TAHUN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK GLISEROL DARI CRUDE PALM OIL (CPO) DAN AIR DENGAN PROSES CONTINUOUS FAT SPLITTING KAPASITAS 44.000 TON/TAHUN

Oleh : NAMA

:MAHANI

NIM

: D.500 040 051

NIRM

: 04 6 106 03050 50051

Dosen Pembimbing : Farida Nur Cahyani, S.T., M.Sc. Denny Vitasari, S.T., M.Eng.Sc.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2008

Prarancangan Pabrik Gliserol dari Crude Palm Oil (CPO) dan Air dengan Proses Continuous Fat Splitting Kapasitas 44.000 ton/tahun

1

Pendahuluan

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan pembangunan industri di Indonesia semakin meningkat. Kemajuan ini tampak dengan semakin banyak berdirinya pabrik yang mengolah bahan mentah menjadi bahan jadi, serta meningkatnya industri barang untuk modal termasuk industri mesin dan peralatan. Istilah gliserol digunakan untuk zat kimia yang murni, sedang gliserin digunakan untuk istilah hasil pemurnian secara komersial (Kirk Othmer, 1966). Pada penganekaragaman industri kimia khususnya, gliserol adalah salah satu bahan yang penting di dalam industri. Gliserol adalah bahan yang dibutuhkan pada berbagai industri, misalnya: obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, pasta gigi, industri kimia, larutan anti beku, dan tinta printer. Jika dilihat dari banyaknya kebutuhan gliserol di Indonesia, maka untuk mencukupi kebutuhan bahan gliserol di Indonesia masih didatangkan dari luar negeri. Pertimbangan utama yang melatarbelakangi pendirian Pabrik Gliserol ini pada umumnya sama dengan sektor-sektor industri kimia yang lain, yaitu mendirikan suatu pabrik yang secara sosial-ekonomi cukup menguntungkan. Pendirian Pabrik Gliserol ini cukup menarik karena belum adanya Pabrik Gliserol di Indonesia, dan juga karena prospeknya yang menguntungkan di masa mendatang. Pada tahun 2010 diperkirakan minyak sawit (Crude Palm Oil) Indonesia menjadi nomor satu dalam jumlah produksi dunia. Sedangkan sampai tahun 2020 akan mencapai 20-25% produksi dunia. Di Indonesia, produksi Crude Palm Oil (CPO) dari tahun 1996 sampai dengan tahun 2000 mengalami kenaikan, dengan rata-rata kenaikan per tahun adalah 13,5%. Pada tahun 2004 produksi Crude Palm Oil (CPO) di Indonesia sudah hampir mendekati produksi minyak sawit Malaysia, yaitu 11,6 juta ton, dimana Malaysia memproduksi 13 juta ton. Kecenderungan ini

Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS

1


2

Pendahuluan

akan terus meningkat sampai tahun 2010, dimana Indonesia akan dapat unggul dalam produksi Crude Palm Oil (CPO) Indonesia tahun 1999-2010. Di samping itu, dilihat dari kebutuhan Gliserol yang semakin meningkat di Indonesia, maka Pabrik Gliserol ini layak didirikan atas dasar pertimbangan: 1. Sebagai pemasok bahan baku untuk industri-industri farmasi dan kosmetik dalam negeri. 2. Mengurangi jumlah impor gliserol sehingga dapat menghemat devisa negara. 3. Memacu tumbuhnya industri lain yang memerlukan gliserol sebagai bahan baku. 4. Membuka lapangan kerja baru.

1.2 Kapasitas Perancangan Dalam mendirikan Pabrik Gliserol ini didasarkan pada beberapa pertimbangan, yaitu: 1.2.1. Prediksi Kebutuhan dalam Negeri Kapasitas Pabrik Gliserol ditentukan berdasarkan kebutuhan impor dalam negeri yang berasal dari negara lain. Hal ini dapat dilihat dalam tabel di bawah ini: Tabel 1.1. Data Kebutuhan Impor Gliserol Tahun 2001-2005 No

Tahun

Kebutuhan Impor (ton/tahun)

1

2000

59.266

2

2001

232.252

3

2002

74.326

4

2003

5

2004

83.833 66.348

6

2005

215.089 (Badan Pusat Statistik, 2000-2006)



3

Pendahuluan

Berdasarkan tabel 1.1 di atas, maka dapat dibuat suatu persamaan K apas itas Im por (Ton/Ta hun)

linier agar dapat memperkirakan kebutuhan gliserol di Indonesia pada tahun 2012. 4

3

2

y = -6356.8x + 5E+07x - 2E+11x + 2E+14x - 1E+17 R2 = 0.8533

250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 0 1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Tahun

Gambar 1.1 Grafik Kebutuhan Impor Gliserol di Indonesia

Dari grafik di atas, dapat diperoleh persamaan linier yaitu y = -6356,8 x4 + 5.107 x3 - 2.1011 x2 + 2.1014 x -1017. Sehingga, dapat diperkirakan kapasitas impor Gliserol pada tahun 2012 adalah 200,262 ton/tahun.

1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku untuk memproduksi Gliserol adalah CPO (Crude Palm Oil) dan air. Dilihat dari ketersediaan bahan bakunya di Indonesia, maka Pabrik Gliserol ini layak didirikan di Indonesia, mengingat Indonesia termasuk salah satu negara penghasil minyak kelapa sawit terbesar di dunia.

1.2.3. Kapasitas Minimal Dari Faith Keyes, 1961, 4 ed. “Industrial Chemicals” diperoleh kapasitas yang menguntungkan untuk Pabrik Gliserol antara 6.000-600.000 ton/tahun.



4

Pendahuluan

Kapasitas Pabrik Gliserol yang telah berdiri, antara lain: Tabel 1.2. Data Kapasitas Pabrik Gliserol yang Telah Berdiri No.

Penghasil Gliserol

Kapasitas (Ton/tahun)

1.

Cognis, Cincinnati, Ohio.

29.483,506

2.

Colgate-Palmolive, Jeffersonville, Ind.

9.071,848

3.

Crompton, Mapleton, Ill.

9.071,848

4.

Crompton, Memphis, Tenn.

13.607,772

5.

Dial, Montgomery, Ill.

13.607,772

6.

Dow, Freeport, Texas.

63.502,936

7.

Lever, Hammond, Ind.

11.339,81

8.

Lonza, Painesville, Ohio.

9.071,848

9.

907,1848

10.

Marietta American, Olive Branch, Mississipi. Procter & Gamble, Ivorydale, Ohio.

68.038,86

11.

Starchem, Fostoria, Texas.

9.071,848

12.

Uniqema, Chicago, Ill.

15.875,734

Ketiga data di atas dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan kapasitas rancangan Pabrik Gliserol ini. Oleh karena itu, dari ketiga data di atas, ditetapkan kapasitas rancangan Pabrik Gliserol yang layak didirikan pada tahun 2012 sebesar 44.000 ton/tahun.

