Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20000 Tontahun

7/23/2019 Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20000 Tontahun

1/359

PRA RENCANA PABRIK ETANOL

DARI UBI KAYU DENGAN PROSES FERMENTASI

KAPASITAS 20000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Disusun Oleh:

SUMANTI MAKMUR : 0305010016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI

MALANG

2008


2/359

ii

LEMBARAN PESETUJUAN




SKRIPSI

Disusun Oleh:

Nama : Sumanti Makmur

Progaram studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

Menyetujui:

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Bambang Poerwadi, MS. Susy Yuniningsih , ST. MT.

NIP: ............................ NIP: .............................

Mengetahui:

Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi

Teknik Kimia

Nawir Rasidi, ST. MT. S. P. Abrina Angg raini, ST. MT.

NIP: .............................. NIP: ................................


3/359

iii

LEMBARAN PENGESAHAN


Nim : 0305010016

Program Studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

Judul Skripsi : Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses

Fermentasi Kapasitas 20.000 Ton/Tahun

Mengesahkan

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Ir. Bambang Poerwadi, MS. Susy Yuniningsih , ST. MT.

NIP: ............................ NIP: ... ..........................

Dosen Penguji III

Ir.Taufik Iskandar.

NIP: ..............................

Ketua Program StudiTeknik Kimia

S.P.Abrina Anggraini ST.MT.

NIP:...........................................

Tanggal Lulus Ujian : 23 September 2008


4/359

iv

LEMBARAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:


NIM : 0305010016

Program studi : Teknik Kimia

Judul Skripsi :Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses

Fermentasi Kapasitas 20000 Ton/Tahun

Menyatakan bahwa,

Skripsi dengan judul diatas merupakan karya asli penulis tersebut diatas. Apabila di

kemudian hari terbukti pernyataan ini tidak benar saya bersedia menerima sanksi apapun.

Malang, .....November 2008

Yang menyatakan:

Sumanti Makmur

Mengetahui:

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Bambang Poerwadi, MS. Susy Yuniningsih, ST. MT.

NIP: ............................ NIP: ............................. .....


5/359

v

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 03 November 1984 di Riung, anak kedua dari tiga

bersaudara, anak dari Bapak Hasanudin T dan Ibu Aisyah Nena. Penulis mulai masuk sekolah

dasar (SD) pada tahun 1991 di SDN Nangamese sampai kelas III SD tahun 1993, dan pada tahun

1993 kelas III penulis pindah sekolah ke SDN Damu mulai dari tahun 1993 sampai selesai pada

tahun 1996. Penulis melanjutkan sekolah di SMPN I Riung pada tahun 1996 sampai tahun 1999,

kemudian lanjut sekolah ke SMU Katholik Kejora Riung pada tahun 2003. Pada tahun 2003

penulis melanjutkan sekolah ke UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

sampai selesai pada tahun 2008. Selama kuliah penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Kimia

Organik dan Kimia Fisika, Jurusan Teknik Kimia.


6/359

vi

lEMBARANN PERSEMBAHAN

Alhamdulillah............terima kasih Ya Allah

Karya kecil ini manty persembahkan boeat:

Bapak,Mama mkc atas kesempatan buat manty untuk melanjutkan study ampe

kulaih.Makasih banyak atas kepercayaan,pengorbanan,motifasi,suport,pokoknya cmuanya yang

Bapak dan Mama berikan buat manty sampe saat ini.

KYanti n Ade Lukman...mkc atas dukungan buat manty hingga manty selesai...manty

harap Qt bertiga selalu akur dalam segala hal.................

My family-Q.........mkc banyak atas cmuanya yang kalian berikan buat Manty.

My Deddy-Q...mkc atas cmua yang honey berikan buat manty.

Mkc buat K aty nteman2 q3@ 03 atas kerjasamanya.

Mkc buat mante2 kost special lantai 1 (Mila,Delaroz,3-c vaya,Oa Merlyn,Cetyn

Doy,Arina Perdana).


7/359

vii

ABSTRAKSI




Etanol merupakan salah satu produk yang dapat dibuat dari bahan yang mengandung

karbohidrat (gula, pati dan selulossa), dengan rumus molekul C2H5OH dan berat molekul 46.

Etanol berupa cairan yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Senyawa ini banyak

digunakan sebagai pelarut dan sebagai intermediate dalam memproduksi senyawa kimia lain,

serta sebagai bahan baku dalam pembuatan obat, plastik, parfum, kosmetik, minuman beralkoholdan kini digunakan sebagai bahan bakar.

Proses yang digunakan pada pembuatan etanol adalah proses fermentasi dengan

memfermentasikan ubi kayu dengan bantuan bakteri Saccharomyces cereviceae dan

menghasilkan prodak dengan kemurnian 99,5%.Pabrik etanol menggunakan air sungai yang berada di dekat lokasi pabrik untuk memenuhi

kebutuhan unit utilitas.Pabrik etanol ini direncanakan didirikan di daerah Mbay, Kabupaten Nagekeo, Flores,

NTT pada tahun 2010 dengan kapasitas 20000 ton/tahun. Bentuk perusahaan Perseroan

Terbatas (PT) dengan struktur organisasi berbentuk garis dan staff.Dari hasil perhitungan analisa ekonomi didapatkan TCI Rp. 120.586.055.138 ; ROI

sebelum pajak 71,96 %; ROI setelah pajak 46,77%; POT 1 tahun 8 bulan; BEP 38,53%; IRR

26.34%.

Ditinjau dari segi teknik dan ekonomi maka Pra Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu

dengan Proses Fermentasi cukup memadai untuk dilanjutkan ke tahap perencanaan.


8/359

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pra

Rencana Pabrik Etanol dari Ubi Kayu dengan Proses Fermentasi kapasitas 20000 ton/tahun

sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Serjana Sastra 1 Jurusan Teknik Kimia Di

Universitas Tribhuwana Tungga Dewi Malang.

Penyusun menyadari bahwa terselesainya skripsi ini karena adanya dorongan dan

bimbingan dari banyak pihak. Oleh karena itu dengan tulus hati penyusun menyampaikan rasa

tirma kasih kepada:

1. Ir. Bambang Poerwadi, MS, selaku Dosen Pembimbing I yang telah meluangkan waktu untuk

membimbing penyusun dalam menyelesaikan skripsi

2. Susy Yuniningsih, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk

membimbing penyusun dalam menyelesaikan skripsi

3. Ir. Taufik Iskandar, selaku penguji yang telah bersedia luangkan waktu untuk memberikan

uijian skripsi

4. SP.Abrina Anggraini,ST.,MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana

Tunggadewi.

5. Orangtua yang telah memberikan doa dan dukungan selama ini hingga terselesainya skripsi

ini

6. Semua pihak khususnya rekan-rekan Teknik Kimia yang telah banyak membantu dalam

penyelesaian skripsi ini


9/359

ix

Penyusun menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam menyusun skripsi

ini, oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan keritik dan saran yang bersifat positif dan

membangun dari para pembaca.

Akhir kata, penyusun berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa,

khususnya mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang.

Malang, November 2008

Penyusun


10/359

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................i

LEMBARAN PERSETUJUAN...................................................................... ii

LEMBARAN PENGESAHAN ..................................................................... iii

LEMBARAN PERNYATAAN................................ ......................................iv

RIWAYAT HIDUP......................................................................................... v

LEMBARAN PERSEMBAHAN ................................ ..................................vi

ABSRTAKSI ................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ................................................................................. viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................ix

DAFTAR TABEL ................................................................ .......................... x

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................xi

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................1-7

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES...........................................1-7

BAB III NERACA MASSA......................................................................1-7

BAB IV NERACA PANAS ......................................................................1-3

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN.....................................................1-8

BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA ..........................................1-59

BAB VII ISTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.................1-12

BAB VIII UTILITAS..................................................................................1-11

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ..................................1-14

BAB X STRUKTUR DAN ORGANISASI PERUSAHAAN................1-25


11/359

xi

BAB XI ANALISA EKONOMI...............................................................1-16

BAB XII KESIMPULAN ............................................................................ 1

APPENDIKS A. PERHITUNGAN NERACA MASSA..............................1-29

APPENDIKS B. PERHITUNGAN NERACA PANAS...............................1-30

APPENDIKS C. SPESIFIKASI PERALATAN...........................................1-40

APPENDIKS D. PERHITUNGAN UTILITAS ................................ ...........1-68

APPENDIKS E. PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI........................1-22


12/359

xii

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR 2.1 BLOK DIAGRAM PROSES ESTARIFIKASI DAN

HIDROLISA DARI ETILEN ................................................. 9

GAMBAR 2.2 BLOK DIAGRAM PROSES FERMENTASI DARI

UBI KAYU ............................................................................1-1

GAMBAR 9.1 TATA LETAK BANGUNAN PABRIK ETANOL............ IX-9

GAMBAR 9.2 TATA LETAK PERALATAN PROSES........................... IX-13

GAMBAR 10.1 STRUKTUR ORGANISASI PABRIK ETANOL ............ X-12

GAMBAR 11.1 BREAK EVENT POINT (BEP) PRA RENCANA

PABRIK ETANOL .......................................................... XI-11

GAMBAR APP-E HUBUNGAN TAHUN DENGAN INDEKS

HARGA ................................ ........................................ APP-E-3


13/359

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Perkembangan Industri Etanol

Etanol telah lama digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai

bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang ditinggalkan pada

peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari China bagian utara

menunjukan bahwa minuman beralkohol telah digunakan oleh manusia

prasejarah dari masa neolitik.

Etanol merupakan bahan kimia yang diproduksi dari bahan baku tanaman

yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu biasanya

disebut dengan bio-ethanol. Ubi kayu, ubi jalar, dan jagung merupakan tanaman

pangan yang biasa ditanam rakyat hampir di seluruh wilayah Flores, sehingga

jenis tanaman tersebut merupakan tanaman yang potensial untuk dipertimbangkan

sebagai sumber bahan baku pembuatan bio-ethanol atau gasohol. Namun dari

semua jenis tanaman tersebut, ubi kayu merupakan tanaman yang setiap hektarnya

paling tinggi dapat memproduksi etanol. Selain itu pertimbangan pemakaian ubi

kayu sebagai bahan baku proses produksi bio-ethanol juga didasarkan pada

pertimbangan ekonomi.

