Tugas Akhir Prarancangan Pabrik Bioavtur Dari Crude Palm Oil Dengan Proses Universal Oil Product (Uop) Kapasitas 87.000 Tontahun

HALAMAN JUDUL TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK BIOAVTUR DARI CRUDE PALM OIL DENGAN PROSES UNIVERSAL OIL PRODUCT (UOP) KAPASITAS 87.000 TON/TAHUN

Oleh: Dwi Hantoko

I0509013

Muflih Arisa Adnan

I0509029

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

i

LEMBAR PENGESAHAN

ii

KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kepada Allah SWT karena rahmat dan hidayahNya, laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan pabrik bioavtur dari crude palm oil dengan proses Universal Oil Product (UOP) kapasitas 87.000 ton/tahun” selesai. Dalam penyusunan tugas akhir ini, bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak turut mendukung penyelesaiannya. Karena itu, Ucapan terima kasih ditujukan kepada kedua orang tua yang telah memberikan kami banyak dukungan baik moral dan material, Dr. Margono sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku dosen pembimbing II, Alumni Jurusan Teknik Kimia UNS Joko Waluyo, S.T., M.T., Aryo Wahyu Wicaksono, S.T, dan Eko Nugroho Budi Santosa, S.ST., telah bersedia berbagi ilmu, informasi, dan pengalaman. Teman-teman mahasiswa khususnya Abdul Kadir, Agnes, Wawan, Yanuar, Barkah, Wulan, Grata, dan Ikbal telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, jadi saran dan kritik membangun sangat diharapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat.

Surakarta,

April 2013

Penulis

iii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix INTISARI................................................................................................................ x BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 I.1

Latar Belakang Pendirian Pabrik .............................................................. 1

I.2

Kapasitas Perancangan.............................................................................. 3

I.3

Penentuan Lokasi Pabrik........................................................................... 5

I.4

Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 7

I.5

Kegunaan Produk ...................................................................................... 9

I.6

Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk .................................... 10

BAB II DESKRIPSI PROSES .............................................................................. 13 II.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................................... 13

II.2

Konsep Reaksi ........................................................................................ 15

II.3

Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ............................................... 18

II.4

Lay Out Pabrik dan Peralatan ................................................................. 26

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ................................................. 29 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .................. 37 IV.1 Unit Pengadaan Air ................................................................................. 38 IV.2 Unit Pengadaan Steam dan Bahan bakar ................................................ 39 IV.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ................................................................. 40 IV.4 Unit Pengadaan Listrik ........................................................................... 40 IV.5 Unit Pengolahan limbah .......................................................................... 42 IV.6 Unit Laboratorium .................................................................................. 43 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN............................................................. 45 V.1

Bentuk Perusahaan .................................................................................. 45

V.2

Struktur Organisasi ................................................................................. 46

iv

V.3

Tugas dan Wewenang ............................................................................. 48

V.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan dan Gaji karyawan ............................. 48

BAB VI ANALISA EKONOMI ........................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 55 LAMPIRAN A SIFAT FISIS BAHAN ................................................................ 59 LAMPIRAN B NERACA MASSA ...................................................................... 62 LAMPIRAN C NERACA PANAS ....................................................................... 77 LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR ................................................... 83 LAMPIRAN E ANALISIS EKONOMI ............................................................. 105