1.3 Pemilihan Lokasi Pemilihan lokasi pabrik akan sangat menentukan kelangsungan dan perkembangan suatu industri. Berdasarkan pengamatan, Rokan Hilir, Riau, dirasa cocok sebagai tempat untuk mendirikan Pabrik Gliserol. Secara teoritis, pemilihan lokasi pabrik didasarkan pada 2 faktor, yaitu faktor utama dan faktor pendukung.



5

Pendahuluan

1.3.1

Faktor Utama dalam Pemilihan Lokasi Pabrik 1. Sumber Bahan Baku Berdasarkan data statistik (BPS Semarang, 2002), Rokan Hilir, Riau merupakan daerah terbesar penghasil Crude Palm Oil (CPO). Bahan baku diperoleh dari beberapa pabrik yang berlokasi di Rokan Hilir, Riau. Pabrik-pabrik tersebut antara lain: a. PT GUNUNG MAS RAYA b. PT LAHAN TANI SAKTI c. PT SALIM IFO MAS PRATAMA d. PT TUNGGAL MITRA PLANTATION

2. Letak Pasar Gliserol merupakan bahan baku yang secara luas digunakan dalam industri, antara lain: 1. Industri farmasi, 2. Industri bahan makanan dan monogliserida, 3. Industri sabun dan pasta gigi, 4. Industri bahan peledak, 5. Industri rokok, 6. Industri kimia lain (Alkil resin, Cellophone, pelumas, keramik, produk fotografi dan kosmetik). Secara astronomis, Propinsi Riau terletak di 1 o31’-2o25’ LS dan 100 o-105oBT serta 6o45’-1o45’ BB. Pada Atlas Indonesia, dapat dilihat letak propinsi Riau yang sangat strategis, yaitu dekat dengan Selat Malaka, yang merupakan pintu gerbang perdagangan Asia Tenggara khususnya, dekat dengan Pulau Batam yang terkenal dengan pusat industri, dekat dengan negara Malaysia dan Singapura yang merupakan negara tetangga terdekat yang mempunyai banyak industri. mempunyai industri. Dilihat dari letaknya yang banyak berdekatan Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


6

Pendahuluan

dangan lokasi industri yang lain, sangat menguntungkan bila didirikan pabrik di daerah Riau, akan lebih memudahkan untuk pemasaran produk, baik ekspor maupun impor.

Lokasi Pendirian Pabrik Gliserol

Gambar 1.2. Peta Lokasi Pendirian Pabrik

3. Fasilitas Transportasi  Transportasi Darat Wilayah Riau bila dilihat dari Atlas Indonesia, tampak bahwa Riau merupakan wilayah dataran rendah. Sehingga, untuk transportasi darat berupa jalan raya sudah cukup memadai. Distribusi produk melalui darat dapat dilakukan,



7

Pendahuluan

terutama untuk pemasaran produk Gliserol ke daerah-daerah yang dapat dijangkau dengan jalur darat.  Transportasi Laut Riau memiliki pelabuhan laut utama, yaitu Pelabuhan Bengkalis, yang letaknya di ujung utara Propinsi Riau, di Selat Malaka. Adanya pelabuhan ini memudahkan untuk distribusi produk Gliserol.  Transportasi Udara Fasilitas transportasi udara yang ada di Riau adalah Bandar Udara Simpang Tiga yang berada di ibukota Propinsi Riau, Pekanbaru. Dengan memanfaatkan fasilitas transportasi udara dapat juga memperlancar distribusi produk Gliserol.

4. Tenaga Kerja Riau merupakan salah satu daerah yang menjadi tujuan bagi para tenaga kerja, karena letak Riau yang begitu strategis sebagai kawasan industri Sumatera.

5. Utilitas Fasilitas utilitas meliputi penyediaan air, bahan bakar dan listrik. Kebutuhan listrik dapat dipenuhi dengan listrik dari PLN (Perusahaan Listrik Negara). Untuk sarana penyediaan air dapat diperoleh dari air sungai. Di Propinsi Riau banyak terdapat sungai, seperti Sungai Rokan, Sungai Tapung, Sungai Mandau, Sungai Batang Inderagiri, Sungai Siak, Sungai Kampar dan masih banyak lagi. Untuk penyediaan air di Pabrik Gliserol ini, dipilih dari sungai Rokan (baik Sungai Rokan Kanan maupun Sungai Rokan Kiri), karena lokasi pendirian Pabrik Gliserol berada di daerah Rokan Hilir yang dekat dengan lokasi pemasok CPO dan lebih dekat dengan palabuhan.



8

Pendahuluan

Sedangkan bahan bakar industri berupa minyak bumi, dapat dipasok dari Dumai, yang terdapat tambang minyak bumi.

1.3.2

Faktor Pendukung dalam Pemilihan Lokasi Pabrik 1. Harga Tanah dan Gedung Riau bukan daerah metropolis, sehingga harga tanah dan bangunan di Riau diperkirakan masih dapat dijangkau. Daerah Riau merupakan dataran rendah yang banyak memiliki alam sungai dan rawa. 2. Kemungkinan Perluasan Pabrik Riau merupakan daerah yang belum padat penduduk, daerahnya banyak rawa, sehingga dimungkinkan masih banyak terdapat lahan yang dapat dimanfaatkan untuk perluasan area pabrik. 3. Tersedianya Fasilitas Servis Banyaknya

industri

yang

telah

berdiri

di

Riau,

membuktikan bahwa fasilitas servis di Riau cukup memadai, atau setidaknya tidak begitu sulit untuk memperoleh fasilitas servis. Selain itu, letaknya yang strategis untuk industri akan semakin mempermudah dalam hal fasilitas servis. 4. Tersedianya Air yang Cukup Air untuk proses dalam pabrik, dapat menggunakan air sungai. Di

Propinsi Riau banyak terdapat sungai, seperti Sungai

Rokan (400 km), Sungai Tapung, Sungai Mandau, Sungai Batang Inderagiri (500 km), Sungai Siak (300 km), Sungai Kampar (400 km) dan masih banyak lagi. Sungai yang dipilih untuk penyediaan air di Pabrik Gliserol adalah yang paling dekat dengan lokasi pabrik, yaitu Sungai Rokan (baik Sungai Rokan Kanan maupun Sungai Rokan Kiri). (Kantor Statistik Propinsi Riau, 1993)



9

Pendahuluan

5. Peraturan Pemerintah Daerah Setempat Peraturan Pemerintah Daerah Riau untuk pendirian industri, tidak merugikan bagi berdirinya industri di Riau. Hal ini dibuktikan dengan banyaknya industri yang telah berdiri di Propinsi Riau. 6. Iklim Daerah Riau beriklim tropis basah dengan rata-rata curah hujan berkisar antara 2000-3000 mm per tahun yang dipengaruhi oleh musim kemarau dan musim hujan. (Kantor Statistik Propinsi Riau, 1993) 7. Keadaan Tanah Jenis tanah di daerah Riau adalah beragam, dari luas 9.456 juta Ha sebagian besar jenis tanahnya adalah Organosol, yaitu 4.827 juta Ha lebih (51,06%), kemudian jenis tanah Pedsolik merah kuning 3.163 juta Ha lebih (33,45%) dan sisanya 0,569 juta Ha adalah jenis tanah lainnya. Keadaan tanah di Riau relatif stabil dan berupa dataran rendah, sehingga tidak ada kendala untuk didirikan pabrik di Riau. (Kantor Statistik Propinsi Riau, 1993)

