pabrik base oil dari limbah plastik dengan proses pirolisis · latar belakang minyak bumi proses...
TRANSCRIPT
Pabrik Base Oil dariLimbah Plastik dengan
Proses Pirolisis
Zahra Alhumaira C 2308 030 049
Santia Puspita Dewi 2308 030 065
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng
Deskripsi Base Oil
Base oil merupakan bahan dasaruntuk pembuatan pelumas yangbersifat viskos. Base oil mempunyaikemampuan dasar yang dibutuhkandalam pelumasan karenaviskositasnya.
Latar Belakang
Minyakbumi
ProsesKonvensional
(1930)
Polimer,minyaknabati, limbah
plastik
Proses Terbaru(1970-2005)
Base Oil
Kebutuhanpelumas
untuk industridan otomotif
Sejarah Pembuatan Base Oil
Crude Oil
Solvent refined (1930)
Hydrocracking danpenambahan
polimer
Combine catalytic dan hydrocracking
(1951)
+
+
+
+
Polimerisasi(1970)
Esterifikasi(1997)
Pirolisis (2005)T = 524°C +
+
Gugusalpha olefin
Minyaknabati
Limbahplastik
Zat pelarut(propan)
Katalishidrogen
Aditif
Aditif danpolimer
H3PO4ZnCl2
trimetylolpropane
AlCl3HCl (katalis inti
asam)NaOH
Alasan Pendirian Pabrik
Bahan Baku Alternatif
Timbunansampah
mencapai176.000 ton/tahun
14% LimbahPlastik (HDPE
dan PET)
Sulitdidegradasi
Bahan bakumelimpah
Dasar Penetapan KapasitasTabel I.1.4.1 Data statistik kebutuhan pelumas di Indonesia
Kegunaan pelumasPemakaian per tahun (ton/th)
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Otomotif 112218 114547 118171 119838 124230 128582 151954
Industri 94107 180177 192252 180412 179422 201689 233672
Lain-lain 133 221 263 320 384 396 438
Tabel I.1.4.2 Data statistik ekspor minyak plumas di IndonesiaJenis Ekspor per tahun (ton/tahun)
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Otomotif 319808 193784 618525 535551 461350 147270 541239
Lanjutan Tabel I.1.4.3 Data statistik impor minyak pelumas di Indonesia
Jenis Impor per tahun (ton/tahun)
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Otomotif 3443 16394 36331 26378 103237 112657 123568
Tabel I.1.4.4 Data statistik produksi minyak pelumas di IndonesiaJenis Produksi per tahun (ton/tahun)
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Otomotif 225437 226547 228217 239538 350768 368447 428490
y = 114.9x2 - 45549x + 5E+08
y = -978.4x2 + 4E+06x - 4E+09
y = -937.4x2 + 4E+06x - 4E+09
y = -1367.x2 + 6E+06x - 6E+09
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
kebutuhan
ekspor
produksi
impor
Poly. (kebutuhan)
Poly. (ekspor)
Poly. (produksi)
Poly. (impor)
Perhitungan • Neraca massa perhitungan kapasitas
Produksi + Impor = Kebutuhan + Ekspor
• Mengambil 50% dari kebutuhanKebutuhan = produksi + impor – ekspor= 513.254 + 155.276 – 503.272 = 165.249 ton/tahun= 0,45 x 165.249= 74.362 ton/tahun = 74.000 ton/tahun= 20 ton/hari
668.521 686.543=
Kapasitas Produksi
• Pabrik Minyak Pelumas (Base Oil) dari LimbahPlastik berkapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.
