohol.

Pada reaksi transesterifikasi yang menggunakan katalis alkali, bilangan asam dari minyak nabati yang digunakan harus kurang dari satu. Jika bilangan asamnya lebih dari satu, maka minyak nabati yang harus dinetralisir terlebih dahulu dengan menambahkan jumlah alkali sehingga

basa yang digunakan dapat berfungsi sebagai katalis dan penatralisir asam. Bilangan asam yang tinggi disebabkan oleh adanya kandungan asam lemak bebas pada minyak nabati.

Ada beberapa proses transesterifikasi adalah sebagai berikut :

Ø Proses transesterifikasi dengan proses batch

Proses ini menggunakan unit operasi dua tahap secara batch, tiap tahap terdiri atas tangki reaktor dan tangki pengendapan sehingga sering disebut sistem pencampuran dan pengendapan. Kelebihan proses ini adalah kualitas produk yang didapat cukup baik, tetapi produksi methyl esternya tidak kontinyu.

Ø Proses transesterifikasi kontinyu

Proses ini menggunakan kolom reaktor sentrifugal. Proses ini terdapat dua siklus tertutup, yaitu tertutup alkohol dan siklus tertutup air untuk ekstraksi gliserol dan pemurnian dengan pencucian dari ester.

Ø Proses transesterifikasi Henkel

Proses ini menggunakan reaktor dari tangki pengendapan. Kondisi operasinya pada tekanan 9000 Kpa dan temperatur 240OC. Kelebihan proses ini adalah kualitas methyl ester relatif baik dengan tingkat kemurnian tinggi dan warna minyak yang terang. Kekurangannya adalah konsumsi energi yang besar.

Pada dasarnya, proses transesterifikasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan gliserin dalam minyak nabati karena jika dipanaskan, gliserin akan membentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat dan proses ini bertujuan juga untuk menurunkan viskositas minyak nabati.

Dari beberapa metode pembuatan biodiesel dari minyak nabati, metode transesterifikasi adalah metode yang sering digunakan karena relatif sederhana tanpa membutuhkan peralatan yang rumit dan juga bahan – bahan yang diperlukan dapat diperoleh dengan mudah. Maka dari itu, perancangan pabrik biodiesel ini memilih proses transesterifikasi.

DASAR PERANCANGAN

2.1. Penjelasan Produk

Melihat sumber daya energi baru, seperti biodiesel menjadi arti penting pada tahun sekarang ini. Biodiesel yang terbuat dari minyak sawit digunakan sebagai pengganti untuk petroleum-based diesel, karena biodiesel adalah sumber daya energi yang dapat diperbahurui dan sumber energi yang ramah energi. Biodiesel atau methyl ester dengan rumus bangunnya RCOOCH3 merupakan senyawa alkyl ester, yang mempunyai sifat fisiknya berbentuk cairan pada suhu kamar dan berwarna kuning.

2.1.1. Produk Utama

Metode yang paling umum untuk menghasilkan biodiesel yang berupa methyl ester adalah dengan metode Transesterify triacylglycerols, dimana minyak dengan alkohol ditambah dengan katalisator. Alkohol yang digunakan adalah methanol. Penggunaan biodiesel pada mesin konvensional mampu mengurangi emisi dari hydrocarbon yang tidak terbakar, CO, sulfat, dan hidrokarbon aromatis polisiklik.

Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar murni atau dicampur dengan petroleum dengan persentase tertentu. B20 (campuran 20% volume biodiesel petroleum dengan 80% volume petroleum diesel) telah dibuktikan menguntungkan bagi lingkungan. Sifat fisik biodiesel standar Jerman DIN V 51606 yang paling banyak dijadikan acuan dapat dilihat pada table 2.1.

