TUGAS AKHIR Bidang Perancangan Desain
PERANCANGAN ALAT DISTILASI MINYAK MENTAH MENJADI SOLAR DENGAN KAPASITAS 200LITER / 5JAM
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)
Disusun Oleh : AMIN MUSTAQIM 201110120311026
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
i
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin (S1)
Disusun Oleh : Amin Mustaqim 201110120311026
Yang telah disahkan oleh :
Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
(Ir. Ali Mokhtar, M.T.) Nip. 108.9109.0234
(Ir. Mulyono, M.T.) Nip. 108.9109.0248
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124
iii
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama
: Amin Mustaqim
Nim
: 201110120311026
Bidang Keahlian
: Perancangan
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 112/ FT/ UMM/ III/ 2015
Judul
: Perancangan Alat Distilasi Minyak Mentah Menjadi Solar Dengan Kapasitas 200liter / 5jam
Pembimbing I
: Ir. Ali Mokhtar, M.T. Paraf Dosen pembimbing I
No.
Catatan Asistensi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I Konsultasi Bab I dan ACC Bab I Konsultasi Bab II ACC Bab II Konsultasi Bab III ACC Bab III Konsultasi Bab IV ACC Bab IV Konsultasi Bab V ACC Bab V dan Seminar Hasil
Malang, 12 Agustus 2015 Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin
Dosen pembimbing I
Ir. Daryono, M.T Nip. 108.8909.0124
Ir. Ali Mokhtar, M.T. Nip. 108.9109.0234
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama
: Amin Mustaqim
Nim
: 201110120311026
Bidang Keahlian
: Perancangan
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 112/ FT/ UMM/III/ 2015
Judul
: Perancangan Alat Distilasi Minyak Mentah Menjadi Solar Dengan Kapasitas 200liter / 5jam
Pembimbing II
: Ir. Mulyono, M.T. Paraf Dosen pembimbing II
No.
Catatan Asistensi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I Konsultasi Bab I dan ACC Bab I Konsultasi Bab II ACC Bab II Konsultasi Bab III ACC Bab III Konsultasi Bab IV ACC Bab IV Konsultasi Bab V ACC Bab V dan Seminar Hasil
Malang, 12 Agustus 2015 Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin
Dosen pembimbing II
Ir. Daryono,M.T Nip. 108.8909.0124
Ir. Mulyono, M.T. Nip. 108.9109.0248
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Amin Mustaqim
Nim
: 20111012031026
Tempat/Tanggal Lahir
: Blora, 30 Mei 1993
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Instansi
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Perancangan Alat Distilasi Minyak Mentah Menjadi Solar Dengan Kapasitas 200liter / 5jam” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipkan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 12 Agustus 2015 Yang menyatakan,
Amin Mustaqim
vi
ABSTRAK Distilasi adalah proses memurnikan zat cair yang tercampur dengan zat lain yang titik didihnya berlainan. Misalnya pemurnian minyak mentah , minyak mentah yang tidak murni mula-mula dipanaskan sampai mendidih. Uap minyak kemudian dipisahkan dari zat-zat lain dan di alirkan melalui pipa pendingin atau kondensor. Perancangan alat ini adalah untuk mengetahui bagaimana upaya masyarakat dalam mengelola minyak mentah menjadi minyak siap jadi, agar masyarakat bisa menunjang pendapatan dan mengupayakan supaya minyak mentah bisa diolah sendiri khususnya di daerah penambangan minyak tradisional di Cepu. Desain alat minyak mentah menjadi solar dengan kapasitas 200liter/5jam ini, ada beberapa komponen popok yang harus di lalui yaitu boiler, pipa pendingin dan kondensor. Semua komponen dalam perancangan ini menggunakan bahan stainless stell. Hasil yang diperoleh dari desain alat ini dalam kapasitas yang di inginkan tidak melebihi 5jam yaitu 4,36jam dalam sekali proses, tinggi tabung 106cm dan diameter 52cm, sedangkan pipa spiral berjumlah 10 lilitan yang diameternya 1,72cm. maka total panjang pipa yang di gunakan sekitar 5,207meter.