v

DAFTAR TABEL Tabel I.1 Lahan perkebunan kelapa sawit dan produksi CPO di Indonesia............ 5 Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik ................................................................ 5 Tabel II.1 Spesifikasi bahan bakar avtur dan bioavtur .......................................... 14 Tabel II.2 Spesifikasi biodiesel dan AGO............................................................. 14 Tabel II.3 Spesifikasi nafta ................................................................................... 15 Tabel II.4 Persentase berat hasil proses hydrockracking ...................................... 17 Tabel II.5 Kondisi perancangan operasi reaktor ................................................... 17 Tabel II.6 Neraca massa total ................................................................................ 21 Tabel II.7 Neraca panas total dari A01-M01 sampai A03-LSV01 ....................... 22 Tabel II.8 Neraca panas total dari A03-LSV01 sampai cooler produk................. 22 Tabel III.1 Spesifikasi tangki ................................................................................ 30 Tabel III.2 Spesifikasi heat exchanger.................................................................. 31 Tabel III.3 Spesifikasi menara fraksinasi .............................................................. 33 Tabel III.4 Spesifikasi fired heater (furnace) ....................................................... 34 Tabel III.5 Spesifikasi liquid gas separator.......................................................... 34 Tabel III.6 Spesifikasi reaktor ............................................................................... 35 Tabel III.7 Spesifikasi mixer ................................................................................. 35 Tabel III.8 Spesifikasi pompa ............................................................................... 36 Tabel IV.1Spesifikasi boiler.................................................................................. 39 Tabel IV.2 Kebutuhan daya listrik proses dan utilitas .......................................... 41 Tabel IV.3 Total kebutuhan daya listrik pabrik .................................................... 42 Tabel V.1 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan non shift ................. 49 Tabel V.2 Perincian kualifikasi, jumlah, dan gaji karyawan shift ........................ 50 Tabel V.3 Jadwal regu shift................................................................................... 51 Tabel A.1 Critical Properties ............................................................................... 59 Tabel A.2 Kapasitas panas cairan ......................................................................... 59 Tabel A.3 Kapasitas panas gas .............................................................................. 60 Tabel A.4 Panas penguapan .................................................................................. 60 Tabel A.5 Densitas ................................................................................................ 61 Tabel A.6 Viskositas ............................................................................................. 61 vi

Tabel B.1 Persentase berat produk reaktor..............................................................62 Tabel B.2 Neraca massa di A01-M01 ................................................................... 64 Tabel B.3 Neraca massa di A01-M02 ................................................................... 64 Tabel B.4 Neraca massa di sekitar A01-F01 ......................................................... 66 Tabel B.5 Neraca massa di sekitar A02-R01 ........................................................ 68 Tabel B.6 Neraca massa di sekitar A02-R02 ........................................................ 69 Tabel B.7 Umpan masuk A03-LSV01 .................................................................. 70 Tabel B.8 Perhitungan neraca massa di sekitar A03-LSV01 ................................ 71 Tabel B.9 Neraca massa di sekitar A03-LSV01 ................................................... 71 Tabel B.10 Data light ends .................................................................................... 72 Tabel B.11 Data distilasi TBP (Total boiling point) ............................................. 73 Tabel B.12 Kondisi operasi furnace A03-FR01 .................................................... 73 Tabel B.13 Kebutuhan tray pada menara fraksinasi atmosferis ........................... 74 Tabel B.14 Susunan tray ....................................................................................... 75 Tabel B.15 Neraca massa di sekitar A03-ADU01 ................................................ 76 Tabel C.1 Perhitungan neraca panas arus 2 .......................................................... 77 Tabel C.2 Neraca panas di sekitar A01-M01 ........................................................ 77 Tabel C.3 Neraca panas di sekitar A01-M02 ........................................................ 78 Tabel C.4 Neraca panas di sekitar A01-F01 ......................................................... 78 Tabel C.5 Neraca panas di sekitar A01-FC01 ....................................................... 78 Tabel C.6 Neraca panas di sekitar A02-R01 ......................................................... 79 Tabel C.7 Neraca panas di sekitar A02-R02 ......................................................... 79 Tabel C.8 Neraca panas di sekitar A03-HE01 ...................................................... 80 Tabel C.9 Neraca panas di sekitar A03-LSV01 .................................................... 80 Tabel C.10 Neraca panas di sekitar A03-FR01 ..................................................... 81 Tabel C.11 Neraca panas di sekitar A03-ADU01 ................................................. 81 Tabel C.12 Neraca panas di sekitar A03-HE03 .................................................... 81 Tabel C.13 Neraca panas di sekitar A03-HE04 .................................................... 82 Tabel C.14 Neraca panas di sekitar A03-HE05 .................................................... 82 Tabel C.15 Neraca panas di sekitar A03-HE06 .................................................... 82 Tabel C.16 Neraca panas di sekitar A03-HE07 .................................................... 82