1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1

Proses Pembuatan Berdasarkan Shreve’s Chemical Process Industries (1986), ada 3

cara pembuatan Gliserol. Penggolongan ini didasarkan pada perbedaan bahan baku yang digunakan. Ketiga cara itu antara lain: 1. Twitchell Pada proses ini minyak dihidrolisa dengan menggunakan proses batch pada suhu 100-105oC, tekanan vakum, konversi yang diperoleh 85-98% dengan kemurnian gliserol 5-15% dan waktu tinggal 12-48 jam. Proses ini menggunakan katalis katalis alkyl aryl sulfonic acid atau cycloaliphatic sulfonic acid. Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


10

Pendahuluan

Dalam proses ini, proses hidrolisis dilakukan dengan 2 stage berlawanan arah, menggunakan reaktor tangki berpengaduk. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

CH2RCOO CHRCOO

CH2OH + 3 H 2O

CH2RCOO Trigliserida

CHOH +

3RCOOH

CH2OH air

gliserol

asam lemak

Gliserol akan dipisahkan dari asam lemak melalui bagian bawah tangki hidrolisis. Sedangkan asam lemak bersama katalis akan keluar melalui bagian atas. Hasil bawah reaktor disebut sweet water dengan kandungan gliserol sekitar 15%. Untuk menetralkan asam lemak yang terbawa dan memekatkan gliserol sampai konsentrasi yang dikehendaki dilakukan proses lanjutan yaitu netralisasi, filtrasi, evaporasi, distilasi, dan kondensasi. Adapun kelebihan proses ini antara lain: a. Temperatur dan tekanan rendah. b. Biaya awal rendah, karena alat yang dibutuhkan mudah dan murah. Sedangkan kelemahannya antara lain: a. Perlu adanya pengendalian katalis. b. Waktu reaksi lama. c. Untuk persediaan bahan baku harus segera disuling untuk menghindari kontaminasi katalis. d. Terjadi penguapan yang tinggi dan bertendensi membentuk asam yang berwarna gelap.



11

Pendahuluan

e. Membentuk lebih dari satu tahapan untuk mendapatkan hasil yang baik, serta konsentrasi gliserol yang tinggi. f. Tidak dapat beradaptasi dengan pengendalian yang otomatis serta biaya karyawan yang tinggi. g. Proses hanya menguntungkan untuk skala kecil.

2. Batch Autoclave Proses ini meliputi hidrolisis asam lemak dengan air pada fase cair dengan menggunakan katalis Seng Oksida (ZnO) dan Magnesium Oksida (MgO) atau tanpa katalis. Proses ini akan memberikan konversi sebesar 98%. Reaksi hidrolisis tanpa katalis berlangsung pada suhu 220-240oC dan tekanan 29-31 atm dengan waktu tinggal 2-4

jam.

Reaksi

hidrolisis

dengan

menggunakan

katalis

berlangsung pada suhu 150-175oC dan tekanan 52-100 atm dengan waktu tinggal selama 5-10 jam. Kelebihan proses ini adalah: a. Waktu tinggal lebih sedikit dibanding dengan Proses Twitchell. b. Adanya pengendalian katalis. c. Biaya awal lebih murah, untuk produksi berkapasitas rendah. Kelemahan proses ini antara lain: a. Reaksi lebih lama jika dibandingkan dengan proses kontinyu. b. Biaya karyawan tinggi. c. Tidak dapat beradaptasi dengan pengendalian yang otomatis, seperti halnya proses kontinyu. d. Proses ini membutuhkan lebih dari 1 tahapan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik serta gliserol yang mempunyai konsentrasi tinggi. Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


12

Pendahuluan

3. Continuous Pada proses ini, minyak dihidrolisis pada suhu 250oC dan tekanan 41-48 atm. Proses ini memberikan konversi 97-99% dengan waktu tinggal 2-3 jam. Reaksi hidrolisis dapat berlangsung dengan atau tanpa katalis.

Adapun kelebihan dari proses ini adalah: a. Proses tidak membutuhkan ruangan yang besar. b. Kualitas produk beragam. c. Asam lemak yang dihasilkan mempunyai konsentrasi tinggi. d. Harga labor rendah. e. Proses lebih akurat, karena pengendalian dilakukan secara otomatis. f. Biaya tahunan rendah. Sementara, kelemahannya antara lain: a. Biaya awal produksi tinggi. b. Kemampuan mengoperasikan besar. c. Tekanan dan suhu yang dibutuhkan tinggi.

Proses ini dijalankan dalam reaktor lawan arah pada suhu dan tekanan tinggi. Reaksi yang terjadi pada reaktor sama dengan yang terjadi pada proses Twitchell, bedanya tidak menggunakan katalisator. Jenis reaktornya pun berbeda, yaitu berupa menara dengan ketinggian tertentu. Hasil atas dan bawah reaktor serupa dengan hasil pada proses Twitchell. Produk gliserol diambil dari bawah reaktor dan selanjutnya dipekatkan dengan menggunakan multiplate effect evaporator. Proses selanjutnya adalah penetralan kandungan asam lemak yang masih tersisa dengan basa, kemudian difiltrasi untuk memisahkan produk gliserol dari endapan garam. Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


13

Pendahuluan

Gliserol yang dihasilkan selanjutnya tentu telah berkurang kemurniannya karena adanya air dari larutan basa penetral, dari reaksi penetralannuya sendiri dan dari air pencuci di filter. Oleh karena itu, perlu dipekatkan lagi dengan sebuah evaporator sebelum disimpan di tangki produk.

1.4.2

Kegunaan Produk Kegunaan gliserol antara lain: 1. Kosmetik Digunakan

sebagai

body

agent,

emollient,

humectant,

lubricant, solven. Biasanya dipakai untuk skin cream and lotion, shampoo and hair conditioners, sabun dan detergen 2. Dental Cream Digunakan sebagai humectant. 3. Peledak Digunakan untuk membuat nitrogliserin sebagai bahan dasar peledak. 4. Industri Makanan dan Minuman Digunakan sebagai solven, emulsifier, conditioner, freeze, preventer and coating serta dalam industri minuman anggur. 5. Industri Logam Digunakan

untuk

pickling,

quenching,

stripping,

electroplatting, galvanizing dan solfering. 6. Industri Kertas Digunakan sebagai humectant, plasticizer, dan softening agent. 7. Industri Farmasi Digunakan untuk antibiotik dan kapsul. 8. Fotografi Digunakan sebagai plasticizing.



14

Pendahuluan

9. Resin Digunakan untuk polyurethanes, epoxies, pthalic acid dan maleic acid resin. 10. Industri Tekstil Digunakan untuk lubricating, antishrink, waterproofing dan flameproofing. 11. Tobacco Digunakan sebagai humectant, softening agent dan flavor enhancer.

