Husada, Caesar Purnama (2019) Pra Desain Pabrik Biodiesel Dari PFAD (Palm Fatty Acid Distillate). Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02211540000072-Undergraduate_Theses.pdf Download (2MB) | Preview |
Abstract
Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan energi pun semakin meningkat dikarenakan banyaknya jumlah teknologi yang beredar di era modern ini . Peningkatan kebutuhan energi ini tidak disertai dengan meningkatnya jumlah sumber energi yang digunakan, salah satunya adalah sumber energi dari fosil (tidak terbarukan) yang semakin berkurang dari tahun ke tahun. Hingga saat ini Indonesia masih sangat bergantung pada bahan bakar berbasis fosil sebagai sumber energi . Biodiesel sebagai bahan bakar terbarukan dapat menjadi energi alternatif. Biodiesel merupakan campuran dari asam lemak metil ester (FAME) yang didapatkan dari proses alkoholisis minyak atau lemak. Lemak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel adalah palm fatty acid distillate (PFAD), yang merupakan produk samping pemurnian CPO. PFAD cocok sebagai bahan baku biodiesel karena memiliki harga yang murah dan bukan merupakan kebutuhan pokok manusia. Pabrik biodiesel ini direncanakan berdiri tahun 2022 yang berlokasi di Kabupaten Rokan Hilir, Riau. Proses pembuatan biodiesel dari PFAD dibagi menjadi beberapa tahap, diantaranya:
1. Persiapan Bahan Baku Pada persiapan bahan baku PFAD yang akan digunakan dipanaskan terlebih dahulu hingga suhunya mencapai 60oC. Pemanasan bertujuan untuk mencairkan PFAD (titik leleh PFAD adalah 50oC) dan siap untuk dialirkan ke reactor esterifikasi. Selain persiapan bahan baku utama, ada persiapan bahan baku pendukung dengan mempersiapkan metanol dan H2SO4 sebelum dimasukkan ke reactor esterifikasi.
2. Reaksi Esterifikasi PFAD yang telah dipanaskan dan telah mencair dipompakan ke dalam reaktor esterifikasi. Reaksi esterifikasi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm dengan waktu tinggal 60 menit. Ke dalam reaktor juga ditambahkan methanol 99% sebagai reaktan dan H2SO4 98% sebagai katalis. Perbandingan molar antara metanol terhadap PFAD terhadap H2SO4 adalah 8:1:0,05 Reaksi esterifikasi ini bertujuan untuk menurunkan kadar asam lemak bebas dalam PFAD dari >80% menjadi 1,5% dengan menghasilkan alkil ester dan air dengan konversi 98% .
3. Reaksi Transesterifikasi Pada proses transesterifikasi, menghasilkan produk biodiesel (FAME) hingga 99%. Proses transesterifikasi terhadap produk esterifikasi, menggunakan katalis alkalin, yaitu natrium hidroksida. Natrium hidroksida (NaOH) ditambahkan sebanyak 1,5% wt dari minyak produk esterifikasi. Produk esterifikasi dilarutkan dalam metanol dengan perbandingan metanol:PFAD teresterifikasi adalah 6:1. Penambahan metanol berlebih ini supaya reaksi tidak berbalik ke kiri. Proses transesterifikasi dilakukan pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm dengan waktu pengadukan 90 menit. Reaksi transesterifikasi juga dilakukan dalam tangki berpengaduk.
4. Pemurnian Biodiesel Pemurnian biodiesel ini menggunakan decanter, washing tank, flash tank. Pemisahan dilakukan dengan decanter yang akan memisahkan campuran berdasarkan densitasnya. Decanter akan memisahkan campuran menjadi campuran kaya biodiesel dan kayak gliserol. Campuran kaya metil ester, diumpankan dalam kolom pencuci untuk memisahkan biodiesel (metil ester) dari sisa pengotor yang tidak diinginkan (gliserol, metanol, minyak yang tidak bereaksi). Pencucian menggunakan air pada suhu 60oC dengan 25% dari berat masa feed masuk atau metil ester dalam tangki pencuci. Kemudian biodiesel yang mengandung air dipanaskan menggunakan heater pada suhu 135oC agar air dapat menguap dan sisa metanol menguap seluruhnya, setelah itu biodiesel diumpankan ke dalam flash tank sehingga air dan metanol yang terkandung dalam biodiesel akan menguap sehingga dihasilkan produk biodiesel dengan kandungan air < 0,25%.
