Download - Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
1/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT
SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK
DENGAN KAPASITAS 237.600 MWh/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian sarjana Teknik Kimia
OLEH :
FITRI MEIDINA HARAHAP
050405038
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
2/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
3/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas sebagai Sumber Energi Listrik
dengan Kapasitas 237.600 MWh/tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat
untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, Msi sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Bapak Hendra S. Ginting, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT
USU.
4. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Hj. Syafriani Lubis
dan Alm. Ayahanda yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan
semangat kepada penulis.
6. Dosen Penguji Tugas Akhir yaitu Ibu Dr. Ir Fatimah dan Bapak Amir Husain
ST, MT
7. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat.
8. Teman-teman stambuk 05 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan
semangatnya.
9. Teman seperjuangan Riki Handoko sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
4/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
10.Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan
dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 1 Juni 2009
Penulis
Fitri Meidina Harahap050405038
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
5/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
INTI SARI
Pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik
diperoleh melalui reaksi fermentasi di dalam reaktor tangki berpengaduk.
Pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi
listrik ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 237.600 MWh/tahun dan
beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah
di Kotamadya Tebing Tinggi, Kecamatan Rambutan, Sumatera Utara dengan luas
tanah yang dibutuhkan sebesar 14.427 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk
mengoperasikan pabrik sebanyak 155 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan
adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dan bentuk
organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan biogas dari limbah
cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik, adalah :
Modal Investasi : Rp 171.141.022.601,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 133.682.862.272,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 196.911.000.000,-
Laba Bersih per tahun : Rp 45.751.880.460,-
Profit Margin : 32 %
Break Event Point : 55,56 %
Return of Investment : 26,73 %
Pay Out Time : 3,74 tahun
Return on Network : 44,56 %
Internal Rate of Return : 50,24 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini layak untuk
didirikan.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
6/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar .............................................................................................. i
Intisari ......................................................................................................... iii
Daftar Isi ....................................................................................................... iv
Daftar Tabel .................................................................................................. ix
Daftar Gambar .............................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1
1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-2
1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1
2.1 Pengertian Biogas ........................................................................ II-1
2.2 Sejarah Biogas ............................................................................. II-2
2.3 Langkah-langkah Pembentukan Biogas ....................................... II-3
2.4 Kegunaan Biogas ......................................................................... II-5
2.5 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas
sebagai Sumber Energi Listrik ..................................................... II-6
2.6 Sifat-sifat Reaktan, Bahan, dan Produk Pembantu......................... II-7
2.6.1 Limbah Cair Kelapa Sawit .................................................... II-7
2.6.2 Metana (CH4) ....................................................................... II-8
2.6.3 Karbondioksida (CO2) .......................................................... II-9
2.6.4 Natrium Bikarbonat (NaHCO3) ............................................. II-10
2.6.5 Urea (H2NCONH2) ............................................................... II-10
2.6.6 Natrium Hidroksida (NaOH) ................................................. II-11BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1
3.1Mix .............................................................................................. III-1
3.2 Tangki Pencampuran NaHCO3(M-101) ...................................... III-1
3.2 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102).......................................... III-2
3.4 Reaktor Fermentasi (R-101)......................................................... III-2
3.5 Generator (GG-101) .................................................................... III-2
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
7/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
4.1 Reaktor Fermentasi (R-101)......................................................... IV-1
4.2 Generator (GG-101) .................................................................... IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.1.1 Pengukur Temperatur ............................................................ VI-2
6.1.2 Pengukuran Tekanan dan Kevakuman ................................... VI-2
6.1.3 Pengukuran Laju Aliran ......................................................... VI-2
6.1.4 Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ................................... VI-3
6.1.5 Syarat Perencanaan Pengendalian .......................................... VI-5
BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.2 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-3
7.4 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas ............................................... VII-3
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1
8.1 Landasan Teori ............................................................................ VIII-1
8.1.1 Faktor Primer ......................................................................... VIII-18.1.2 Faktor Sekunder ..................................................................... VIII-2
8.2 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-4
8.3 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-6
8.4 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-29.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ........................................... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-5
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-6
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
8/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
9.4.2 Direktur ................................................................................. IX-6
9.4.3 Sekretaris ............................................................................... IX-7
9.4.4 Manajer Pemasaran ................................................................ IX-7
9.4.2 Manajer Keuangan ................................................................. IX-7
9.4.5 Manajer Personalia ................................................................ IX-7
9.4.6 Manajer Produksi ................................................................... IX-7
9.4.7 Manajer Teknik ..................................................................... IX-8
9.4.8 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan................................ IX-8
9.4.9 Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan ............................ IX-8
9.4.10 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas ............................. IX-9
9.4.11 Kepala Bagaian Mesin dan Listrik ....................................... IX-9
9.4.12Kepala Bagian Proses ........................................................... IX-9
9.4.13 Kepala Bagian Utilitas ......................................................... IX-9
9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-9
9.5.1 KaryawanNon-Shift............................................................... IX-9
9.5.2 Karyawan Shift...................................................................... IX-10
9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-11
9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-129.8 Kesejahteraan karyawan .............................................................. IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3
10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) .................................... X-3
10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ............................ X-410.2 Total Penjualan (Total sales) ...................................................... X-5
10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-6
10.4.3 Return On Investmen (ROI) ................................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-7
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
9/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... XI
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