Etanol dapat dihasilkan dari peragian/fermentasi karbohidrat (gula dan

pati). Prinsip pembentukkan etanol adalah pelepasan energi yang tersimpan pada

bahan-bahan organik, yang memiliki kandungan karbohidrat tinggi, dengan

bantuan mikroba sebagai fermentor. Terdapat sejenis mikroba yang memiliki


14/359

I-2

kemampuan untuk pembentukan etanol, diantaranya khamir dan bakteri. Proses

pembentukkan etanol dengan perantara mikroba tersebut berlangsung secara

anaerobik. Secara sederhana proses fermentasi merupakan penguraian karbohidrat

menjadi etanol dan gas karbondioksida (CO2) dengan bantuan enzim. Pada

penelitian Nursiyah, 2000 mengemukakan bahwa jika tahapan proses aerobik ini

dihentikan pada tahapan fermentasi saja, yakni tahapan sebelum pembentukan gas

metana, maka dapat dihasilkan etanol yang memiliki nilai kelori tinggi.

Etanol pada umumnya mengandung 95% etanol dan 5% air dengan berat

molekul 46 dan rumus molekul C2H5 OH. Etanol dalam kehidupan sehari-hari

dikenal sebagai bahan yang dapat digunakan untuk bahan pelarut, bahan

antiseptik, bahan baku pembutan eter, serta minuman. Etanol juga dapat

digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti premium. Seiring dengan

kebutuhan akan etanol yang mendesak, dimana etanol relatif telah cukup dikenal

di masyarakat Flores dalam pemanfaatannya sebagai alternatif pengganti premium

yang terus meningkat seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Penggunaan premium di Flores

Tahun Kebutuhan (ton) Kenaikkan

2002 13630 -

2003 14647 7.46

2004 16418 12,09

2005 17459 6,34

2006 17069 -2,23

Sumber: Dirjen Migas, 2007


15/359

I-3

Berdasarkan data diatas maka untuk mengurangi ketergantungan terhadap

kebutuhan etanol dan juga untuk memenuhi kebutuhan premium dalam negeri dari

tahun ke tahun yang terus meningkat maka perlu didirikan pabrik baru di Flores.

1.2. Kegunaan Etanol

Etanol merupakan hidrokarbon berikatan tunggal. Salah satu atom

hydrogennya merupakan gugus OH yang bersifat tidak berwarna. Berdasarkan

senyawa organik yang berikatan dengan gugus hidroksil senyawa etanol terdiri

atas R-H primer (R-CH2-OH), sekunder ((R)2 CH-OH), dan tersier ((R)3C-OH).

Beberapa kegunaan dari etanol diantaranya sebagai berikut:

1. Digunakan sebagai bahan pelarut

2. Digunakan sebagai antiseptik

3. Digunakan sebagai bahan baku pembuatan eter

4. Digunakan sebagai alternatif bahan bakar premium

5. Digunakan sebagai minuman

1.3. Spesifikasi Bahan Baku Dan Produk

1.3.1. Bahan Baku

1. Ubi Kayu

Ubi kayu mempunyai komposisi pada 100 g seperti yang ditunjukkan

pada tabel berikut:


16/359

I-4

Tabel 1.2 Komposisi ubi kayu

No Kandungan Gizi Jumlah Dalam Singkong

Kalori (Kal)

Air (g)

Fosfor (mg)

Lemak (g)

Karbohidrat (g)

Protein (g)

Amylosa (g)

Amylopektin (g)

Kalsium (mg)

Zat Besi (mg)

Vitamin A (SI)

Vitamin B1 (mg)

Vitamin C (mg)

146,00

62,50

40,00

0,30

34,70

1,20

27

73

33,00

0,70

0,00

0,06

30,00

Sumber: Direktorat gizi, 1979

2. Enzim -Amylase

Enzim ini mempunyai sifat dapat memecah pati rantai lurus pada

amylosa maupun pada amylopektin, secara acak dari dalam rantai. Karena

sifat pemecahannya dimulai dari rantai tengah maka enzim ini dapat

digolongkan dalam endo enzim. Pemecahan -amylase pada amylosa

terdiri atas dua tahap, yaitu tahap degradasi secara sempurna dan cepat,

sehingga dihasilkan glukosa dan maltosa. Pemecahan tahap pertama


17/359

I-5

ditandai dengan penurunan viskositas yang cepat dan hilangnya

kemampuan pewarnaan iod terhadap amylosa.

Pemecahan oleh -amylase terhadap amylopektin dapat

menghasilkan limit dextrin, kadang-kadang dapat berupa oligosakarida

dan maltosa. Hasil pemecahan amylopektin juga dapat ditandai oleh

penurunan viskositas larutan pati.

3. Enzim Glukoamylase

Glukoamylase yang sudah dibuat secara industri diisolasi dari

beberapa jenis jamur yaitu; aspergillus, rhizopus dan beberapa strain yeast

endomycopsis. Pemecahan molekul pati oleh enzim glukoamylase

menghasilkan inversi konfigurasi, sehingga dihasilkan glukosa. Kecepatan

pemecahan pati oleh enzim ini tergantung pada struktur dan besarnya

molekul substrat. Enzim ini tidak dapat aktif pada substrat pati yang masih

mentah. Glukoamylase dari aspergillus niger dapat menghidrolisis

maltosa, maltotetraosa dan maltopentosa. Aktivitas optimal pada pH 4-5

dengan suhu 50-60 C.

4. Air

Sifat fisik: Berat molekul: 18

Titik didih: 100 C

Titik beku: 0 C

Bentuk: Cairan tak berwarna, tak berbau

Spesifik grafity: 1 g/m

Sifat kimia: Rumus kimia: H2O


18/359

I-6

5. Urea

Sifat fisik: Berat molekul: 60

Titik didih: 132.7 C

Titik beku: d C

Bentuk: Padatan

Spesifik grafity: 1.335204

g/m

Sifat kimia: Rumus kimia: H2N.CN.NH2

1.3.2. Produk

- Produk utama: Etanol

Sifat fisik : Titik didih: 78,32 C

Titik beku: -114,1 C

Bentuk: Cairan tak berwarna

Densitas: 0,7893 g/ml pada suhu 25 C

Viscisitas: T 20 C = 1.17 cp

Spesifik grafity: 0,789 g/m

Spesifik heat: T 20 C = 2,42 J/g C

Sifat kimia: Rumus molekul: C2H5OH

Berat molekul: 46,07

Mudah menguap

Mudah terbakar

Tidak berasap, nyala apinya kebiru-biruan

Berat jenisnya lebih kecil dari air


19/359

I-7

1.4. Kapasitas Produksi

Penggunaan premium di Indonesia berdasarkan tabel 1.1 mengalami

kenaikan rata-rata sebesar 5,91%, sehingga perkiraan kebutuhan premium pada

tahun 2010 sebesar 19169 ton. Jadi perkiraan kapasitas pabrik baru etanol pada

tahun 2010 dapat dihitung dengan rumus:

M1+ M4 + M5 = M2 +M3

Dimana:

M1 = Nilai import (ton/tahun)

M2 = Nilai eksport (ton/tahun)

M3 = Kebutuhan premium (ton/tahun)

M4 = Kapasitas produksi (ton/tahun)

M5 = Nilai produksi (ton/tahun)

Dengan rumus diatas, maka kapasitas pabrik alkohol yang direncanakan

pada tahun 2010 adalah:

M1+ M4 + M5 = M2 +M3

0 + 0,06 M4 = 0 + 19169

M4 = 19169 0,06

= 19168,94 ton/tahun

Dengan perhitungan diatas, kemudian dirancang pabrik etanol dengan

kapasitas 20.000 ton/tahun. Diharapkan pendirian pabrik etanol dapat mengurangi

ketergantungan terhadap kebutuhan premium disamping peluang untuk pemasaran

ke luar negeri.


20/359

II-1

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Macam Proses

Proses pembuatan etanol terdiri dari dua macam proses yang berbeda

bahan bakunya. Proses tersebut telah dikembangkan oleh beberapa perusahaan di

Indonesia, diantaranya:

2.1.1. Proses Esterifikasi Dan Hidrolisis Dari Etilen

Proses ini terjadi dengan penyerapan etilen dalam H2SO4 untuk

menghasilkan etil sulfat, kemudian dihidrolisa untuk menghasilkan etanol dengan

persamaan reaksi:

CU2 = CH2 + H 2SO4 C2H5 SO2OH

Mono etil sulfat

2 CH 2 = CH2 + H 2SO4 C2H5SO2OC2H5

Dietilsulfat

C2H5OSO2OH + C2H5O SO2 O C2H5 + 3 H2O 3C2H5 OH + 2H2SO4.

Etil dilarutkan kedalam kolom absorbsi secara counter Qurrent dangan

asam sulfat 90%. Gas yang tidak terabsorbsi keluar dari atas kolom dan digunakan

sebagai bahan bakar. Cairan yang dihasilkan merupakan campuran monoetil dan

dietil sulfat yang dikeluarkan dari menara absorber bagian bawah dengan

penambahan sejumlah air. Pada kolom ini senyawa sulfat dihidrolisa menjadi

etanol, asam sulfat, etil, eter dan bahan lain. Larutan etanol mentah dimasuk


21/359

II-2

dalam kolom stripping dengan pemberian steam yang mengangkat etanol, eter dan

sebagian kecil asam sulfat yang dikeluarkan dari bawah kolom didinginkannya

dan dipekatkan untuk recovery. Sedangkan uap etanol mentah yang dikeluarkan

dari bagian kolom stripping, dialirkan menuju bagian bawah kolom scrubber dan

ditambahkan NaOH untuk netralisasi asam.

Sisa NaOH keluar dari bawah kolom, sedangkan uap etanol, eter dan air

keluar dari bagian atas kolom kemudian dikondensasi dan dipompa menuju tangki

penyimpanan etanol mentah (kolom eter), dimana eter akan keluar sebagai uap.