vii

Tabel D.1 Tinggi menara fraksinasi ...................................................................... 99 Tabel D.2 Ringkasan dimensi menara fraksinasi A03-ADU01 ............................ 99 Tabel D.3 Berat menara fraksinasi ...................................................................... 104 Tabel E.1 Indeks harga alat tahun 2002-2014 ..................................................... 105 Tabel E.2 Daftar harga alat pada area 1 dan 2 .................................................... 106 Tabel E.3 Daftar harga alat pada area 3 dan 4 .................................................... 107 Tabel E.4 Daftar harga alat pada utilitas dan pembangkit listrik ........................ 108 Tabel E.5 Komponen Physical Plant Cost (PPC) ............................................... 108 Tabel E.6 Komponen direct plant cost (DPC) .................................................... 109 Tabel E.7 Komponen fix capital investment (FCI) ............................................. 109 Tabel E.8 Komponen working capital ................................................................ 110 Tabel E.9 Komponen fix capital investment (FCI) ............................................. 110 Tabel E.10 Komponen direct manufacturing cost .............................................. 110 Tabel E.11 Biaya bahan baku untuk 1 tahun produksi (330 hari) ....................... 111 Tabel E.12 Gaji karyawan berdasarkan jabatan .................................................. 111 Tabel E.13 Gaji karyawan berdasarkan jabatan (lanjutan) ................................. 112 Tabel E.14 Biaya utilitas selama 1 tahun ............................................................ 113 Tabel E.15 Indirect manufacturing cost ............................................................. 113 Tabel E.16 Fixed manufacturing cost ................................................................. 113 Tabel E.17 Total manufacturing cost .................................................................. 113 Tabel E.18 General expense ............................................................................... 114 Tabel E.19 Total production cost ........................................................................ 114 Tabel E.20 Kesimpulan analisa kelayakan ekonomi........................................... 119

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Kecenderungan produksi, konsumsi, dan impor avtur di Indonesia .... 3 Gambar I.2 Peta lokasi pabrik ................................................................................ 6 Gambar II.1 (a) Reaksi hydrotreating, (b)Reaksi hydrocracking ......................... 16 Gambar II.2 Diagram alir kualitatif ...................................................................... 23 Gambar II.3 Diagram alir kuantitaif...................................................................... 24 Gambar II.4 Diagram alir proses ........................................................................... 25 Gambar II.5 Tata letak pabrik ............................................................................... 27 Gambar II.6 Tata letak alat pabrik ........................................................................ 28 Gambar IV.1 Skema pengolahan air ..................................................................... 39 Gambar IV.2 Grafik analisa kelayakan ................................................................. 54 Gambar V.1 Struktur organisasi ............................................................................ 47 Gambar B.1 Blok diagram tangki A01-M01......................................................... 63 Gambar B.2 Blok diagram tangki A01-M02......................................................... 64 Gambar B.3 Blok diagram A01-F01 ..................................................................... 65 Gambar B.4 Blok diagram A02-R01 .................................................................... 67 Gambar B.5 Blok diagram A02-R02 .................................................................... 69 Gambar B.6 Blok diagram A03-LSV01................................................................ 70 Gambar B.7 Blok diagram A03-ADU01 .............................................................. 72 Gambar D.1 Algoritma perhitungan dimensi reaktor ........................................... 93 Gambar D.2 Sketsa reaktor A02-R01 tampak samping ........................................ 94 Gambar D.3 Sketsa reaktor A02-R02 tampak samping ........................................ 95 Gambar E.1Grafik analisa kelayakan .................................................................. 119

