PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GAS HIDROGEN DENGAN BAHAN BAKU CANGKANG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES GASIFIKASI DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 46.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH : ARIEF HIDAYAT NIM : 070425012
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA F A K U L T A S
T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2010
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GAS HIDROGEN DENGAN BAHAN BAKU CANGKANG KELAPA SAWIT MELALUI PROSES GASIFIKASI DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 46.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh: ARIEF HIDAYAT NIM : 070425012 Telah Diperiksa / Disetujui, Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Taslim, M.Si NIP 196501151990031002
Ir. Renita Manurung, MT NIP 196812141997022001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dosen Penguji III
Dr.Ir.Taslim, M.Si NIP 196501151990031002
Dr.Ir.M.Turmuzi Lubis, MS NIP 19611225198931003
M.Hendra S.Ginting,ST, MT NIP 197009191999031001
Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir Dr.Eng.Ir. Irvan, MSi NIP 196808201995011001 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Allah swt atas segala berkat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, yang berjudul: “Pra rancangan pabrik pembuatan gas hidrogen dengan bahan baku cangkang kelapa sawit melalui proses gasifikasi dengan kapasitas produksi 46.000 ton/tahun Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penulis banyak menerima bimbingan, saran dan bantuan dari berbagai pihak dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Dosen Pembimbing I dan II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama Penulis menyusun Tugas Akhir ini. 2. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 4. Bapak M. Hendra Sahputra Ginting ST, MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 5. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir. 6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Kimia dan khususnya kepada Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si yang telah banyak memberikan filosofi ilmu teknik kimia dan selalu sabar dalam membimbing penulis sehingga dapat memberikan jalan keluar kepada penulis ketika menghadapi kebuntuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan selama Penulis mengenyam pendidikan di Teknik Kimia. 8. Kedua orang tua penulis yang telah banyak berkorban materi dan memberikan didikan serta doa untuk penulis.
Universitas Sumatera Utara
9. Kedua adik penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 10. Annisa’a Nurillah Moesthafa yang selalu memberi dukungan dan motivasi yang besar buat penulis agar tetap semangat dan pantang menyerah dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Perjuangan ini akan tetap menjadi “Kenangan Terindah” dan “Takkan Pernah Lekang Oleh Waktu”. 11. Keluarga besar Lakollo yang menyediakan tempat yang layak untuk penulis selama tinggal dirumahnya dan selalu ikhlas merawat penulis dikala sakit dan susah. 12. Abang dan Kakak stambuk atas setiap informasi dan saran yang diberikan dalam penyusunan tugas akhir ini. 13. Teman-teman Angkatan 2006, 2007 dan 2008 Teknik Kimia Ekstension yang telah banyak memberikan motivasi, dorongan, dan saran kepada penulis. Semoga persahabatan diantara kita tidak akan berakhir hanya di Teknik Kimia ini saja. 14. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut memberikan bantuan kepada Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari pembaca. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca, khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.
Medan,
April 2010
Penulis,
ARIEF HIDAYAT (070425012)
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR .....................................................................................
i
INTISARI ......................................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
viii
BAB I
PENDAHULUAN .........................................................................
I-1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................
I-1
1.2 Perumusan Masalah ..................................................................
I-2
1.3 Tujuan Perancangan ..................................................................
I-3
1.4 Ruang Lingkup Perancangan ...................................................
I-3
1.5 Manfaat Pra Rancangan ............................................................
I-3
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
II-1
2.1 Gambaran Umum Hidrogen ......................................................
II-1
2.2 Penggunaan Hidrogen ...............................................................
II-2
2.3 Kelapa Sawit .............................................................................
II-3
2.4 Komposisi Cangkang Kelapa Sawit ..........................................
II-3
2.5 Spesifikasi Bahan Pendukung ...................................................
II-5
2.6 Proses Pembuatan hidrogen.......................................................
II-6
2.6.1 Steam Methane Reforming (SMR) ...................................
II-7
2.6.2 Oksidasi Parsial ..............................................................
II-8
2.6.3 Integrated gasification combined cycle (IGCC) ..............
II-9
2.6.4 Pirolisis ..........................................................................
II-9
BAB II
2.6.5 Elektrolisis air................................................................. II-10 2.6.6 Produksi hidrogen secara biologi .................................... II-10 2.7 Seleksi Proses ........................................................................... II-11 2.8 Deskripsi Proses ....................................................................... II-12 2.8.1 Penanganan umpan (Feed Handling) .............................. II-12 2.8.2 Gasifikasi dan Reforming ................................................ II-13
iii Universitas Sumatera Utara
2.8.3 Pembersihan dan kompresi gas (Gas Clean Up dan Compression) ................................................................ II-14 2.8.4 Reforming, Shift, dan PSA .............................................. II-15 2.8.5 Kompresi Hidrogen ........................................................ II-17 BAB III
NERACA MASSA .........................................................................