Berikut ini adalah persentase pemakaian gliserol untuk keperluan indutri, yaitu: 1. Alkyd resin 36% 2. Cellophone 17% 3. Untuk kebutuhan obat-obatan dan pasta gigi 16% 4. Industri tembakau 13% 5. Monogliserides dan bahan makanan 3% 6. Bahan peledak 5% 7. Untuk penggunaan lain (seperti pelumas, sabun detergen, keramik, produk fotografi, dan kosmetik) 14%. (Kirk Othmer, 1966)

1.4.3

Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk 1. Crude Palm Oil (CPO)  Sifat Fisika Rumus Molekul

: CH2COOR CHCOOR CH2COOR



15

Pendahuluan

Rumus Kimia

: C 3H5(COOR) 3

Berat Molekul

: 847,28 g/mol

Titik Didih

: 298oC

Titik Beku

: 5 oC

Specific Gravity (37,8oC)

: 0,9

Densitas

: 0,895 g/cm 3

Panas Jenis

: 0,497 kal/g oC

Angka Sabun

: 198

Angka Asam

:8

Tegangan Muka

: 35,4 dyne/cm (20 oC) 27,3 dyne/cm (60 oC)

Kenampakan

: Cairan kuning jingga

Kemurnian

: 98%

Impuritas

: 2% (Ketaren, 1986)

 Sifat Kimia a. Hidrolisis Reaksi

hidrolisis

antara

minyak

dan

air

akan

menghasilkan asam lemak dan gliserol, menurut reaksi: C3H5(COOR)3 + H 2O  C3H5(OH)3 + 3HOOCR

b. Esterifikasi Esterifikasi

asam

lemak

adalah

kebalikan

dari

hidrolisis, dibuat secara lengkap secara kontinyu penyingkiran air dari zona reaksi. c. Interesterifikasi Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol


secara

langsung

dengan

lemak

untuk


16

Pendahuluan

menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis alkali. Reaksinya adalah sebagai berikut: C3H5(COOR)3+3CH3OH

3CH3OOCR+ C3H5(OH)3

Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. d. Saponifikasi Jika

lemak

direaksikan

dengan

alkali

untuk

menghasilkan gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali maka reaksinya sebagai berikut: C3H5(COOR)3 + 3NaOH

C3H5(OH)3 + 3NaOOCR

Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada industri sabun. (Daniel Swern, 1982) 2. Air  Sifat Fisika Rumus Molekul

: H–O –H

Rumus Kimia

: H2O

Berat Molekul

: 18, 0153 g/mol

Titik Didih

: 100 oC

Titik Beku

: 0 oC

Temperatur Kritis

: 374,15oC

Tekanan Kritis

: 218,3074 atm

Densitas

: 0,998 g/cm3 (cair, 20oC) 0,92 g/cm3 (padatan)

Panas Jenis

: 0,9995 kal/goC

Kenampakan

: Cairan jernih

Kemurnian

: 100% (ChemCad 5.7)



17

Pendahuluan


hidrolisis

antara

minyak

dan

air

akan

menghasilkan asam lemak dan gliserol, menurut reaksi: C3H5(COOR)3 + H 2O

C3H5(OH)3 + 3HOOCR

3. Gliserol  Sifat Fisika Rumus Molekul

: CH2OH CHOH CH2OH

Rumus Kimia

: C3H5(OH) 3

Nama Lain

: 1,2,3-Propanatriol 1,2,3-Trihidroksipropana Gliserin Gliseritol Glycyl Alcohol (www.wikipedia.com)


Berat Molekul

: 92,095 g/mol

Titik Didih

: 290oC

Titik Leleh

: 18oC

Temperatur Kritis

: 451,85 oC

Tekanan Kritis

: 65,82778 atm

Specific Gravity (25oC)

: 1,262

Densitas

: 1,261 g/cm3

Viskositas

: 1,5 Pa.s

Panas Jenis

: 0,497 kal/g oC

Energi

: 4,32 kkal/g


18

Pendahuluan

Flash Point

: 160 oC

Kenampakan

: Cairan kuning pucat (Chemcad 5.7)

Kemurnian

: 99%

Impuritas

: Air

1%

(www.jtbaker.com/msds/w/0600.htm)  Sifat Kimia a. Hidrolisis Reaksi

hidrolisis

antara

minyak

dan

air

akan


C3H5(OH)3 + 3HOOCR

b. Saponifikasi Jika

lemak

direaksikan

dengan

alkali

untuk

menghasilkan gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali maka reaksinya sebagai berikut: C3H5(COOR)3 +3NaOH

C3H5(OH)3 + 3NaOOCR

Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada industri sabun. c. Interesterifikasi Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol

secara

langsung

dengan

lemak

untuk


3CH3OOCR+ C3H5(OH)3

Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. (Swern, 1982)



19

Pendahuluan

4. Asam Lemak  Sifat Fisika O Rumus Molekul

: R – C - OH

Rumus Kimia

: RCOOH

Berat Molekul

: 283,7667 g/mol

Titik Didih

: 215oC (pada 15mmHg)

Titik Leleh

: 63-64oC

Densitas

: 0,853 g/cm3 (pada 62oC) (Chemcad 5.7)

Kenampakan

: Cairan kuning muda

Kelarutan

: Tak larut dalam air

Kemurnian

: 88%

Impuritas

: CPO

3%

Air

9%


hidrolisis

antara

minyak

dan

air

akan


C3H5(OH)3 + 3HOOCR

b. Saponifikasi Jika

lemak

direaksikan

dengan

alkali

untuk

menghasilkan gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali maka reaksinya sebagai berikut: C3H5(COOR)3+ 3NaOH

C3H5(OH)3 + 3NaOOCR

Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada industri sabun. c. Interesterifikasi Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS

secara

langsung

dengan

lemak

untuk


20

Pendahuluan


3CH3OOCR+ C3H5(OH)3

Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. (Daniel Swern, 1982)

Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada industri sabun. d. Interesterifikasi Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol

secara

langsung

dengan

lemak

untuk

menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis alkali. Reaksinya adalah sebagai berikut: C3H5(COOR)3+3CH 3OH

3CH3OOCR+ C3H5(OH)3

Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. (Daniel Swern, 1982) Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol

secara

langsung

dengan

lemak

untuk

menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis alkali. Reaksinya adalah sebagai berikut: C3H5(COOR)3+3CH 3OH

3CH3OOCR+ C3H5(OH)3

Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. (Daniel Swern, 1982



21

Deskripsi Proses

BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Produk dan Bahan Baku 2.6.1. Produk 1. Gliserol Rumus Molekul

: CH2OH CHOH CH2OH

Rumus Kimia

: C 3H5(OH) 3

Nama Lain

: 1,2,3-Propanatriol 1,2,3-Trihidroksipropana Gliserin Gliseritol Glycyl Alcohol (www.wikipedia.com)

Berat Molekul

: 92,095 g/mol

Titik Didih

: 290 oC

Titik Leleh

: 18 oC

Specific Gravity (25oC)

: 1,262

Densitas

: 1,261 g/cm3

Viskositas

: 1,5 Pa.s (Chemcad 5.7)

Panas Jenis

: 0,497 kal/g oC

Kenampakan

: Cairan kuning pucat

Kemurnian

: 99%

Impuritas

: Air

1%

(www.jtbaker.com/msds/w/0600.htm)