10/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Biogas ......................................................................... II-1
Tael 2.2 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit......................................... II-7
Tabel 2.3Karakteristik Metana ...................................................................... II-8
Tabel 2.4 Karakteristik CO2 .......................................................................... II-9
Tabel 2.5 Karakteristik NaHCO3 ................................................................... II-10
Tabel 2.6 Karakteristik Urea ......................................................................... II-10
Tabel 2.6 Karakteristik FeCl2 ........................................................................ II-11
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mix .............................................................. III-1
Tabel 3.2 Tangki Pencampuran NaHCO3(M-101) ........................................ III-1
Tabel 3.3 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102) ........................................... III-2
Tabel 3.4 Reaktor Fermentasi (R-101) .......................................................... III-2
Tabel 3.5 Generator (GG-101) ...................................................................... III-2
Tabel 4.1 Reaktor Fermentasi (R-101) .......................................................... IV-1
Tabel 4.2 Generator (GG-101) ...................................................................... IV-1
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Kelapa Sawit sebagai Sumber
Kebutuhan Listrik ........................................................................... VI-9
Tabel 7.1 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-2
Tabel 7.2 Kandungan Bahan Kimia Air Tanah Rambutan ............................. VII-2
Tabel 7.3 Sifat Fisika Air Tanah Rambutan ................................................... VII-3
Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit yang sudah terfermentasikan
...................................................................................................... VII-8
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-9Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift......................................................... IX-11
Tabel 9.1 Jumlah Karyawan Dan Kualifikasi ............................................... IX-11
Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12
LA-22
Tabel LB.1 Tabel Konstribusi Unsur Atom............................................................ LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas panas Padatan........................................................................ LB-2
Tabel LB.3 Konstribusi gugus dengan Metode Benson et al .......................... LB-2
ix
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
11/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas .................................................................. LB-3
Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan ........................................................ LB-4
Tabel LB.6 Panas Masuk Reaktor ................................................................. LB-5
Tabel LB.7 Panas Masuk Generator .............................................................. LB-7
Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ............................ LD -2
Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift............................................... LD -3
Table LD.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LD -6
Tabel LD.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........ LD -6
Tabel LD.5 Biaya SaranaTransportasi ........................................................... LD -9
Tabel LD.6 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LD -12
Tabel LD.7 Perincian Biaya Kas ................................................................... LD -14
Tabel LD.8 Perincian Modal Kerja................................................................ LD-15
Tabel LD.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LD-16
Tabel LD.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000 .............................................................................. LD-17
Tabel LD.11Data Perhitungan Interval Rate of Return (IRR) ......................... LD-25
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
12/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Sebuah loop pengendalian.......................................................... VI-3
Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ............................................................. VI-4
Gambar 6.3 Instrumentasi pada pompa.......................................................... VI-9
Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki cairan ................................................ VI-10
Gambar 6.5 Instrumentasi pada reaktor ......................................................... VI-10
Gambar 6.6 Instrumentasi padaBlower......................................................... VI-11
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Generator ..................................................... VI-11
Gambar 6.9 Tingkat kerusakan suatu pabrik .................................................. VI-12
Gambar 8.1 Tata letak Pabrik ........................................................................ VIII-10
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan benzen dari
Toluena dan Hidrogen dengan proses hidrodealkilasi (HDA) ..... IX-14
x
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
13/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit listrik sangat diperlukan untuk menggerakkan roda pembangunan
di semua bidang. Pada saat sumber energi suatu pembangkit melimpah, di saat itu
pula biaya pembangkitan akan murah. Begitu juga sebaliknya, pada saat sumber
energi mulai berkurang, maka di saat itu pula biaya pembangkitan akan menjadi
mahal. Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan
peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Kebutuhan listrik untuk masyarakat
maupun industri diperkirakan belum akan tercukupi (Antara, 2008). Untuk itu, perlu
dilakukan pencarian sumber baru untuk mencukupi kebutuhan listrik.
Salah satu sumber energi yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan
listrik adalah biogas. Selama ini biogas dikenal hanya dimanfaatkan sebagai bahan
bakar keperluan rumah tangga khususnya untuk memasak saja, padahal biogas bisa
juga dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit generator listrik. Biogas
sebenarnya sudah mulai dimanfaatkan sejak beberapa puluh tahun yang lalu, namun
tidak banyak digunakan oleh masyarakat. Biogas yang dikenal masyarakat lebih
banyak dihasilkan dari pengolahan kotoran ternak atau kotoran manusia. Sebenarnya
biogas juga bisa dihasilkan dari biomassa yang lain. Gas metana (CH4) yang
merupakan komponen utama biogas adalah gas yang dihasilkan dari perombakan
anaerobik senyawa-senyawa organik, seperti limbah cair kelapa sawit. Secara alami
gas ini dihasilkan pada kolam-kolam pengolahan limbah cair Pabrik Kelapa Sawit
(PKS). Limbah cair yang ditampung di dalam kolam-kolam terbuka akan melepaskan
gas metan (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Kedua gas ini merupakan emisi gas
penyebab efek rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan. Selama ini kedua gas
tersebut dibiarkan saja menguap ke udara. Berdasarkan penelitian, limbah cair kelapa
sawit termasuk sumber energi alternatif (biogas) yang besar konversinya yaitu
sebesar 20 m3biogas/m3limbah cair (Asian Palm Oil, 2007). Konversi listrik sekitar
6 kWh/ m3biogas (Green indonesia, 2008.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
14/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
1.2 Perumusan Masalah
Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan
peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Untuk itu, perlu dicari solusi untuk
menanggulangi kebutuhan listrik di Indonesia. Limbah cair kelapa sawit yang selama
ini belum dimanfaatkan dapat digunakan sebagai sumber kebutuhan listrik. Untuk
itu, perlu dibuat suatu pra rancangan pabrik untuk mengolah limbah cair kelapa sawit
menjadi gas metana sebagai sumber kebutuhan listrik. Produk utama dari proses ini
adalah listrik.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Ada beberapa tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari
limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik, yaitu :
1. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik
pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan
listrik.
2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pabrik
pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit.
3. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan serta tata letak pabrik yangakan didirikan.
1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik
Manfaat dari pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa
sawit adalah agar dapat menerapkan ilmu teknik kimia yang telah didapatkan selama
kuliah seperti neraca massa, neraca energi, utilitas, proses perancangan dan
perencanaan pabrik kimia. Dengan dibuatnya pra rancangan pabrik pembuatanbiogas ini, maka mahasiswa dapat memahami kegunaan dari ilmu yang selama ini
dipelajari dan didapatkan di kuliah.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
15/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi
dari bahan-bahanorganik termasuk diantaranya kotoranmanusia danhewan,limbah
domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang
biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah
metana dankarbon dioksida (Anonim, 2008).
Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu
bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang
lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen
limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam
pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas
merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga
bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer
bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil (Anonim, 2008).
Komposisi biogas yang dihasilkan dari hasil fermentasi kotoran hewan dapat
dilihat pada Tabel 2.1 :
Tabel 2.1 Komposisi Biogas
Komponen %
Metana (CH4) 55-75
Karbon dioksida (CO2) 25-45
Nitrogen (N2) 0-0,3
Hidrogen (H2) 1-5
Hidrogen sulfida (H2S) 0-3
Oksigen (O2) 0,1-0,5
(Hermawan,dkk, 2007)
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Aktifitas_anaerobik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Organik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Manusiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hewanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Metanahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_dioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_dioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Metanahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hewanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Manusiahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Organik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Aktifitas_anaerobik&action=edit&redlink=1 -
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
16/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.2 Sejarah Biogas
Gas metana terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa
udara) oleh bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas
yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik
(biomassa) sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat
menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi
secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah
tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah,
Kabupaten Bandung, Jawa Barat (Karo-karo, Tanpa Tahun).
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas
alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang
mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah
Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806
mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai metana. Becham
(1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal
mikrobiologis dari pembentukan metana (Karo-karo, Tanpa Tahun).
Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman
dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unitpembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II
banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk
menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga
BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun
1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara
berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu
ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alatpencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900 (Karo-karo, Tanpa Tahun).
Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan
Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit
biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan
bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
17/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio
yang terbentuk (Karo karo, Tanpa Tahun).
2.3 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas
Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu :
1. Hidrolisis
Pada tahap hidrolisis, bahan organik di enzimatik secara eksternal oleh enzim
ekstraselular (selulose, amilase, protease dan lipase) mikroorganisme. Bakteri
memutuskan rantai panjang karbohidrat komplek, protein dan lipida menjadi
senyawa rantai pendek. Sebagai contoh polisakarida diubah menjadi monosakarida
sedangkan protein diubah menjadi peptida dan asam amino (Amaru, 2004).
2. Asidifikasi
Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek
hasil proses pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat (CH3COOH), hidrogen (H2)
dan karbondioksida (CO2). Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobik yang dapat
tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Untuk menghasilkan asam asetat,
bakteri tersebut memerlukan oksigen dan karbon yang diperoleh dari oksigen yang
terlarut dalam larutan. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut pentinguntuk pembentuk gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain
itu bakteri tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi
alkohol, asam organik, asam amino, karbondioksida, H2S, dan sedikit gas metana
(Amaru, 2004).
3. Pembentukan Metana
Pada tahap ini bakteri metanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat
molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contohbakteri ini menggunakan hidrogen, CO2 dan asam asetat untuk membentuk metana
dan CO2. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerjasama secara simbiosis.
Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk bakteri
penghasil metana. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam
yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Tanpa adanya proses simbiotik tersebut,
akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam (Amaru,
2004).
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
18/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.4 Kegunaan Biogas
Biogas memiliki kandungan energi tinggi yang tidak kalah dari kandungan
energi dalam bahan bakar fosil. Nilai kalori dari 1 m3biogas sekitar 6000 watt jam,
setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok
menggantikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara, dan bahan bakar fosil lainnya.
Biogas mengandung 75% metana. Semakin tinggi kandungan metana dalam bahan
bakar, semakin besar kalor yang dihasilkan. Oleh karena itu, biogas juga memiliki
karakteristik yang sama dengan gas alam. Sehingga jika biogas diolah dengan benar,
biogas bisa digunakan untuk menggantikan gas alam. Dengan demikian jumlah gas
alam bisa dihemat. Limbah biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas,
yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik
yang sangat kaya akan unsure-unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan,
unsur-unsur tertentu seperti protein, selulosa, dan lignin tidak bisa digantikan oleh
pupuk kimia. Dengan demikian kita juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli
pupuk (Can, 2008).
2.5 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Biogas dari Limbah Cair Kelapa
Sawit
Mikroorganisme sebagai inokulum terlebih dahulu dimasukkan ke dalam
reaktor (R-101) dengan rasio perbandingan volume dengan air sebesar 1:1. Setelah
itu, POME ditampung di dalam kolam penampungan, kemudian di alirkan sebagian
ke dalam tangki pencampuran nutrisi (M-102) untuk memudahkan proses
penambahan nutrisi ke dalam reaktor, karena nutrisi berupa padatan jadi harus
dilarutkan terlebih dahulu ke dalam POME agar memudahkan proses penambahan ke
dalam reaktor, jika nutrisi di tambahkan langsung ke dalam rekator, maka kondisi
reaktor akan sulit dijaga agar tetap di dalam kondisi anaerobik. Sebagian POME
dialirkan ke tangki pencampur NaHCO3 (M-101), penambahan senyawa NaHCO3
dilakukan untuk menetralkan pH di dalam rekator, karena proses fermentasi
berlangsung dengan baik dalam pH 6-8, sehingga perlu ditambahkan senyawa yang
dapat menetralkan pH di dalam reaktor. Dan sisa POME dimasukkan langsung ke
dalam reaktor, suhu di dalam reaktor adalah 37 0C, dimana bakteri yang digunakan
adalah bakteri mesofillik .