III-1
BAB IV
NERACA ENERGI ........................................................................
IV-1
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN .........................................................
V-1
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................
VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................
VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian .......................................................
VI-2
6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali .................
VI-3
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian .....
VI-9
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian ................................... VI-18 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik .........................................................
VI-7
BAB VII UTILITAS ...................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap air (Steam) ....................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air .......................................................................... VII-2 7.2.1 Kebutuhan air proses ........................................................ VII-2 7.2.2 Kebutuhan air lainnya ...................................................... VII-2 7.2.3 Screening ......................................................................... VII-6 7.2.4 Sedimentasi ...................................................................... VII-6 7.2.5 Klarifikasi ........................................................................ VII-6 7.2.6 Filtrasi.............................................................................. VII-7 7.2.7 Demineralisasi ................................................................. VII-8 7.2.7.1 Penukar Kation (Cation Exchanger) ..................... VII-8 7.2.5.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ....................... VII-10 7.2.8 Deaerator ......................................................................... VII-11 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ........................................................... VII-11 7.4 Kebutuhan Listrik ..................................................................... VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ........................................................... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah .......................................................... VII-14 7.6.1 Bak Penampungan (BP) ................................................... VII-15
Universitas Sumatera Utara
7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA)......................................... VII-16 7.6.3 Bak Netralisasi (BN) ........................................................ VII-16 7.6.4 Unit Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) ..................................................... VII-17 7.6.5 Tangki Sedimentasi (TS) .................................................. VII-20 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ..................................................... VII-21 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ........................................ VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ............................................................................ VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ...................................................................... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah ................................................................ VIII-4 BAB IX
ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...................
IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ..............................................................
IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ...................................................
IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil...........................................
IX-2
9.1.3 Bentuk Organiasi Garis dan Staf.......................................
IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf .............................
IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan.............................................................
IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ....................................................
IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab.......................
IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ..........................
IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris .............................................................
IX-6
9.4.3 Direktur ...........................................................................
IX-6
9.4.4 Staf Ahli...........................................................................
IX-7
9.4.5 Sekretaris .........................................................................
IX-7
9.4.6 Manager Produksi ............................................................
IX-7
9.4.7 Manager Teknik ...............................................................
IX-7
9.4.8 Manager Umum dan Keuangan ........................................
IX-8
9.4.9 Manager Pembelian dan Pemasaran..................................
IX-8
9.5 Sistem Kerja .............................................................................
IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ................................
IX-9
9.7 Sistem Penggajian ..................................................................... IX-11 9.8 Tata Tertib ................................................................................ IX-12
Universitas Sumatera Utara
9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ................................. IX-13 BAB X
ANALISIS EKONOMI ..................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi.......................................................................
X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT)..........................................
X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC).............................
X-3
10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ................
X-4
10.1.3.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC).........................
X-4
10.1.3.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC) ................
X-5
10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost) ......................................
X-5
10.2 Total Penjualan .......................................................................
X-5
10.3 Bonus Perusahaan ...................................................................
X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .....................................................
X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ..........................................................
X-6
10.5.1 Profit Margin (PM).......................................................
X-6
10.5.2 Break Even Point (BEP) ...............................................
X-6
10.5.3 Return on Investment (ROI) ..........................................
X-7
10.5.4 Pay Out Time (POT) .....................................................
X-7
10.5.5 Return on Network (RON) ...........................................
X-8
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) .......................................
X-8
KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
XI-1
11.1 Kesimpulan .............................................................................
XI-1
11.2 SARAN ..................................................................................
XI-1
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
xii
BAB XI
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA.................................... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS . LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI .................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Alir Blok Produksi Gas Hidrogen Dari Proses Gasifikasi Cangkang Kelapa Sawit......................................
II-18
Gambar 6.1
Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ...................
VI-4
Gambar 6.2
Sebuah loop Pengendalian ..................................................
VI-4
Gambar 6.3
Suatu Proses Terkendali ......................................................
VI-5
Gambar 6.4
Instrumentasi pada tangki....................................................
VI-12
Gambar 6.5
Instrumentasi pada pompa ...................................................
VI-12
Gambar 6.6.1
Instrumentasi pada Reaktor Gasifier (R-201) dan Char Combustor (R-202) .............................................................