Table 2.1 Sifat fisik biodiesel standar Jerman Din V 51606

Parameter NilaiDensitas pada suhu 15OC, g/mL 0,875 – 0,890Flash Point, OC 110Moisture, ppm 300Bilangan asam, mg KOH/g 0,5Total gliserol, % 0,25Gliserol bebas, % 0,02Kandungan fosfor, % 10Kandungan methanol, % 0,3

Sifat kimia methyl ester sebagai berikut :

· Mempunyai rumus bangun RCOOCH3

· Mempunyai senyawa karbon rantai lurus jenuh, kecuali C17 yang mempunyai rantai lurus rangkap

2.1.2. Produk Samping

Gliserol merupakan produk samping dari pembuatan methyl ester. Nama lain dari gliserol adalah 1,2,3-propational, CH2OH – CHOH – CH2OH, dengan sifat fisik antara lain : berbentuk cairan kental manis jernih, mudah larut dalam air dan alcohol larutannya bersifat netral, hygroscopis, serta tidak mudah larut dalam ether, benzene, chloroform, mudah menguap. Produk pembuatan biodiesel ini bukan gliseril murni tetapi masih berupa crude gliserin dan warnanya belum jernih. Pada suhu kamar (25OC), gliserol ini mempunyai berat jenis sebesar 1,261 dengan PH berkisar antara 6,5 – 7,5.

Kegunaan gliserol sangat luas, antara lain digunakan dalam industri obat, kosmetik, pasta gigi dan lainnya. Sifat fisik gliserol dapat dilihat pada table 2.2.

Table 2.2 Sifat fisik gliserol

Parameter Nilai Titik leleh, OC 18,17Titik didh pada 0,53 kPa, OC 14,9Tekanan uap pada suhu 50OC, Pa 0,33

Parameter Nilai Surface tension pada suhu 20OC, dyne/cm 63,4Viskositas pada suhu 20OC, cP 1499Konduktivitas termal, W/m.K 0,28

2.2. Penjelasan Bahan Baku

Pada pembuatan biodiesel ini, bahan baku utama yang digunakan adalah crude palm oil (CPO) dan methanol serta natrium hidroksida (NaOH) sebagai bahan baku pendukung yang berfungsi sebagai katalis.

2.3.1. Crude Palm Oil (CPO)

Kelapa sawit (Elaeis guineensis) di Indonesia dalam tahun 1979 tercatat sebanyak 73 buah perkebunan kelapa sawit dengan luas areal 230.000 Ha. Produksi per Ha nya, diperkirakan produksi kelapa sawit dunia adalah 2,5 juta ton. CPO berasal dari bagian pericarp buah kelapa sawit. Kandungan yang terdapat dalam minyak sawit (CPO) adalah 94% trigliserida, 5% asam lemak bebas (FFA) dan selebihnya zat pengotor dan air. Minyak sawit (CPO) berwarna kuning jingga kemerah – merahan dan agak kental.

Komposisi zat asam yang mengandung lemak dari minyak sawit didominasi oleh palmitic, oleic, linoleic, dan zat asam lemak stearic ditambah sedikit myristic, lauric, linoknic dan cuka capric (Allen dan Watts, 2000). Dari table 2.3 dapat dilihat komposisi CPO dan table 2.4 sifat fisik CPO.

Table 2.3 Komposisi CPO

Komposisi Fatty Acid Komposisi (%)Jenuh

Lauric -Myristic 1,4Palmatic 40,1Stearic 5,5Aracidic -Other -

Tak JenuhPalmitoleic -Oleic 42,7Linoleic 10,3Linolenic -Other -

Table 2.4 Sifat fisik CPO

Parameter NilaiMelting point, OC 35Densitas 0,915Nilai Iodin 54,2Nilai Saponifikasi 199,1

2.3.2. Methanol

Methanol atau methyl alkohol atau sering juga disebut carbinol merupakan larutan polar yang larut dalam air, alkohol, ester dan pelarut organic lainnya. Methanol mempunyai rumus molekul CH3OH adalah alkohol aliphatic sederhana. Reaksinya ditentukan oleh gugus hydroxyl fungsional, sedangkan reaksi terjadi oleh gugus C – O atau O – H.