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
19/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Reaksi yang terjadi di dalam fermentasi POME:
1. Proses Hidrolisis:
C6H12O6 2CH3CH2COOH + O2
C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + CH3COOH + O2
2. Proses Asidogenesis
2CH3CH2CH2COOH + SO4-2 4CH3COOH + H2S
CH3CH2COOH + 3H2O CH3COOH + HCO3-+ 2H++ 6H2
CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 4H+
3. Proses Metanogenesis
HCO3-+ 4H2+ 2H
+ 2CH4+ 6H2O
CH3COOH CH4+ CO2
Dari reaktor, akan dihasilkan biogas dan sisa POME yang sudah
terfermentasikan. Reaktor sisa POME akan dialirkan menuju sending pond,
sedangkan gas yang dihasilkan adalah metana (CH4), karbon dioksida (CO2),
Hidrogen sulfida (H2S), oksigen (O2) dan Hidrogen (H2). Gas hasil fermentasi POME
ini akan dialirkan ke generator, dimana biogas akan dibakar di dalam combusition
chamber di dalam generator, kemudian panas yang dihasilkan akan menggerakkan
turbin dan akan menghasilkan listrik sebagai produk utama.
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
20/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.6 Sifat-sifat Reaktan, Bahan, dan Produk Pembantu
2.6.1 Limbah Cair Kelapa Sawit
Sebagai bahan utama yang difermentasikan menjadi biogas adalah limbah cair Pabrik
Kelapa Sawit (PKS) dengan karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.2 Karakteristik limbah cair kelapa sawit
No. Parameter Satuan Nilai
1. pH - 7,13
2. TS mg/L 21.000
3. VS mg/L 14.000
4. BOD mg/L 8.000
5. CODcr mg/L 15.000
6. NH4-N mg/L 500
7. VFA mg/L 50
8. Asam Asetat mg/L 0
9. Asam Proponiat mg/L 0
10. n-Hex mg/L 4.300
11. C % 34,3
12. H % 4,68
13. N % 3,53
14. S % -
15. P % -
16. COD:N:P - -
(Yoshimassa, 2009)
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
21/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.6.2 Metana (CH4)
Metana merupakan komponen unsur terbesar (70%) di dalam biogas, dengan
karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.3 Karakteristik metana (CH4)
Karakteristik Nilai
Berat Molekul 16,043 g/mol
Temperatur kritis -82,7oC
Tekanan kritis 45,96 bar
Fasa padat :
Titik cairPanas laten
-182,5
o
C58,68 kJ/kg
Fasa cair :
Densitas cair
Titik didih
Panas laten uap
500 kg/m3
-161,6oC
510 kJ/kg
Fasa gas :
Densitas gas
Faktor kompresi
Spesifik graviti
Spesifik volume
CP
CV
Viskositas
Kelarutan
0,71 kg/m3
0,998
0,55
1,48 m3/kg
0,035 kJ/mol.K
0,027 kJ/mol.K
0,0001027 poise
0,054 vol/vol
(Gas encyclopaedia1, 1 Maret 2009)
II-8
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
22/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.6.3 Karbondioksida (CO2)
Karbondioksida merupakan salah satu komponen di dalam biogas yaitu sebesar 30%,
dengan karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.4 Karakteristik Karbondioksida (CO2)
Karakteristik Nilai
Berat Molekul 44,01 g/mol
Temperatur kritis 31 oC
Tekanan kritis 73,825 bar
Fasa padat :
Densitas padatan
Panas laten
1562 kg/m3
196,104 kJ/kg
Fasa cair :
Densitas cair
Titik didih
Panas laten uap
Tekanan uap
1032 kg/m3
-78,5o
C
571,08 kJ/kg
58,5 bar
Fasa gas :
Densitas gas
Faktor kompresi
Spesifik graviti
Spesifik volume
CP
CV
Viskositas
Kelarutan
1,96 kg/m3
0,9942
1,521
0,547 m3/kg
0,037 kJ/mol.K
0,028 kJ/mol.K
0,0001372 poise1,7163 vol/vol
(Gas encyclopaedia2, 2009)
II-9
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
23/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.6.4 Natrium Bikarbonat (NaHCO3)
Natrium bikarbonat merupakan penetral pH, dengan karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.5 Karakteristik Bikarbonat (NaHCO3)
Karakteristik Nilai
Berat molekul 84,0079 gr/mol
Titik lebur 50 oC (323 K)
Densitas 2,159 gr/cm3
Kelarutan dalam air 7,89 g / 100 ml pada 18oC
Tingkat kebasaan (pKb) -2,43
Berwarna padatan putih -
Merupakan senyawa ampoterik -
Bersifat endotermis -
Tidak berbau -
(Wikipedia1, 2009)
2.6.5 Urea ((H2NCONH2)
Urea merupakan zat nutrisi yaitu sumber nutrisi bagi mikroba, dengan karakteristik
sebagai berikut :
Tabel 2.6 Karakteristik Urea ((H2NCONH2)
Karakteristik Nilai
Berat molekul 60,07 g/gmol
Titik lebur 132,7- 135 C
Densitas 1,323 gr/cm3
Kelarutan dalam air 108 gr/100 ml pada 20 oC
733 gr/100 ml pada 100 oC
Tingkat keasaman (pKa) 0,18
Tingkat kebasaan (pKb) 13,82
Berupa padatan berwarna putih -
Kristal berbentuk prismatik -
(Wikipedia2, 2009)
II-10
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
24/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2.6.6 Feeri Klorida (FeCl2)
Ferri klorida merupakan zat additif yaitu sumber nutrisi bagi mikroba, dengan
karakteristik sebagai berikut :
Tabel 2.7 Karakteristik Ferri Klorida (FeCl2)
Karakteristik Nilai
Berat molekul 126,751 gr/mol
Titik lebur 677 0C
Kelarutan dalam air 64,4 gr/100 ml pada 10 0C
105,7 gr/100 ml pada 1000C
Densitas 3,16 gr/cm3
Agen flokulan dalam pengolahan
air limbah buangan-
Tidak larut dalam tetrahidrofuran -
Merupakan padatan paramagnetik -
(Wikipedia3, 2009)
II-11
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
25/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB III
NERACA MASSA
Basis perhitungan : 1 hari operasi
Jumlah POME : 6.000 m3/hari
Kapasitas produksi biogas : 142 ton/hari
Kapasitas produksi listrik : 720 MWh/hari
Waktu kerja per tahun : 330 hari
Satuan operasi : kg/hari
3.1 Mix
Tabel 3.1 Neraca Massa padaMix
KomponenAlur masuk (kg/hari)
Alur keluar
(kg/hari)
Alur 1 Alur 2 Alur 8 Alur 9 Alur 10
POME 2.926.500 2.926.500 135.000 12.000 6.000.000
NaHCO3 - - 7.500 - 7.500
Urea - - - 1.680 1.680
FeCl2 - - - 900 900
Total 2.926.500 2.926.500 142.500 14.580 6.010.080
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
26/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
3.2 Tangki Pencampuran NaHCO3(M-101)
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pencampuran NaHCO3(M-101)
Komponen Alur masuk (kg/hari)
Alur keluar
(kg/hari)
Alur 3 Alur 5 Alur 8
POME 135.000 - 135.000
NaHCO3 - 7.500 7.500
Total 135.000 7.500 142.500
3.3 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)
KomponenAlur masuk (kg/hari)
Alur keluar
(kg/hari)
Alur 4 Alur 6 Alur 7 Alur 9
POME 12.000 - - 12.000
Urea - 1.680 - 1.680
FeCl2 - - 900 900
Total 12.000 1.680 900 14.580
III-2
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
27/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
3.4 Reaktor Fermentasi (R-101)
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor Fermentasi (R-101)
Komponen
Alur masuk (kg/hari) Alur keluar (kg/hari)
Alur 10 Alur 39 Alur 41
POME 6.000.000 5.858.010,84 -
NaHCO3 7.500 7.500 -
Urea 1.680 1.680 -
FeCl2 900 900 -
CH4 - - 51.120
CO2 - - 88.200
O2 - - 858
H2 - - 107,16
H2S - - 1.704
Total 6.010.080 5.868.090,84 141.989,16
3.5 Generator (GG-101)
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Generator (GG-101)
KomponenAlur masuk (kg/hari) Alur keluar (kg/hari)
Alur 42 Alur 43 Alur 44
CH4 51.120 - -
CO2 88.200 - 228.780
H2S 1.704 - -
H2 107,16