Produk samping eter dapat diubah menjadi etanol dengan hidrasi katalik,

kemudian etanol dilewatkan kolom fraksinasi dan diperoleh etanol dengan

kemurnian 95%, seperti pada gambar 2.1 berikut:

Gambar 2.1 Blok diagram esterifikasi dan hidrolisa dari etylen


22/359

II-3

2.1.2. Proses Fermentasi

Proses fermentasi adalah proses terjadinya perubahan kimia pada suatu

senyawa kimia dengan adanya suatu mikroorganisme. Mikroorganisme yang

digunakan pada proses fermentasi adalah sacharomyces cereviceae dengan bahan

baku untuk industri adalah glukosa yang dihasilkan dari ubi kayu dengan proses

sebagai berikut:

- Pati dihaluskan dan diencerkan sehingga terbentuk maltosa dengan proses

liquifikasi dengan penambahan enzim -amylase. Proses ini dilakukan

pada suhu 90-1000C selama 2 jam dan pH dipertahankan 5-6.

- Selanjutnya maltosa yang terbentuk dilakukan proses sakarifikasi dengan

menggunakan enzim glukosidase sehingga terbentuk pada suhu 600

C.

- Glukosa yang terbentuk kemudian dilakukan sterilisasi selanjutnya

dilakukan fermentasi dengan menggunakan bakteri anaerob sacharomices

cereviciae pada temperatur 31-380C dan pH berkisar antara 4,5-5.

- Setelah proses fermentasi dilakukan, selanjutnya dilakukan proses

pemurnian pada kolom destilasi. Hasil pemurnian yang diperoleh adalah

95%.


23/359

II-4

Gambar 2.2 Blok diagram proses fermentasi etanol

2.2. Seleksi Proses

Dari kedua macam uraian proses diatas, dapat dibuat tabel perbandingan

antara proses eksterifikasi dan fermentasi dibawah ini:

Tabel 2.1 Tabel perbandingan antara proses eksterifikasi dan fermentasi

Macam-macam proses

Parameter

Esterifikasi Fermentasi

Segi teknis

Proses

- Yield

- Katalis

- Peralatan

95%

-

Kompleks

95%

-

Sederhana


24/359

II-5

Kondisi Operasi

-Suhu Operasi

-Waktu Operasi

Segi Ekonomis

Biaya Operasi

3500C

Cepat

Mahal

60-1100C

Lama

Murah

Berdasarkan tabel diatas maka proses yang akan digunakan dalam

pembuatan etanol adalah proses fermentasi karena proses tersebut membutuhkan

biaya investasi yang relatif kecil.

2.3. Uraian Proses

Ubi kayu segar yang telah disiapkan dikupas kulitnya kemudian dicuci

bersih. Ubi kayu digiling menggunakan mesin penggiling, slury ubi kayu tersebut

dimasukkan pada tangki kosong kemudian tambahkan air sesuai ketentuan sambil

melakukan pemanasan dan pengadukan. Slury ubi kayu selanjutnya diteruskan ke

reaktor liquifikasi. Pada reaktor liquifikasi sejumlah enzim -amylase untuk

mencair gel pati sambil melakukan pemanasan pada suhu 90-950C selama 2 jam

dan hasil hidrolisanya adalah dextrin. Didalam reaktor liquifikasi ini terjadi reaksi

hidrolisa sebagai berikut:


25/359

II-6

Kemudian slury tersebut diteruskan pada tangki sakarifikasi awal dan didinginkan

hingga suhu mencapai 55-600C.

Pada reaktor sakarifikasi awal terjadi proses hidrolisis dextrin menjadi

glukosa dengan bantuan sejumlah enzim glukoamylase sesuai dengan ketentuan

dan temperatur dijaga pada kisaran 60-660C selama 3 jam lalu didinginkan hingga

suhu dibawah 320C. Dalam tangki sakarifikasi ini terjadi reaksi hidrolisa sebagai

berikut:

Dari reaktor sakarifikasi awal slury tersebut diteruskan pada tangki

sakarifikasi lanjut dan fermentasi, slury tersebut kemudian ditambahkan ragi roti,

urea, NPK sesuai kebutuhan. Dibiarkan selama 36 jam pada reaktor dalam

keadaan reaktor tertutup tetapi tidak rapat agar gas karbondioksida yang terbentuk

biasa keluar. Fermentasi yang berhasil ditandai dari aroma seperti tape dan suara

gelembung gas yang naik ke atas pada reaktor dan keasaman (pH) diatas 4.

Dalam tangki sakarifikasi lanjutan terjadi reaksi sebagai berikut:

Cairan yang mengandung etanol 7-9% diteruskan pada reaktor pemisahan

serat dan distilasi dan diuapkan menggunakan evaporator. Temperatur bagian atas

kolom distilasi ditahan pada suhu 790C hingga cairan etanol keluar. Kontrol

temperatur dapat dilakukan dengan mengatur aliran air refluks dalam alat distilasi.


26/359

II-7

Fraksi etanol 90-95% akan berhenti mangalir secara pelan-pelan, kemudian

limbahnya dapat dikeluarkan pada kran bawah tangki melewati saluran yang akan

menahan limbah padat dan meloloskan limbah cair. Tangki tersebut dibersihkan

untuk persiapan proses berikutnya.


27/359

III-1

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 20.000 ton/thn

Operasi = 300 hari/thn

Basis perhitungan = 1 jam operasi

Produksi = 3004

1000000.20

= 2777,7777 kg/jam

1. Pencucuian Ubi Kayu

Tabel 3.1 Neraca massa pencucian ubi kayu

Masuk Kg/jam Keluar Kg/jam

Ubi Kayu Kotor

H2O

680003,9419

680003,9419

Ubi Kayu Bersih

Kotoran + H2O

612003,5477

748004,3465

Total 1360007,884 1360007,884


28/359

III-2

2. Mesin Giling Ubi Kayu

Tabel 3.2 Neraca massa mesin giling ubi kayu


Ubi Kayu:

- Amylosa

- Amylopektin

- Protein

- Lemak

- Air

- Impiuritis

Air Yang Ditambahkan

57338,6140

155026,6231

7344,0426

1836,0106

382502,2173

7956,0461

42199,0649

Slurry:

- Amylosa

- Amylopektin

- Protein

- Lemak

- Air

- Impiuritis

57338,6140

155026,6231

7344,0426

1836,0106

424701,2822

7956,0461

Total 654202,6186 Total 654202,6186

3. Reaktor Liquifikasi

Tabel 3.3 Neraca massa reaktor liquifikasi


Slurry:

- Amylosa

- Amylopektin

- Protein

- Lemak

- Air

57338,6140

155026,6231

7344,0426

1836,0106

424701,2822

Slurry:

- Amylosa Sisa

- Amylopektin Sisa

- C12H22O11

- (C6H10O5 )3

- Protein

47591,0496

128672,0972

10289,1042

27368,1666

7344,0426


29/359

III-3

Enzim:

- E.-Amylase

= 646246,5725

47,4771

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

1836,0106

423146,1146

47,4771

Total 646294,0496 Total 646294,0496

4. Reaktor Sakarifikasi Awal

Tabel 3.4 Neraca massa reaktor sakarifikasi awal


Slurry:

- C12H22O11

- (C6H10O5)3

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

Enzim:

- E.Glukoamylase

10289,1042

27368,1666

7344,0426

1836,0106

423146,1146

47,4771

= 470030,9157

5,7012

Slurry:

- (C6H10O5 )3 Sisa

- C12H22O11

- C6H12O6

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

- E.Glukoamylase

541,5318

411,5628

40631,508

7344,0426

1836,0106

419624,381

47,4771

5,7012

Total 470036,6169 Total 470036,6169


30/359

III-4

5. Reaktor Sakarifikasi Lanjut

Tabel 3.5 Neraca massa sakarifikasi lanjutan


Slurry:

- C12H22O11

- C6H12O6

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

- E.Glukoamylase

Nutrient:

- H2N.CN.NH2

- NPK

- Ragi

411,5628

40631,508

7344,0426

1836,0106

419624,381

47,4771

5,7012

= 469900,7979

468,3286

100,8242

7,0577

= 576,2105

Slurry:

- C12H22O11

- C2H5OH

- C6H12O6

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

- E.Glukoamylase

- H2N.CN.NH2

- NPK

- Ragi

Gas:

CO2

411,5628

3738,098

33317,8366

7344,0426

1836,0106

419624,381

47,4771

5,7012

468,3286

100,8242

7,0577

= 466901,435

3575,572

Total 470477,0084 Total 470477,0084


31/359

III-5

6. Pemisahan Serat (RVF)

Tabel 3.6 Neraca massa pemisahan serat


Slurry:

- C12H22O11

- C2H5OH

- C6H12O6

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

- E.Glukoamylase

- H2N.CN.NH2

- NPK

- Ragi

411,5628

3738,098

33317,8366

7344,0426

1836,0106

419624,381

47,4771

5,7012

468,3286

100,8242

7,0577

Cake:

- E.-Amylase

- E.Glukoamylas

H2N.CN.NH2

- Protein

- Lemak

- C12H22O11

- C6H12O6

- Air

- NPK

- Ragi

Bahan Terpisah:

- C2H5OH

- Air

- C12H22O11

- C6H12O6

47,4771

5,7012

468,3286

7344,0426

1836,0106

246,9377

19990,7019

251774,6286

100,8242

7,0577

= 281839,7108

3738,098

167849,7524

164,6251

13327,1347

= 185079,6102

Total 466901,3204 Total 466901,3204


32/359

III-6

7. Decanter

Tabel 3.7 Neraca massa decanter


C2H5OH

Air

C12H22O11

C6H12O6

3738,098

167849,7524

164,6251

13327,1347

Ke Distilasi:

- C2H5OH

- Air

- C12H22O11

- C6H12O6

Cake:

- Air

- C12H22O11

- C6H12O6

3738,098

20141,9703

32,925

2665,4269

= 26578,4202

147707,7821

131,7001

10661,7078

= 158501,19

Total 185079,6102 Total 185079,6102

8. Distilasi

Tabel 3.8 Neraca massa destilasi


C2H5OH

Air

C12H22O11

3738,098

20141,9703

32,925

Distilat:

- C2H5OH

- Air

2715,6153

142,6104


33/359

III-7

C6H12O6 2665,4269

Bottom:

- C2H5OH

- H2 O

- C12H22O11

- C6H12O6

= 2858,2257

1022,4827

19999,3599

32,6341

2663,7689

= 23718,2456

Total 26578,4202 Total 26578,4202

9. Dehidrasi

Tabel 3.9 Neraca massa dehidrasi


C2H5OH

Air

CaO

2715,6153

142,6104

443,6768

Produk:

C2H5 OH

Air

Air

Ca(OH)2

CaO ekses

2715,6153

62,1624

= 2777,7777

80,748

16,5097

427,1671

= 524,4248

Total 3301,9025 Total 3301,9025


34/359

IV-1

BAB IV

NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 20.000 ton/thn

Produksi etanol =3004

1000000.20

= 2777,7777 kg/jam

Satuan = Kcal

Suhu refrensi = 25 0C 298,15 K.