Penggunaan methanol sebesar 85% digunakan sebagai bahan baku serta bahan pelarut sintetis. Dalam hal ini methanol direaksikan dengan trigliserida akan menghasilkan methyl ester.

Methanol mempunyai sifat fisik sebagai berikut : tidak berwarna, mudah terbakar dan menguap, tidak berbau, mudah larut dalm air, sangat polar, dengan spesifik gravitasi 0,7924 pada 20OC, titik didihnya 64,5OC, titik eku -97,5OC dan flash point 12,2OC.

Keberadaan methanol dalam proses transesterifikasi adalah untuk memutuskan hubungan gliserin dengan zat asam lemak.

2.3. Bahan Penunjang

2.3.1. Natrium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida (NaOH) digolongkan dalam basa kuat. Oleh karena itu, NaOH sering digunakan dalam menetralisasi suatu zat. NaOH atau lebih dikenal dengan kaustik soda atau soda api merupakan zat yang larut dalam pelarut air, alkohol, dan juga dalam gliserol. NaOH memiliki dua macam bentuk, yaitu :

· Padatan, biasanya berwarna putih dengan kadar konsentrasi 100%

· Larutan, biasanya memiliki kadar konsentrasi, yaitu : 40%, 50% dan 70%

Adapun fungsi dari NaOH adalah :

· Menetralkan asam

· Sebagai bahan baku pembuatan sabun deterjen

· Memisahkan unsur belerang dari minyak bumi

· Membantu mengurangi zat warna dari kotoran yang berupa getah minyak bumi

Table 2.6 sifat fisik NaOH

Sifat fisik, satuan NilaiBerat Molekul, BM

BP, OC

Melting point, Mp, OC

Density (15OC), kg/m3

Viskositas, Ns/m3

20OC

30OC

40OC

Cp

Thermal conductivity, w/mOC

40

142

12

1530

80.000

40.000

15.000

3,24

0,65

Konsentrasi NaOH yang diperlukan tergantung pada perbandingan molar antara umpan dan methanol.

2.3.2. Asam Phospat (H3PO4)

Penambahan asam phospat (H3PO4) digunakan pada proses menetralisir NaOH, dimana reaksinya yaitu :

3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2

2.4. Kapasitas Produksi

Dengan melihat keadaan pasar methyl ester di Indonesia, menunjukkan bahwa paluang pasar methyl ester dalam negeri masih relatif kecil, namun peluang untuk berkembang juga besar. Dengan melihat perkembangan dan kebutuhan produksi oleochemical yang semakin meningkat. Sedangkan konsumsi di luar negeri cukup besar, terutama untuk kebutuhan minyak diesel.

Table 2.7 Produksi biodiesel di beberapa Negara Eropa (‘000 ton)

NegaraKapasitas

2002 2003 2004 2005Jerman

Perancis

Italia

Austria

Spanyol

Denmark

Inggris

450

366

210

25

-

10

3

715

357

273

32

9

41

9

1088

502

419

100

70

44

15

1900 – 2100

600 – 800

500 – 550

150

70 – 80

30 – 40

250

Kapasitas produksi biodiesel yang dilakukan di pabrik ini, beroperasi pada tahun 2007 adalah 7895,32128 ton/tahun dengan waktu operasi 24 jam penuh setiap hari dengan jumlah hari kerja 330 hari dalam setahun.

DESKRIPSI PROSES

3.1. Pemilihan Proses

Ada beberapa proses untuk menetukan proses yang tepat dan sesuai untuk diterapkan dalam pembuatan biodiesel. Rekasi untuk mengubah minyak menjadi biodiesel yang paling sering digunakan adalah dengan reaksi transesterifikasi. Untuk rekasi ini dapat ditempuh dengan tiga cara yang berbeda untuk menghasilkan biodiesel, yaitu :

1) Transesterifikasi minyak atau lemak dengan methanol dengan menggunakan katalis basa.

2) Transesterifikasi minyak atau lemak dengan methanol dengan menggunakan katalis asam.

3) Konversi minyak menjadi asam lemak dan kemudian methyl ester dengan katalis asam.