ix

INTISARI Dwi Hantoko, Muflih Arisa Adnan, 2013, Prarancangan Pabrik Bioavtur dari Crude Palm Oil dengan Proses Universal Oil Product (UOP) Kapasitas 87.000 ton/tahun. Program Studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah 7,8 juta ha dan 28% perkebunan berada di Provinsi Riau. Hal ini membuat Indonesia menjadi produsen crude palm oil (CPO) utama di dunia dengan total produksi rata-rata sebesar 22,5 juta ton/tahun pada tahun 2010. Pemerintah Indonesia mendukung nilai tambah bahan baku terutama CPO berdasarkan PP No. 33 tahun 2011 terkait dengan implementasi teknologi pengolahan CPO. Crude palm oil dapat diolah menjadi komoditas yang mempunyai nilai tinggi seperti produk makanan, fine chemicals, maupun biofuel seperti bioavtur sebagai bahan bakar pesawat terbang. Secara tipikal CPO terdiri dari trigliserida dan FFA. Dengan menggunakan proses UOP, CPO direaksikan dengan H2 membentuk alkana rantai panjang melalui reaksi hydrotreating dan akan dilanjutkan reaksi hydrocracking yang akan menghasilkan produk sesuai jumlah rantai karbon masing-masing. Umpan sebesar 2,76 ton CPO dapat menghasilkan 1 ton bioavtur. Selain itu membutuhkan 0,31 ton hidrogen/ton produk (kemurnian 97%), asam fosfat 85% (H3PO4) 0,002 ton/ton produk, bleaching earth 0,033 ton/ton produk. Reaksi berlangsung dengan bantuan katalis UOP pada suhu 332 – 398 oC dan tekanan 5.171 kPa di dalam reaktor single bed multitube. Kebutuhan utilitas meliputi steam sebanyak 1,53 ton/ton produk, air pendingin 109,6 m3/ton produk, listrik 45,47 kWh/ton produk, udara tekan 4,62 Nm3/ton produk, dan bahan bakar tail gas 0,12 ton/ton produk. Lokasi pabrik direncanakan di Dumai Riau dan dibangun di atas tanah seluas 39.400 m2, pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan kebutuhan tenaga kerja 6,03 manhour/ton produk. Selain menghasilkan bioavtur, proses ini juga menghasilkan nafta 47.700 ton/tahun, atmospheric gas oil (AGO) 2.900 ton/tahun, biodiesel 31.700 ton/tahun, dan listrik 62.000 MWh/tahun. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai konstruksi di awal 2014 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2016 dengan umur pabrik 10 tahun. Dengan harga jual produk Rp29.200,-/liter, harga beli CPO Rp7.857.000,-/ton, biaya produksi Rp138.000,-/galon, dan modal tetap pabrik sebesar Rp. 442.490.000.000,- maka analisa kelayakan menunjukkan bahwa ROI sebelum pajak 40,18% dan setelah pajak 30,13%. POT sebelum pajak tahun sebesar 1,99 tahun dan setelah pajak 2,49 tahun, BEP 59,99%, SDP 46,05% dan DCF sebesar 15,84%. Berdasarkan nilai parameter-parameter tersebut maka pabrik ini layak dipertimbangkan untuk realisasi pembangunannya.

x

BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan sektor industri menuntut semua negara mengembangkan sektor industrialisasi. Penggunaan biofuel sebagai bahan bakar penerbangan (bioavtur) masa depan berpotensi memiliki keberlanjutan yang baik (sustainable). Keberlanjutan produksi biofuel akan berakibat pada keberlanjutan usaha reduksi emisi CO2 sepanjang siklusnya (carbon neutral cycle). Biofuel diharapkan memberikan pengurangan dan antisipasi siklus emisi CO2 hingga 80% jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil (IATA, 2011). Pertimbangan

utama

produksi

biofuel

khususnya

biavtur

adalah

ketersediaan bahan baku, biaya, dan keberlangsungannya (sustainablility). Total produksi CPO Indonesia pada tahun 2012 mencapai sekitar 22,5 juta ton per tahun dan akan terus bertambah seiring dengan perluasan lahan, pengembangan metode penanaman, dan kemajuan aplikasi teknologi pupuk. Kandungan Free Fatty Acid (FFA) dan triglyceride dalam CPO sangat cocok diolah menjadi bioavtur sehingga Indonesia berpotensi memproduksi bioavtur sendiri dari bahan baku produk pertanian khas Indonesia yaitu CPO. Pemerintah Indonesia menyadari potensi industri CPO sebagaimana terlihat di dalam dokumen Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia (MP3EI) 2011-2025 yang dikeluarkan berdasarkan Peraturan Presiden No. 32 tahun 2011. Dokumen MP3EI menegaskan bahwa kelapa sawit merupakan