O2 858 249.291,51 42.406,58
N2 - 937.810,93 937.810.93
SO2 - - 3.207,53
H2O - - 116.886,53
Total 141.989,16 118.710,24 1.329.091,6
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
28/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Screening(SC)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis :Bar Screen
Jumlah : 1 unit
Bahan : Stainless steel
Kondisi operasi :
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Luas : 2,04 m2
5.2 Pompa Screening(J-101)
Fungsi : Memompa POME dari screening menuju bak penampun
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Daya motor : 6,535 hp
5.3 Bak Penampung (BP-101)
Fungsi : Menampung limbah cair kelapa sawit
Bentuk : Persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7.200 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
29/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Panjang : 38,619 m
Lebar : 19,625 m
Tinggi : 9,8125 m
5.4 Gudang Penyimpanan NaHCO3(G-111)
Fungsi : Menyimpan bahan baku NaHCO3 untuk kebutuhan 7 hari
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 29,180 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Panjang : 3,8788 m
- Lebar : 3,8788 m
- Tinggi : 1,9394 m
5.5 Gudang Penyimpanan Urea (G-112)
Fungsi : Menyimpan bahan baku urea untuk kebutuhan 7 hari
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10,667 m3
Kondisi operasi- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Panjang : 2,744 m
- Lebar : 2,744 m
- Tinggi : 1,387 m
V-1
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
30/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
5.6 Gudang Penyimpanan FeCl2(G-113)
Fungsi : Menyimpan bahan baku FeCl2untuk kebutuhan 7 hari
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 5,714 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Panjang : 2,252 m
- Lebar : 2,252 m
- Tinggi : 1,126 m
5.7 Bucket Elevator (B-101)
Fungsi : Mengangkut NaHCO3dari gudang penyimpanan NaHCO3(G-111)
ke tangki pencampuran NaHCO3 (M-101)
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan :Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Daya motor : 0,14872 hp
5.8Bucket Elevator (B-102)
Fungsi : Mengangkut urea dari gudang penyimpanan urea (G-112)
ke tangki pencampuran nutrisi (M-102)
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan :Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
31/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Daya : 0,05785 hp
5.9Bucket Elevator (B-103)
Fungsi : Mengangkut FeCl2dari gudang penyimpanan FeCl2(G-113) ke
tangki pencampuran nutrisi (M-102)
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan :Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Daya : 0,039104 hp
5.10 Tangki Pencampuran NaHCO3(M-101)
Fungsi : Mencampurkan POME dengan NaHCO3sebelum
diumpankan ke reaktor
Jenis : Tangki berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 161,169 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 28
0
C- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Silinder
- Diameter : 5,154 m
- Tinggi : 7,731 m
Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
32/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Kecepatan : 0,5 rps
Daya motor : 19,980 hp
5.11 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)
Fungsi : Mencampurkan POME dengan nutrisi yaitu FeCl2 dan urea
sebelum diumpankan ke reaktor
Jenis : Tangki berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 14,947 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Silinder
- Diameter : 2,333 m
- Tinggi : 3,4995 mJenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Kecepatan : 0,5 rps
Daya motor : 0,419 hp
5.12 Pompa Reaktor (J-104)
Fungsi : Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju
splitter
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 2 unit
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
33/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Daya motor : 7,500 hp
5.13 PompaMixer (J-106)
Fungsi : Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju
tangki pencampuran
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Daya motor : 0,43 hp
5.14 Pompa Pencampuran NaHCO3(J-107)
Fungsi : Memompa campuran POME dan NaHCO3(M-101) dari
tangki pencampuran NaHCO3menuju splitter
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Daya motor : 0,0240 hp
5.15 Pompa Pencampuran Nutrisi (J-108)
Fungsi : Memompa campuran POME dan nutrisi (M-102) dari
tangki pencampuran nutrisi menuju splitter
Bentuk : Pompa sentrifugal
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
34/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Daya motor : 0,019 hp
5.16 Reaktor Fermentasi (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi
Tipe : Tangki berpengaduk kontinuflat 6 blade turbin impellerBentuk : Silinder tegak vertikal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Kapasitas : 3.359 m3
Jumlah : 15 unit
Kondisi operasi
- Temperatur : 370C
- Tekanan : 1 atm
Kondisi fisik
- Silinder
- Diameter : 13,691 m
- Tinggi : 20,537 m
- Tutup
- Diameter : 13,691 m
- Tinggi : 2,282 m
Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Kecepatan : 0,1 rps
Daya motor : 19,964 hp
5.17 Blower(JB-101)
Fungsi : Memompa biogas dari reaktor fermentasi (R-101)menuju
generator (GG-101)
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
35/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Jenis : Blowersentrifugal
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi
- Temperatur : 28 C
- Tekanan : 1 atm
Jumlah : 1 unit
Daya motor : 54,69 hp
5.18 Generator (G-101)
Fungsi : Mengubah biogas menjadi energi listrik
Komponen : Kompresor, ruang pembakaran dan expander
Kompresor
Fungsi : Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang pembakaran
Jenis : Centrifugal Compressor
Jumlah : 1 unit
Daya : 24.138.393 hp
Turbin gas
Fungsi : Menurunkan tekanan campuran dari ruang pembakarn
Jenis : Centrifugal Expander
Jumlah : 1 unit
Daya : -36.027.613 hp
5.19 Seeding Pond(BP-102)
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
36/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Fungsi : Menampung ampas dari reaktor fermentasi
Bentuk : Persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton kedap airJumlah : 1 unit
Kapasitas : 7.028,64 m3
Kondisi operasi
- Temperatur : 280C
- Tekanan : 1 atm
Panjang : 38,31 m
Lebar : 19,155 mTinggi : 9,5775 m
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
37/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan.
Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat
penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua
peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat,
mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang
diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi
proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error)yang paling minimum sehingga
produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator),
pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja
dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan
secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk
mengukur variabel variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas,
panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid
level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen instrumen tersebut
mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan
(Timmerhaus, 2004).
Variabel variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah (Considine,1985) :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,
pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan
variabel lainnya.
Secara umum, kerja dari alat alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian
yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada
suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan
VI-1
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
38/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
itu sendiri. Pada pemakaian alat alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah
alat alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam
suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control)
(Perry,1999).
Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
Pengendalian secara manual
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian
ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak
instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis
dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari
kesalahan.
Pengendalian secara otomatis
Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis
menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat
sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara
manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini
sangat praktis dan menguntungkan.
Hal hal yang diharapkan dari pemakaian alat alat instrumentasi adalah:
Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
Sistem kerja lebih efisien
Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen instrumen adalah
(Timmerhaus, 2004) :1. Rangeyang diperlukan untuk pengukuran
2. Levelinstrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
VI-2
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
39/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
6.1.1 Tujuan Pengendalian
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik biogas dari limbah cair
kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah sebagai keamanan operasi pabrik
yang mencakup :
Mempertahankan variabel variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena
komponen zat yang digunakan pada pabrik biogas dari limbah cair kelapa
sawit sebagai sumber energi listrik ini sangat mudah terbakar. Pendeteksian
dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara
otomatis (automatic shut down systems).
Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja
maupun kerusakan pada alat proses.
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah
penganalisis (analyzer).
Gambar 6.1 Sebuah loop Pengendalian
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel
proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya
naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran
fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat
relatif atau dalam kondisi berubah ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga
ELEMEN
PENGENDALI
PROSES
ELEMEN
PENGUKURAN
ELEMEN
PRIMER
ELEMEN
PENGENDALI
GANGGUAN
SET POINT
VI-3
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
40/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh
aktual dari suatu proses yang terkendali.
Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer (Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu
variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan
menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan
tergantung variabel proses yang ada.
Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
Sensor untuk level,yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
Sensor untuk aliran atauflow,yaitu orifice, nozzledll.
b.
Elemen Pengukuran (Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang
dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran
yang dikirimkan transmitterke elemen pengendali.
Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
Tipe Smart
h
LEVEL CONTROLER
CONTROL
LEVEL TRANSMITTER
SUPLAI
VI-4
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
41/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Tipe smartmenggunakan microprocessor elektronicsebagai pemroses sinyal.
c.
Elemen Pengendali (Controlling Element)Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang
kemudian dibandingkan dengan set pointdi dalam pengendali (controller). Hasilnya
berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan
processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis
elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Untuk variabel proses yang lain misalnya :
a. Temperatur menggunakan Temperature Controller(TC)
b. Tekanan menggunakan Pressure Controller(PC)
c. Aliran/flowmenggunakan Flow Controller(FC)
d. LevelmenggunakanLevel Controller(LC)
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya
menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan
control valvedan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Controlvalve
Controlvalvemempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:
Positioneryang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
ActuatorValveberfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).
Ada dua jenis actuatorvalveberdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
a. Actuatorspring/per.
Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston
actuator.
b. Actuatoraksi ganda (double acting)
Untuk menggerakkan piston, actuatorini menggunakan tekanan udara
yang dimasukkan ke rumah actuator.
VI-5
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
42/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve
segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
ActuatorPompa.
Sebagai actuatorpompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah
tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan
induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zatcair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut :
1. Penunjuk (indicator)
2. Pencatat (recorder)
3. Pengontrol (regulator)
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik biogas ini mencakup :
1. Pressure Controller(PC)
Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau
pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal
mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas
yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.
Prinsip kerja :
Pressure control(PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup
diafragma valve. Kemudian valvememberikan sinyal kepada PC untuk mengukur
dan mendeteksi tekanan pada set point.
