Pabrik Base Oil dari Limbah Plastik dengan Proses Pirolisis Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng
Zahra Alhumaira C Santia Puspita Dewi
2308 030 049 2308 030 065
Deskripsi Base Oil Base oil merupakan bahan dasar untuk pembuatan pelumas yang bersifat viskos. Base oil mempunyai kemampuan dasar yang dibutuhkan dalam pelumasan karena viskositasnya.
Latar Belakang Kebutuhan pelumas untuk industri dan otomotif Minyak bumi
Proses Konvensional (1930) Base Oil
Polimer,minyak nabati, limbah
plastik
Proses Terbaru (1970-2005)
Sejarah Pembuatan Base Oil Solvent refined (1930)
+
Zat pelarut (propan)
Combine catalytic dan hydrocracking (1951)
+
Katalis hidrogen
Hydrocracking dan penambahan polimer
+
Aditif
Gugus alpha olefin
Polimerisasi (1970)
+
Aditif dan polimer
Minyak nabati
Esterifikasi (1997)
+
H3PO4 ZnCl2 trimetylolpropane
+
AlCl3 HCl (katalis inti asam) NaOH
Crude Oil
Limbah plastik
Pirolisis (2005) T = 524°C
Alasan Pendirian Pabrik
Bahan Baku Alternatif Timbunan sampah mencapai 176.000 ton/tahun
Bahan baku melimpah
14% Limbah Plastik (HDPE dan PET)
Sulit didegradasi
Dasar Penetapan Kapasitas
Tabel I.1.4.1 Data statistik kebutuhan pelumas di Indonesia Pemakaian per tahun (ton/th) Kegunaan pelumas 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Otomotif
112218
114547
118171
119838
124230
128582
151954
Industri
94107
180177
192252
180412
179422
201689
233672
Lain-lain
133
221
263
320
384
396
438
Tabel I.1.4.2 Data statistik ekspor minyak plumas di Indonesia Jenis
Otomotif
Ekspor per tahun (ton/tahun)
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
319808
193784
618525
535551
461350
147270
541239
Lanjutan Tabel I.1.4.3 Data statistik impor minyak pelumas di Indonesia Jenis
Otomotif
Impor per tahun (ton/tahun) 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
3443
16394
36331
26378
103237
112657
123568
Tabel I.1.4.4 Data statistik produksi minyak pelumas di Indonesia Jenis
Otomotif
Produksi per tahun (ton/tahun) 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
225437
226547
228217
239538
350768
368447
428490
700000
600000
y = -937.4x2 + 4E+06x - 4E+09 500000 kebutuhan y = -978.4x2 + 4E+06x - 4E+09
400000
ekspor produksi impor Poly. (kebutuhan)
300000
Poly. (ekspor) Poly. (produksi) Poly. (impor)
200000 y = 114.9x2 - 45549x + 5E+08
y = -1367.x2 + 6E+06x - 6E+09
100000
0 2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
•
Perhitungan Neraca massa perhitungan kapasitas Produksi + Impor = Kebutuhan + Ekspor
668.521 686.543 • Mengambil 50% dari =kebutuhan Kebutuhan = produksi + impor – ekspor = 513.254 + 155.276 – 503.272 = 165.249 ton/tahun = 0,45 x 165.249 = 74.362 ton/tahun = 74.000 ton/tahun = 20 ton/hari
Kapasitas Produksi • Pabrik Minyak Pelumas (Base Oil) dari Limbah Plastik berkapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.
Lokasi Pabrik Paciran
adanya lahan kosong sebagai tempat pendirian pabrik, dekat dengan pelabuhan di Paciran untuk memudahkan transportasi laut, transportasi daratpun mendukung untuk pemasokan bahan baku dan produk karena berada pada jalur pantura yang merupakan jalur utama di pulau Jawa, membantu penduduk sekitar dalam mencari pekerjaan, selain itu pabrik berada di Kawasan Industri sehingga tidak terlalu mencemari lingkungan
Pabrik direncanakan berdiri di Paciran Kabupaten Lamongan, Jawa Timur
Dasar Teori Komponen penyusun lube based oil terdiri dari n-paraffine, isoparaffine, naphthenes, dan aromatics
Perbandingan Base Oil yang dihasilkan Karakteristik Base oil No.
Parameter
Nilai
1
Warna
Jernih
2
Densitas
7,2 LBS/Gal
3
Spesifik gravity
0,85 @ 60oF
4
Berat molekul
>340
5
Titik leleh
-
6
Titik didih
±600o F (316o C)
7
Pour point
-15oF
8
Flash point
280o F
9
Vapor pressure
<1
10
Vapor density
>1
11
Viscosity
2,88-12,02 cSt @ 100o C 12-111 cSt @ 40o C
(www.karakteristik-baseoilsintetik.com
Karakteristik Base oil milik Soltex, Texas No.