VI-13
Gambar 6.6.2
Instrumentasi pada Reaktor Reformer (R-203) ....................
VI-14
Gambar 6.6.3
Instrumentasi pada Reaktor Steam Reformer (R-203) ..........
VI-14
Gambar 6.6.4
Instrumentasi pada Reaktor High Temperature Shift (R402) dan Low Temperature Shift (R-403) ............................
VI-15
Gambar 6.7
Instrumentasi pada Heater dan Cooler ................................
VI-15
Gambar 6.8
Instrumentasi pada Knock Out Drum ...................................
VI-16
Gambar 6.9
Instrumentasi pada absorber ................................................
VI-16
Gambar 6.10
Instrumentasi pada adsorber ................................................
VI-17
Gambar 6.11
Instrumentasi pada Kompresor ............................................
VI-17
Gambar 6.12
Tingkat kerusakan di suatu pabrik .......................................
VI-18
Gambar 8.1
Peta lokasi pabrik Hidrogen ................................................
VIII-1
Gambar 9.1
Struktur organisasi pabrik pembuatan Hidrogen ..................
IX-15
Gambar LC-1
Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator ..................
LC-1
Gambar LC-2
Landfill Umpan Cangkang Kelapa Sawit .............................
LC-2
Gambar LC-3
Elipsoidal Head Bin umpan Cangkang Kelapa Sawit ..........
LC-4
Gambar LC-4
Ellipsoidal Head Bin Olivine ..............................................
LC-6
Gambar LC-5
Ellipsoidal Head Bin MgO..................................................
LC-8
Gambar LC-6
Ellipsoidal Head Bin Katalis Olivine ..................................
LC-10
Gambar LC-7
Horizontal scew conveyor umpan CKS ...............................
LC-12
Gambar LC-8
Horizontal scew conveyor umpan MgO dan Olivine............
LC-13
Gambar LC-9
Gasifier tipe Fliudized Bed Reactor.....................................
LC-14
Universitas Sumatera Utara
Gambar LC-10 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation ...........
LC-26
Gambar LC-11 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation ...........
LC-30
Gambar LC-12 Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation ...........
LC-34
Gambar LC-13 Char Combustor tipe Fliudized Bed Reactor .......................
LC-38
Gambar LC-14 Blower tipe Fan Centrifugal ...............................................
LC-50
Gambar LC-15 Reformer tipe Bubbling Fliudized Bed Reactor ...................
LC-54
Gambar LC-16 Cooler tipe 1 – 2 BEM fixed-tubesheet exchanger with conical rear head ................................................................
LC-65
Gambar LC-17 Cooler tipe 3 – 6 BEM fixed-tubesheet exchanger with conical rear head ................................................................
LC-70
Gambar LC-18 Quench Chamber type Impingement tray scrubber ..............
LC-75
Gambar LC-19 Venturi tube with a rough-cast convergent-inlet cone..........
LC-80
Gambar LC-20 Sketsa Pompa sirkulasi Quench chamber (P-301)................
LC-83
Gambar LC-21 Cooler tipe 2 – 4 BEM fixed-tubesheet exchanger with conical rear head ................................................................
LC-88
Gambar LC-22a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) .......................
LC-93
Gambar LC-22b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head .....
LC-95
Gambar LC-23 Radially Split Multistage Compressor .................................