2. Asam Lemak Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS

21 O


22

Deskripsi Proses

Rumus Molekul

: R – C - OH

Rumus Kimia

: RCOOH

Berat Molekul

: 283,7667 g/mol

Titik Didih

: 215oC (pada 15mmHg)

Titik Leleh

: 63-64oC

Densitas

: 0,853 g/cm3 (pada 62oC) (Chemcad 5.7)

Kenampakan

: Cairan kuning muda

Kelarutan

: Tak larut dalam air

Kemurnian

: 88%

Impuritas

: CPO

3%

Air

9%

2.6.2. Bahan Baku 1. Crude Palm Oil (CPO) Rumus Molekul

: CH2COOR CHCOOR CH2COOR

Rumus Kimia

: C 3H5(COOR) 3

Berat Molekul

: 847,28 g/mol

Titik Didih

: 298 oC

Titik Beku

: 5 oC

Specific Gravity (37,8oC)

: 0,9

Densitas

: 0,895 g/cm 3

Panas Jenis

: 0,497 kal/g oC

Kenampakan

: Cairan kuning jingga

Kemurnian

: 98%

Impuritas

: Air

2% (Ketaren, 1986)

2. Air Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


23

Deskripsi Proses

Rumus Molekul

:H–O–H

Rumus Kimia

: H2O

Berat Molekul

: 18,0153 g/mol

Titik Didih

: 100 oC

Titik Beku

: 0 oC

Temperatur Kritis

: 374,15oC

Tekanan Kritis

: 218,3074 atm

Densitas

: 0,998 g/cm 3 (cair, 20oC) 0,92 g/cm3 (padatan)

Panas Jenis

: 0,9995 kal/g oC

Kenampakan

: Cairan jernih

Kemurnian

: 100% (ChemCad 5.7)

2.2. Konsep Proses 2.6.1. Dasar Reaksi Reaksi yang terjadi pada pembentukan gliserol adalah: C3H5(COOR)3 + 2H 2O  C3H5(OH)3 + 3RCOOH Trigliserida

Air

Gliserol

Asam Lemak

2.6.2. Mekanisme Reaksi Dalam proses gliserol terdapat senyawa ester trigliserida yang merupakan penyusun utama minyak nabati dan hewani. Reaksi trigliserida dan air menjadi gliserol dan asam lemak antara lain sebagai berikut: CH2RCOO CHRCOO

CH2OH +3 H 2O


+

3RCOOH

CH2OH Air

Dapat ditulis menjadi: Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS

CHOH

Gliserol

Asam lemak


24

Deskripsi Proses

C3H5(COOR)3 + 2H 2O  2RCOOH + C3H5COOR(OH)2 Trigliserida

Air

Asam Lemak

Monogliserida

C3H5COOR(OH) 2 + H2O  RCOOH + C3H5(OH)3 Monogliserida

Air

Asam Lemak Gliserol

Reaksi ini terjadi pada suhu 260oC dan tekanan 55 bar. Proses ini memberikan konversi 97% dengan waktu tinggal 3 jam. (Lurgi, 2007)

2.6.3. Tinjauan Termodinamika Reaksi hidrolisis CPO merupakan reaksi endotermis. Konsep tinjauan termodinamika dari reaksi pembuatan gliserol ditinjau dari reaksi utamanya, yaitu:

CH2RCOO CHRCOO

CH2OH +

3 H2O


CHOH

+

3RCOOH

CH2OH Air

Gliserol

Asam lemak

Untuk mengetahui reaksi berlangsung secara eksotermis atau endotermis, dapat dihitung dengan persamaan: ΔHro= H˚ f(p) - H˚ f(r) Dimana: Hºf C3H5(COOR) 3 = -382,456 kal/gmol Hºf H2O

= -68,317 kal/gmol

Hºf RCOOH

= -138,642 kal/gmol

Hºf C3H5(OH) 3

= -159,10 kal/gmol



25

Deskripsi Proses

Hºr = [3(Hºf RCOOH) + 1(Hºf C3H5(OH)3)] - [1(Hº f C3H5(COOR)3) + 3(Hºf H2O)] Hºr = [3(-138,642) + 1(-159,10)] - [1(-382,456) + 3(-68,317)] Hºr = 12,321 kal/gmol Harga H yang positif menunjukkan bahwa reaksi yang terjadi merupakan reaksi endotermis yaitu reaksi yang menyerap panas atau membutuhkan panas, sehingga untuk menjaga agar reaksi tetap berlangsung pada kondisi proses perlu ditambahkan panas.

Untuk mengetahui apakah reaksinya irreversible atau reversible (harga K) dapat dihitung dengan persamaan konstanta kesetimbangan berikut: ΔGro = - RT ln K (Gr ) Ln K  RT  1  1  (Gr )          T  T  Ln K 0 R 1   2    Ln K A

Keterangan: ΔGr

= Energi Gibbs (kal/mol)

K0

= Konstanta kesetimbangan pada suhu referensi

K1

= Konstanta kesetimbangan pada suhu operasi

T1

= Temperatur operasi

T2

= Temperatur referensi

R

= Tetapan gas (1,987 kal/mol.K)

Gºf C3H5 (COOR)3 = - 84,842 kal/gmol Gºf H2O

= - 59,690 kal/gmol

Gºf RCOOH

= - 90,098 kal/gmol

Gºf C3H5(OH) 3

= -113,650 kmol/gmol



26

Deskripsi Proses

Gºr = [3(Gº f RCOOH) + 1(Gºf C3H5(OH)3)] - [1(Gºf C3H5 (COOR)3) + 3(Gº f H2O)] Gºr = [3(- 90,098) + 1(- 113,650)] - [1(- 84,842) + 3(- 59,690)] Gºr = -120,032 kal/gmol Gºr = -RT.ln K -120,032 kal/gmol = -1,987 kal/gmol K. (298 K). ln K ln K = -0,2027 K = 1,2247 Pada T = T operasi ln

ln

K operasi K 298

ΔG T Tref  x R T x Tref

K operasi - 120,032 563,15 298,15  x 1,2247 1,987 563,15 x 298,15

Koperasi

= 1,03199

Dari persamaan reaksi hidrolisis minyak di atas, terlihat bahwa reaksi tersebut merupakan reaksi yang reversibel, sehingga agar reaksi tetap berjalan ke kanan dapat dilakukan dengan menggunakan kemurnian reaktan yang tinggi atau memperbesar jumlah reaktan yang bereaksi dalam hal ini air dibuat berlebihan (excess) sehingga kesetimbangan akan bergeser ke kanan.

2.6.4. Tinjauan Kinetika Persamaan reaksi hidrolisis minyak di atas disederhanakan menjadi : k1

A+B

k2

C+D

Reaksi hidrolisis minyak merupakan reaksi reversibel namun karena kecepatan reaksi ke kanan jauh lebih besar daripada kecepatan reaksi ke kiri maka pada proses hidrolisis minyak selalu dianggap bahwa reaksinya meruapakan reaksi irreversibel (Kirk Othmer, 1985).