Dalam hal ini yang dilakukan adalah dengan menggunakan transesterifikasi minyak dengan methanol menggunakan katalis basa. Ada empat proses teknologi perancangan proses yang disajikan oleh Zhang et el. (2003), yaitu :

1) Proses alkali – catalyzed dari minyak nabati

2) Proses katalisator alkali dari minyak goreng bekas / waste cooking oil (WCO)

3) Proses acid – catalyzed dari minyak goreng bekas / waste cooking oil (WCO)

4) Proses acid – catalyzed dengan menggunakan heksan sebagai suatu pelarut ekstraksi untuk menghindari pembentukan emulsi dari minyak goreng bekas

Proses yang digunakan pada perancangan ini merupakan lisensor dari Zhang et al yaitu teknologi Proses Acid – Catalyzed dari minyak nabati.

3.2. Deskripsi Proses

Campuran sodium hidroksida dan methanol serta minyak dimasukkan ke dalam suatu reaktor transesterifikasi. Setelah reaksi (pada 70OC dan 400 kPa), keluaran yang berisi methyl ester, gliserol, methanol, minyak yang tidak terkonversi dan hidroksida dimasukkan ke dalam destilasi, dimana sebagian besar methanol dari umpan masukkan akan didaur ulang di dalam reaktor. Keluaran bawah kolom destilasi yang berupa methyl ester, gliserol, methanol, minyak tak terkonversi dan hidroksida masuk ke dalam dekanter dengan menggunakan air untuk memisahkan methyl ester dari gliserol, methanol dan sodium hidroksida. Keluaran atas kolom yang berupa methyl ester, minyak tak terkonversi, methanol dan air masuk ke dalam kolom destilasi untuk memisahkan methyl ester dari air dan methanol. Kemurnian methyl ester yang didapat > 99,6%. Keluaran bawah dari kolom dekanter yang berisi gliserol, methanol, sodium hidroksida dan air dimasukkan ke dalam reaktor untuk memisahkan sodium hidroksida dimana di dalam reaktor ditambahkan asam phospat sehingga terbentuknya Na3PO4. kemudian aliran ini masuk ke dalam centrifugal untuk memisahkan Na 3PO4. Centrifugal ini berfungsi untuk memisahkan zat cair dalam slurry berdasarkan berat jenis (densitas), karena perbedaan densitas maka Na3PO4 berada pada aliran bawah, sedangkan aliran atas yang berisi glycerol, H2O dan methanol masuk ke dalam destilasi, tujuannya untuk memurnikan gliserin (gliserin furification), dimana gliserin yang dihasilkan dengan tingkat kemurnian 92% yang selanjutnya disimpan di dalam storage tank sebelum dipasarkan.

NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI

4.1. NERACA MASSA

4.1.1. Asumsi Umum Neraca Massa

1. Operasi berlangsung dalam kondisi “Steady State”

2. Basis perhitungan 1 jam, 1 tahun operasi (330 hari dan 1 hari 24 jam)

3. Jumlah massa yang masuk ke sistem sama dengan yang keluar sistem.

4.1.1.1. Unit Mixer – 01

Asumsi neraca massa di Mixer – 01

1. Merupakan proses pencampuran biasa, untuk homogenisasi campuran methanol umpan dengan methanol recycle.

2. Umpan berasal dari kolom, recovery dan methanol fresh

4.1.1.2. Unit Mixer – 02

Asumsi neraca massa di Mixer – 02

1. Umpan berasal dari mixer – 01 dan sodium hidrogsida fresh

2. Merupakan proses pencampuran biasa, untuk homogenisasi campuran methanol dan sodium hidrogsida sebelum masuk ke reaktor-01.

4.1.1.3. Unit Reaktor – 01

Asumsi neraca massa di Reaktor – 01

1. Reaksi yang terjadi adalah esterifikasi dan transesterifikasi

2. Kondisi operasi “Steady State”

3. Konversi methylester pada kondisi methanolysis dan esterifikasi adalah 100 %

4. Methanol yang digunakan adalah 96%.

5. Katalis yang digunakan adalah NaOH 50% sebanyak 0.1% mol dari umpan CPO

6.