Lokasi Pabrik
Pabrikdirencanakanberdiri di PaciranKabupatenLamongan, JawaTimur
Paciran
adanya lahan kosong sebagai tempat pendirianpabrik, dekat dengan pelabuhan di Paciran untuk
memudahkan transportasi laut, transportasi daratpunmendukung untuk pemasokan bahan baku dan produkkarena berada pada jalur pantura yang merupakan jalur
utama di pulau Jawa, membantu penduduk sekitardalam mencari pekerjaan, selain itu pabrik berada diKawasan Industri sehingga tidak terlalu mencemari
lingkungan
Dasar Teori
Komponen penyusun lube based oil terdiri dari n-paraffine, iso-paraffine, naphthenes, dan aromatics
Perbandingan Base Oil yang dihasilkan
No. Parameter Nilai
1 Warna Jernih2 Densitas 7,14-7,30 lb / gal3 Spesifik gravity 0,857-0,876 @ 60oF
4 Berat molekul -5 Titik leleh -6 Titik didih -7 Pour point -8 Flash point > 351 ° F / 177 ° C9 Vapor pressure <110 Vapor density > 111 Viscosity 20,5-114 cSt @ 40oC
4,1-12,2 cSt @ 100oC
No. Parameter Nilai
1 Warna Jernih
2 Densitas 7,2 LBS/Gal
3 Spesifik gravity 0,85 @ 60oF
4 Berat molekul >340
5 Titik leleh -
6 Titik didih ±600o F (316o C)
7 Pour point -15oF
8 Flash point 280o F
9 Vapor pressure <1
10 Vapor density >1
11 Viscosity 2,88-12,02 cSt @ 100o
C12-111 cSt @ 40o C
Karakteristik Base oil Karakteristik Base oil milik Soltex, Texas
(www.soltex-baseoil.com)(www.karakteristik-baseoilsintetik.com
High Density Polyethylen(HDPE)
HDPE merupakan salah satu plastik jenis PET. High densitymemiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram danlebih tahan terhadap temperatur tinggi(120oC).
Rumus Bangun HDPE
(www.msdshdpe.com)
Parameter KeteranganFisik Padat
Melting Point 100-135oC / 212-275oF
Spesific Gravity (at 20oC) (water = 1)
0,94-0,958
pH -
Tabel sifat fisik HDPE
POLYETHYLEN TEREPHTALEN (PET)Polietilena tereftalat (disingkat PET, PETE atau dulu PETP, PET-P)adalah suatu resin polimer plastik termoplast dari kelompokpoliester. PET banyak diproduksi dalam industri kimia dandigunakan dalam serat sintetis, botol minuman dan wadahmakanan, aplikasi thermoforming, dan dikombinasikan denganserat kaca dalam resin teknik.
(www.msdspet.com)
Rumus Bangun PET
Parameter KeteranganFisik Padat
Mlting Point 246oC (475oF – 255oC (491oF)
Spesific gravity (water = 1)
>1,1
Kelarutan dalam air Tidak larutRumus Molekul (-CO-C6H5-CO-O-CH2-
CH2-O-)n
Tabel sifat fisik PET
Kegunaan
• Base oil digunakan sebagai campuran minyak pelumas yang terdiri dari 90% minyak dasar (base oil) dan 10% additif
• Kegunaan minyak pelumas adalah untuk mengurangi gesekan, menambah wear, sebagai pendingin, sebagai anti korosi, dan sbagai seal.
Produk Utama
Produk utama yang dihasilkan adalah base oiljenis sintetik, karena didapatkan dari limbahplastik yang merupakan senyawa polimer danbersifat sintetik.