27

Deskripsi Proses

Ditinjau dari segi kinetika, kecepatan reaksi proses hidrolisa pembentukan gliserol dapat ditulis dalam persamaan: (-ra) = k1Ca Cb – k2CcCd k K= 1 k2 Maka jika kedua persamaan tersebut digabung menjadi: (-ra ) = k1 [CaCb Untuk harga K yang besar maka

1 CcCd ] K 1 CcCd mendekati nol dan dapat K

diabaikan, sehingga persamaan menjadi: (-ra ) = k1CaCb

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan oleh Khairat, Syamsu Herman diperoleh harga: α

= 1,3828-1,4147 (rata-rata 1,4)

β

= 0,5897-0,6274 (rata-rata 0,6)

Dari persamaan di atas, diperoleh konstanta kecepatan reaksi: k A.e E / RT

Dengan, k

= Konstanta kecepatan reksi

E

= Energi aktivasi

R

= Tetapan gas murni

T

= Suhu

A

= Frekuensi tumbukan k = 9,295 x 107 e(-10834 ,94/T) (Khairat, 2004)

Saat T = 523 K, berarti dari persamaan konstanta kecepatan reaksi (k) di atas, diperoleh k = 0,0935.



28

Deskripsi Proses

2.3. Langkah Proses Pada perancangan ini yang digunakan adalah proses Continuous Splitting. Kondisi operasi proses adalah pada temperatur 260 oC dan tekanan 55 bar. Proses pengolahan sampai produk akhir yang berupa Fliserol, melewati beberapa tahapan utama yaitu: A. Persiapan Bahan Baku B. Proses Continuous Fat Splitting C. Pemurnian Gliserol

2.6.2.

Tahap Persiapan Bahan Baku Bahan baku berupa CPO (Crude Palm Oil) diperoleh dari PT. Salim Ifo Mas Pratama, Rokan Hilir, Riau menggunakan pipa. Untuk mengatur kestabilan laju alir CPO (Crude Palm Oil) yang masuk ke dalam Fat Splitting Column, maka aliran dari pipa dimasukkan ke dalam tangki penampung sementara yang berbentuk silinder vertikal dengan flat bottom conical roof (T-01) dengan waktu penyimpanan selama 24 jam. Bahan baku CPO (Crude Palm Oil) dipompa sampai tekanan 55 bar dan dinaikkan suhunya dengan Heat Exchanger Shell and Tube dengan media pemanas saturated steam pada suhu 275,54 oC sehingga suhunya naik menjadi 260 oC. Bahan baku berupa air diperoleh dari Sungai Ogan Komering, Rokan Hilir, Riau melalui pipa, dengan terlebih dahulu diproses di Unit Utilitas, untuk menghilangkan kandungankandungan pengotor maupun logam di dalamnya.Bahan baku alir dialirkan melalui pipa. Sebelum masuk ke Fat Splitting Column, air dipompa sampai tekana 55 bar dan dinaikkan suhunya dengan Heat Exchanger Shell and Tube dengan media pemanas saturated steam pada suhu 275,54o C sehingga suhunya naik menjadi 260oC.



29

Deskripsi Proses

2.6.3.

Proses Continuous Fat Splitting Reaksi antara CPO (Crude Palm Oil) dengan air berlangsung dalam reaktor yang disebut sebagai Fat Splitting Column, yaitu berupa reaktor menara lawan arah yang beroperasi pada suhu 260 oC dan tekanan 55 bar. Reaksi yang terjadi terjadi adalah reaksi endotermis, sehingga diperlukan pemanas berupa steam dalam Fat Splitting Column. Produk atas Fat Splitting Column berupa Asam Lemak dengan kadar 88% dimanfaatkan sebagai penghasil steam dengan memanfaatkan panasnya dalam Waste Heat Boiler (WHB-01), kemudian diturunkan tekanannya menjadi 1 atm dengan Expansion Valve (E-03). Produk Gliserol diambil dari bawah menara, dan selanjutnya masuk ke unit pemurnian produk.

2.6.4.

Pemurnian Gliserol Produk Fat Splitting Column bagian bawah berupa Sweet Water (Gliserol dengan kadar 12%) masuk ke Evaporator mulltiefek (EV-01, EV-02, EV-03) untuk diuapkan sebagian air yang terkandung di dalamnya, sehingga kadarnya naik menjadi 75%. Gliserol yang keluar dari Evaporator selanjutnya masuk ke dalam Tangki Berpengaduk (TB-01) untuk ditambahkan NaOH 0,5%. Penambahan NaOH 0,5% ini bertujuan untuk menyabunkan Asam Lemak yang terkandung dalam larutan gliserol tersebut, sehingga output dari Tangki Berpengaduk (TB-01) ini sudah tidak mengandung pengotor berupa Asam Lemak lagi. Selanjutnya, output dari Tangki Berpengaduk (TB-01) ini masuk ke Menara Distilasi Packing (MD-01) untuk memisahkan gliserol dengan sabun, sekaligus untuk memurnikan gliserol sehingga diperoleh kadar 99%. Gliserol output dari Menara Distilasi (MD-01) berupa Gliserol 99% selanjutnya masuk ke Bleaching Tank (BT-01) yang



30

Deskripsi Proses

berupa tangki berpengaduk untuk dijernihkan warnanya dengan Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02).

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02).

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


31

Deskripsi Proses

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.6.1.

Neraca Massa A. Neraca Massa Total Tabel 2.1. Neraca Massa Total

No

Komponen

Input (kg/jam)

Output (kg/jam)

Arus 1

Arus 2

Arus 7

Arus 11

Arus 3

Arus 6

Arus 9

Arus 12

Arus 14

Arus 15

54910,62

-

-

-

1647,32

-

-

-

-

-

1120,62

44824,99

16969,55

-

5084,17

35534,08

18882,22

-

-

55,56

1

CPO

2

Air

3

Asam Palmitat

-

-

-

-

21021,97

-

-

-

-

-

4

Asam Stearat

-

-

-

-

2121,81

-

-

-

-

-

5

Asam Oleat

-

-

-

-

21594,43

-

-

-

-

-

6

Asam Linoleat

-

-

-

-

4706,41

-

-

-

-

-

7

Asam Miristat

-

-

-

-

851,67

-

-

-

-

-

8

Gliserol

-

-

-

-

-

-

-

-

5500,00

9

NaOH

-

-

85,27

-

-

-

-

-

-

10

Sabun

-

-

-

-

-

-

-

-

-

11

Activated Charcoal

-

-

-

83,33

-

-

-

83,29

0,04

-

56031,21

44824,99

17054,82

83,33

57027,77

35534,08

19793,64

83,29

0,04

5555,56

Sub Total TOTAL


117994,39

289,47 621,95

117994,39


32

Deskripsi Proses

B. Neraca Massa Alat 1. Fat Splitting Column (R-01) Tabel 2.2. Neraca Massa Fat Splitting Column No

Input (kg/jam)

Komponen

Arus 1 1.

CPO

2.

Air

3.

Asam Palmitat

-

4.

Asam Stearat

5.