Perbandingan massa umpan 15 : 1 mol, methanol terhadap CPO.

4.1.1.4. Unit Destilasi – 01

Asumsi neraca massa di Destilasi – 01

1. Komposisi umpan sama dengan komposisi hasil kolom reaktor

2. Temperatur umpan adalah tempetatur pada titik didihnya atau buble point yang diperoleh dengan cara trial and error dengan persamaan : yi = xi . ki = 0

Untuk dew point dengan persamaan : xi = yi / ki

3. Tekanan dikolom pemurnian adalah sama yaitu 1 atm (101,3 kpa). ki = Pi*/P

4. Methanol merupakan komponen ringan (light key) dan H2O merupakan komponen berat (heavy key).

5. Sebanyak 96% methanol dan 4% H2O di recover didistilat.

6. Destilasi FR F6 F5

Umpan berasal dari reaktor - 01

4.1.1.7. Unit Reaktor – 02

Asumsi neraca massa di Reaktor – 02

1. Reaksi yang terjadi adalah reaksi netralisasi dan berlangsung dalam kondisi steady state.

2. H3PO4 digunakan sebagai penetral NaOH

3. Umpan berasal dari produk bawah settler.

4.

Reaktor-02

F11 (H3PO4)

F12

F8

Reaksi yang terjadi : 3NaOH + N3PO4 = Na3PO + 3H2O

4.1.1.8. Unit Centrifugal

Asumsi neraca massa di Centrifugal

1. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan ukuran partikel.

2. Na3PO4 merupakan residu, sedangkan glycerol, air dan methanol merupakan fltrat.

4.1.1.9. Unit Destilasi – 03

Asumsi neraca massa di Destilasi – 03

1. Umpan masuk pada daerah dua fase yang diketahui berdasarkan titik didih dan titik embun dari campuran

2. Tekanan operasi 65 kpa.

3. Air merupakan komponen berat ringan (light key) dan methanol merupakan komponen (heavy key)

4. Glyserol dihasilkan sebagai bottom dengan kemurnian 92 %

5.

Destilasi-03

F16

F15

F14

Umpan adalah lapisan atas dari centrifugal.

DASAR PERANCANGAN ALAT

5.1. PERALATAN UTAMA

5.1.1. Asumsi Umum

1) Operasi berlangsung dalam kondisi steady safe

2) Larutan dan gas bersifat ideal

5.1.2. Mixer – 01

Mixer – 01 berfungsi sebagai tempat menghomogenkan campuran methanol fresh dengan methanol recycle.

5.1.3. Mixer – 02

Mixer – 02 berfungsi sebagai tempat menghomogenkan campuran dari mixer – 01 dengan NaOH.

5.1.4. Reaktor – 01

Reaktor adalah alat yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimia, yaitu mereaksikan bahan baku CPO dengan methanol dan dengan penambahan katalis NaOH sehingga diperoleh produk methyl ester yang diinginkan

5.1.4.1. Asumsi Perancangan Reaktor

Tekanan disemua bagian rekator sama

Temperatur disemua bagian rekator sama

5.1.5. Destilasi – 01

Alat ini berfungsi untuk memurnikan alcohol sesuai dengan yang diinginkan. Kolom ini beroperasi pada tekanan 1 atm.

Asumsi design :

Tidak terjadi buih

Plate spacing 0.45 m

Floading 80%

Tipe tray/plate = perforated plate

5.1.6. Settler

Alat ini berfungsi untuk memisahkan produk utama methyl ester dengan produk samping gliserin berdasarkan massa jenis. Tipe setel yang digunakan adalah vertical settler

5.1.7. Destilasi – 02

Alat ini berfungsi untuk memurnikan produk utama methyl ester dari zat lainnya yang terlarut didalamnya. Kolom ini beroperasi pada tekanan 1 atm.