1

produk yang akan dikembangkan pada Koridor Sumatera. Pemerintah membagi 4 bidang kegiatan kelapa sawit yaitu perkebunan, penggilingan, penyulingan dan industri hilir. Pabrik bioavtur ini adalah industri hilir dari industri kelapa sawit. Dari aspek pertimbangan pasar, bioavtur termasuk dalam komoditas baru dengan kompetisi pasar yang relatif masih sedikit. Sebagai target proyeksi pemasaran, pasar bioavtur di Indonesia sangat terbuka lebar dikarenakan belum didirikannya pabrik bioavtur. Selain itu, bioavtur merupakan gagasan pemerintah dan masyarakat internasional terkait dengan penggunaan renewable energy. Perlindungan dan kebijakan pemerintah akan memberikan kontribusi penting dalam pengendalian pasar. The International Air Transport Association (IATA), suatu organisasi yang mewakili 230 maskapai terbaik di dunia menyatakan bahwa pada tahun 2017 ditargetkan 10% (200 juta barel per tahun) persediaan avtur berasal dari sumber daya terbarukan (www.jatenergy.com). Beberapa maskapai ternama telah bekerja sama untuk pencapaian tujuan tersebut. Sebagai contoh, British Airways, SAS, Gulf Air, Cathay Pacific, Air New Zealand, Virgin Atlantic dan beberapa maskapai lain telah berkerja sama dalam satu grup bernama Sustainable Airline Fuel Users Group untuk peninjauan peluang bioavtur (www.safug.org). Pabrik ini direncanakan didirikan di Indonesia dengan tujuan membantu pemerintah memenuhi rencana pengurangan emisi gas rumah kaca melalui bioavtur. Pemerintah akan mendorong Pertamina sebagai perusahaan minyak nasional agar mengimplementasikan gagasan tersebut dengan mencampur bioavtur dari pabrik ini dengan avtur konvensional dari Pertamina. Produk

2

bioavtur akan dijual kepada pasar lokal di Indonesia, untuk 125 maskapai yang bahan bakarnya disuplai oleh Pertamina. I.2 Kapasitas Perancangan Pertimbangan utama dalam penentuan kapasitas pabrik adalah pertimbangan permintaan produk saat ini. Pertimbangan berikutnya adalah ketersediaan bahan baku dan bahan pendukung. Konsumsi avtur meningkat seiring pesatnya perkembangan industri penerbangan di Indonsia. Gambar I.1 menunjukkan perbandingan peningkatan jumlah konsumsi avtur di Indonesia dengan jumlah produksi dan kebutuhan impor (Ditjen Migas, 2012). Meski pada tahun 2011 terjadi penurunan konsumsi, kecenderungan jumlah permintaan avtur akan terus naik bahkan kenaikan permintaan akan lebih besar daripada sebelumnya. 30 24,75

Bioavtur (MMBbl)

25

20,95

20

22,18 14,30

15

15,53

14,85

16,26 18,22 16,67

13,68

10 5

10,69 4,11

8,19

11,23

10,65 5,01

5,13

4,84 3,64

7,40 1,08

0 2004

2005

2006

2007

2008

Produksi

Impor

2009

2010

2011

2012

Konsumsi

Gambar I.1 Kecenderungan produksi, konsumsi, dan impor avtur di Indonesia Gambar I.1 menunjukkan bahwa rata-rata produksi avtur di Indonesia dari tahun 2005-2011 adalah 14,3 juta barel/tahun sedangkan konsumsi avtur lebih

3

besar 20% dari produksi yaitu 16,8 juta barrel/tahun. Kekurangan kebutuhan ini dipenuhi oleh impor 4,5 juta barel/tahun. Terdapat kecenderungan kenaikan konsumsi avtur sebanyak 8% dan kenaikan impor sebanyak 39%. Tujuan utama pabrik bioavtur ini bukanlah menutup kekurangan pasokan avtur namun sebagai substitusi avtur konvensional terkait dengan perlindungan lingkungan. Pemerintah Indonesia mengeluarkan Peraturan Presiden No.5 tahun 2006 (energy mix), bahwa penggunaan energi terbarukan diharapkan mampu mencapai 5%, termasuk sektor transportasi dan dalam hal ini industri penerbangan. merealisasikan