Tabel 4.1 Neraca panas liquifikasi

Entalpi Masuk (kcal) Entalpi Keluar (kcal)

1 = 2503980,377

R = 27286805,01

Qs = 26143935,28

= 54627523,9

Qloss = 1307196,764

Total = 55934720,67 Total = 55934720,67


35/359

IV-2

2. Reaktor Sakarifikasi Awal

Tabel 4.2 Neraca panas tangki sakarifikasi awal


1 = 28647915,66

2 = 9508389,303

R = 15131939,05

3 = 15254686,8

= 38033557,22

Total = 53288244,02 Total = 53288244,02


Tabel 4.3 Neraca panas sakarifikasi lanjut


1 = 15254686,8

R

= 15479956,3

= 3071364,514

Total = 3071364,514 Total = 3071364,514


Tabel 4.4 Neraca panas total


1 = 3071364,514 = 874625,3026

3 = 2196739,211

Total = 3071364,514 Total = 3071364,514


36/359

IV-3

5. Distilasi



f = 874625,3026

Qs = 101747469,2

D = 567993,1793

B = 5165965,734

Qc = 91757030,87

Qloss = 5131104,725

Total = 102622094,5 Total = 102622094,5

6. Dehidrasi


Entalpi Masuk Entalpi Keluar

1

= 113054,7272

R = - 88023,2275

2

= 25031,4997

Total = 25031,4997 Total = 25031,4997


37/359

V-1

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Storage

Fungsi : Menyimpan bahan baku (ubi kayu)

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Semen dan batu bara

Kapasitas bahan baku : 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam

Spesifikasi peralatan:

Volume storage = 147432 m3

Tinggi storage = 12 m

Panjang storage = 11,3409 m

Lebar storage = 11,3409 m

2. Belt Conveyor

Fungsi : Mengangkut ubi kayu

Jumlah : 1 buah

Bahan : Rubber (Perry edisi 6 hal 7-8)

Type : Flat belt on flat belt idlers (Perry edisi 6 gbr.7 hal 7-10)

Kapasitas maks : 1 m3/dt (Ulrich,table 4-4 hal 71)

Waktu angkut : 3 menit = 0,05 jam


38/359

V-2

Lebar : 14 in = 1,1667 ft = 0,36 m

Luas penampang melintang : 0,11 ft2

Spesifikasi Peralatan:

Nama alat : Belt conveyor

Type : Flat belt on flat belt idlers

Panjang : 10732,88919 ft

Lebar : 1,1667 ft

Power : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

3. Peeler

Fungsi : Mengupas kulit ubi kayu

Bahan konstruksi : Stainless steel

Kapasitas : 680003,9419 kg/jam = 11333,39002 kg/menit

Direncanakan : Tiap mesin terdiri dari 4 peeler

Tiap run = 2 menit


Kapasitas = 11333,39002 kg/menit

Bahan = Stainless steel

Jumlah mesin = 38 buah


39/359

V-3

4. Pencucian

Fungsi = Mencuci ubi kayu yang telah dikupas

Massa bahan masuk = 680003,9419 kg/jam = 1499136,69 lb/jam

Densitas = 63,4895 lb/ft3

Densitas air = 999,87 kg/m3 = 62,4261 lb/ft3

Waktu tinggal = 10 menit = 0,17 jam


Volume bak = 10330,4713 ft3

Jumlah bak pencuci = 6 buah

Bahan konstruksi = Beton

Panjang = 15,429 ft = 185,148 in

Lebar = 7,7145 ft = 92,574 in

Tinggi = 11,5718 ft = 138,8616 in

5. Mesin Penggilingan

Fungsi = Mengubah ubi kayu menjadi pati dengan penambahan air

Jumlah = 1 buah

Type = Rotary Knife Cutter

Bahan = Stainless steel

Bahan masuk = 612003,5477 kg/jam = 134923,021 lb/jam


40/359

V-4


Fungsi : Mengubah larutan pati menjadi dekstrin

Massa bahan masuk : 646246,0496 kg/jam = 1424714,041 lb/jam

Densitas lar. Pati : 1,122 g/cm3 = 1122 kg/m3 = 70,0442 lb/ft3

(Geankoplis, App A4-2)

Suhu operasi : 300C

Tekanan operasi : 1 atm


Nama alat : Reaktor Liquifikasi

Type : Tangki berpengaduk berbentuk silinder tegak dengan tutup

dengan tutup atas berbentuk standartdishead dan tutup

bawah berbentuk conical denga = 120 0C.

Bahan : Carbon steel SA283 grade D type 316

7. Reaktor Sakarifikasi Awal (dikerjakan oleh Sebastiana Fano)


Fungsi = Tempat terjadinya fermentasi glukosa menjadi etanol. Waktu

tinggal 48 jam.

Dirancang:

- Bejana berbentuk silinder tegak dengan asumsi Ls = 1,5 di

- Tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dishead

- Tangki dirancang 33% lebih besar


41/359

V-5

- Bahan konstruksi carbon stell SA 53 Grade B

- Faktor korosi: C 1/8 = 2/16

- Pengelasan: E = 0,8

- Allowable strees: f = 12750 (App. D Brownell & Young)

- Bejana dilengkapi dengan coil pendingin dan pengaduk

- = 69,8839 lb/ft3

- = 21,8055 cp = 1,2132 . 10-3 lbm/ft.dt

Kesimpulan:

Vtotal = 34536,73 ft3

Ts = 3/8 in

do = 10,43 ft

di = 10,4375 ft

Ls = 124,1989 ft

r = 125,25 in

tha = 6/16 in

icr = 7,515 in

thb = 6/16

Dimensi Pengaduk:

Da = 3,444 ft

L = 0,861 ft

W = 0,861 ft

N = 0,25etik

putaran


42/359

V-6

Daya = 0,5 Hp

Jumlah blade = 6 buah plate

Dimensi Coil Pendingin:

dc = 7 ft

nc = 1000 buah

Lc = 1,5 in

Pipa coil = 1 IPS Sch 40

di = 1,610 in

a = 2,04 in2

do = 1,9 in

a = 0,498 ft2/ft

hc = 283,2083 ft


Fungsi : Untuk memisahkan larutan dan cakenya

Type : Rotary Vacum Filter

Perencanaan:

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-135 Grade B

Tekanan filtrasi : 20 bar = 41766,7328 ( )

Faktor tahanan : 0,25 x10-8

Waktu filtrasi : 1 jam

Kapasitas cake = 158501,19 kg/jam = 349431,7235 lb/jam


43/359

V-7

Spesifikasi Alat:

Nama = Pemisahan serat (RVF)

Fungsi = Untuk memisahkan larutan dari cakenya

Type = Rotary vacum filter

Bahan konstruksi = Carbon Steel SA-135 Grade B

10. Distilasi (Dikerjakan oleh Sumanti Makmur)

11. Decanter

Fungsi = Untuk memisahkan air, gukosa dan maltosa dengan etanol.

Type = Tangki horizontal dengan tutup kanan dan kiri standart

dishead.

Tekanan = 1 atm

Spesifikasi Alat:

Nama alat = Decanter

Fungsi = Untuk memisahkan air, glukosa dan maltosa dengan etanol.

Type = Tangki silinder horizontal dengan tutup kanan dan tutup kiri

standart dishead

Bahan = Carbon Steel SA-240 Grade M type 316

Tinggi light liquid = 124,2281 ft

Tinggi heavy liquid = 62,9573 ft


44/359

V-8

Dimensi tangki = H = 1510,9748 in = 125,9146 ft

= Lls = 0,0104 ft = 0,1248 in

= ts = 2/16 in

12. Dehidrasi

Nama alat = Tangki dehidrasi

Fungsi = Tempat berlangsungnya reaksi dehidrasi etanol dengan

bantuan CaO

Type = Tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas standart

dishead tutup bawah conis ( = 1200).

Tekanan = 1 atm

Waktu operasi = 1 jam

Spesifikasi Alat:

Nama : Tangki dehidrasi

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah standart dishead

Bahan : Carbon Steel SA-240 Grade M

Kapasitas : 6301,2444 lb/jam

Dimensi tangki:

- H : 204,526 in = 17,038 ft

- ts : 2/16

- tha = thb = 2/16


45/359


46/359


47/359

VI-3

Menentukan jum lah plate minimum (Nm) menggunakan Metode Fenske

(Pers, 11.7-12, Geankoplis Hal 683)

Nm =av

W

W

D

D

X

X

X

X

log

1

1log

Relatif volatility () dari light key di hitung dari temperatur buble point

dan buble point bottom dimana :

av = (l . W)1/2

= 0,8834 x 0,2263

= 0,4471

Nm =4471,0log

2263,0

7737,0

1166,0

8834,0log

= 3,9598 4 buah

Jumlah plate aktual di tentukan dengan Gilian Correlation antara plate

aktual dengan refluks minimum dan plate teoritis sehingga :

Nact =63,0

Nm

Nact =63,04 = 6,54 7 buah

Menentukan letak umpan masuk menggunakan Metode Kirk Brides

(Persamaan 11.7-12, Geankpolis, Hal 687)

Ns

Ne= 2,228

Ne + Ns = 10


48/359

VI-4

2,228 Ns + Ns = 10

Ns = 3,097 4

Ne + 4 = 10

Ne = 6

Jadi feed masuk pada plate ke 4 dari atas dan ke 6 dari bawah

Jumlah tray teoritis = 10 tray

Direncanakan refluks rasio = 1,5 Rm

Roperasi = 1,5 x Rm

Refluks yang digunakan = 1,6325

Aliran uap masuk kondesor (V)

V = (R + 1) D

= ( 1,6325 + 1 ) 66,8272

= 175,9226 kgmol/J

Aliran liquid masuk kondensor (L)

