Witri, Pabika Salsabila and Sarjani, Vivin Sulistyaningrum Yudha (2019) PRA DESAIN PABRIK CARBON BLACK DARI DECANT OIL. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02211745000009-02211745000014-Undergraduate_Theses.pdf Download (18MB) | Preview |
Abstract
Seiring dengan meningkatnya permintaan produksi pada pasar otomotif, hal ini berdampak pula pada meningkatnya permintaan produksi carbon black di Indonesia. Pasar otomotif sendiri merupakan konsumen terbesar carbon black yang mencapai angka sekitar 90 %, sedangkan sisanya carbon black digunakan oleh industri tinta, toner mesin, dan baterai. Di sisi lain, sampai saat ini produksi carbon black di Indonesia hanya dipenuhi oleh satu perusahaan besar yaitu PT. Cabot Indonesia yang memiliki kapasitas sebesar 150.000 ton/tahun. Sehingga, jika kebutuhan dalam negeri belum terpenuhi harus dilakukan impor carbon black dari luar negeri.
Carbon black dapat dihasilkan dari pembakaran hidrokarbon seperti gas alam, fraksi berat minyak bumi, atau acetylene. Untuk memilih proses yang akan digunakan untuk pembuatan carbon black, dapat dipilih proses yang paling menuntungkan untuk dijalankan, salah satunya adalah dengan menggunakan perhitungan Economic Potentials (EP) dari beberapa proses yang telah ditinjau, yield paling tinggi dapat dihasilkan melalui proses Oil Furnace, Thermal, dan Acetylene. Ketiga proses tersebut menggunakan 3 bahan baku yang berbeda untuk memproduksi carbon black, yakni hidrokarbon aromatis, gas alam, serta acetylene. Setelah dilakukan perhitungan Economic Potentials (EP) didapatkan bahwa proses pembuatan carbon black dapat menggunakan bahan baku hidrokarbon aromatis (decant oil) yang mana memiliki EP tertinggi diantara proses-proses lainnya.
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil gas alam dan minyak bumi sehingga untuk pembuatan carbon black yang cukup menguntungkan dengan memanfaatkan gas alam dan minyak bumi. Namun, dalam kenyataannnya minyak bumi lebih fleksibel dan berpotensi untuk dijadikan bahan baku dari pada gas alam. Oleh sebab itu, dalam pembuatan carbon black digunakan decant oil yang merupakan produk hasil pemrosesan minyak bumi. Decant oil ini adalah residu atau produk dari bagian bawah fraksinator dalam proses catalytic cracking, yakni penguraian molekul senyawa hidrokarbon yang berat, menjadi molekul senyawa hidrokarbon yang lebih kecil dengan menggunakan katalis. Di sisi lain decant oil juga lebih mudah dan murah untuk ditransportasikan dari pada gas alam karena sudah berfase liquida, sedangkan jika gas alam harus dilakukan beberapa treatment khusus agar bisa ditransportasikan dan kemudian siap dipakai sebagai bahan baku. Bahan baku berupa decant oil didapatkan dari PT. Pertamina Refinery Unit VI Balongan yang merupakan produk dari unit RFCC (Secondary Reformer). Sedangkan, gas alam untuk proses pemanasan diperoleh dari PT. Pertamina EP Jatibarang Field. Lokasi pendirian pabrik carbon black ini berada pada Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Lokasi pendirian pabrik ini, dinilai cukup strategis karena cukup dekat dengan sumber bahan baku dan mendekati target utama pasar.