5. Pemurnian Gliserol Lapisan bawah dari dekanter 1 dan 2 serta lapisan atas dekanter 3 dialirkan ke dalam tangki penampung sementara, kemudian dialirkan ke decanter 4 untuk memisahkan katalis sisa sehingga didapatkan crude gliserol yang lebih murni. Produk bawah dialirkan ke pengolahan limbah sedangkan aliran atas decanter dialirkan ke tangki penampung kemudian ke kolom distilasi untuk memisahkan antara campuran metanol, air, PFAD sisa dan gliserol sehingga diperoleh crude gliserol yang lebih murni lagi.
6. Recovery Metanol Aliran atas dari dekanter 4 berupa methanol, air, gliserol, dan PFAD sisa dialirkan ke dalam tangki penampung II sebelum masuk ke kolom distilasi untuk mendapatkan metanol recovery yang mempunyai kadar 99%. Metanol yang telah teruapkan kemudian dikondensasikan menggunakan kondenser dari suhu 64,92oC menjadi 30oC dan dialirkan kembali ke tangki penyimpanan metanol untuk digunakan kembali pada proses selanjutnya. Hasil lain dari kolom distilasi yaitu air, gliserol, PFAD sisa dialirkan ke tangki penampung crude gliserol.
Pabrik biodiesel dari PFAD ini direncanakan beroperasi secara kontinu selama 24 jam, 330hari/tahun dengan perencanaan:
1. Pra Desain Pabrik : Pabrik Biodiesel
2. Proses : Esterifikasi dan Transesterifikasi
3. Operasi : Kontinu (24 jam/hari)
4. Kapasitas : 60.000 ton/tahun
5. Jumlah tenaga kerja : 196 orang
6. Kebutuhan bahan baku :
• PFAD : 164767.00 kg/hari
• Metanol 99% : 149060 kg/hari
• H₂SO₄ 98% : 2662,9 kg/hari
• NaOH : 396,28 kg/hari
7. Analisa Ekonomi : Discounted cash flow
a. Permodalan
• Modal tetap FCI : Rp 229.808.884.991
• Modal kerja WCI : Rp 40.554.509.116
• Modal total TCI : Rp 270.363.394.107
b. Penerimaan
• Hasil penjualan : Rp 589.358.396.773
c. Rentabilitas perusahaan
• Masa konstruksi : 2 tahun
• Umur pabrik : 10 tahun
• Bunga bank : 6 %
• Laju inflasi : 3,19 %
• POT : 5,14 tahun
• IRR : 24 %
• BEP : 40,38 %
Dari hasil uraian diatas ditinjau dari segi teknik dan ekonomi, maka pabrik biodiesel dari PFAD ini layak untuk didirikan.
=================================================================================================================================
Along with the times, energy needs are increasing due to the large number of technologies circulating in this modern era. This increase in energy requirements is not accompanied by an increase in the number of energy sources used, one of which is energy sources from fossils (non-renewable) which are decreasing from year to year. Until now, Indonesia still relies heavily on fossil-based fuels as an energy source. Biodiesel as a renewable fuel can be an alternative energy. Biodiesel is a mixture of fatty acid methyl esters (FAME) obtained from the alcoholysis process of oil or fat. Vegetable fat that can be used as raw material for biodiesel is palm fatty acid distillate (PFAD), which is a by-product of CPO purification. PFAD is suitable as a biodiesel feedstock because it has a cheap price and is not a basic human need. The biodiesel plant is planned to be established in 2022 located in Rokan Hilir Regency, Riau. The process of making biodiesel from PFAD is divided into several stages, including:
1. Preparation of Raw Materials The preparation of raw materials for PFAD to be used is preheated until the temperature reaches 60oC. Heating aims to melt the PFAD (PFAD melting point is 50oC) and is ready to flow to the esterification reactor. In addition to the preparation of the main raw materials, there is preparation of supporting raw materials by preparing methanol and H2SO4 before being added to the esterification reactor.
2. Reaction Esterification of PFAD which has been heated and has melted is pumped into the esterification reactor. The esterification reaction takes place in a stirred tank flow reactor (RATB) at a temperature of 60oC and a pressure of 1 atm with a residence time of 60 minutes. In the reactor also added 99% methanol as a reactant and 98% H2SO4 as a catalyst. The molar ratio between methanol and PFAD to H2SO4 is 8: 1: 0.05 This esterification reaction aims to reduce the levels of free fatty acids in PFAD from> 80% to 1.5% by producing 98% alkyl ester and water.