L = R x D

= 1,6325 x 66,8272

= 109,0954 kgmol/J

Aliran liquid masuk reboiler (L)

L = L + ( q x F)

= 109,0954 + ( 1 x 1215,1656)

= 1324,261 kmol/J

Aliran uap keluar reboiler (V)

V = V = 175,9226 kgmol/J


49/359

VI-5

Jumlah tray teoritis = 10 buah

Dimana : XF = 0.0669 YF = 0,937

XD = 0,8834 YD = 0,998

XB = 0,2263 YB = 0,942

1. Menentukan BM campuran

Enriching

a. Bagian atas

BM liquid = XD.BM1 C2H5O + (1-XD).BM H2O

= (0,8834 x 46) + (0,1166 x 18)

= 42,7356 lb/lbmol

BM uap = YD.BM1 C2H5 O + (YD). BM H2O

= (0,9785 x 46 ) + (0,0215 x 18)

= 45,398 lb/lbmol

b. Bagian bawah

BM liquid = YF.BM C2H5OH + YF. C12H22O11 + BM H2O XF,

C6H12O6 + XF, BM H2O

= 25,0194 lb/lbmol

BM uap = YF.BM C2H5OH + YF. C12H22O11 + BM H2O XF,

C6H12O6 + XF, BM H2O

= 46,198 lb/lbmol


50/359

VI-6

Exchausting

a. Bagian atas

BM liquid = 25,0194 lb/lbmol

BM uap = 46,198 lb/lbmol

b. Bagian bawah

BM liquid = XB.BM1 C2H5OH + XB.BM H2O

= 24,3364 lb/lbmol

BM uap = YB.BM1 C2 H5OH + YB. BM H2 O

= 44,376 lb/lbmol

2. Perhitungan Beban Kolom Destilasi

Perhitungan beban destilasi dapat dilihat pada tabel 6.1 :

Tabel 6. 1. Perhitungan Rate Uap Dan Rate LiquidRate uap Rate liquid

Komponen

lbmol/j BM lb/j lbmol/j BM lb/j

Enriching

B. Atas 175,9226 45,398 7986,6342 109,0954 42,7356 4662,2574

B.bawah 175,9226 46,198 8127,2723 109,0954 25,0194 2729,5615

Exchausthing

B. Atas 175,9226 46,198 8127,2723 1324,261 25,0194 33132,2157

B.bawah 175,9226 44,376 7806,7413 1324,261 24,3364 32227,7454


51/359

VI-7

Beban terbesar :

V = 8127,2723 lb/j ; BM uap = 46,198

L = 1324,261 lb/j ; BM liquid = 25,0194

Perhitungan Densitas Campuran

To = 280,2388 K

T = suhu masuk feed dalam kelvin

Vo = 359 (volume udara dalam keadaan standart)

L = 164106,7371 lb/J

P1 = Po = 1 atm

Persamaan yang digunakan :

v =010

10

..

..

PTV

PTBM

=x1373,01x359

1x273,15x198,64

= 0,0942 lb/ft

Densitas liquida pada T = 86 0C = 383,06 K

Komponen M(kg/jam) XI XI .

C2H5OH 2715,6153 0,8817 890 767,079

H2O 142,6104 0,1183 995,68 117,7889

2858,2257 1,000 884,8679

L = 886, 80679 Kg/m3 = 55,2404 lb/ft3 = 0,128 mol/cm


52/359

VI-8

3. Menentukan surface Tension bahan ( )

Surface tension () dengan menggunakan persamaan 3-158, perry hal 3-

288.

1/4 = i (L . Xi - v . Yi)

Dari tabel 3-343, perry, Hal 3-288 di peroleh :

-C2H5OH : P = 55,5 + 40 +29,8 = 125,3

- H2O : P = 15,5 + 29,8 =45,3

BM uap : 46,198 L = 55,2204 lb/ft3

BM liquid : 725,0194 V = 0,0942 lb/ft3

Perhitunganjumlah Parachor P

Komponen M(kg/jam) XI [PI] XI.[PI]

C2H5OH 2715,6153 0,8817 125,3 110,4770

H2O 142,6104 0,1183 45,3 5,3589

2858,2257 1,000 115,8359

= Xi. [Pi].PL

= 115,8359 x 0,128 g/cm3

= 19,6229 mol/cm3

4. Dasar Perancangan Kolom distilasi

1. Menentukan Diameter dan Tray spacing kolom Destilasi

Data perancangan :

QV =s

jam

ftlb

jlb

3600

1

/0942,0

/6038,6063


53/359

VI-9

= 1,8687 ft3/s

QL =menitft

jgalftlb

jlb.60

.48,7/1365,51

/7766,53933

= 1,3159 gpm

v = 0,0942lb/ft3

L = 51,154 lb/ft3

V = 8127,2723 lb/jam

Vmax = 1,3 x 8127,2723 lb/jam = 10565,45399 lb/jam

Trial : T = 12 dan = 5,5031 dyne/cm, didapatkan C = 170(Ludwing,gbr 8,38)

G = C x )( vv L

= 170 )0942,0154,51(0942,0

= 372,8326 lb/j ft3

d =G

Vm13,1

= 1,138326,372

45399,10565= 6,0154

Harga : Shell = $ 2,8/ ft2

Tray = $ 0,79/ft

2

Down Comer = $ 0,5 /ft2

Dimana :

Misal : Lw/d = 55 %,didapat Ad = 4,9 %At (Ludwing,gbr,8,69 hal 88)

Harga shell = (.d.T / 12) x harga Shell

Harga tray = (1 0,05) /4 x d2 x harga tray


54/359

VI-10

Harga down comer = 60% x d x T/12 x harga down comer

Dengan persamaan diatas dapat dihitung diameter dan tray spacing yang

kolom nominal perhitungan dapat dilihat pada tabel 6.2:

Tabel 6.2. Perhitungan Diameter Dan Tray Spacing Kolom Yang Optimal

HargaT

(In) C

G

(Lb/h/ft2)

D

(ft) Shell Tray Down Comer

Total

12 170 372,8326 6,0154 52,8875 22,4402 1,8046 77,1323

15 290 636,0086 4,6057 40,4930 13,1549 1,3817 55,0296

18 370 811,4593 4,0775 35,8495 10,3106 1,2233 47,3834

20 420 921,1159 3,8271 33,6474 9,0831 1,1481 43,8786

24 480 1052,7039 3,5799 31,4742 7,9476 1,0739 40,4957

30 540 1184,2919 3,3752 29,6742 7,0647 1,0127 37,7521

Dari tabel diatas dipilih harga yang paling kecil, yaitu :

T = 30 in

d = 3,3572 ft, karena memiliki harga yang paling murah.

5. Menentukan TypeAliran

Dari perhitungan didapatkan :

L = 21,8921 Gpm

Lmax = 1,3 x 21,8921

= 28,4597 Gpm

Dari gambar 8-63 Ludwig,hal 96 type aliran adalah reverse flow

6. Pengecekan Terhadap Liquid Head

Qmax = 1,3.L = 1,3 x 28,4597 =36,9977 gpm


55/359


56/359


57/359

VI-13

= 0,4707 in

7. Pengecekan Harga Tray Spacing (T)

5,0 hwThb

Untuk Lw/d = 70%, pada Fig 8.69 Ludwig didapatkan harga Wd = 14,5%d

Wd = 14,5% .d = 1,3936 in

r =

12

WsWdd

= 4,8054-0,3484 = 4,457 ft

x =12

WsWdr

= 4,457 -0,3484 =4,1086 ft

Aa =

r

xrxrx

1222sin2

=

457,4

1086,4sin457,41086,4457,41086,42 1222

= 9,2841 ft2

Untuk benda 2

9065,0

nAa

Ao

N 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Aa 9,2841

Ao(ft2) 2,1040 1,3466 0,9351 0,6870 0,5260 0,4156


58/359


59/359

VI-15

hpw = 0,2 + ( 0,05 x 2,1389)

= 0,3069 in hpm > hpw, stabilitas tray sudah memadai

9.Pengecekan pada Entraiment

Syarat tidak terjadi Entraiment : ( eo/e) 1

Dimana :

eo = 0,1

E = 0,22 (73/ ) (Uc/Tc)3,2 = 230,737

Uc = sftAc

V/9846,4

2549,7

1629,363,1

Teff = T 2,5 hl = 18 (2,5 x 2, 1389)

= 12,6528 in

Kesimpulan : Tidak terjadi entrainment

10. Pelepasan Uap Dalam Down Comer

Syarat pelepasan uap di dalam downcomer di anggap sempurna apabila

: Wl/Wd 0,6

Dimana :

Wl = 0,8 hbhwThow (

= 0,8 x )3841,7218(1389,0

= 1,0590 in

Wd = 14,5 % d( 8,5% dar Ludwig . Fig 8.48 Hal 77

dengan Lw/d = 70%)

Maka :


60/359


61/359

VI-17

c. Menentukan tekanan Design

Pdesign = Poperasi + Phidrostatik

= 14,7 +144

hlxL

= 21, 5624 psi 14,7 = 6,8624 psig

d. Menentukan tebal tangki (Ts)

Berdasarkan Brownell &Young Hal. 254 dan 335, maka bahan yang di

gunakan Carbon steel SA 240 grade M, F = 18750, C 1/16

Ts =16

1

)6,0(2

xpiFxExdipi

=16

1

)8624,66,085,018750(2

2864,408624,6

xxx

= in16

2

16

0225,1

Standsarisasi : do = di + 2 ts = 40,5364 in

Pendekatan ke do = 66 in

Di = do-2ts

= 66-2(2/16) = 65,5 in = 5,4583 ft

e. Menentukan tebal Tutup atas dan bawah stndart dished (tha = thb)

R = d = 65,5 in = 5,4583 ft

Tha =161

)8624,61,0(885,0 xExF

rxpix

= inxx

xx

16

2

16

0250,1

16

1

)8624,61,085,018750(

4583,58624,6885,0

f. Menentukan tinggi tutup atas dan bawah

Ha = hb = 0,169 x di

= 0,169 x 65,5 = 11,0695 in


62/359

VI-18

g. Menentukan tinggi tangki

H = 234 + 92 x 11,0695) = 256,139 in

12. Perancangan Nozzle

a. Noszzle feed masuk

Rate masuk = 26578,4202 kg/j = 58594,785 lb/J = 16,2763 lb/s

Densitas liquid campuran (L) : = 51,154 lb/ft3

Viskositas liquid campuran (L) = 0,33 cp

Rate volumetrik = 3/154,51

/2763,16

ftlb

slb= 0,3182 ft

3/dtk

Dari Petter & Timmerhaus 4Thn, Persm 15, Hal 496 di dapat :