ABSTRACT Distillation is the process of purifying liquid that is mixed with another substance different boiling point. For example refining of crude oil, crude oil impure initially heated to boiling. Oil vapor is then separated from the other substances and piped cooler or condenser. From the design of this tool is to determine how the community efforts to manage the crude oil into oil ready so, so that people can support in order to seek income and crude oil can be processed alone, especially in the area of traditional oil mining in Cepu. Design of crude oil processing into diesel fuel with a capacity of 200 liters / 5 hours, has some basic components that must be passed, there are the boiler, cooling pipes and condenser. All components in this design using stainless steel materials. The results obtained from thise tools in the design, are the desired capacity not exceeding 5 hours which is about 4.36 hours in a single process. The height of 106 centimeters, and its diameter is 52 centimeters, while the spiral pipe has to 10 coils with 1.72 centimeters in diameter. the total length of the used pipeline is in use around 5.207 meters. Keyword: distillation, crude oil, capasity 200liters/5hours…
vii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufiq dan hidayahnya laporan tugas akhir dengan judul “Perancangan Alat Distilasi Minyak Mentah Menjadi Solar Dengan Kapasitas 200Liter/5Jam” ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat banyak hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingannya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini. Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada : 1. ALLAH SWT yang selalu memberikan rahmat, taufiq dan hidayahnya kepada saya. 2. Kedua orang tua saya yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. 3. Keluarga Besar saya yang selau mendoakan dan mensupport saya. 4. Bapak Ir. Ali Mokhtar, M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini. 5. Bapak Ir. Mulyono, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan nasehat dan saran sehingga skripsi ini terselesaikan. 6. Bapak Ir. Daryono, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM. 7. Bapak Budiono, SSi, MT. selaku Sekertaris Jurusan Teknik Mesin UMM.
viii
8. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung mau pun tidak langsung. 9. Teman – teman seperjuangan, sebimbingan, dan teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2011 A, B, C dan D. 10. Kepada seseorang yang saya cintai dan saya banggakan (Puji Astutik), terima kasih banyak atas dukungan, doa, nasehat,serta motifasinya yang tak hentihentinya mendukung saya dari awal kuliyah sampai sekarang. 11. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semua. Dalam penyusunan skripsi ini tentunya masih terdapat kekurangan yang tidak terbahas, oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan skripsi ini. Semoga ALLAH SWT memberikan rahmat, taufiq, serta hidayah-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 12 Agustus 2015
Amin Mustaqim
ix
DAFTAR ISI COVER ................................................................................................................ i POSTER ............................................................................................................... ii LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI .......................................................... iii LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I...................... iv LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v LEMBARAN PERNYATAAN .......................................................................... vi ABSTRAK ........................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii DAFTAR ISI ........................................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL................................................................................................ xiv BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1.Latar Belakang .......................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2 1.3. Tujuan ..................................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah....................................................................................... 3 1.5.Manfaat Desain ......................................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 5 2.1 Minyak mentah......................................................................................... 5 2.1.2. Komposisi Minyak Mentah........................................................... 5 2.1.2. Kataristik Minyak Mentah ............................................................ 8 2.2. Solar ........................................................................................................ 8 2.2.1. Kegunaan Minyak Solar ............................................................... 9 2.2.2. Sifat Utama Bahan Bakar Solar .................................................... 9 2.3. Distilasi ................................................................................................... 10 2.3.1. Distilasi Bertingkat ....................................................................... 12 2.3.2. Distilasi Fraksional ...................................................................... 12 2.3.3. Distilasi Vakum ........................................................................... 13 2.4. Bagian-Bagian Distilasi .......................................................................... 14 2.4.1. Boiler atau Tabung Pemanas. ....................................................... 14 2.4.2. Pipa Refluk atau Pipa Alir ............................................................ 17
x