VI-6
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
43/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2. Flow Controller(FC)
Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran
fluida dalam pipa lineatau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran
fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur outputdari alat, yang
mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
Prinsip kerja :
Kecepatan aliran diatur oleh regulating valvedengan mengubah tekanan
dischargedari pompa. Tekanan dischargepompa melakukan bukaan/tutupan
valvedan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran
pada set point.
3. Level Controller(LC)
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan
dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan
cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan
mengatur ratecairan masuk atau keluar proses.
Prinsip kerja :
Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian ratefluida melalui
valveini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan
pada set point.
Alat sensingyang digunakan umumnya pelampung atau transducer
diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam
alat dimana cairan bekerja.
Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback controlconfiguration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem
pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung
variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi.
Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan
pada level yang diinginkan (set point).
VI-7
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
44/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali feedback ini
berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali
feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :
1.Jenis P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas.
2.Jenis PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir
(flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.
3.Jenis PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan
temperatur.
6.1.2 Syarat Perancangan Pengendalian
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik
antara lain :
1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada
satu aliran.
2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit
pengendali.
3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki
opening position 70 %.
4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan
untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang
dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line.
Pemasangan check valvediletakkan setelah pompa.
5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah
dengan pertimbangan syarat safetydari kebocoran.
6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flangedengan tujuanuntuk mempermudah pada saat maintenance.
VI-8
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
45/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada pra rancangan pabrik pembuatan
biogas sebagai sumber kebutuhan listrik
No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan
1 Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
2 Tangki pencampuranFC Mengontrol laju alir cairan dalam tangki
LC Mengontrol ketinggian bahan dalam tangki
3 Reaktor fermentasi LCMengontrol ketinggian cairan dalam
reaktor
4 Blower
FC Mengontrol laju alir gas dalam blower
PC Menontrol tekanan dalam blower
5 GeneratorPC Mengontrol tekanan dalam generator
TC Mengontrol suhu dalam generator
Contoh jenis-jenis instrumentasi yang digunakan pada pra rancangan pabrik
pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik :
1. Pompa
Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk
mengetahui laju aliran pada pompa dipasangflow control (FC). Jika laju aliran
pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali
(control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.
Gambar 6.3 Instrumentasi pada pompa
FC
VI-9
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
46/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
2. Tangki pencampuran (cairan)
Pada tangki ini dilengkapi denganLevel Controller (LC) yang berfungsi untuk
mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Jumlah aliran fluida diatur oleh
control valve. Kemudian ratefluida melalui valveini akan memberikan sinyal
kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.
LC
FC
Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki cairan
3. Reaktor Fermentasi
Reaktor fermentasi adalah alat tempat berlangsungnya reaksi kimia
antara bahan-bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor merupakan
tempat bereaksinya limbah cair kelapa sawit menghasilkan biogas dan produk
sampingnya. Untuk mengendalikan ketinggian cairan dalam reaktor digunakan
level controller (LC) dengan tujuan agar tidak terjadi kelebihan muatan.
LC
Gambar 6.6 Instrumentasi pada reaktor
VI-10
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
47/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
4. Blower
Untuk mengetahui laju aliran gas pada blower dipasang flow control
(FC). Jika laju aliran blower lebih besar dari yang diinginkan maka secara
otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil
pembukaan katup sedangkan tekanan dalam blower diatur oleh pressure
control (PC).
PC
FC
Gambar 6.7 Instrumentasi pada blower
5. Generator
Komponen dalam generator terdiri dari tiga komponen utama, yaitu
turbin, ruang bakar dan kompresor. Kompresor akan menghisap udara
kemudian akan dialirkan ke ruang bakar. Dalam ruang bakar terjadi proses
pembakaran antara udara yang termampatkan dengan biogas. Gas hasil
pembakaran akan dialirkan ke dalam turbin. Turbin akan mengubah energi
mekanis menjadi listrik.
MotorUntuk start
Generator
listrik Kompresor Turbin
Udara pendinginRuang bakar
Bahan bakar
Udara segar Gas bekas
Gambar 6.8 Generator
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik
Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat
mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha usaha
keselamatan merupakan tugas sehari hari yang harus dilakukan oleh seluruh
karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu
VI-11
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
48/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari
mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus
mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk
menjamin kesehatan karyawan.
Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi
tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk
petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari hari berlangsung aman dan
bahaya bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga
dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995)
Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata rata dalam pabrik kimia
relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya
reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan
dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan kesalahan
dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal (Bernasconi, 1995).
Gambar 6.9 Tingkat kerusakan di suatu pabrik
Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba tiba tanpa
dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan
dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan
mengakibatkan terjadinya kerusakan.
Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik
perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :
Dari 330 peristiwa
28
2
300 Hanya kerusakan
benda
Cedera ringan
Cedera berat sampai
cedera mematikan
VI-12
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
49/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Lokasi pabrik
Sistem pencegahan kebocoran
Sistem perawatan
Sistem penerangan
Sistem penyimpanan material dan perlengkapan
Sistem pemadam kebakaran
Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus
diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik pabrik kimia, yaitu:
Tidak boleh merokok atau makan
Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas
Bahaya dan tindakan tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan
mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah
pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat
diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.
Berikut ini upaya upaya pencegahan terhadap bahaya bahaya yang
mungkin terjadi pada pra rancangan pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit
sebagai sumber energi listrik dapat dilakukan dengan cara :
1. Pencegahan terhadap kebakaran`
Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti
power station, laboratorium dan ruang proses.
Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire
station.
Fire hydrantditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.
Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api
yang relatif kecil.
Smoke detector ditempatkan pada setiap sub stasiun listrik untuk
mendeteksi kebakaran melalui asapnya.
2. Memakai peralatan perlindungan diri
Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :
Pakaian pelindung
VI-13
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
50/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Pakaian luar dibuat dari bahan bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan
asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan
keadaan badan atas terbuka.