LC-97
Gambar LC-24 Air cooler tipe Forced draft with 2 fan ................................ LC-102 Gambar LC-25a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-110 Gambar LC-25b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-112 Gambar LC-26 Radially Split Multistage Compressor ................................. LC-114 Gambar LC-27 Air Cooler tipe Forced draft with 2 fan ............................... LC-119 Gambar LC-28a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-126 Gambar LC-28b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-128 Gambar LC-29 Radially Split Multistage Compressor ................................. LC-130 Gambar LC-30 Air Cooler tipe Forced draft with 2 fan ............................... LC-135 Gambar LC-31a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-142
Universitas Sumatera Utara
Gambar LC-31b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-144 Gambar LC-32 Radially Split Multistage Compressor ................................. LC-146 Gambar LC-33 Air Cooler tipe Forced draft with 2 fan ............................... LC-151 Gambar LC-34a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-158 Gambar LC-34b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-160 Gambar LC-35 Radially Split Multistage Compressor ................................. LC-162 Gambar LC-36 Air Cooler tipe Forced draft with 2 fan ............................... LC-167 Gambar LC-37 Cooler tipe 6 - 12 Shell and Tube Heat Exchanger .............. LC-174 Gambar LC-38a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-179 Gambar LC-38b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-181 Gambar LC-39 Sketsa Pompa sludge (P-302) .............................................. LC-183 Gambar LC-40 Konfigurasi umum Steam Reformer .................................... LC-188 Gambar LC-41 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-193 Gambar LC-42 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-198 Gambar LC-43 Cooler tipe 2 - 4 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-203 Gambar LC-44 Cooler tipe 2 - 4 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-208 Gambar LC-45a High Temperature Shift (HTS) Reactor ............................... LC-213 Gambar LC-45b Tutup Reaktor HTS menggunakan torispherical head ......... LC-216 Gambar LC-46 Cooler tipe 6 - 12 Shell and Tube Heat Exchanger .............. LC-217 Gambar LC-47 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-222 Gambar LC-48 Low Temperature Shift (LTS) Reactor ................................. LC-227 Gambar LC-48 Tutup reaktor LTS menggunakan torispherical head........... LC-230 Gambar LC-49 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-231 Gambar LC-50a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-236 Gambar LC-51b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-238 Gambar LC-51 Air-cooler tipe Forced draft with 2 fan................................ LC-240 Gambar LC-52 Cooler tipe 6 - 12 Shell and Tube Heat Exchanger .............. LC-247 Gambar LC-53a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-252
Universitas Sumatera Utara
Gambar LC-53b Tutup Reaktor HTS menggunakan torispherical head ......... LC-254 Gambar LC-54a Unit Pressure Swing Adsroption (PSA) ............................... LC-256 Gambar LC-54b Tutup PSA menggunakan torispherical head ..................... LC-260 Gambar LC-54c Tangki PSA Off-gas ............................................................ LC-261 Gambar LC-54d Tutup Tangki PSA Off-gas menggunakan torispherical head .................................................................................... LC-265 Gambar LC-55a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-266 Gambar LC-55b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-268 Gambar LC-56 Compressor Hydrogen 1st Interstage (K-501A) type Reciprocating ..................................................................... LC-270 Gambar LC-57 Air cooler tipe Forced draft with 2 fan ................................ LC-273 Gambar LC-58a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-280 Gambar LC-58b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-282 Gambar LC-59 Compressor Hydrogen 2nd
Interstage (K-501A) type
Reciprocating ..................................................................... LC-284 Gambar LC-60 Air cooler tipe Forced draft with 2 fan ................................ LC-287 Gambar LC-61 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger ................ LC-294 Gambar LC-62a Knock Out Drum tipe vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head) ....................... LC-299 Gambar LC-62b Tutup knock out drum menggunakan torispherical head ..... LC-301 Gambar LC-63 Hydrogen Storage Tank (T-501) tipe Spherical Tank .......... LC-303 Gambar LC-64 Steam Turbine ..................................................................... LC-306 Gambar LC-65 Konfigurasi steam drum secara umum ................................ LC-308 Gambar LD-1
Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) .....................
LD-1
Gambar LD-2
Sketsa pompa P-701 (dilihat dari samping) .........................
LD-3
Gambar LD-3
Sketsa 3D Bak Sedimentasi.................................................
LD-8
Gambar LD-4
Sketsa Pompa sedimentasi (P-702) ......................................
LD-10
Gambar LD-5A Sketsa tangki pelarutan asam (T-701)..................................
LD-15
Gambar LD-5B Sketsa pengaduk tangki pelarutan alum (T-701) ..................
LD-18
Gambar LD-6
LD-19
Sketsa pompa alum (P-703) ................................................
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD-7A Sketsa tangki pelarutan soda abu (T-702) ............................
LD-25
Gambar LD-7B Sketsa pengaduk tangki pelarutan soda abu (T-702) ............
LD-28
Gambar LD-8
Sketsa pompa soda abu (P-704)...........................................
LD-29
Gambar LD-9
Sketsa clarifier (C-701) ......................................................
LD-35
Gambar LD-10 Sketsa 3D Bak penampung sementara hasil clarifier (B-702) ...............................................................................
LD-38
Gambar LD-11 Sketsa pompa clarifier (P-705) ...........................................
LD-40
Gambar LD-12 Tangki sand filter (F-702) ...................................................
LD-45
Gambar LD-13 Sketsa pompa sand filter (P-706) ........................................
LD-48
Gambar LD-14 Sketsa Menara Air (T-704) .................................................
LD-54
Gambar LD-15a Sketsa tangki pelarutan Asam Sulfat (T-706) ......................