Proses yang digunakan untuk pembuatan carbon black dari decant oil menggunakan metode oil furnace yang terdiri dari tiga proses utama yaitu carbon black production, product treatment, serta recovery zone. Reaktor yang digunakan pada proses pembuatan carbon black ini memiliki tiga zona penting, antara lain: zona pembakaran, zona pirolisis, dan zona quenching. Pada proses pertama carbon black production, dilakukan reaksi pembakaran antara gas alam dengan udara dalam reaktor zona pembakaran hingga didapatkan suhu 2.327,53 ˚C. Pembakaran gas alam ini diperlukan untuk mendapatkan panas dalam reaksi pirolisis. Jumlah gas alam dan udara yang digunakan sesuai dengan suhu yang harus dicapai pada zona pirolisis decant oil. Proses pirolisis berlangsung pada suhu diatas 1.550 ˚C. Hasil dari proses pirolisis adalah black smoke yang didalamnya terkandung partikel-partikel carbon black. Air masuk pada zona quenching reaktor untuk menghentikan reaksi pirolisis serta mendinginkan produk hasil reaksi hingga suhu 870 ˚C. Produk reaktor ini akan mengalami pendinginan lebih lanjut hingga suhu 200 ˚C. Kemudian, pada proses kedua yaitu product treatment yang terdiri dari bag filter untuk memisahkan carbon black dari tail gas, micropulverizer untuk menyeragamkan ukuran carbon black, cyclone untuk memisahkan kembali carbon black dari gas pengotor, pelletizer yang digunakan untuk mengatur bulk density carbon black agar mencapai spesifikasi yang diinginkan, rotary dryer untuk mengurangi kandungan air dalam carbon black, screener yang digunakan untuk memisahkan antara carbon black yang sudah sesuai ukuran dengan carbon black yang belum memenuhi spesifikasi yang selanjutnya akan diseragamkan lagi di micropulverizer, air cooler yang berfungsi untuk mendinginkan carbon black dan silo untuk menampung carbon black yang sudah sesuai dengan spesifikasi. Pada proses ketiga, bertujuan untuk mendapatkan kembali decant oil agar tidak banyak dibuang di udara dan kemudian dapat digunakan kembali sebagai feed reaktor. Proses ketiga sendiri terdiri dari three phase separator yang berfungsi untuk memisahkan gas, heavy liquid (water), dan light liquid (decant oil). Light liquid yang berhasil direcovery akan dimanfaatkan sebagai tambahan air pendingin pada condensor, sedangkan gas-gas yang terkumpul dari three phase separator nantinya akan dibakar bersama tail gas di flare. Flare sendiri berfungsi sebagai heater udara yang akan mengeringkan carbon black di rotary dryer.
Pabrik ini akan beroperasi selama 300 hari selama satu tahun dengan kapasitas 90.000 ton/tahun. Tiap jamnya pabrik akan memproduksi 12.500 kg carbon black dengan kandungan air 1% atau 125 kg. Dengan kebutuhan bahan baku primer yaitu decant oil dengan kapasitas 152.142,84 ton/tahun dan gas alam sebagai bahan baku sekunder dengan kapasitas 47.816,04 ton/tahun. Berdasarkan analisa ekonomi yang telah dilakukan pada pabrik carbon black dari decant oil didapatkan hasil sebagai berikut:
1.Total Capital Investment (TCI) : Rp 1.058.519.130.652
2.Interest/tahun : 9,75 %
3.Net Present Value (NPV) 10 tahun: Rp 2.813.847.452.715
4.Internal Rate of Return : 27,03 %
5.Pay Out Time (POT) : 3,21 Tahun
6.Break Even Point : 37,21 %
7.Harga Decant Oil : 138,18 US$/ton
8.Harga Gas Alam : 370,6 US$/ton
9.Harga Jual Carbon Black : 2.000 US$/ton
10.Project Life : 10
11.Waktu Konstruksi : 2
Dengan melihat penilaian-penilaian diatas serta beberapa parameter teknisnya, maka pabrik carbon black dari decant oil layak didirikan.
====================================================================================================================================
The increasing demand for production in the automotive market has an impact on the increasing demand for carbon black production in Indonesia. The automotive market itself is the biggest consumer of carbon black which reaches around 90%, while the rest of carbon black is used by the ink, machine toner and battery industries. On the other hand, to date carbon black production in Indonesia has only been met by one large company, PT. Cabot Indonesia which has a capacity of 150,000 tons / year. So, if domestic needs have not been met, imported carbon black must be carried out from abroad.
Carbon black can be produced from combustion of hydrocarbons such as natural gas, heavy oil fractions, or acetylene. To choose the process that will be used to make carbon black, the most profitable process can be chosen, one of which is to use Economic Potentials (EP) calculations from several processes that have been reviewed, the highest yield can be produced through the Oil Furnace, Thermal, and Acetylene. The three processes use 3 different raw materials to produce carbon black, namely aromatic hydrocarbons, natural gas, and acetylene. After calculating the Economic Potentials (EP) it was found that the process of making carbon black can use raw materials of hydrocarbon aromatic (decant oil) which has the highest EP among other processes.