Parameter
Nilai
1 2 3
Warna Densitas Spesifik gravity
Jernih 7,14-7,30 lb / gal 0,857-0,876 @ 60oF
4 5 6 7 8 9 10 11
Berat molekul Titik leleh Titik didih Pour point Flash point Vapor pressure Vapor density Viscosity
> 351 ° F / 177 ° C <1 >1 20,5-114 cSt @ 40oC 4,1-12,2 cSt @ 100oC
(www.soltex-baseoil.com)
High Density Polyethylen (HDPE)
HDPE merupakan salah satu plastik jenis PET. High density memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap temperatur tinggi(120oC). Tabel sifat fisik HDPE Rumus Bangun HDPE
Parameter
Keterangan
Fisik
Padat
Melting Point
100-135oC / 212-275oF
Spesific Gravity (at 20oC) (water = 1) pH
0,94-0,958 (www.msdshdpe.com)
POLYETHYLEN TEREPHTALEN (PET) Polietilena tereftalat (disingkat PET, PETE atau dulu PETP, PET-P) adalah suatu resin polimer plastik termoplast dari kelompok poliester. PET banyak diproduksi dalam industri kimia dan digunakan dalam serat sintetis, botol minuman dan wadah makanan, aplikasi thermoforming, dan dikombinasikan dengan serat kaca dalam resin teknik. Tabel sifat fisik PET
Rumus Bangun PET
Parameter
Keterangan
Fisik Mlting Point
Padat 246oC (475oF – 255oC (491oF) >1,1
Spesific gravity (water = 1) Kelarutan dalam air Tidak larut Rumus Molekul (-CO-C6H5-CO-O-CH2CH2-O-)n (www.msdspet.com)
Kegunaan • Base oil digunakan sebagai campuran minyak pelumas yang terdiri dari 90% minyak dasar (base oil) dan 10% additif • Kegunaan minyak pelumas adalah untuk mengurangi gesekan, menambah wear, sebagai pendingin, sebagai anti korosi, dan sbagai seal.
Produk Utama Produk utama yang dihasilkan adalah base oil jenis sintetik, karena didapatkan dari limbah plastik yang merupakan senyawa polimer dan bersifat sintetik.
Produk Samping Produk samping yang dihasilkan dari pabrik base oil dari limbah plastik berupa gas (C1-C4) dimana gas digunakan kembali untuk bahan bakar proses, pada light oil menghasilkan C5C30 untuk dijual ke perusahaan yang mengolah BBM
Generasi proses teknologi pembuatan base oil BAHAN BAKU
TEKNOLOGI
PROSES
SPESIFIKASI PRODUK
B.O grup I
Solvent refined
Warna kuning pekat
V.I=80-<120
B.O grup II
Combine catalytic
Warna kuning jernih
V.I= 80-<120
Jernih
V.I=80-<120
B.O grup III
Hydrocracking dan penambahan polimer
Jernih
V.I=120
OLEFIN
B.O grup IV
Polimerisasi
Jernih
V.I=>120
MINYAK NABATI
B.O grup V
Warna kuning pekat
V.I=<120
CRUDE OIL B.O exceed grup II
Hydro cracking
esterifikasi
Sumber: Nynaz base oil.ppt dan omni-tech
BASE OIL DENGAN TEKNOLOGI TERBARU
BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK (HDPE DAN PET)
SKEMAPEMBUATAN BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK 1 Pre-Treatment •Pencacahan •Melting T= 260OC
2 Pirolisis •Pirolisis T=524OC •Pendinginan T= 350OC
3 Hydroprocessing •Hydrocracking •Hydrogenasi
4 Pemurnian •Distilasi I •Distilasi II
PERBANDINGAN PIROLISIS PADA SUHU 740OC DAN 524OC KONDISI OPERASI
KELEBIHAN
KEKURANGAN
T = 524OC
•Banyak menghasilkan senyawa (C5- •Perlu dilakukan pre-heated pada C30 dan >C30) sehingga lebih feed (pelelehan) berpotensi untuk diolah menjadi base oil
T = 740OC
•Sebagian besar produk dihasilkan senyawa (C1-C4)
yang •Temperatur yang digunakan cukup tinggi sehingga diperlukan biaya besar •Terdapat beberapa senyawa yang tidak diketahui jenisnya
Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky 255 dan jurnal stephen J.Miller
Proses Hydroprocessing
Hydroprocessing merupakan proses yang sering atau umum dipakai dalam pegolahan minyak bumi, dimana dalam proses ini dilakukan pemurnian minyak bumi. Proses hydroprosesing pabrik base oil terdiri dari beberapa tahap diantaranya a. Hydrocracking,
b. Hydrogenasi
Distilasi kompleks Distilasi kompleks distilasi I= top (C1-C4), bottom senyawa (c5-385) dan (senyawa 385OC+) distilasi II = top senyawa (c5-385) , bottom (senyawa 385OC+)
Flowsheet STEAM DOWTHERM A CW S 33 WP
H2
PC
3 480
PC
10
J 132
L 212
D 222
J 142 23 60 9
