pabrik base oil dari limbah plastik dengan proses pirolisis · latar belakang minyak bumi proses...

Pabrik Base Oil dariLimbah Plastik dengan

Proses Pirolisis

Zahra Alhumaira C 2308 030 049

Santia Puspita Dewi 2308 030 065

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng

Deskripsi Base Oil

Base oil merupakan bahan dasaruntuk pembuatan pelumas yangbersifat viskos. Base oil mempunyaikemampuan dasar yang dibutuhkandalam pelumasan karenaviskositasnya.

Latar Belakang

Minyakbumi

ProsesKonvensional

(1930)

Polimer,minyaknabati, limbah

plastik

Proses Terbaru(1970-2005)

Base Oil

Kebutuhanpelumas

untuk industridan otomotif

Sejarah Pembuatan Base Oil

Crude Oil

Solvent refined (1930)

Hydrocracking danpenambahan

polimer

Combine catalytic dan hydrocracking

(1951)

+

+

+

+

Polimerisasi(1970)

Esterifikasi(1997)

Pirolisis (2005)T = 524°C +

+

Gugusalpha olefin

Minyaknabati

Limbahplastik

Zat pelarut(propan)

Katalishidrogen

Aditif

Aditif danpolimer

H3PO4ZnCl2

trimetylolpropane

AlCl3HCl (katalis inti

asam)NaOH

Alasan Pendirian Pabrik

Bahan Baku Alternatif

Timbunansampah

mencapai176.000 ton/tahun

14% LimbahPlastik (HDPE

dan PET)

Sulitdidegradasi

Bahan bakumelimpah

Dasar Penetapan KapasitasTabel I.1.4.1 Data statistik kebutuhan pelumas di Indonesia

Kegunaan pelumasPemakaian per tahun (ton/th)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 112218 114547 118171 119838 124230 128582 151954

Industri 94107 180177 192252 180412 179422 201689 233672

Lain-lain 133 221 263 320 384 396 438

Tabel I.1.4.2 Data statistik ekspor minyak plumas di IndonesiaJenis Ekspor per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 319808 193784 618525 535551 461350 147270 541239

Lanjutan Tabel I.1.4.3 Data statistik impor minyak pelumas di Indonesia

Jenis Impor per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 3443 16394 36331 26378 103237 112657 123568

Tabel I.1.4.4 Data statistik produksi minyak pelumas di IndonesiaJenis Produksi per tahun (ton/tahun)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Otomotif 225437 226547 228217 239538 350768 368447 428490

y = 114.9x2 - 45549x + 5E+08

y = -978.4x2 + 4E+06x - 4E+09

y = -937.4x2 + 4E+06x - 4E+09

y = -1367.x2 + 6E+06x - 6E+09

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

kebutuhan

ekspor

produksi

impor

Poly. (kebutuhan)

Poly. (ekspor)

Poly. (produksi)

Poly. (impor)

Perhitungan • Neraca massa perhitungan kapasitas

Produksi + Impor = Kebutuhan + Ekspor

• Mengambil 50% dari kebutuhanKebutuhan = produksi + impor – ekspor= 513.254 + 155.276 – 503.272 = 165.249 ton/tahun= 0,45 x 165.249= 74.362 ton/tahun = 74.000 ton/tahun= 20 ton/hari

668.521 686.543=

Kapasitas Produksi

• Pabrik Minyak Pelumas (Base Oil) dari LimbahPlastik berkapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.

Lokasi Pabrik

Pabrikdirencanakanberdiri di PaciranKabupatenLamongan, JawaTimur

Paciran

adanya lahan kosong sebagai tempat pendirianpabrik, dekat dengan pelabuhan di Paciran untuk

memudahkan transportasi laut, transportasi daratpunmendukung untuk pemasokan bahan baku dan produkkarena berada pada jalur pantura yang merupakan jalur

utama di pulau Jawa, membantu penduduk sekitardalam mencari pekerjaan, selain itu pabrik berada diKawasan Industri sehingga tidak terlalu mencemari

lingkungan

Dasar Teori

Komponen penyusun lube based oil terdiri dari n-paraffine, iso-paraffine, naphthenes, dan aromatics

Perbandingan Base Oil yang dihasilkan

No. Parameter Nilai

1 Warna Jernih2 Densitas 7,14-7,30 lb / gal3 Spesifik gravity 0,857-0,876 @ 60oF

4 Berat molekul -5 Titik leleh -6 Titik didih -7 Pour point -8 Flash point > 351 ° F / 177 ° C9 Vapor pressure <110 Vapor density > 111 Viscosity 20,5-114 cSt @ 40oC

4,1-12,2 cSt @ 100oC

No. Parameter Nilai

1 Warna Jernih

2 Densitas 7,2 LBS/Gal

3 Spesifik gravity 0,85 @ 60oF

4 Berat molekul >340

5 Titik leleh -

6 Titik didih ±600o F (316o C)

7 Pour point -15oF

8 Flash point 280o F

9 Vapor pressure <1

10 Vapor density >1

11 Viscosity 2,88-12,02 cSt @ 100o

C12-111 cSt @ 40o C

Karakteristik Base oil Karakteristik Base oil milik Soltex, Texas

(www.soltex-baseoil.com)(www.karakteristik-baseoilsintetik.com

High Density Polyethylen(HDPE)

HDPE merupakan salah satu plastik jenis PET. High densitymemiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram danlebih tahan terhadap temperatur tinggi(120oC).