5.1.8. Reaktor – 02

Alat ini berfungsi untuk menetralkan NaOH dimana dalam reactor ini terjadi penambahan H3PO4 sehingga membentuk Na3PO4

5.1.9. Sentrifugal

Alat ini berfungsi untuk memisahkan Na3PO4 hasil reactor – 02 dengan produk samping glycerol. Alat ini untuk memisahkan zat cair berdasarkan berat jenis. Dengan sentrifugal pemisahan cepat dilakukan.

5.1.10. Destilasi – 03

Kolom ini berfungsi untuk memurnikan produk samping glycerol dari zat yang terlarut didalamnya. Kolom ini beroperasi pada tekanan 1 atm.

5.3. PERALATAN PENDUKUNG

5.3.1. Storange Tank

Storange Tank berfungsi sebagai tempat penyimpan bahan baku, produk samping glycerol dan produk utama yaitu methyl ester, waktu tinggal untuk masing-masing storange adalah 7 hari.

5.3.2. Reboiler

Reboiler berfungsi untuk menaikan temperature cairan dikolom distilasi bagian bawah (bottom) dan merubah fase cair ke fase uap

5.3.2.1. Asumsi Perancangan Reboiler

Campuran cair dan uap bersifat ideal

Koefisien panas keseluruhan, U0 konstan

Kapasitas panas konstan

Operasi berlangsung dalam kondisi steady state

Aliran fluida konstan

Tidak ada panas yang hilang

5.3.3. Kondesor dan Cooler

Kondesor digunakan untuk merubah fasa uap menjadi fasa cair pada produk atas distilasi. Tipe kondesor yang digunakan adalah shell and tube cooler digunakan untuk mendinginkan/menurunkan temperature bahan tipe cooler yang digunakan adalah double pipe dan shell and tube.

5.3.3.1. Asumsi Perancangan Kondesor dan Cooler

Tidak ada panas yang hilang

Kondensasi terjadi secara sempurna

5.3.4. Heater

Heater digunakan untuk memanaskan/menaikan temperature bahan tipe heater yang digunakan adalah

5.3.5. Akumulator

Akumulator adalah alat yang berfungsi untuk menampung cairan sementara produk bagian atas kolom distilasi. Cairan yang keluar dari kondesor ditampung terlebih dahulu kemudian didistribusikan kealiran reflux dan kealiran proses berikutnya, sehingga bahan yang keluar mengalir dengan laju yang stabil.

5.3.6. Pompa

Pompa berfungsi untuk memindahkan fluido cair dari suatu sistem proses kesistem proses lainnya.

5.3.6.1. Asumsi perancangan pompa

Efisiensi pompa 60%

Tekanan dititik masukan dan titik keluaran sama

Tidak terjadi hilang tekanan karena kebocoran pada alat atau pada system perpipaan.

5.3.7. Instrumentasi dan Alat Kendali

Peralatan ini dimaksudkan untuk mengontrol kondisi yang terjadi disetiap peralatan proses, setiap perubahan kondisi operasi baik masukan maupun keluaran dapat langsung diketahui secara otomatis. Pemasangan alat ini dilakukan secara terintegrasi.

5.3.7.1. Pengukur Temperatur

Instrument ini dipasang hampir setiap aliran proses. Alat ini berfungsi untuk mengontrol dan mengendalikan temperature operasi. Peralatan yang harus dilengkapi dengan pengukur temperature antara lain reactor, distilasi, kondensor dan reboiler

5.3.7.2 Pengukur Tekanan

Pengukur tekanan ini digunakan untuk mengontrol dan mengendalikan tekanan disetiap aliran proses.

5.3.7.3. Pengukur Ketinggian (Level Control).

Alat ini digunakan untuk mengontrol ketinggian suatu fluida cair disuatu peralatan proses.

5.3.7.4. Pengukur Laju Alir (Flow Control)

Alat ini berfungsi untuk mengontrol dan mengendalikan laju alir disetiap aliran perpipaan dan peralatan proses.