Arus 2

54910,62

Output (kg/jam) Arus 3

-

1120,62

Arus 4

1647,32 5084,17

37463,91

-

21021,97

240,36

-

-

2121,81

24,26

Asam Oleat

-

-

21594,43

246,91

6.

Asam Linoleat

-

-

4706,41

53,81

7.

Asam Miristat

-

-

851,67

9,74

8.

Gliserol

-

-

-

Sub Total

44824,99

-

56031,24

TOTAL

44824,99

5789,47

57027,77

100856,23

43828,46

100856,23

2. Evaporator (EV-01) Tabel 2.3. Neraca Massa Evaporator No

Komponen

Input (kg/jam) Arus 4


Arus 6

1.

Asam Palmitat

240,36

-

240,36

2.

Asam Stearat

24,26

-

24,26

3.

Asam Oleat

246,91

-

246,91

4.

Asam Linoleat

53,81

-

53,81

5.

Asam Miristat

9,74

-

9,74

6.

Air

7.

Gliserol

37463,91 5789,47

Sub Total

43828,46

Total

43828,46


35534,08

1929,82

-

5789,47

35534,08

8294,38 43828,46


33

Deskripsi Proses

3. Tangki Berpengaduk (TB-01) Tabel 2.4. Neraca Massa Tangki Berpengaduk

No

Input (kg/jam)

Komponen

Arus 6

Output (kg/jam)

Arus 7

Arus 8

1.

Asam Palmitat

240,36

-

-

2.

Asam Stearat

24,26

-

-

3.

Asam Oleat

246,91

-

-

4.

Asam Linoleat

53,81

-

-

5.

Asam Miristat

9,74

-

-

6.

Air

1929,83

-

38,41

7.

Gliserol

5789,47

-

5789,47

8.

NaOH

-

85,27

9.

Air pada NaOH 0.5%

-

16969,55

10. Air Umpan Wash Column

-

-

1929,83

11. Sabun

-

-

621,95

Sub Total

8294,38

Total

16969,55

17054,82

25349,20

25349,20 25349,20

4. Menara Distilasi (MD-01) Tabel 2.5. Neraca Massa Menara Distilasi No

Komponen


1.

Air

2.

Gliserol

3.

Sabun Sub Total Total



Arus 10

18937,78

18882,22

55,56

5789,47

289,47

5500,00

621,95

621,95

25349,19

19793,64

25349,19

25349,19

5555,56


34

Deskripsi Proses

5. Bleaching Tank (BT-01) Tabel 2.6. Neraca Massa Bleaching Tank

Input (kg/jam) No

Komponen

1.

Air

2.

Gliserol

3.

Karbon Aktif

Arus 10

Arus 11

Arus 12

55,56

-

-

55,56

5500,00

-

-

5500,00

-

Sub Total

5555,56

Total


83,33

83,29

0,04

83,33

83,29

5555,60

5638,89

5638,89

6. Filter (F-01) Tabel 2.7. Neraca Massa Filter No

Komponen


1.

Air

2.

Gliserol

3.

Karbon Aktif Sub Total Total


Arus 15

55,56

-

55,56

5500,00

-

5500,00

0,04

0,04

-

5555,60

0,04

5555,56

5555,60

5555,60

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


35

Deskripsi Proses

2.6.2.

Neraca Panas Satuan

: kJ/jam

Suhu Referensi

: 298,15 K

1. Heater-01 (HE-01) Tabel 2.8. Neraca Panas Heater-01 No 1.

Komponen

Input (kJ/jam)

Air

939245,36

Beban Panas

Output (kJ/jam) 46473929,56

45534684,20

Total

46473929,56

46473929,56

2. Heater-02 (HE-02) Tabel 2.9. Neraca Panas Heater-02 No

Komponen

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

1.

CPO

45287,91

66298,69

2.

Air

90850,59

1161848,24

Beban Panas

1092008,43

Total

1128146,93

1128146,93

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir



36

Deskripsi Proses

3. Fat Splitting Column (R-01) Tabel 2.10. Neraca Panas Fat Splitting Column No

Komponen

Input (kJ/jam) Arus 1

1.

CPO

2.

Asam Palmitat

3.

Asam Stearat

4.

Asam Oleat

5.

Asam Linoleat

6.

Asam Miristat

7.

Air

8.

Gliserol

Arus 2

69279,87

10. Beban Pemanas Sub Total

Arus 4

2078,39

-

-

13984359,30

159895,62

-

-

1336088,86

15276,69

-

-

13539069,69

154804,23

-

-

2640477,68

30190,93

-

-

510619,14

5838,36

-

Panas Reaksi

Arus 3

-

1161848,24 46473929,56

Sub Total 9.

Output (kJ/jam)

-

5271195,68 38842057,95 -

1231128,11 46473929,56

-

4122717,42

37283888,75 43330781,21

-

-

98856266,56

-

131765878,85

-

-

-

132997006,96 46473929,56 136140155,31 43330781,21

Total

179470936,51

179470936,51

4. Waste Heat Boiler (WHB) Tabel 2.11. Neraca Panas Waste Heat Boiler No

Komponen

1.

CPO

2.

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

2078,39

1339,58

Asam Palmitat

11835011,64

534557,66

3.

Asam Stearat

1131321,49

51079,32

4.

Asam Oleat

11467577,33

525481,97

5.

Asam Linoleat

2233170,25

101897,80

6.

Asam Miristat

432024,32

19562,73

7.

Air

4443492,86

212918,88

Sub Total 8.

Beban Panas Total


31544676,29 -

31544676,29

1446837,95 30097838,34 31544676,29


37

Deskripsi Proses

5. Evaporator (EV-01) Tabel 2.13. Neraca Panas Evaporator-01 No

Komponen

Input (kJ/jam) Arus 4

Output (kJ/jam) Arus 5

Arus 6

1.

Asam Palmitat

83371,39

-

83371,39

2.

Asam Stearat

7972,81

-

7972,81

3.

Asam Oleat

81027,59

-

81027,59

4.

Asam Linoleat

15741.,09

-

15741,09

5.

Asam Miristat

3043,99

-

3043,99

6.

Air

7.

Gliserol

20276273,87 2184456,07

Sub Total

22460729,94

8.

Panas Penguapan

81044877,94

9.

Beban Pemanas

-

Sub Total

103505607,88

Total

103505607,88

19231811,23

1044462,64

-

2184456,07

19231811,23

3228918,71

-

-

-

81044877,94

19231811,23

84273796,65

103505607,88

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir



38

Deskripsi Proses

6. Tangki Berpengaduk (TB-01) Tabel 2.14. Neraca Panas Tangki Berpengaduk-01 No

Input (kJ/jam)

Komponen

Arus 7

Output (kJ/jam)

Arus 8

Arus 9

1.

Asam Palmitat

40912,98

-

-

2.

Asam Stearat

3911,44

-

-

3.

Asam Oleat

39953,99

-

-

4.

Asam Linoleat

7752,15

-

-

5.

Asam Miristat

1495,23

-

-

6.

Air

7.

Gliserol

8.

Sabun

-

9.

NaOH

-

523692,70 1085643,24

4604992,13

Sub Total

-

11.