Rumus Bangun HDPE

(www.msdshdpe.com)

Parameter KeteranganFisik Padat

Melting Point 100-135oC / 212-275oF

Spesific Gravity (at 20oC) (water = 1)

0,94-0,958

pH -

Tabel sifat fisik HDPE

POLYETHYLEN TEREPHTALEN (PET)Polietilena tereftalat (disingkat PET, PETE atau dulu PETP, PET-P)adalah suatu resin polimer plastik termoplast dari kelompokpoliester. PET banyak diproduksi dalam industri kimia dandigunakan dalam serat sintetis, botol minuman dan wadahmakanan, aplikasi thermoforming, dan dikombinasikan denganserat kaca dalam resin teknik.

(www.msdspet.com)

Rumus Bangun PET

Parameter KeteranganFisik Padat

Mlting Point 246oC (475oF – 255oC (491oF)

Spesific gravity (water = 1)

>1,1

Kelarutan dalam air Tidak larutRumus Molekul (-CO-C6H5-CO-O-CH2-

CH2-O-)n

Tabel sifat fisik PET

Kegunaan

• Base oil digunakan sebagai campuran minyak pelumas yang terdiri dari 90% minyak dasar (base oil) dan 10% additif

• Kegunaan minyak pelumas adalah untuk mengurangi gesekan, menambah wear, sebagai pendingin, sebagai anti korosi, dan sbagai seal.

Produk Utama

Produk utama yang dihasilkan adalah base oiljenis sintetik, karena didapatkan dari limbahplastik yang merupakan senyawa polimer danbersifat sintetik.

Produk Samping

Produk samping yang dihasilkan dari pabrik base oil dari limbah plastik berupa gas (C1-C4) dimana gas digunakan kembali untuk bahan bakar proses, pada light oil menghasilkan C5-C30 untuk dijual ke perusahaan yang mengolah BBM

Generasi proses teknologi pembuatan base oil

CRUDE OIL

B.O grup I Solvent refined

Warna kuningpekat V.I=80-<120

B.O grup II Combine catalytic

Warna kuningjernih V.I= 80-<120

B.O exceed grup II

Hydro

crackingJernih V.I=80-<120

B.O grup IIIHydrocracking

danpenambahan

polimer

Jernih V.I=120

OLEFIN B.O grup IV Polimerisasi Jernih V.I=>120

MINYAK NABATI B.O grup V esterifikasi Warna kuning

pekat V.I=<120

SPESIFIKASI PRODUKPROSESBAHAN BAKU

TEKNOLOGI

Sumber: Nynaz base oil.ppt dan omni-tech

BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK (HDPE DAN PET)

BASE OIL DENGAN TEKNOLOGI TERBARU

SKEMAPEMBUATAN BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK

1

Pre-Treatment•Pencacahan•Melting T= 260OC

2

Pirolisis•Pirolisis T=524OC•Pendinginan T= 350OC

3

Hydroprocessing•Hydrocracking•Hydrogenasi

4

Pemurnian•Distilasi I•Distilasi II

PERBANDINGAN PIROLISIS PADA SUHU 740OC DAN 524OC

KONDISI OPERASI KELEBIHAN KEKURANGAN

T = 524OC •Banyak menghasilkan senyawa (C5-C30 dan >C30) sehingga lebihberpotensi untuk diolah menjadibase oil

•Perlu dilakukan pre-heated padafeed (pelelehan)

T = 740OC •Sebagian besar produk yangdihasilkan senyawa (C1-C4)

•Temperatur yang digunakan cukuptinggi sehingga diperlukan biayabesar•Terdapat beberapa senyawa yangtidak diketahui jenisnya

Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky 255 dan jurnal stephen J.Miller

Proses HydroprocessingHydroprocessing merupakan proses yang sering atau umum dipakai dalam pegolahan

minyak bumi, dimana dalam proses ini dilakukan pemurnian minyak bumi. Proseshydroprosesing pabrik base oil terdiri dari beberapa tahap diantaranya

a. Hydrocracking,

b. Hydrogenasi

Distilasi kompleks

Distilasi kompleks

distilasi I= top (C1-C4), bottom senyawa (c5-385) dan(senyawa 385OC+)

distilasi II = top senyawa (c5-385) , bottom (senyawa385OC+)

Flowsheet

Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky

2

12

18

21

23

11 22

1

98

10

16

13

14

D 222

L 151

Gas (C1-C4)