peraturan

ini

adalah

industri

penerbangan

Langkah

harus

mulai

menggunakan avtur dengan campuran bioavtur. Bioavtur dapat digunakan sebagai campuran hingga perbandingan 50:50. Jika Indonesia merencanakan penggantian 5% avtur dengan bioavtur, maka kebutuhan minimal bioavtur adalah 1,1 juta barrel/tahun. Pabrik ini direncanakan dibangun dengan kapasitas 87.000 ton/tahun (666.000 barrel/tahun, 61% dari kebutuhan total) untuk pemenuhan kebutuhan lokal sebagaimana yang telah diatur oleh pemerintah dan untuk pesawat internasional yang mengisi bahan bakar di Indonesia karena maskapai internasional juga peduli dengan gerakan penerbangan ramah lingkungan (green aviation project). Faktor lain dalam penentuan kapasitas pabrik adalah ketersediaan pasokan bahan baku utama CPO. Produksi CPO di Riau mencapai 5 juta ton per tahun (Data Statistik Perkebunan Indonesia, 2010). Kebutuhan CPO pabrik ini untuk produksi bioavtur sesuai kapasitas adalah 240.000 ton/tahun atau 5% dari total produksi CPO di Riau yang disuplai dari PT. Asian Agri kapasitas 1.000.000

4

ton/tahun. Kebutuhan CPO dalam jumlah ini sangat layak karena pada saat ini hanya 5% produksi CPO yang diproses menjadi bahan jadi dan sisanya 95% diimpor mentah. Kebutuhan hidrogen pabrik ini disuplai dari Pertamina RU II Dumai sebesar 687.750.000 Nm3/tahun. Pendirian pabrik ini juga berkontribusi dalam peningkatan industri hilir kelapa sawit. I.3 Penentuan Lokasi Pabrik Riau adalah penyumbang terbesar produksi CPO di Indonesia sebagaimana pada Tabel I.1 (Data Statistik Perkebunan, 2010). Lokasi pabrik berada di Kawasan Industri Dumai. Kawasan Industri Dumai merupakan kawasan industri terbesar dan terpesat perkembangannya di Indonesia. Pertimbangan pemilihan lokasi dipaparkan pada Tabel I.2 (www.dumaikota.go.id) dan peta lokasi dapat dilihat pada Gambar I.2. Tabel I.1 Lahan perkebunan kelapa sawit dan produksi CPO di Indonesia Provinsi Area (Ha) Produksi (ton) Sumatra Barat 305.971 839.640 Sumatra Utara 1.026.644 3.200.673 Kalimantan Barat 476.891 1.140.639 Riau 1.623.458 5.072.834 Sumatra Selatan 718.068 1.829.609 Kalimantan Tengah 708.206 1.352.934 Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik Kriteria Deskripsi Persediaan dan Total produksi CPO di Riau mencapai 5 juta ton per akses bahan baku tahun. Saat ini hanya 5% CPO yang diolah sedangkan 95% diekspor mentah. Total produksi H2 Pertamina RU II dumai 687 juta Nm3/tahun Persediaan dan  Kawasan Industri Dumai terletak dekat laut sehingga akses utilitas persediaan air untuk utilitas cukup melimpah  Kebutuhan listrik pabrik dapat dipasok oleh pabrik ini sendiri (self sufficient electricity)  Kebutuhan hidrogen dapat disuplai oleh PT Pertamina RU II Dumai.

5

Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik (lanjutan) Kriteria Deskripsi Rencana pemasaran  Kota dumai memiliki dermaga untuk distribusi produk produk secara lokal atau bahkan internasional seperti ke Singapura dan Malaysia  Lokasi sekitar selat Malaka terkenal sebagai wilayah perdagangan di Asia Tenggara dan Oceania  Pemerintah daerah Dumai telah memiliki izin untuk mengimplementasikan wilayah perdagangan bebas (Free Trade Zone) Fasilitas pendukung Infrastruktur seperti akses telekomunikasi, kesehatan, fasiltias sanitasi, jalan, dermaga, listrik, air, dan pendidikan sudah tersedia dengan baik, mapan, dan siap mendukung aktivitas produksi. Lain-lain  Kondisi politik dan sosial di Dumai cukup stabil dan sistem birokrasi mendukung proses industri.  Berdasar data dari Badan Pusat Statistik (BPS) 2010, penduduk Dumai berjumlah 253,803 orang, hal ini berpotensi mendukung sumber daya manusia bagi pabrik.