LD-56
Gambar LD-15b Sketsa pengaduk tangki pelarutan asam sulfat .....................
LD-59
Gambar LD-16 Sketsa pompa asam sulfat (P-709).......................................
LD-60
Gambar LD-17 Sketsa Cation Exchanger (S-701) .......................................
LD-66
Gambar LD-18 Sketsa pompa Cation Exchanger (P-707) ............................
LD-68
Gambar LD-19 Sketsa Anion Exchanger (S-702).........................................
LD-75
Gambar LD-20a Sketsa tangki pelarutan NaOH (T-707) ...............................
LD-74
Gambar LD-20b Sketsa pengaduk tangki pelarutan NaOH ............................
LD-78
Gambar LD-21 Sketsa pompa NaOH (P-710) ..............................................
LD-79
Gambar LD-22 Sketsa pompa Anion Exchanger (P-708) .............................
LD-85
Gambar LD-23 Sketsa Tangki Air Umpan Deaerator (T-708) ......................
LD-90
Gambar LD-24 Sketsa pompa air umpan deaerator (P-711) .........................
LD-93
Gambar LD-25a Sketsa tangki pelarutan Kaporit (T-703)..............................
LD-98
Gambar LD-25b Sketsa pengaduk tangki pelarutan Kaporit ........................... LD-101 Gambar LD-26 Sketsa tangki Domestik (T-705) .......................................... LD-102 Gambar LD-27 Sketsa pompa Domestik (P-712) ......................................... LD-104 Gambar LD-28 Sketsa Deaerator (D-701).................................................... LD-109 Gambar LD-29 Sketsa Pompa Deaerator (P-713)......................................... LD-112 Gambar LD-30a Sketsa Water Cooling Tower (M-701) ................................. LD-117 Gambar LD-30b Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower LD-118 Gambar LD-31 Sketsa pompa Water Cooling Tower (P-714)....................... LD-120 Gambar LE-1
Indeks Marshall dan Swift ...................................................
LE-3
Universitas Sumatera Utara
Gambar LE-2
Linearisasi cost index dari tahun 2003 – 2008 .....................
LE-4
Gambar LE-3
Harga Peralatan untuk Cooling Tower pada tahun 2003 ......
LE-5
Gambar LE-4
Grafik BEP .........................................................................
LE-30
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Gasifikasi cangkang kelapa sawit merupakan satu upaya pengkonversian biomassa padat menjadi gas, seperti H2, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8, C3H6, C4H10 dan C4H8. Gas-gas ini selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia, diantaranya adalah hidrogen. Hidrogen merupakan senyawa yang terbentuk melalui reaksi Conversion dan gas shift pada fase gas . Pabrik hidrogen ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 46.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan berlokasi di daerah Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau yang merupakan hilir Sungai Rokan, dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 39.023 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 250 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan Hidrogen dengan proses gasifikasi Cangkang Kelapa Sawit adalah: •
Total Modal Investasi
: Rp. 2.031.761.038.949,-
•
Total Biaya Produksi
: Rp. 802.533.325.315,-
•
Hasil Penjualan
: Rp. 1.528.556.348.234,-
•
Laba Bersih
: Rp. 505.692.535.463,-
•
Profit Margin (PM)
: 47,260%
•
Break Even Point (BEP)
: 51,810 %
•
Return on Investment (ROI)
: 24,889%
•
Pay Out Time (POT)
: 4,018 tahun
•
Return on Network (RON)
: 41,482 %
•
Internal Rate of Return (IRR) : 42,590 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan hidrogen dengan proses gasifikasi cangkang kelapa sawit ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Kebutuhan impor hidrogen di Indonesia ....................................
I-2
Tabel 2.1
Sifat termodinamika dan fisik dari hidrogen gas ........................
II-2
Tabel 2.2
Komposisi ideal tandan buah sawit ...........................................
II-3
Tabel 2.3
Proximate Analysis dari cangkang kelapa sawit (% berat) .........
II-4
Tabel 2.4
Ultimate Analysis dari cangkang sawit (% berat kering) ............
II-4
Tabel 2.5
Analisis gas (% berat) ...............................................................
II-4
Tabel 2.6
Parameter Pengoperasian, hasil dan komposisi gas .................... II-13
Tabel 2.7
Performa rancangan dari reformer............................................. II-14
Tabel 3.1
Neraca Massa pada Conveyer (C-101) ......................................
III-1
Tabel 3.2
Neraca Massa pada Gasifier (R-201).........................................