Di opt = 3,9 (q)0,45

( L)0,13

= 3,9 ( 0,3182) 0,45 ( 51,154)0,13

= 3,8853 in = 4 in

Digunakan pipa standart, dari App A tabel A, 5-1, Geankoplis, Hal 892

Dnom = 4 in

OD = 4,500 in = 0,375 ft

Sch = 40 in

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,0884 ft2

Checing asumsi :

V=A

q=

0884,0

1382,0= 3,5594 ft/detik


63/359

VI-19

NRe =

VxID

NRe = 410.7197,6333,0

154,515994,3)3355,0(

x

xx

= 27857,2591> 2100 (memenuhi).

a. Noszzle Uap Keluar Top Kolom

Rate masuk = 2858,2257 kg/j = 6301,24444 lb/j = 1,7503 lb/s

Densitas liquid campuran (L) =51,154 lb/ft3


Rate volumetrik (Q) = m/L =3/154,51

/7503,1

ftlb

slb= 0,0342 ft3/dtk

Dari Persamaan Peter & Timmerhaus Ed.4 Hal. 496 didapatkan hub :

Di opt = 3,9 x (q)0,45

x (L )0,13

= 3,9 x (0,0342)0,45 . (51,154) 0,13

= 1,4240 in

Digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh

Dnom = 1 in

OD = 1,315 in = 0,1096 ft

Sch = 40 in

ID = 1,049 in = 0,0874 ft

A = 0,006 in

Cheking asumsi :

V=A

q=

0004,0

0342,0= 5,7 ft/dt


64/359

VI-20

NRe =

VxID

NRe = 410.7197,62204,0

154,517,5)0874,0(x

xx

= 172069,7045 > 2100 (memenuhi).

b. Noszzle refluks Kondensor

Rate masuk = 23880,0683 kg/j = 52645,9986 lb/J = 14,6239 lb/

Densitas liquid campuran (L) = 51,154 lb/ft3


Rate volumetrik (Q) = m/L =3/154,51

/6239,14

ftlb

slb

= 0,2858 ft3/dtk

Dari Persamaan 15, Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal. 496didapatkan hub :

Di opt = 3,9 x (q)0,45 x (L )0,13

= 3,9 x (0,2858)0,45

. (51,154)0,13

=3,4325 in


Dnom = 3 in

OD = 2,375 in = 0,1723 ft

Sch = 40 in

ID = 2,067 in = 0,0233

A = 0,0233 ft2

Cheking asumsi :


65/359

VI-21

V=A

q=

0233,0

2858,0= 12,2661 ft/detik

NRe =

VxID

NRe = 410.7197,625,0

154,512661,12)0233,0(

x

xx

= 425672,3265> 2100 (memenuhi).

c. Nozzle Liquida Keluar Bottom kolom

Rate masuk = 23718,2458 kg/j = 52289,2447 lb/J = 14,5248 lb/s



Rate volumetrik (Q) = m/L x 3/154,51

/5248,14

ftlb

slb

= 0,2839 ft3/dtk

Dari Persamaan Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal.496didapatkan hub :

Di opt = 3,9 x (q)0,45

x (L )0,13

= 3,9 x (0,2839)0,45

. (1,6678)0,13

= 3,6909 in

Jika digunakan standar (APP. A 5-1 Geankoplis Hal. 892), diperoleh

Dnom = 4 in

OD = 4,500 in = 0,375 ft

Sch = 40 in

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,0884 ft2


66/359

VI-22

Cheking asumsi :

V=Aq =

00371,02839,0 = 3,2115 ft/detik

NRe =

VxID

NRe = 410.7197,675,0

154,512129,0)0687,8(x

xx=

410.7197,675,0

154,512115,3)3355,0(x

xx= = =

= 0397,5

11629932,55= 109362,619> 2100 (memenuhi).

d. Noszzle Uap dari Reboiler

Rate masuk = 2858,2257 kg/j = 6301,2444 lb/j = 1,7503 lb/s



Rate volumetrik (qL) = m/ L =3

/154,51

/7503,1

ftlb

slb

= 0,0342 ft3/dtk

Dari Persamaan 15 Peter and Timmerhaus Ed.4 Hal.496didapatkan hub :

Di opt = 3,9 x (q)0,45

x (L )0,13

= 3,9 x (0,0342)0,45 . (51,154) 0,13

= 1,5542 in


Dnom = 2 in

OD = 1,375 in = 0,1979 ft

Sch = 40 in

ID = 2,067 in = 0,1723 ft


67/359

VI-23

A = 0,2006 ft2

V=Aq =

2006,00342,0 = 0,1705 ft/detik

NRe =

VxID

NRe = 410.7197,675,0

154,511705,0)1723,0(x

xx= 3768,8957> 2100 (memenuhi).

= 410.7197,6011,0

154,514678,1)1723,0(x

xx= 25998,654 > 2100 (memenuhi)

13. Sambung Tutup Dengan Shell Dan Antar Shell

Untuk mempermudah pemeliharaan dan perbaikan kolom distilasi,

maka tutup menara dihubungkan dengan shell, dan hubungan shell adalah

dengan menggunakan sistem flange dan bolting.

Data-data :

1. Flange

Bahan : Carbon alloy steel SA-336 grade F8 Type 304 ( App.B & Y

Hal. 251)

Tensile strength minimum : 75000 psia

Allowable Stress : 16.000 psi

Type Flange : Ring flange loose type

2. Bolting

Bahan : Carbon steel SA-193 grade B ( App.B & Y Hal. 251)

Tensile strength minimum : 75000 psia

Allowable Stress : 15.000 psi


68/359

VI-24

Type Flange : Optional type flange

3. Gasket

Bahan : Asbestos ( Gbr. 12.11 Brownell & Young, Hal.228)

Gasket faktor (m) : 2 ,75 in

Minimum design seating Stress (Y) : 3700 psi

1. Penentuan Lebar Gasket

Dari Persamaan 12.2, Brownell &Young, Hal 226, diperole :

Dengan menggunakan Pers. 12-2 Brownell & Young yaitu :

1

mpY

pmY

di

do

Dimana :

do = Diameter luar gasket

di = Diameter dalam gasket

p = Tekanan design = 2,94 psia

m = Gasket factor = 2,00

y = Yield stress = 1600

)175,2(5624,213700

)75,25624,21(3700

x

di

do

= 1,0059

Di gasket = OD shell = 66 in

Do gasket = 1,0059 x 66 = 66,3894 in

Lebar gasket minimum = (n)

dido =

663894,66= 0,1947 in


69/359

VI-25

Diameter rata rata gasket (G) = di + lebar gasket

= 66,3894 + 0, 1947 in = 66,5841 in

2. Menentukan Jumlah Dan Ukuran Baut

a. Perhitungan beban gasket

Dari Pers. 12-88 Brownell &Young Hal 240 yaitu :

Wm2 = Hy = b x x G x y

Dimana :

B = lebar efektif gasket

Y = yield

G = diameter rata-rata gasket = 38, 125 in

Dari Fig 12.12, Brownell & Young , Hal 229

Lebar seating gasket (bo)

Bo =N

=2

5,0= 0,25 in

Untuk bo 0,25, maka b = bo

Sehingga :

Wm2 = Hy = x b x G x y

= 0,25 x 3,14 x 66,5841 x 3700

= 193393,5185 lb


70/359

VI-26

Beban karena tekanan dalam(H)

H = x G2 x p

(Pers, 12,89, Brownell & Young, Hal 240)

= x ( 38, 125)2 x 2.94

= 33356,2701 lb

Beban agar baut tidak bocor (Hp)

Hp = 2 x bo x x G x m x p(Pers 12.90 Brownell &Young,Hal 240)

= 2 x 0,25 x x 66,5841 x 2,75 x 21,3624

Hp = 61411,9549 lb

Beban baut karena internal pressure (H) :

H =

2 pxGx

=5624,215841,6614,3 2 xx

= 75042,5914 lb

Total beban operasi (Wm1)

Wm1 = H + Hp

= 75042,5914 + 61411,9549

= 136454,5463 lb

Jadi Wm2 > Wm 1, sehingga yang mengontrol adalah Wm2

Perhitungan luas minimum Bolting Area

Dari Pers.12-92 Brownell &Young Hal.240 yaitu :

Am2 =

fb

Wm2


71/359

VI-27

= 13454,5463 / 15000

= 9,0969 in2

Perhitungan luas Optimum Bolting (baut) area

Dari Tabel 10.4 Brownell &Young, Hal.188 dicoba ukuran baut

in, maka didapatkan root area = 0,302 in.