Gambar I.2 Peta lokasi pabrik (Google map, 2012)

6

I.4 Tinjauan Pustaka I.4.1

Macam-Macam Proses Pembuatan Bioavtur

1. Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA) Pada proses HEFA, bahan baku biomassa seperti alga, jatropha, atau carmelina diekstrak kandungan minyak didalamnya. Minyak hasil ekstraksi tersebut mengalami proses degumming dan bleaching sebagai tahap penyiapan bahan baku. Proses HEFA (Proses UOP) terdiri dari dua tahap reaksi yaitu reaksi hydrotreating dan isomerization / selective hydrocracking yang sering disebut sebagai proses hydroprossesing. Trigliserida dan gas hidrogen direaksikan pada tekanan 1.379 – 13.790 kPa temperatur 150 – 454 oC menggunakan katalis NiMo/Al2O3 (McCall, 2011). Produk reaktor pertama merupakan rantai alkana panjang (n-parafin) berfase gas yang kemudian mengalami pemutusan rantai di reaktor kedua menghasilkan light gases naptha, jet range paraffins, dan diesel dan dialirkan ke unit pemisahan. 2. Biomass to Liquid (BTL) Biomassa dikonversi menjadi gas CO, CO2, CH4, H2 melalui proses gasifikasi pada suhu 900 oC - 1200 oC pada tekanan atmosfer (Higman, 2008). •

Reaksi pembakaran C + ½ O2  CO

-111 MJ/kmol

(I.1)

CO + ½ O2  CO2

-283 MJ/kmol

(I.3)

7

C + O2  CO2 •

+172 MJ/kmol

(I.5)

+131 MJ/kmol

(I.6)

- 75 MJ/kmol

(I.7)

Reaksi water gas shift C + H2O ⇄ CO + H2

•

(I.4)

Reaksi Boudouard C + CO2 ⇄ 2CO

•

-394 MJ/kmol

Reaksi metanasi C + 2H2 ⇄ CH4

Gas produser hasil gasifikasi (penyusun utama: CO dan H2) dikonversi menjadi komponen tersebut kemudian dicairkan melalui proses FischerTropsch (FT) pada suhu 200 _ 250 oC, tekanan 2500 – 6000 kPa dengan katalis berbasis Fe dan Co. sehingga dihasilkan wax. Hasil FT kemudian didistilasi hingga dihasilkan bioavtur •

Reaksi Fischer-Tropsch CO + 2H2  -[CH2]- + H2O

(I.8)

3. Alcohol to Jet (ATJ) Proses ATJ merupakan salah satu sintesa bioavtur berbasis selulosa dan gulan menggunakan proses fermentasi. Selulosa dan gula tersebut dikonversi menjadi grup alkohol (C1-C6) dengan bantuan mikrobia, yeast, atau bakteri pada suhu 30 oC tekanan atmosfer selama 14 jam dengan yield 70%.

Produk fermentasi mengalami reaksi dehidrasi pada fixed bed

tubular reactor dengan bantuan ɤ-alumina pada suhu 310 oC menghasilkan n-alkena. Produk n-alkena dialirkan ke fixed bed continuous flow katalis ß zeolite CP 814C pada suhu 140 – 180 oC tekanan atmosfer. Keluaran

8

reaktor oligomerisasi mengalami tahapan reaksi yang terakhir yaitu reaksi hidrogenasi pada suhu 150

O

C tekanan 1.013,25 kPa dengan katalis

Pd/alumina.(Gruber, 2012) 4. Pirolisis Biomassa mengalami proses pirolisis pada suhu 200-500 oC tekanan atmosferis menghasilkan arang, abu, pyrolysis oil. Produk pirolisis tersebut dialrkan ke rahap pemisahan sehingga menghasilkan bioavtur. I.4.2

Alasan Pemilihan Proses Dari empat proses pembuatan bioavtur dipilih proses Hydroprocessed

Esters and Fatty Acids (HEFA) versi Proses UOP. Kelebihan proses Proses UOP yaitu: 1.

Teknologi sudah diterapkan (establish)

2.

Menghasilkan produk samping hidrokarbon yang memiliki nilai ekonomi

3.

Bahan baku fleksibel dengan produk yang konsisten

4.

Proses ini dapat menggunakan CPO sebagai bahan baku. CPO mudah diperoleh serta keberlanjutannya terjamin.