Beban Pendingin

-

Total

1085643,24

-

1015,03 -

4613046,74

6225765,79

6316408,49

6225765,79

Total Panas Reaksi

-

8054,61

1703361,75

10.

5139107,53

3485357,26

-

-

3575999,96

9801765.76

9801765.76

7. Menara Distilasi (EV-01) Tabel 2.15. Neraca Panas Menara Distilasi No

Komponen

Input (kJ/jam) Umpan

Output (kJ/jam) Distilat

Bottom

1.

Gliserol

1010532,24

48964,85

4016860,59

2.

Air

4788933,22

4629551,33

3.

Sabun

1005,22

1001,81

59176,31 -

4679517,99

Beban Kondensor

5800470,68 -

Panas Reboiler

3124628,22

Sub Total

Total Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS

8925098,89

169543,99 -

4076036,90 -

8925098,89

-


39

Deskripsi Proses

8. Cooler-02 Tabel 2.16. Neraca Panas Cooler-02 No

Komponen

1.

Air

2.

Gliserol Beban Panas Total

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

59176,29

15076,00

4016859,76 -

1031361,08 3029598,97 4076036,05

4076036,05

9. Heat Exchanger-01 Tabel 2.17. Neraca Panas Heat Exchanger-01 No

Komponen

1.

Air

2.

Gliserol Beban Panas Total

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

15076,00

3487,75

1031361,08 -

234683,02 808266,31

1046437,08

1046437,08

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F-01) sebagai langkah terakhir Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut,



40

Deskripsi Proses

2.5. Diagram Alir Proses dan Material

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif Proses



41

Deskripsi Proses

Gambar 2.1. Diagram Alir Kuantitatif Proses



42

Deskripsi Proses

2.6. Tata Letak Pabrik dan Peralatan 2.6.1.

Tata Letak Pabrik Lay Out pabrik adalah tempat kedudukan dari bagian-bagian pabrik

yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, dan tempat penyimpanan bahan, baik bahan baku maupun produk. Ditinjau dari segi hubungan satu dengan yang lain, tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik dapat efisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Dalam penentuan tata letak pabrik harus diperkirakan penempatan alat-alat produksi sedemikikan rupa sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat dipenuhi. Selain peralatan yang tercantum dalam flow sheet proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos penjagaan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak menganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, kontrol dan keamanan. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan tata letak pabrik adalah:  Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan. Perluasan pabrik harus sudah masuk dalam perhitungan sejak awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disiapkan untuk dapat dipakai sebagai perluasan pabrik, penambahan peralatan untuk menambah kapasitas pabrik ataupun mengolah produknya sendiri ke produk yang lain.  Keamanan Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan, asap/gas beracun harus benar-benar diperhatikan di dalam penentuan tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alatalat pengamanan seperti hydrant, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpan bahan atau produk berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan yang satu



43

Deskripsi Proses

dengan yang lain guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.  Luas area yang tersedia Kemampuan penyediaan area umumnya terbatas karena harga tanah. Pemakaian tempat disesuaikan dengan area yang tersedia. Jika harga tanah amat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan, sehingga peralatan tertentu diletakkan di atas peralatan yang lain ataupun lantai ruangan diatur sedemikian rupa agar dapat menghemat tempat.  Instalasi dan utilitas Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam dan listrik akan menyebabkan kemudahan kerja dan perawatannya. Tempat proses ditempatkan sedemikian rupa sehingga dapat dengan mudah dicapai

oleh

petugas,

kelancaran

operasi

terjamin

dan

mudah

perawatannya.

2.6.2.

Tata Letak Peralatan Proses Lay Out Peralatan Proses adalah tempat kedudukan alat-alat yang

digunakan dalam proses produksi. Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga kelancaran produksi dapat terjamin, penggunaan luas lantai dapat lebih efektif, keselamatan dan kenyamanan kerja karyawan dapat ditingkatkan, biaya penanganan material menjadi rendah dan turunnya atau terhindarnya pengeluaran untuk kapital yang tidak penting. Jika lay out peralatan proses disusun sedemikian rupa sehingga urut-urutan proses produksi lancar, maka alat angkut yang biayanya mahal tidak perlu dibeli oleh perusahaan. Dalam perencanaan lay out peralatan proses pada pabrik ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan, yaitu:  Aliran bahan baku dan produk Kelancaran dan keamanan produksi, serta keuntungan ekonomis yang besar dapat dicapai dengan adanya aliran bahan baku dan produk Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


44

Deskripsi Proses

yang tepat. Yang perlu juga diperhatikan adalah elevasi pipa, untuk pipa diatas tanah perlu dipasang pada ketinggian 3 m atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah diatur sedemikian rupa sehingga lalu lintas pekerja tidak terganggu oleh hal tersebut.  Lalu lintas manusia Hendaknya diperhatikan jarak antar alat dan lebar jalan agar seluruh alat proses dapat dicapai oleh pekerja dengan cepat dan mudah supaya jika terjadi gangguan alat proses dapat segera diperbaiki. Selain itu keamanan pekerja selama tugas perlu diprioritaskan.  Jarak antar alat proses Untuk alat proses dengan tekanan dan suhu operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya.  Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar . Hal ini bertujuan untuk menghindari stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya , sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja.  Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau berisiko tinggi.  Tata letak alat proses Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi. Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pa



45

Deskripsi Proses

10

5

6

15 11 17

17

Jalan Ray a

4

14 2

8 1

1 3

12

9

13

17

7

17 16

Gambar 2.3. Tata Letak Pabrik

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewat Mahani D 500 040 051 Teknik Kimia UMS


46

Deskripsi Proses

Tabel 2.17. No 1

Keterangan Gambar dan Perincian Luas Pabrik

Lokasi Pos Keamanan

Ukuran (m)

Luas (m2)

a.

(5 x 5)

25

b.

(5 x 5)

25

2

Ruang control

(14 x 28)

392

3

Gudang

(27 x 27)

729

4

Kantor

(34 x 86)

2.924

5

Tempat ibadah

(20 x 20)

400

6

Kantin

(20 x 13)

260

7

Poliklinik

(20 x 20)

400

8

Laboratorium

(37 x 13)

481

9

Bengkel

(15 x 27)

405

10

Perpustakaan

(14 x 20)

280

11

Daerah proses

(70 x 112)

7.840

12

Daerah utilitas

(40 x 27)

1.080

13

K3 dan fire hidran

(13 x 27)

351

14

Unit pengolahan limbah

(18 x 26)

468

15

Daerah pengembangan

(17 x 103)

1.751

16

Area Parkir

(20 x 27)

540

17

Taman

18

Luas Bangunan

(No.1 s/d 16)

18.351

Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02).



47

Deskripsi Proses

Gambar 2.4. Tata Letak Alat Proses (Skala 1 : 300) Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filter (F01) sebagai langkah terakhir proses. Selanjutnya Gliserol dialirkan ke Tangki Penyimpan Produk (T-02). Activated Charcoal. Selanjutnya untuk menghilangkan Activated Charcoal yang terikut, gliserol dilewatkan pada Filt


TAHUN

Recommend Documents