Sepatu pengaman
Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan
panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya
terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis
pekerjaan yang dilakukan.
Topi pengaman
Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan
perlindungan terhadap percikan percikan bahan kimia, terutama apabila
bekerja dengan pipa pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun
tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.
Sarung tangan
Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para
operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal hal
yang tidak diinginkan.
Masker
Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu debu yang
berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup (Bernasconi, 1995).
3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis
Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat
kegiatan kerja karyawan.
Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat
Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor
bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar
pengaman
4. Pencegahan terhadap bahaya listrik
Setiap instalasi dan alat alat listrik harus diamankan dengan pemakaian
sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.
VI-14
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
51/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak
pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah
Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan
tinggi
Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat alat yang
beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus
Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi
dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995).
5. Menerapkan nilai nilai disiplin bagi karyawan
Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan
dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.
Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke
atasan.
Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat
menimbulkan bahaya.
Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.
6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrikPoliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan
secara tiba tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar
pingsan/syok dan lain sebagainya.
Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik,
maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :
a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.
b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam
kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi,
yaitu (Bernasconi, 1995) :
Instalasi pemadam dengan air
Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang,
kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk
kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan
VI-15
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
52/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
melalui pipa pipa yang dipasang pada instalasi instalasi tertentu di
sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang
bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu
apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.
Instalasi pemadam dengan CO2
CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung
gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel nozel.
Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti
pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.
VI-16
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
53/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
BAB VII
UTILITAS
Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya
proses produksi dalam sebuah pabrik. Oleh karena itu, segala sarana dan
prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin
kelangsungan operasi pabrik tersebut. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada
pabrik pembuatan biogas dari kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah
sebagai berikut:
1. Kebutuhan air
2. Kebutuhan listrik
3. Kebutuhan bahan bakar
4. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan
air proses maupun kebutuhan domestik. Pada pabrik pembuatan biogas ini tidak
diperlukan air proses karena di dalam proses pembuatannya tidak memerlukan air.Kebutuhan air domestik pada pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit
sebagai sumber energi listrik adalah sebagai berikut:
Air untuk berbagai kebutuhan, dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini
Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 100 liter/hari (Metcalf, 1991)
100 liter/hari = 4,16 liter/jam 1 kg/liter = 4,16 kg/jam
air = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter
Jumlah karyawan = 155 orang
Total air domestik dan kantor = 4,16 155 = 644,8 kg/jam = 645 kg/jam
VII-1
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
54/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
Tabel 7.1 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan
KebutuhanJumlah air
(kg/jam)
Domestik dan kantor 645
Laboratorium 50
Kantin dan tempat ibadah 100
Poliklinik 50
Total 845
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan adalah : 845 kg/jam
Densitas air (air) pada temperatur 280C adalah 996,24 kg/m3(Geankoplis, 2003)
Debit air, Q = (845 kg/jam)/(996,24 kg/m3) = 0,848 m3/jam = 20,36 m3/hari. Sumber
air untuk pabrik pembuatan biogas ini berasal dari Perusahaan Daerah Air Minum
(PDAM) Kotamadya Tebing Tinggi.
7.2 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut:
1. Unit Proses = 5500 hp
2. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 hp
3. Penerangan dan kantor = 30 hp
4. Bengkel = 40 hp
5. Perumahan = 120 hp
Total kebutuhan listrik = 5500 + 3 + 30 + 30 + 40 + 120
= 5723 hp 0,7457 kW/hp = 4267,64 kW
Efisiensi generator 80 %, maka
Daya output generator = 4267,64 / 0,8 = 5334,55 kW
Untuk perancangan dipakai 10 unit gas generator AC 600 kW, 220-240 Volt, 50
Hertz, 3 fase. (1 unit pakai dan 1 unit cadangan).
VII-2
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
55/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
7.3 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik (generator)
adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang
tinggi.
Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lbm
(Perry, 1997)
Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/l
Daya output generator = 5334,55 kW
Daya generator yang dihasilkan = 5334,55 kW (0,9478 Btu/detik)/kW
3600 detik/jam
= 18.201.911 Btu/jam
Jumlah bahan bakar = (18.201.911 Btu/jam)/19860Btu/lbm)
(0,45359 kg/lbm)
= 415,72 kg/jam
Kebutuhan solar = (415,72 kg/jam) / (0,89 kg/liter)
= 467,10 liter/jam
7.4 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau
atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian
lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah pabrik biogas meliputi :
1. Limbah proses berupa limbah cair yang diolah menjadi pupuk cair. Adapun
karakteristik limbah cair kelapa sawit adalah sebagai berikut:
Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit
No. Parameter Satuan Nilai
1. pH - 7,13
2. TS mg/L 21.000
3. VS mg/L 14.000
4. BOD mg/L 8.000
VII-3
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
56/149
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik DenganKapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.
5. CODcr mg/L 15.000
6. NH4-N mg/L 500
7. VFA mg/L 50
8. Asam Asetat mg/L 0
9. Asam Proponiat mg/L 0
10. n-Hex mg/L 4.300
11. C % 34,3
12. H % 4,68
13. N % 3,53
14. S % -
15. P % -
16. COD:N:P - -
(Yoshimassa, 2008)
2. Limbah domestik dan kantor
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar
mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan cair.
3. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang
digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu
produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan
pengembangan proses. Limbah laboratorium termasuk kategori limbah B3 (Bahan
Berbahaya dan Beracun) sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke
pengumpul limbah B3 sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia
Nomor 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan
Beracun. Dalam pengelolaan limbah B3 dikirim ke PPLI Cileungsi, Bogor,
Indonesia.
Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik :
1. Pencucian peralatan pabrik = 20 liter/jam
2. Limbah domestik dan kantor
VII-4
-
8/10/2019 Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf
57/149
Fitri Meidina Harahap : Pembu