Indonesia is one of the countries producing natural gas and petroleum so that the manufacture of carbon black is quite beneficial by utilizing natural gas and petroleum. However, in reality petroleum is more flexible and has the potential to be used as raw material for natural gas. Therefore, in the manufacture of carbon black decant oil is used as a product of petroleum processing. Decant oil is a residue or product from the bottom of the fraksinator in the process of catalytic cracking, which is the decomposition of molecules of heavy hydrocarbons into smaller molecules of hydrocarbons using catalysts. On the other hand, decant oil is also easier and cheaper to transport from natural gas because it has liquefied phase, whereas if natural gas has to be carried out some special treatment can be transported and then ready to be used as raw material. The raw material in the form of decant oil is obtained from PT. Pertamina Refinery Unit VI Balongan which is a product of the RFCC (Secondary Reformer) unit. Meanwhile, natural gas for the heating process is obtained from PT. Pertamina EP Jatibarang Field. The location of the carbon black factory is located in Indramayu Regency, West Java. The location of the establishment of this factory is considered quite strategic because it is quite close to the source of raw materials and is close to the main target of the market.
The process used for making carbon black from decant oil uses the oil furnace method which consists of three main processes, namely carbon black production, product treatment, and recovery zone. The reactor used in the process of making carbon black has three important zones, including: combustion zone, pyrolysis zone, and quenching zone. In the first process of carbon black production, a combustion reaction between natural gas and air was carried out in the combustion zone reactor until the temperature was 2,327.53 ˚C. Combustion of natural gas is needed to get heat in the pyrolysis reaction. The amount of natural gas and air used in accordance with the temperature must be achieved in the zone of pyrolysis decant oil. The pyrolysis process takes place at temperatures above 1,550 ˚C. The result of the pyrolysis process is black smoke which contains carbon black particles inside it. Water enters the quenching reactor zone to stop the pyrolysis reaction and cool the reaction product to a temperature of 870 ˚C. This reactor product will experience further cooling to a temperature of 200 ˚C. Then, in the second process, the product treatment consists of a filter bag to separate the carbon black from the tail gas, a micropulverizer to homogenize the size of the carbon black, cyclone to separate the carbon black from the impurity gas, pelletizer used to adjust the bulk density of the carbon black to reach specifications it is desirable, a rotary dryer to reduce the water content in carbon black, a screener that is used to separate carbon black that is in accordance with the size of carbon black that has not met the specifications which will then be uniformed again on the micropulverizer, air cooler that serves to cool carbon black and silo to accommodate carbon black that is in accordance with specifications. In the third process, aiming to regain decant oil so that it is not much removed in the air and then can be reused as a reactor feed. The third process itself consists of three phase separators which function to separate gas, heavy liquid (water), and light liquid (decant oil). Light liquids that have been successfully recovered will be used as additional cooling water in the condensor, while the gases collected from the three phase separator will then be burned with the tail gas in the flare. The flare itself serves as an air heater which will dry the carbon black on the rotary dryer.
This plant will operate for 300 days for one year with a capacity of 90,000 tons / year. Every hour the factory will produce 12,500 kg of carbon black with a water content of 1% or 125 kg. With the need for primary raw materials, namely decant oil with a capacity of 15,142.84 tons / year and natural gas as a secondary raw material with a capacity of 47,816.04 tons / year. Based on the economic analysis that has been done at the carbon black factory from decant oil, the following results are obtained:
1. Total Capital Investment (TCI): Rp. 1,058,519,130,652
2. Interest / year: 9.75%
3. Net Present Value (NPV) of 10 years: Rp 2,813,847,452,715
4. Internal Rate of Return: 27.03%
5. Pay Out Time (POT): 3.21 Years
6. Break Even Point: 37.21%
7. Price of Decant Oil: 138.18 US $ / ton
8. Price of Natural Gas: 370.6 US $ / ton
9. Selling price of Carbon Black: 2,000 US $ / ton
10. Project Life: 10
11. Construction Time: 2
By looking at the above assessments and some technical parameters, the carbon black factory from decant oil is worthy of being established.
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Additional Information: | RSK 662.93 Wit p-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | carbon black, oil furnance |
| Subjects: | Q Science > QD Chemistry Q Science > QD Chemistry > QD281 Pyrolysis T Technology > TP Chemical technology T Technology > TP Chemical technology > TP255 Electrochemistry, Industrial. T Technology > TP Chemical technology > TP350 Natural gas--Drying. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Vivin Sulistyaningrum Yudha Sarjani |
| Date Deposited: | 21 Jul 2026 08:08 |
| Last Modified: | 21 Jul 2026 08:08 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/65634 |
Actions (login required)
 |
View Item |