23

F 150

7

WP

CW

STEAM DOWTHERM A

S 33

STEAM DOWTHERM A

CTW

SC

330

5260

LC

30

PC

FC

1630

17

212

212350

300

60

J 111

C 130

Q 170J 141R 210

E 221

L 212

P 230

R 320 D 330 D 340

E 441

E 442

F 311

L 312

E 321L 322

F 344

F 345

F 343

LI

LI

FC

BASE OIL

BBM

F 223

F 160

30

Q 210

R 220

350

300

350

H2

30

11

1

1

16

15

9

15

15

10.06

1

1

F 120

J 121

C 140

J 131

X 151X 161

J 142

J 132

E 313

R 320

R 310

350

524

480

60

260

F 110

4

9

4 2

3

FC

2

TC

PC

PC

Udara

24PC

FC

PC19

601

329

E 431

H 432 H 442

L 222

L 232

LITC

Flue Gas ke Boiler

PC

TC

TC

TC

D 410 D 420E 432

NERACA MASSA

Neraca PaNas

Neraca Panas Reaktor HidrocrackingMasuk (kkal) Keluar (kkal)

Q11 (dari P 220)Aliran 11 :C1-C4 1052331,134C5-385oC 9719647,39385oC + 2563309,125538oC 1143287,229Sub Total 14478574,88Aliran 13 :H2 7616875,5

Q supply 15017872,28

Q15 (ke E 313)Aliran 15 :C1-C4 2177280C5-385oC 9719653,207385oC + 3092842,025H2 132756Sub Total 15122531,23Aliran 12:H2 7484119,5Q loss 3979,715

Total : 37113322,66 Total : 37113322,66

SPESIFIKASI ALAT• KOMPRESOR

Spesifikasi compressor :

• Suhu : 60 °C

• Tekanan : 2.1 kg/cm2G

• Power stage ke-1 : 8 hp

• Power stage ke-2 : 9 hp

• Bahan Konstruksi

(Ludwig, Tabel 12-8, hal 475 untuk tekanan tinggi)

• Casing : Cast Steel

• Impeller : 18-8 Stainless

• Shaft : Carbon Steel (AISI – C1045)

• Diaphgrams : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)

• Inlet Guide Vanes : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)

• Labyrinths : Alumunium

• Seal Rotating Face : Bronze

• Mechanical Seals : 316 Carbon

• Bearings : Steel Backed

• Trust Balancing Disc : Steel

• Jumlah : 1 unit

Flowsheet utilitas

AIR UMPAN BOILER

AIR PROSES / AIR

PENDINGIN

AIR SANITASI

SUNGAISTRAINER

L-110

L-120

M-121 M-130

L 133F 510

L 213

L 411

F 331 L 332

D 310

F 512

F-131

Condensat

CTWR

L 111

F 110

L 121

M 120 M 130

F 122 F 131

F 134

F 132 L 211 F 212

Larutan kapur

Tawas

D 210

L 313

D 320

P-77

P-80

P-81

P-82

P-83

Tangki penampung air

sungai

Quartzite filter

Kation ex

Anion ex

Mixed bed ex

V-74V-75

V-76

V-77

V-78

V-79

F-311

G 312

D 330

F 410

F 511

Utilitas • air sanitasi = 1,756 m3/jam

• air pendingin = 85,212 m3/jam

• air umpan boiler = 281,385 m3/jam

• air proses = 13,054 m3/jam

Total Kebutuhan Air = 381,407 m3/jam

Pengolahan Limbah Industri Kimia

• Limbah yang dihasilkan berupa sludge yang terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir danbahan kimia lainnya.

• Limbah termasuk Limbah B3 maka perlu diproses terlebih dahulu sebelum dibuang kelingkungan.

KESEHATAN & KESELAMATAN KERJAUNIT AREA ALAT PELINDUNG

Pre Treatment

Gudang PenyimpananShredder

● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)

● Sarung Tangan● Masker debu

Pirolisis

Reaktor ● Alat pelindung kepala atau safetyhelm dari plastik (Bakelite)

● Sepatu karet● Masker gas● Pelindung muka

Hydroprocessing

HydrocrackingHydrogenasiDistilasi kompleks

● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)

● Sepatu karet● Sarung Tangan● Masker gas

Utilitas Boiler

● Sarung tangan karet● Alat pelindung kepala”Safety

Helmet”● Sepatu karet● Masker filter● Ear plug

INSTRUMENTASINo Nama alat Kode Instrumentasi

01.02.03.04.05.06.07.

Tangki MeltingReaktor PirolisisQuenching TowerReaktor HydrocrackingReaktor HydrogenasiDistilasi IDistilasi II

Q-170R-220P-230R310R-320D-410D-420

TC, FC, LCTC, FCFCPC, FCPC, FCTC, FCTC, PC

KESIMPULAN• Pabrik Base Oil dari limbah plastik beroperasi secara kontinyu

dengan kapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.

• Bahan baku utama :

HDPE = 215272 kg/hari

PET = 8970 kg/hari

• Bahan baku tambahan :

H2 = 2579 kg/hari

• Limbah yang dihasilkan :

terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimialainnya.maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuangke lingkungan.