3. Transesterification Reaction In the transesterification process, produce biodiesel products (FAME) up to 99%. The process of transesterification of esterification products, using alkaline catalysts, namely sodium hydroxide. Sodium hydroxide (NaOH) is added as much as 1.5 wt% of the esterification product oil. The esterification product was dissolved in methanol with a methanol ratio: esterified PFAD was 6: 1. Add this excess methanol so that the reaction does not turn to the left. The transesterification process is carried out at a temperature of 60oC and a pressure of 1 atm with a stirring time of 90 minutes. Transesterification reactions are also carried out in a stirred tank.
4. Purification of Biodiesel The purification of this biodiesel uses decanters, washing tanks, flash tanks. Separation is done by decanter which will separate the mixture based on its density. Decanter will separate the mixture into a mixture rich in biodiesel and like glycerol. A rich mixture of methyl esters, fed in a washing column to separate biodiesel (methyl ester) from unwanted residual impurities (glycerol, methanol, unreacted oil). Washing uses water at a temperature of 60oC with 25% of the mass of the feed intake or methyl ester in the washing tank. Then the biodiesel containing water is heated using a heater at 135oC so that the water can evaporate and the remaining methanol evaporates entirely, after that the biodiesel is fed into the flash tank so that the water and methanol contained in the biodiesel will evaporate so that biodiesel products with a water content of <0.25 %.
5. Purification of Glycerol The lower layer of decanter 1 and 2 and the top layer of decanter 3 are flowed into the temporary storage tank, then flowed to decanter 4 to separate the remaining catalyst so that the purer crude glycerol is obtained. The bottom product is flowed into the waste treatment while the flow over the decanter is flowed into the storage tank then into the distillation column to separate the mixture of methanol, water, residual PFAD and glycerol so that crude crude glycerol is obtained again.
6. Recovery of Methanol The upper flow of decanter 4 in the form of methanol, water, glycerol, and the remaining PFAD is flowed into the storage tank II before entering the distillation column to obtain methanol recovery which has a content of 99%. The evaporated methanol is then condensed using a condenser from a temperature of 64.92oC to 30oC and flowed back to the methanol storage tank for reuse in the next process. Other results from the distillation column, namely water, glycerol, remaining PFAD are flowed to the crude glycerol storage tank.
The biodiesel plant from PFAD is planned to operate continuously for 24 hours, 330 days / year by planning:
1. Pre Design Factory: Biodiesel Plant
2. Process: Esterification and Transesterification
3. Operation: Continuous (24 hours/day)
4. Capacity: 60,000 tons / year
5. Number of workers: 196 people
6. Raw material requirements:
• PFAD: 164767.00 kg / day
• Methanol 99%: 149060 kg / day
• H₂SO₄ 98%: 2662.9 kg / day
• NaOH: 396.28 kg / day
7. Economic Analysis: Discounted cash flow
a. Capital
• Fixed capital of FCI: Rp. 229,808,884,991
• WCI working capital: Rp. 40,554,509,116
• TCI total capital: Rp. 270,363,394,107
b. Reception
• Sales proceeds: IDR 589,358,396,773
c. Company profitability
• Construction period: 2 years
• Factory age: 10 years
• Bank interest: 6%
• Inflation rate: 3.19%
• POT: 5.14 years
• IRR: 24%
• BEP: 40.38%
From the results of the description above in terms of engineering and economics, the biodiesel plant from PFAD is feasible to be established.
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Additional Information: | RSK 662.88 Hus p-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | BEP, biodiesel, esterification, IRR, PFAD, POT, transesterification |
| Subjects: | T Technology > TP Chemical technology > TP248.3 Biochemical engineering. Bioprocess engineering T Technology > TP Chemical technology > TP359.B46 Biodiesel fuels. T Technology > TS Manufactures > TS176 Manufacturing engineering. Process engineering (Including manufacturing planning, production planning) |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Caesar Caesar |
| Date Deposited: | 16 Jan 2024 08:23 |
| Last Modified: | 16 Jan 2024 08:23 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/66012 |
Actions (login required)
 |
View Item |