III-1
Tabel 3.3
Neraca Massa pada Char Combustor (R-202)............................
III-2
Tabel 3.4
Neraca Massa pada Cyclone (S-201) ........................................
III-2
Tabel 3.5
Neraca Massa pada Cyclone (S-202) ........................................
III-3
Tabel 3.6
Neraca Massa pada Cyclone (S-202) ........................................
III-3
Tabel 3.7
Neraca Massa pada Reformer (R-203) ......................................
III-4
Tabel 3.8
Neraca Massa pada Scrubber (M-301) .....................................
III-4
Tabel 3.9
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-301)..........................
III-5
Tabel 3.10
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-302A) .......................
III-5
Tabel 3.11
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-302B) .......................
III-6
Tabel 3.12
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-302C) .......................
III-6
Tabel 3.13
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-302D) .......................
III-7
Tabel 3.14
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-303)..........................
III-7
Tabel 3.15
Neraca Massa pada Steam Reformer (R-401) ............................
III-8
Tabel 3.16
Neraca Massa pada bahan bakar Steam Reformer (R-401) ........
III-9
Tabel 3.17
Neraca Massa pada Reaktor High Temperature Shift (R-402) ... III-10
Tabel 3.18
Neraca Massa pada Reaktor Low Temperature Shift (R-403).... III-10
Tabel 3.19
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-401).......................... III-11
Tabel 3.20
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-402).......................... III-11
Tabel 3.21
Neraca Massa pada Unit Pressure Swing Adsorption (S-403).... III-12
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.22
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-501).......................... III-13
Tabel 3.23
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-502).......................... III-13
Tabel 3.24
Neraca massa untuk Knock Out Drum (S-503).......................... III-13
Tabel 4.1
Neraca Energi pada Gasifier (R-201) .......................................
IV-1
Tabel 4.2
Neraca Panas pada Cyclone (S-201) ..........................................
IV-2
Tabel 4.3
Neraca Panas pada Cyclone (S-202) ..........................................
IV-3
Tabel 4.4
Neraca Energi pada Char Combustor (R-202) ...........................
IV-4
Tabel 4.5
Neraca Panas pada Cyclone (S-203) ..........................................
IV-5
Tabel 4.6
Neraca Panas pada Reformer (R-203) .......................................
IV-6
Tabel 4.7
Neraca Energi pada Cooler (H-201) ..........................................
IV-7
Tabel 4.8
Neraca Energi pada Cooler (H-202) ..........................................
IV-8
Tabel 4.9
Neraca Energi Pada Venturi Scrubber (M-302) .........................
IV-9
Tabel 4.10
Neraca Energi pada scrubber (M-301)...................................... IV-10
Tabel 4.11
Neraca Energi pada Cooler (H-301) .......................................... IV-11
Tabel 4.12
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-301) ......................... IV-12
Tabel 4.13
Neraca Energi pada Compressor (K-301A) .............................. IV-13
Tabel 4.14
Neraca Energi pada Air Cooler (H-302A) ................................ IV-14
Tabel 4.15
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302A)....................... IV-15
Tabel 4.16
Neraca Energi pada Compressor (K-301B) .............................. IV-16
Tabel 4.17
Neraca Energi pada Air Cooler (H-302B) ................................ IV-17
Tabel 4.18
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302B)....................... IV-18
Tabel 4.19
Neraca Energi pada Compressor (K-301C) .............................. IV-19
Tabel 4.20
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302C) ................................ IV-20
Tabel 4.21
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302C)....................... IV-21
Tabel 4.22
Neraca Energi pada Compressor (K-301D) .............................. IV-22
Tabel 4.23
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302D) ................................ IV-23
Tabel 4.24
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302D)....................... IV-24
Tabel 4.25
Neraca Energi pada Compressor (K-301E)............................... IV-25
Tabel 4.26
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302E) ................................ IV-26
Tabel 4.27
Neraca Energi pada Cooler (H-303) .......................................... IV-27
Tabel 4.28
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-303) ......................... IV-28
Tabel 4.29
Neraca energi pada Reformer Feed Preheater (H-401).............. IV-29
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.30
Neraca Energi pada Steam Reformer (R-401) ........................... IV-30
Tabel 4.31
Neraca Energi pada Blower (K-401) ......................................... IV-30
Tabel 4.32
Neraca Energi pada Pembakar Steam Reformer (R-401) ........... IV-31
Tabel 4.33
Neraca Energi pada Flue gas Reformer Feed Preheater (H-401) ..................................................................................... IV-32
Tabel 4.34
Neraca Energi pada flue gas Cooler/Steam Superheater (H-404) ..................................................................................... IV-32
Tabel 4.35
Neraca Energi pada Cooler (H-402) .......................................... IV-33