2.4.3. Kondensor ..................................................................................... 18 2.4.4. Bak Penampung Minyak Jadi ....................................................... 23 2.5. Cara Kerja Alat Distilasi ......................................................................... 24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 25 3.1. Metode Pengumpulan Data ..................................................................... 25 3.2. Konsep Desain ........................................................................................ 25 3.3. Cara Kerja Alat Distilasi ......................................................................... 26 3.4. Variabel Yang Diamati ........................................................................... 26 3.5. Kapasitas Mesin Distilasi ........................................................................ 27 3.6. Komponen Yang Akan Digunakan ......................................................... 27 3.6.1. Daftar Persaratan Komponen......................................................... 27 3.6.2. Penggalian Konsep Produk ............................................................ 28 3.6.3. Cara Pengolaan Bahan ................................................................... 29 3.7. Perhitungan Perencanaan ........................................................................ 29 3.7.1. Perhitungan Laju Distilasi ............................................................. 29 3.7.2. Perhitungan Beban Dalam Menaikkan Temperatur ...................... 29 3.7.3. Perhitungan Laju Perpindahan Kalor Sekali Proses ...................... 30 3.7.4. Perhitungan Waktu Untuk Membuat Cairan Menguap ................. 30 3.8. Diagram Alir Perancangan ..................................................................... 31 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ........................................... 32 4.1. Data Teknis ............................................................................................. 32 4.1.1. Perhitungan Tabung Pemanas ....................................................... 32 4.2. Perancangan Tabung Pemanas ................................................................ 32 4.2.1. Tabung Pemanas ............................................................................ 32 4.2.2. Tutup Tabung Berbentuk Kerucut ................................................. 34 4.3. Perhitungan Kekuatan Dinding Tabung Pemanas .................................. 35 4.4. Perhitungan Kalor Dalam Ruang Pemanas ............................................. 36 4.5. Perhitungan Pipa Saluran Uap ................................................................ 41 4.5.1. Luas Pipa ...................................................................................... 41 4.5.2. Mencari Nilai Ketebalan Woll ...................................................... 41 4.5.3. Laju Perpindahan Uap Kalor Konduksi ........................................ 42
xi
4.6. Perancangan Kondensor .......................................................................... 43 4.6.1. Data Kondensor ............................................................................. 43 4.7. Koefisien Perpindahan Panas Keseluruan .............................................. 46 BAB V KESIMPULAN....................................................................................... 48 5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 48 5.2. Saran ....................................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 49 LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Proses Distilasi .............................................................................. 11 Gambar 2.2 : Gambar Distilasi Bertingkat .......................................................... 12 Gambar 2.3 : Gambar Distilasi Frangsional ........................................................ 13 Gambar 2.4 : Gambar Distilasi Vakum ............................................................... 14 Gambar 2.5 : Boiler/Tabung Pemanas ................................................................ 17 Gambar 2.6 : Pipa Reflux/Pipa Alir .................................................................... 17 Gambar 2.7 : Kondensor ..................................................................................... 19 Gambar 3.1 : Konsep Desain Distilasi Minyak Mentah Menjadi Solar.............. 25 Gambar 3.2 : Diagram Alir Perancangan ........................................................... 31 Gambar 4.1 : Gambar Tabung Pemanas ............................................................ 33 Gambar 4.2 : Gambar Tutup Tabung .................................................................. 34
xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : Komponen Elemen Minyak Bumi .................................................... 5 Tabel 3.1 : Persyaratan Alat Distilasi Minyak Mentah ....................................... 27
1. 2. 3. 4. 5. 6.
DAFTAR PUSTAKA Frak kreith . 1991 . Prinsip – prinsip perpindahan panas. Terjemahan oleh arko prijino. Jakarta. Erlangga. Archie W.Clup. 1991. Prinsip – prinsip konvensi energy. Terjemahan oleh Darwin Sitompul. Jakarta. Erlangga. Kern, D. Q. 1983. Process heat transfer. New York: Mc Graw Hill. Holman, J.P. 1984. Perpindahan kalor. Terjemahan oleh jasjfri. Jakarta : Erlangga. Ansory, R. 1992. Teknologi fermentasi. Jakarta : Arcan Handbook of food science. Hal: (102-111) evaporator. Dapus Feryhariyantoo.2013. sifat,kegunaan dan jenis kalor. Hedisasiawan.blogspot.com (2013). Komposisi minyak mentah. www.emalovetasari.blogspot.com (2013) distilasi. www.karangpundung.blogspot.com/2011. pengertian,jenis dan fungsi kondensor.
xiv