F 343
F 311
E 221 F 160
F 150
TC
8 3 30 1
524 4
30 1
18
9
13
60 2
30 16
P 230
19 PC
7 L 222 260 4
X 151 X 161
LI
PC H 432 F 223
LC
22
TC
14
350 2
210 QR210
Q 170
1 300
H 442 TC
1 30
11
J 141
E 441
E 431
FC
TC
J 131
Gas (C1-C4)
1 60
16 30 9
R 220
FC
1 J 111
F 345
FC PC
F 110 5 C 130
R 310
L 151
17
24
260 1
32 9
LI
E 313
PC 12 350 15
BBM
212 15
L 312 TC D 330 D 410
RR 320 320 2
E 432
340 DD 420
E 442
FC
J 121
1 350 23
16 300 15
F 120 C 140
E 321
L 322 212 1
21 350 0.06
LI F 344
BASE OIL
Udara
L 232
SC CTW
Flue Gas ke Boiler STEAM DOWTHERM A
Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky
NERACA MASSA
Neraca Panas Neraca Panas Reaktor Hidrocracking Masuk (kkal)
Keluar (kkal) Q15 (ke E 313) Aliran 15 : C1-C4 C5-385oC 385oC + H2 Sub Total Aliran 12: H2 Q loss
Q11 (dari P 220) Aliran 11 : C1-C4 C5-385oC 385oC + 538oC Sub Total Aliran 13 : H2
1052331,134 9719647,39 2563309,125 1143287,229 14478574,88
Q supply Total :
15017872,28 37113322,66 Total :
7616875,5
2177280 9719653,207 3092842,025 132756 15122531,23 7484119,5 3979,715 37113322,66
SPESIFIKASI ALAT
KOMPRESOR Spesifikasi compressor : • Suhu : 60 °C • Tekanan : 2.1 kg/cm2G • Power stage ke-1 : 8 hp • Power stage ke-2 : 9 hp • Bahan Konstruksi (Ludwig, Tabel 12-8, hal 475 untuk tekanan tinggi) • Casing : Cast Steel • Impeller : 18-8 Stainless • Shaft : Carbon Steel (AISI – C1045) • Diaphgrams : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30) • Inlet Guide Vanes : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30) • Labyrinths : Alumunium • Seal Rotating Face : Bronze • Mechanical Seals : 316 Carbon • Bearings : Steel Backed • Trust Balancing Disc : Steel • Jumlah : 1 unit •
Flowsheet utilitas V-79
Kation ex
D 310
Anion ex D 320
F-311
L 313
G 312 Mixed bed ex D 330 Condensat
P-77
AIR UMPAN BOILER
L 332
F 331 P-80
CTWR
V-78
FF-131 131
F 122
AIR PROSES / AIR PENDINGIN
Tawas
Larutan kapur
Quartzite filter V-74
D 210
V-75
L 411
F 410
Tangki penampung air sungai
P-81
F 511
V-77
P-82 P-83
MM-121 120
F 110
M 130 M-130
LL-120 121
AIR SANITASI
V-76
F 132 L 111 L-110
L 211
F 212
L 213 F 510
STRAINER SUNGAI
L 133
F 134
F 512
Utilitas • air sanitasi • air pendingin • air umpan boiler • air proses Total Kebutuhan Air
= 1,756 m3/jam = 85,212 m3/jam = 281,385 m3/jam = 13,054 m3/jam = 381,407 m3/jam
Pengolahan Limbah Industri Kimia • Limbah yang dihasilkan berupa sludge yang terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimia lainnya. • Limbah termasuk Limbah B3 maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.
KESEHATAN & KESELAMATAN KERJA UNIT Pre Treatment
AREA Gudang Penyimpanan Shredder
Reaktor Pirolisis
Hydroprocessing
Utilitas
Hydrocracking Hydrogenasi Distilasi kompleks
Boiler
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
ALAT PELINDUNG Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite) Sarung Tangan Masker debu Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite) Sepatu karet Masker gas Pelindung muka Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite) Sepatu karet Sarung Tangan Masker gas Sarung tangan karet Alat pelindung kepala”Safety Helmet” Sepatu karet Masker filter Ear plug
INSTRUMENTASI No 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07.
Nama alat Tangki Melting Reaktor Pirolisis Quenching Tower Reaktor Hydrocracking Reaktor Hydrogenasi Distilasi I Distilasi II
Kode Q-170 R-220 P-230 R310 R-320 D-410 D-420
Instrumentasi TC, FC, LC TC, FC FC PC, FC PC, FC TC, FC TC, PC
KESIMPULAN
• Pabrik Base Oil dari limbah plastik beroperasi secara kontinyu dengan kapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari. • Bahan baku utama : HDPE = 215272 kg/hari PET = 8970 kg/hari • Bahan baku tambahan : H2 = 2579 kg/hari • Limbah yang dihasilkan : terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimia lainnya.maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.