Tabel 4.36
Neraca Energi pada Cooler (H-403) .......................................... IV-34
Tabel 4.37
Neraca energi pada Reaktor HTS (R-402) ................................. IV-35
Tabel 4.38
Neraca Energi pada Cooler (H-405) .......................................... IV-36
Tabel 4.39
Neraca Energi pada Cooler (H-406) .......................................... IV-37
Tabel 4.40
Neraca energi pada Reaktor LTS (R-403) ................................. IV-38
Tabel 4.41
Neraca Energi pada Cooler (H-407) .......................................... IV-39
Tabel 4.42
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-401) ......................... IV-40
Tabel 4.43
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-408)................................... IV-41
Tabel 4.44
Neraca Energi pada Cooler (H-409) .......................................... IV-42
Tabel 4.45
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-402) ......................... IV-43
Tabel 4.46
Neraca Energi pada unit PSA (S-403) ...................................... IV-44
Tabel 4.47
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-501).......................... IV-45
Tabel 4.48
Neraca Energi pada Compressor Hydrogen 1st Interstage (K-501A) .................................................................................. IV-45
Tabel 4.49
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-501A) ................................. IV-45
Tabel 4.50
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-502) ......................... IV-46
Tabel 4.51
Neraca Energi pada Compressor (K-501B) ............................... IV-46
Tabel 4.52
Neraca Energi pada Air-Cooler (H-501B) ................................. IV-46
Tabel 4.53
Neraca Energi pada Cooler (H-502) .......................................... IV-47
Tabel 4.54
Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-503) ......................... IV-47
Tabel 6.1
Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan .........
Tabel 6.2
Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang Digunakan (lanjutan) ..................................................................................
VI-9
VI-9
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6.3
Daftar Pabrik
Penggunanan Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pembuatan
Hidrogen
dengan
Proses
Gasifikasi
Cangkang Kelapa Sawit ............................................................ VI-11 Tabel 7.1
Kebutuhan Uap (Steam) Pabrik ................................................. VII-1
Tabel 7.2
Kebutuhan Air Pendingin Pabrik ............................................... VII-2
Tabel 7.3
Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ............................... VII-4
Tabel 7.4
Kualitas Air Sungai Rokan, Riau .............................................. VII-5
Tabel 8.1
Perincian Luas Tanah................................................................ VIII-5
Tabel 9.1
Susunan Jadwal Shift Karyawan ...............................................
Tabel 9.2.
Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ....................................... IX-10
Tabel 9.3
Perincian Gaji Karyawan .......................................................... IX-11
Tabel LA-1
Komposisi Cangkang Kelapa Sawit (basis kering) .................... LA-1
Tabel LA-2
Analisis gas (% berat kering) dari proses gasifikasi CKS .......... LA-2
Tabel LA-3
Parameter Operasi Gasifier, Yield, dan Komposisi Gas Hasil
IX-9
Sintesa ...................................................................................... LA-2 Tabel LB-1
Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( kJ/mol K) .................... LB-1
Tabel LB-2
Data Panas Perubahan Fasa Komponen ..................................... LB-1
Tabel LB-3
Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( kJ/mol K) .................... LB-2
Tabel LB-4
Data Panas Reaksi Pembentukan Komponen............................. LB-2
Tabel LB-5
Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison .................................................................................... LB-6
Tabel LB-6
Neraca Energi pada Gasifier (R-201) ....................................... LB-13
Tabel LB-7
Neraca Energi pada Cyclone (S-201)......................................... LB-15
Tabel LB-8
Neraca Energi pada Cyclone (S-202)......................................... LB-17
Tabel LB-9
Neraca Energi pada Char Combustor (R-202) ........................... LB-21
Tabel LB-10 Neraca Energi pada Cyclone (S-203)......................................... LB-23 Tabel LB-11 Neraca Energi pada Reformer (R-203) ...................................... LB-29 Tabel LB-12 Neraca Energi pada Cooler (H-201) .......................................... LB-32 Tabel LB-13 Neraca Energi pada Cooler (H-202) .......................................... LB-34 Tabel LB-14 Neraca Energi Pada Venturi Scrubber (M-302) ......................... LB-36 Tabel LB-15 Neraca Energi pada Quench Chamber (M-301)........................ LB-38 Tabel LB-16 Neraca Energi pada Cooler (H-301) .......................................... LB-40