Maka jumlah botling minimum :

= 89,0

0969,91arearoot

Am

= 10,2213 buah 11 buah

Dari Tabel 10.4 Brownell & Young, Hal 188 diperoleh :

Ukuran nominal baut = in

Root area (A) = 0,89 in2

Minimal radial distance (R) = 13/4 in

Bolt spacing = 213/16

in

Jarak radial minimum z(R) = 1 1/8 in =1,125 in

Edge distance (E) = 11/4 in

Bolting Circle diameter (C) =

Idshell + 2 ( 1,4159 x go + R)

Dengan go = tebal shell = 3/16 in

C = 66,5841 + 2 ( 1,459 x 9 3/16) + ( 1 )

= 69 in

14,3

214

14,3

16/3xBsxn = 12,5398


72/359

VI-28

Diameter luar flange :

OD = bolt area diameter + 2 E

= C + 2E

=69= (2 x 911/4 )) = 71 13/32 in

Checking lebar gasket minimum :

GxxYx

FxactualAb

2=

5841,66370014,32

1500046,12

xxx

x

= 0,1342< 0,5 in (memenuhi)

Jadi lebar gasket = 0,1342 = 2/16 in

Perhitungan Moment

Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam), maka :

Dari Pers. 12-94 Brownell &Young Hal.242 yaitu :

W =2

/)( faAmAb

=.2

150002231,1046,12( x

= 170123,25 lb

Jarak radial dari beban gasket yang bereaksi terhadap bot circle

(hG)

Hg =2

GC=

5841,6669=1,2079 in

Moment flange (Ma):

Ma = W x hG

= 170123,25 x 1,2079

= 205500,3798 in-lb


73/359

VI-29

Beban dalam keadaan operasi (HD) :

HD = 0,785 x B2 x P (Pers 12.98, Brownell & Young , Hal 242)

Dimana :

B = do shell = 38 in

P = Tekanan operasi = 2,94 psia

Maka :

HD = 0,78 x 662 x 21,5624

= 73731,7643 lb

Radia

Bolt circle pada aksi hD =6669

= 1.5 in

Moment HD :

MD = HD x hD

= 1,5 x 73731,7643 = 110597,6465 lb-in

Hg = W-H = 136454,5463 75042,5914 = 61411,9549 lb

MG = HG x hG = 61411,9549 x 1,2079 = 74179,5003 lb-in

hT = H HD = 75042,5914 73731,7643 = 1310,8271 lb

HT =

GD hh

= 2

2079,15,1

= 1,3539 lb-in

Moment Komponen (MT)

MT = HT x hT

= 1310,8271 x 1,3539

= 1774,7944 in-lb


74/359


75/359


76/359

VI-32

= 0,02698 ft2

Volume shell = luas shell x tinggi = 0,2698 x 19,5 = 5,2620 ft 3

Berat shell= luas shell x tinggi = shell = 5,2620 x 487 = 2562,5712 lb

2. Berat tutup

Mencari diameter dengan Pers.5-12, B &Y, Hal.88 yaitu :

Diameter = DO + icrsfDO

3

22

42

Dari Tabel 5.6 B rownell & Young, Hal 88, untuk tebal t = 3/16 in

diperoleh :

Sf = 2 in

Icr = 4 in

Diameter = 66 + )4(3

2)2(2

42

66

= 74 in = 6,1875 ft

Volume = (/4) x d2 x tha

= (/4 ) x ( 6,1875)2 x ( (3/16)/12)

= 0,4694 ft3

Berat tutup = volume tutup x shell x 2

= 0,4694 ft3

x 487 lb/ft3

x 2

= 457,2353 lb

B. Berat Perlengkapan Bagian Dalam

1. Berat Down comer

Dipakai dasar perhitungan dengan down comer tanpa lubang

aliran uap :


77/359


78/359

VI-34

Rumus : Wl = m x t

Dimana : Wl = Berat larutan dalam kolom distilasi

= 5280,1612

kg/jam

T = Waktu tinggal dalam kolom distilasi = 60 mnit

C. Berat Perlengkapan Bagian Luar

1. Pipa (feed, uap, refluks, kondensor,bottom,destilat)

Di tetapkan : 2 x tinggi kolom destilasi dari (App. K B &Y Hal. 387)

Diambil rata-rata pipa 3 in sch 40 berat = 7,58 lb/ft

Berat pipa (Wp) = 39 x 7,58 = 3537,4400 lb

2. Berat Isolasi

Ditetapkan : bahan = 51,154 lb/ft2

Tebal isolasi = 3-6 in diambil 4 in = 0,3333 ft

Berat isolasi = isolasiisolasishell txtsxODx

= (3,14/4 ) x (66/12) x (0,1875/12) x 0,3333 x 51,154

= 6,4598 lb

3. Berat attachment

Kelengkapan nozzle, valve dan alat control

Rumus : Wa = 18% Ws

= 18% x 2562,5712 lb

= 461,2628 lb

Jadi berat total yang harus ditopang adalah :

Wtotal = Ws + Wtu + Wd + Wpt + Wl + Wp + Wi + wa


79/359


80/359

VI-36

Dimana : E concrete = 2,106psi

Fcmax = fwb + fdh

3787,8788t =tt

4745,1286367,24182

T = 2,5334

Jadi tebal skirt yang digunakan = 3 in

Perhitungan bearing plate

Dari Brownell & young, tabel 10.1 Hal 184 diperoleh:

Fc = 3000 psi

Fcmax = 1200 psi

n = 10

Trail fsallowable untuk struktural stell skirt = 20,00 psi

Diameter kolom = 66,8154 in

Ditetapkan :

ID bearing plate = 66 in = 55 ft

OD bearing plate = 1,25 x66 = 82,5 in = 6,785 ft

Jumlah chair = 4

Jumlah bolt = 8

Ukuran baut = 3 in

Luas bolt = 5,621 in2

Dari pers 9,11 Brownell &Young Hal 158

Pw = 0,0025 x Vw2

Dimana :

Pw = Tekanan angin permukaan alat (lb/ft2)


81/359

VI-37

Vw = Kecepatan angin = 100 mph

Maka :

Pw = 0,0025 x 1002

= 25 lb/f2

Nw = x Pw h2 xODxID

Dimana :

Mw = Bending moment pada puncak kolom, lb-ft

deff = Diameter efektif vessel = (di + do)/2

H = Tinggi dari skirt ko top kolom = 316,1813 = 26,3484 ft

Maka :

Mw = x 25 x 26,34842 x5,5260

41462,5814 lbft = 57460,0065 lb-in

t3 = inIDOD BP 25,82

335,822

)(

Diperkirakan fc = 1200 psi

k = 375,0120010000.20

1

1 x

fc(bolt circle) =3

max

2

2

txxk

dxkxxfc

Kompresive stress sesungguhnya pada bolt circle (fc)

Fc = (t2 + n,t1) x r x fc x Cc

T2 = t3 t1 = 8,25 0,1736 = 8,0764 in

Ccxrxntt

FCfc

)( 12


82/359


83/359

VI-39

= psixxx

1824,2343600,0)2/5,82())1736,010(0764,8(

785,119594

Pengecekan harga

fcxn

fsk

1

1=

1824,234310

3817,43161

1

x

= 0,8444

Dxfx

txkxxffc

c

s

2

92 3 =5,821824,234312

)250,88444,02(824,23431

xx

xxx

= 8,9444


84/359

VI-40

Bearing plate diperkuatkan dengan 4 buah gusset yang mempunyai spasi

yang sama (gusset spacing/b). Dari gambar 10.6 Brownel & Young, Hal

191, di dapat ;

Lebar gusset : A = 9 + 3 = 12

Jarak antara gusset : B = 8 + 3 = 11

Luas areal bolt (Ab) = 5,621 in2

Maksimum bolt load (P) di tentukan :

P = fs x Ab

Dimana :

Fs = Hasil perhitungan tekanan yang disebabkan oleh

baut = 23431,824 lb/in2

1 = (ODBP Odsehell)/2 = (85,5-66)/2 = 8,25 in

inl

b333,1

25,8

11

Dari Brownell & Young, Tabel 10.4 Hal 188, didapat:

3125,22

625,4

= poison ratio = 0,3

1= 0,2573

My =

)05651(

21ln)3,01(

4 xx

P

= 18977,581 lb-in

t5 =max

6

f

Myx=

000.20

581,819776x= 2,386 in


85/359


86/359


87/359

VI-43

Tekanan Tanah

Pondasi didirikan di atas semen sand dan Gravel dengan minimum safe

bearing power = 5 ton/ft3

dan maksimum safe bearing power = 10 ton/ft3

(Hesses, tabel 12.2 Hal 224)

Acuan harga safety didasarkan pada minimum bearing power yaitu 5 ton/ft 3

Kemampuan tanah menahan tekanan sebesar :

P = 5 ton/ ft3

x2

2 /7778,77144

1

1

2240

inlbin

ft

xton

lb

Tekanan dari sistem pondasi terhadap tekanan luas tanah (P)

P =A

Wtotal=

5,312

4239,8505= 27,2174


88/359


89/359

VII-2

Vairabel-variabel yang dikendali adalah tekanan suhu, laju alir, dan tinggi

permukaan cairan. Pengendalian proses dapat dilakukan secara manual maupun

otomatis. Pengendalian secara manual dapat dilakukan apabila pengendalian

proses sepenuhnya ditangani oleh tangan manusia, sedangkan pengendalian secara

otomatis dilakukan jika tidak mungkin dilakukan secara manual yaitu dimana

pengendalian dilakukan dengan menggunakan alat-alat control yang bisa bekerja

dengan sendirinya tanpa adanya bantuan tangan manusia.

Pengendalian secara otomatis ini mempunyai keuntungan-keuntungan

antara lain:

1. Keselamatan kerja lebih terjamin

2. Hasilnya dapat dipertanggungjawabkan

3. Ketelitian cukup tinggi dan akurat

4. Mendorong manusia secara umum untuk lebih meningkatkan kemampuan

dirinya

Adapun tujuan pemasangan alat instrumentasi yaitu sebagai berikut:

1. Untuk menjaga keamanan operasi suatu proses dengan jalan:

Menjaga variabel proses berada dalam batas operasi aman

Mendeteksi situasi dengan membuat tanda-tanda bahaya dan

memutuskan hubungan secara otomatis

2. Untuk mendapatkan rate produksi yang diinginkan

3. Untuk menjaga kualitas produk

4. Mempermudah pengoperasian alat

5. Keselamatan efisiensi kerja lebih terjamin


90/359


91/359


92/359

VII-5

Tabel 7.1 Pemasangan alat kontrol Pra Rencana Pabrik Etanol

No Nama Peralatan Kode

Kode Alat

Kontrol

Fungsi

1 Blower PC Untuk mengatur tekanan

yang ada dalam alat selama

proses berlangsung

sehingga sesuai dengan

tekanan yang diinginkan.

2 Destilasi

Reaktor Liquifikasi

Reaktor Sakarifikasi Awal

Reaktor Sakarifikasi Lanjut

TC Untuk mengatur suhu

fluida atau gas yang ada

dalam alat selama proses

berlangsung.

3 Reaktor Liquifikasi



LI Untuk mengetahui tinggi

liquid yang ada didalam

tangki, sehingga sesaui

dengan tinggi yang

diinginkan.

4 Reaktor Liquifikasi



RFC Untuk mengendalikan

perbandingan bahan masuk

dalam aliran proses agar

sesuai jumlahnya.