I.5 Kegunaan Produk Produk utama pabrik ini adalah bioavtur sebanyak 44%, namun Proses UOP juga menghasilkan produk samping hidrokarbon berupa nafta (24%), biodiesel (16%), AGO (1,5%), dan hidrokarbon rantai pendek (38,5%). Hidrokarbon rantai pendek dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi gas turbin untuk pembangkitan listrik. Kegunaan produk pabrik ini adalah:

9

1. Bioavtur

: campuran avtur konvensional

2. Nafta

: sebagai bahan pelarut, bahan baku senyawa aromatik, oleochemical

3. Biodiesel

: bahan bakar mesin industri

4. AGO

: bahan bakar alat transportasi

5. Listrik

: mensuplai listrik bagi industri dan masyarakat

I.6 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk I.6.1

Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku 1. Crude Palm Oil (CPO) Sifat Fisika Densitas

: 900 kg/m3 (pada kondisi lingkungan)

Titik leleh

: 20 – 50 oC

Titik didih

: 369 oC

Sifat Kimia Bilangan iod

: 48 – 56

Bilangan penyabunan

: 196 – 205 (Krischenbauer, 1960)

2. Hidrogen Sifat Fisika Berat molekul

: 2,0015 g/mol

Titik didih

: -252,8 oC

Titik beku

: -259,2 oC (Perry, 2007)

10

Sifat Kimia - Bereaksi dengan oksigen menghasilkan air 2 H2 + O2  H2O - Sangat mudah terbakar dan meledak pada suhu 560 oC I.6.2

Sifat Fisika dan Kimia Produk 1. Bioavtur Sifat Fisika Densitas pada 15 oC

: 775 – 840 kg/m3

Viskositas pada -20 oC

: maks. 8 cSt

Flash point

: min. 38 oC

Boiling range

: 150 – 300 oC

Sifat Kimia - Campuran hidrokarbon dominan antara C9 – C16 - Dapat bereaksi dengan oksigen menghasilkan air dan karbondioksida - Dapat bereaksi dengan oksigen secara spontan pada suhu 220 oC (MSDS Jet A-1) 2. Biodiesel Sifat Fisika Densitas pada 15 oC

: 860 – 900 kg/m3

Viskositas pada -20 oC

: 3,5 – 5 mm2/s

Flash point

: 130 oC

Boiling range

: 150 – 300 oC

11

Sifat Kimia - Campuran hidrokarbon dominan antara C9 – C25 - Dapat bereaksi dengan oksigen menghasilkan air dan karbondioksida - Dapat bereaksi dengan oksigen secara spontan pada suhu >220 oC (MSDS Diesel) 3. Nafta Sifat Fisika Densitas pada 15 oC

: 710 kg/m3

Viskositas pada -20 oC

: 10,64 – 0,88 mm2/s

Flash point

: 5,5 oC

Boiling range

: 49 – 177 oC

Sifat Kimia - Campuran hidrokarbon dominan antara C4 – C12 - Dapat bereaksi dengan oksigen menghasilkan air dan karbondioksida - Dapat bereaksi dengan oksigen secara spontan pada suhu >250 oC (MSDS Nafta)

12

BAB II DESKRIPSI PROSES

BAB II DESKRIPSI PROSES

II.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk II.1.1 Spesifikasi Bahan Baku 1. Crude Palm Oil Triglyceride

= 96,31%

Free fatty acid (FFA)

= 3%

Gum (phospholipid, phospotide)

= 0,03%

Pengotor

= 0,01%

Moisture dan organic impurities

= 0,15%

Logam

= 0,5% (Kirschenbauer, 1960)

2. Hidrogen Hidrogen

= 97%

Metana

= 3% (Pertamina RU II Dumai)

3. Asam fosfat Asam fosfat

= 85%

Air

= 15%

4. Katalis UOP 1 dan UOP 2 Life time

= 10 tahun

Bulk density

= 800 kg/m3

Diameter

= 1,4 - 1,6 mm (UOP Unionfining Catalyst) 13

II.1.2 Spesifikasi Produk Spesifikasi produk harus memenuhi persyaratan sesuai ketentuan standar konsumen. Spesifikasi biofuel ditampilkan dengan spesifikasi bahan bakar fosil untuk perbandingan sehingga diketahui kesesuaiannya. Perbandingan spesifikasi bioavtur dapat dilihat pada Tabel II.1, spesifikasi biodiesel dan nafta dapat dilihat pada Tabel II.2 dan Tabel II.3 Tabel II.1 Spesifikasi bahan bakar avtur dan bioavtur ASTM D 1655 Parameter Bioavtur (Jet A-1) Aromatics, (% volume) 25% maksimal