Pra Desain Pabrik Carbon Black Dari Decant Oil

Giovandi, Timotius and Julian, Filipus (2019) Pra Desain Pabrik Carbon Black Dari Decant Oil. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211540000123_02211540000018_Undergraduate_Theses.pdf Restricted to Repository staff only Download (1MB) | Request a copy

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.
============================================================
Along with the increasing demand for production in the automotive market, it is an impact on the increasing demand for carbon black production in Indonesia. The automotive market itself is the biggest consumer of carbon black which reached approximately 90%, while the rest is used by industrial carbon black ink, toner engine and the battery. On the other hand, until now the production of carbon black in Indonesia only be met by a large company, PT. Cabot Indonesia, which has a capacity of 150,000 tons / year. Thus, if the domestic demand has not been met must be made of carbon black imported from abroad.
carbon black can be produced from the combustion of hydrocarbons such as natural gas, heavy fractions of petroleum or acetylene. To choose a process that will be used for the manufacture of carbon black, may have the most menuntungkan to run, one of which is by using a calculation Economic Potentials (EP) of some of the processes that have been reviewed, yield the highest can be generated through the process of Oil Furnace, Thermal, and Acetylene. These three processes using three different raw materials for the manufacture of carbon black, the aromatic hydrocarbons, natural gas, and acetylene. After calculation of Economic Potentials (EP) found that the process of making carbon black feedstock can use aromatic hydrocarbons (decant oil) which has the highest EP among other processes.
Indonesia is one of the countries producing natural gas and petroleum so as to manufacture carbon black is quite advantageous to utilize natural gas and petroleum. However, petroleum has in practice more flexible and has the potential to be used as raw materials from the natural gas. Therefore, in the manufacture of carbon black used decant oil which is a petroleum product processing results. Decant oil is the residue or product from the bottom fraksinator the catalytic cracking process, the decomposition of molecular weight hydrocarbon compounds, into molecules smaller hydrocarbons by using a catalyst. On the other hand decant oil is also easier and cheaper for transport of the natural gas because it has been phased Liquida, whereas if natural gas had to do some special treatment to be transported and then ready to be used as raw material. Raw materials such as decant oil obtained from PT. Pertamina Refinery Unit VI Balongan the product of the RFCC unit (Secondary Reformer). Meanwhile, natural gas for the heating process from PT. Pertamina EP Jatibarang Field. The location of this establishment is carbon black plant in Indramayu district, West Java. Location of the establishment of this factory, considered quite strategic because it is quite close to raw material sources and approached the main target market. Natural gas for the heating process from PT. Pertamina EP Jatibarang Field. The location of this establishment is carbon black plant in Indramayu district, West Java. Location of the establishment of this factory, considered quite strategic because it is quite close to raw material sources and approached the main target market. Natural gas for the heating process from PT. Pertamina EP Jatibarang Field. The location of this establishment is carbon black plant in Indramayu district, West Java. Location of the establishment of this factory, considered quite strategic because it is quite close to raw material sources and approached the main target market.
The process used for the manufacture of carbon black from oil decant oil furnace method which consists of three main processes of carbon black production, product treatment, and recovery zone. The reactor used in the production of carbon black has three important zones, among others: the combustion zone, the pyrolysis zone and quenching zone. On the first carbon black production process, carried out between the combustion reaction of natural gas with air in a combustion zone of the reactor to obtain 2327.53 ° C temperature. Combustion of natural gas is required to get the heat in the pyrolysis reaction. The amount of natural gas and air are used in accordance with the temperature to be achieved in the pyrolysis zone decant oil. Pyrolysis process takes place at temperatures above 1,550 ° C. The results of the pyrolysis process is black smoke that it contains carbon black particles. Water enters the quenching zone of the pyrolysis reactor to stop the reaction and cooling the reaction products to a temperature of 870 ° C. This reactor product will undergo further cooling to a temperature of 200 ° C. Then, in a second process is product treatment that consists of a bag filter for separating carbon black from the tail gas, micropulverizer to uniform size of carbon black, cyclone to separate the back of carbon black from the gas impurities, pelletizer is used to set the bulk density of carbon black in order to achieve the specifications desired, rotary dryer to reduce the moisture content of the carbon black, screener used to separate carbon black which is in conformity with the size of the carbon black which do not meet the specifications which will then be homogenized again in micropulverizer, water cooler serves to cool the carbon black and silos to accommodate carbon black which is in conformity with the specifications. In the third process, aiming to regain the decant oil so as not much disposed in the air and can then be reused as reactor feed. The third process itself consists of three phase separator which serves to separate gas, heavy liquid (water), and light liquid (decant oil). Light liquid which is successfully recovered will be used as additional cooling water to the condenser, whereas gas-gas collected from the three phase separator will be burned along with tail gas in a flare.
The plant will operate for 300 days a year with a capacity of 90,000 tons / year. Every hour the plant will produce 12,500 kg of carbon black with a water content of 1% or 125 kg. With demand for primary raw materials, namely decant oil with a capacity of 152,142.84 tons / year and natural gas as a secondary raw material with a capacity of 47816.04 tons / year. Based on economic analysis has been done on the manufacturer of carbon black from decant oil obtained the following results:
1. Total Capital Investment (TCI) : Rp 1,058,519,130,652
2. interest /year : 9.75%
3. Net Present Value (NPV) 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. Decant Oil Prices : 138.18 US $ / ton
8. Natural Gas Prices : 370.6 US $ / ton
9. Selling Price Carbon Black : 2.000 US $ / ton
10. Project Life : 10
11. Construction time : 2
By looking at the above assessments as well as some technical parameters, then the carbon black plant worthy of decant oil was established.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Carbon black, Decant Oil, Furnace Black
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Filipus Julian
Date Deposited:	22 Jul 2026 01:36
Last Modified:	22 Jul 2026 01:36
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/65714

Actions (login required)

View Item