93/359

VII-6

7.2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja dalam suatu pabrik harus mendapatkan perhatian yang

cukup besar dan tidak boleh diabaikan karena menyangkut keselamatan manusia

dan kelancaran kerja. Dengan memperhatikan keselamatan kerja dengan baik dan

teratur, secara fisikologis akan membuat para pekerja merasa aman dan senang

sehingga meningkatkan konsentrasi para pekerja terhadap pekerjaannya. Dengan

demikian produktifitas dan efisiensi kerja akan meningkat.

Usaha untuk mendapatkan keselamatan kerja bukan semata-mata

ditujukan pada faktor manusianya saja, akan tetapi untuk menjaga peralatan yang

ada didalam pabrik. Dengan terpeliharanya peralatan dalam pabrik dengan baik,

maka alat tersebut dapat digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama.

Secara umum ada tiga macam bahaya yang sering terjadi dalam pabrik

yang harus diperhatikan dalam perencanaannya, yaitu:

1. Bahaya kebakaran dan ledakan

2. Bahaya mekanik

3. Bahaya terhadap kesehatan

Beberapa sifat yang dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan kerja

antara lain:

a. Lingkungan Fisik

Meliputi mesin, peralatan dan lingkungan kerja. Kecelakaan kerja dapat

disebabkan oleh kesalahan perencanaan, aus, kerusakkan alat, kesalahan

pembelian, kesalahan dalam penyusunan atau peletakkan dari peralatan dan lain-

lain.


94/359

VII-7

b. Latar Belakang Pekerja

Yaitu sifat atau karakter yang tidak baik dari pekerja yang dapat

berpengaruh dalam melakukan pekerjaan. Sifat-sifat tersebut meliputi:

Tidak cocoknya manusia terhadap mesin atau terhadap lingkungan

kerjanya

Kurangnya pengetahuan dan keterampilan

Ketidakmampuan fisik dan mental

Kurangnya motifasi kerja dan kesadaran akan keselamatan kerja dan

faktor-faktor lainnya

c. Sistem Manajemen Pabrik

Sistem manajemen ini merupakan unsur terpenting karena menjadi

pengatur kedua unsur diatas. Kesalahan sistem manajemen dapat menyebabkan

kecelakaan kerja, antara lain:

Prosedur kerja yang tidak diterapkan dengan baik

Kurangnya pengawasan terhadap kegiatan pemeliharaan dan

modifikasi pabrik

Tidak adanya inspeksi peralatan

Tidak adanya penanggulangan terhadap bahaya kecelakaan

Usaha-usaha untuk mencegah dan mengurangi terjadinya bahaya-bahaya

yang timbul didalam pabrik, antara lain:

Memberikan pelatihan-pelatihan dan pencegahan kecelakaan terhadap

karyawam, khususnya karyawan yang bekerja pada bagian proses

dengan alat berat.


95/359

VII-8

Memberikan pengamanan berupa pakaian serta perlengkapan sebagai

pelindung.

Menyediakan perlengkapan berupa unit pertolongan pertama pada

kecelakaan.

7.2.1. Bangunan Pabrik

Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan:

Kontruksi gedung mendapat perhatian yang cukup besar

Diperlukan perhatian terhadap kelengkapan peralatan penunjang untuk

pengamanan terhadap bahaya alamia seperti petir, angin, gempa dan

sebagainya.

7.2.2. Perpipaan

Jalur yang terletak diatas harus lebih baik dibandingkan dengan yang

terletak dibawah tanah, karena hal tersebut akan mempermudah pendeteksian

adanya kebocoran pada system perpipaan.

Pengatuaran valve sangat penting untuk pengamanan proses industri, bila

terjadi kebocoran pada chek valve diatas dengan pemasangan block valve yang

berada disamping chek valve tersebut.

7.2.3. Pengoperasian Boiler

Dalam pengoperasian boiler, perlu diperhatikan beberapa hal seperti batas-

batas tekanan system maksimal yang dapat dioperasikan bahan-bahan boiler

berupa coat yang mudah terbakar, hendakanya diperlukan suatu pengamanan

seperti safety dan valve serta tanda-tanda larangan.


96/359

VII-9

7.2.4. Ventilasi

Pada ruang proses maupun pada ruang lainnya pertukaran udara

diusahakan berjalan dengan baik sehingga dapat memberikan kesegaran para

karyawan serta dapat menghindari adanya gangguan pernafasan.

7.2.5. Listrik

Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendakanya selalu

menggunakan alat pengaman yang telah disediakan. Dengan demikian

keselamatan kerja karyawan dapat terjamin.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian instalasi

listrik ini, antara lain:

Peralatan yang sangat penting seperti switeher dan transformator

diletakkan ditempat yang lebih aman.

Peralatan listrik dibawah tanah diberi tanda-tanda tertentu yang lebih

jelas.

Penyediaan pembangkit tenaga cadangan.

Semua bagian pabrik diberi penerangan yang cukup dan diutamakan

pada bagian proses.

7.2.6. Pencegahan Dan Penanggulangan Bahaya Kebakaran

Salah satu bahaya yang perlu diperhatikan adalah terjadinya bahaya

kebakaran. Penyebab terjadinya kebakaran antara lain:

a. Kemungkinan terjadi nyala terbuka yang datang dari system utilitas,

laboratorium, inti proses dan lain-lain.


97/359

VII-10

Terjadinya loncatan bunga api pada saklar dan stop kontak serta pada

instrumentasi yang lain.

Gangguan pada peralatan utilitas seperti pada combustion chamber

boiler (ruang pembakaran).

Cara mengatasi bahaya pembakaran dapat dilakukan dengan jalan:

b. Pencegahan Kebakaran

Penempatan alat-alat utilitas, laboratorium dan kantor diletakkan secara

profesional pada unit proses.

Pemasangan isolasi pada alat transmisi yang ada.

Pemisahan antara unit satu dengan yang lainnya menggunakan beton.

Pemberian tanda-tanda larangan suatu tindakan yang dapat

mengakibatkan kebakaran seperti tanda larangan merokok.

Pemasangan pipa air melingkar diseluruh lokasi pabrik

Penyediaan alat pemadam kebakaran disetiap bangunan pabrik dan

pemasangannya harus pada tempat yang mudah dijangkau.

c. Pencegahan Bahaya Mekanik

Bahaya mekanik biasanya disebabkan oleh pengerjaan kontruksi yang

tidak memenuhi syarat yang berlaku. Hal-hal yang perlu diperhatikan untuk

mencegah kecelakaan adalah:

Konstruksi harus mendapat perhatian yang cukup tinggi.

Perencanaan peralatan harus sesuai dengan aturan yang berlaku baik

pemilihan bahan konstruksi maupun faktor lain.

Pemasangan alat control yang baik dan sesuai serta alat pengamannya.


98/359

VII-11

c. Pencegahan Bahaya Kesehatan

Selain itu bahaya terhadap kesehatan karyawan umumnya datang dari

bahan baku, bahan yang diproses dan produk. Karena itu diusahakan agar ruangan

proses maupun ruangan lainnya memiliki ventilasi atau pertukaran udara yang

cukup sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawan serta dapat

menghindari gangguan terhadap pernafasan.

7.2.7. Karyawan

Untuk menjaga kesehatan dan kesejahteraan karyawan perlu adanya

kesadaran dari seluruh pekerja agar dapat bekerja dengan baik sehingga tidak

membahayakan keselamatan jiwanya dan orang lain. Untuk itu pengetahuan akan

bahaya masing-masing alat sangat penting diketahui oleh semua karyawan

terutama operator control. Seluruh pekerja harus mengguankan pelindung seperti

topi pengaman, sepatu karet, sarung tangan dan masker.

Selain itu demi keselamatan karyawan dan kelancaran proses industri

diperlukan:

Alat-alat yang berputar dan bergerak misalnya motor, harus dilengkapi

dengan penutup.

Pakaian pekerja harus kuat dan bersih.

Memakai sarung tangan, masker dan sepatu karet.

Memakai topi atau helm pelindung.


99/359


100/359

VIII-1

BAB VIII

UTILITAS

Unit utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat diperlukan untuk

menunjang jalannya proses dalam suatu industri kimia. Pada Pra Rencana Pabrik

Etanol ini terdapat empat unit utilitas, yaitu:

1. Unit penyesiaan steam

2. Unit penyediaan air

3. Unit penyediaan listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

8.1. Unit Pengolahan Steam

Bahan baku pembuatan steam adalah air umpan boiler. Steam yang

dibutuhkan dalam proses ini mempunyai kondisi:

1. Tekanan: 2,994 atm

2. Temperatur: 1340C

Zat-zat yang terkandung dalam air umpan boiler yang menyebabkan

kerusakan pada boiler adalah:

1. Kadar zat terlarut (soluable matter) yang tinggi

2. Zat padat terlarut (suspnded solid)

3. Garam-garam kalsium dan magnesium

4. Zat organik (organic matter)

5. Silika, sulfat, asam bebas dan oksida


101/359

VIII-2

Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler:

1. Tidak boleh membuih (berbusa)

Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter, dan

kebasaan yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa sebagai

berikut:

a. Kesulitan pembacaan tinggi liquida dalam boiler

b. Buih dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan

adanya solid-solid yang menempel dan mengakibatkan terjadinya

korosi dengan adanya pemanasan lebih lanjut. Untuk menghadapi hal

ini adanya pengontrolan yang baik terhdap adanya kandungan lumpur,

kerak dan alkalinitas air umpan boiler.

2. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler

Kerak dalam boiler akan menyebabkan:

a. Isolasi terhdap panas sehingga perpindahan panas terhambat

b. Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu-waktu, sehingga dapat

menimbulkan kebocoran karena boiler mendapat tekanan yang kuat.

3. Tidak boleh menyebabkan korosi dalam pipa

Korosi pada pipa boiler disebabkan oleh keasaman (pH rendah), minyak

dan lemak, bikarbonat dan bahan organik, serta gas-gas H 2S, SO2, NH3, CO2, O2

yang terlarut dalam air. Reaksi elektrokimia atara besi dan air akan membentuk

lapisan pelindung anti korosi pada permukaan baja, yaitu:

Fe2+ + 2H 2O Fe(OH)2 + H+

Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20000 Tontahun

Documents

Transcript of Pra Rencana Pabrik Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Proses Fermentasi Kapasitas 20000 Tontahun