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-17 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-301) ......................... LB-42 Tabel LB-18 Neraca Energi pada Compressor (K-301A) .............................. LB-44 Tabel LB-19 Neraca Energi pada Air Cooler (H-302A) ................................ LB-46 Tabel LB-20 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302A)....................... LB-48 Tabel LB-21 Neraca Energi pada Compressor (K-301B) .............................. LB-50 Tabel LB-22 Neraca Energi pada Air Cooler (H-302B) ................................ LB-52 Tabel LB-23 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302B)....................... LB-54 Tabel LB-24 Neraca Energi pada Compressor (K-301C) .............................. LB-56 Tabel LB-25 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302C) ................................ LB-58 Tabel LB-26 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302C)....................... LB-60 Tabel LB-27 Neraca Energi pada Compressor (K-301D) .............................. LB-62 Tabel LB-28 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302D) ................................ LB-64 Tabel LB-29 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-302D)....................... LB-66 Tabel LB-30 Neraca Energi pada Compressor (K-301E)............................... LB-68 Tabel LB-31 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-302E) ................................ LB-70 Tabel LB-32 Neraca Energi pada Cooler (H-303) .......................................... LB-72 Tabel LB-33 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-303) ......................... LB-74 Tabel LB-34 Neraca energi pada Reformer Feed Preheater (H-401).............. LB-77 Tabel LB-35 Neraca Energi pada Steam Reformer (R-401) ........................... LB-81 Tabel LB-36 Neraca Energi pada Blower (K-401) ......................................... LB-82 Tabel LB-37 Neraca Energi pada Pembakar Steam Reformer (R-401) ........... LB-90 Tabel LB-38 Neraca Energi pada Flue gas Reformer Feed Preheater (H-401) ..................................................................................... LB-91 Tabel LB-39 Neraca Energi pada flue gas Cooler/Steam Superheater (H-404) ..................................................................................... LB-92 Tabel LB-40 Neraca Energi pada Cooler (H-402) .......................................... LB-94 Tabel LB-41 Neraca Energi pada Cooler (H-403) .......................................... LB-96 Tabel LB-42 Neraca energi pada Reaktor HTS (R-402) ................................. LB-98 Tabel LB-43 Neraca Energi pada Cooler (H-405) .......................................... LB-100 Tabel LB-44 Neraca Energi pada Cooler (H-406) .......................................... LB-102 Tabel LB-45 Neraca energi pada Reaktor LTS (R-403) ................................. LB-104 Tabel LB-46 Neraca Energi pada Cooler (H-407) .......................................... LB-106
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-47 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-401) ......................... LB-108 Tabel LB-48 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-408)................................... LB-110 Tabel LB-49 Neraca Energi pada Cooler (H-409) .......................................... LB-112 Tabel LB-50 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-402) ......................... LB-114 Tabel LB-51 Neraca Energi pada unit PSA(S-403) ........................................ LB-116 Tabel LB-52 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-501).......................... LB-117 Tabel LB-53 Neraca Energi pada Compressor Hydrogen 1st Interstage (K-501A) .................................................................................. LB-119 Tabel LB-54 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-501A) ................................. LB-120 Tabel LB-55 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-502) ......................... LB-121 Tabel LB-56 Neraca Energi pada Compressor (K-501B) ............................... LB-123 Tabel LB-57 Neraca Energi pada Air-Cooler (H-501B) ................................. LB-124 Tabel LB-58 Neraca Energi pada Cooler (H-502) .......................................... LB-126 Tabel LB-59 Neraca Energi pada Knock Out Drum (S-503) ......................... LB-127 Tabel LD-1
Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin.................................................................................. LD-118
Tabel LE-1
Perincian Harga Bangunan ....................................................... LE-2
Tabel LE-2
Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................. LE-3
Tabel LE-3
Estimasi Harga Peralatan Proses Impor ..................................... LE-6
Tabel LE-4
Estimasi Harga Peralatan Proses Non Impor ............................. LE-8
Tabel LE-5
Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor.................................... LE-9
Tabel LE-6
Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Impor ............................ LE-9
Tabel LE-7
Biaya Sarana Transportasi......................................................... LE-12
Tabel LE-8
Perincian Gaji ........................................................................... LE-16
Tabel LE-9
Perincian Biaya Kas .................................................................. LE-19
Tabel LE-10 Perincian Modal Kerja .............................................................. LE-20 Tabel LE-11 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 ................................................................... LE-21 Tabel LE-12 Aturan Biaya Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 ................................................................... LE-22
Universitas Sumatera Utara