Produk Samping
Produk samping yang dihasilkan dari pabrik base oil dari limbah plastik berupa gas (C1-C4) dimana gas digunakan kembali untuk bahan bakar proses, pada light oil menghasilkan C5-C30 untuk dijual ke perusahaan yang mengolah BBM
Generasi proses teknologi pembuatan base oil
CRUDE OIL
B.O grup I Solvent refined
Warna kuningpekat V.I=80-<120
B.O grup II Combine catalytic
Warna kuningjernih V.I= 80-<120
B.O exceed grup II
Hydro
crackingJernih V.I=80-<120
B.O grup IIIHydrocracking
danpenambahan
polimer
Jernih V.I=120
OLEFIN B.O grup IV Polimerisasi Jernih V.I=>120
MINYAK NABATI B.O grup V esterifikasi Warna kuning
pekat V.I=<120
SPESIFIKASI PRODUKPROSESBAHAN BAKU
TEKNOLOGI
Sumber: Nynaz base oil.ppt dan omni-tech
BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK (HDPE DAN PET)
BASE OIL DENGAN TEKNOLOGI TERBARU
SKEMAPEMBUATAN BASE OIL DARI LIMBAH PLASTIK
1
Pre-Treatment•Pencacahan•Melting T= 260OC
2
Pirolisis•Pirolisis T=524OC•Pendinginan T= 350OC
3
Hydroprocessing•Hydrocracking•Hydrogenasi
4
Pemurnian•Distilasi I•Distilasi II
PERBANDINGAN PIROLISIS PADA SUHU 740OC DAN 524OC
KONDISI OPERASI KELEBIHAN KEKURANGAN
T = 524OC •Banyak menghasilkan senyawa (C5-C30 dan >C30) sehingga lebihberpotensi untuk diolah menjadibase oil
•Perlu dilakukan pre-heated padafeed (pelelehan)
T = 740OC •Sebagian besar produk yangdihasilkan senyawa (C1-C4)
•Temperatur yang digunakan cukuptinggi sehingga diperlukan biayabesar•Terdapat beberapa senyawa yangtidak diketahui jenisnya
Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky 255 dan jurnal stephen J.Miller
Proses HydroprocessingHydroprocessing merupakan proses yang sering atau umum dipakai dalam pegolahan
minyak bumi, dimana dalam proses ini dilakukan pemurnian minyak bumi. Proseshydroprosesing pabrik base oil terdiri dari beberapa tahap diantaranya
a. Hydrocracking,
b. Hydrogenasi
Distilasi kompleks
Distilasi kompleks
distilasi I= top (C1-C4), bottom senyawa (c5-385) dan(senyawa 385OC+)
distilasi II = top senyawa (c5-385) , bottom (senyawa385OC+)
Flowsheet
Sumber : feed stock and recycling of waste plastik.2006. Kaminsky
2
12
18
21
23
11 22
1
98
10
16
13
14
D 222
L 151
Gas (C1-C4)
23
F 150
7
WP
CW
STEAM DOWTHERM A
S 33
STEAM DOWTHERM A
CTW
SC
330
5260
LC
30
PC
FC
1630
17
212
212350
300
60
J 111
C 130
Q 170J 141R 210
E 221
L 212
P 230
R 320 D 330 D 340
E 441
E 442
F 311
L 312
E 321L 322
F 344
F 345
F 343
LI
LI
FC
BASE OIL
BBM
F 223
F 160
30
Q 210
R 220
350
300
350
H2
30
11
1
1
16
15
9
15
15
10.06
1
1
F 120
J 121
C 140
J 131
X 151X 161
J 142
J 132
E 313
R 320
R 310
350
524
480
60
260
F 110
4
9
4 2
3
FC
2
TC
PC
PC
Udara
24PC
FC
PC19
601
329
E 431
H 432 H 442
L 222
L 232
LITC
Flue Gas ke Boiler
PC
TC
TC
TC
D 410 D 420E 432
NERACA MASSA
Neraca PaNas
Neraca Panas Reaktor HidrocrackingMasuk (kkal) Keluar (kkal)
Q11 (dari P 220)Aliran 11 :C1-C4 1052331,134C5-385oC 9719647,39385oC + 2563309,125538oC 1143287,229Sub Total 14478574,88Aliran 13 :H2 7616875,5
Q supply 15017872,28
Q15 (ke E 313)Aliran 15 :C1-C4 2177280C5-385oC 9719653,207385oC + 3092842,025H2 132756Sub Total 15122531,23Aliran 12:H2 7484119,5Q loss 3979,715
Total : 37113322,66 Total : 37113322,66
SPESIFIKASI ALAT• KOMPRESOR
Spesifikasi compressor :
• Suhu : 60 °C
• Tekanan : 2.1 kg/cm2G
• Power stage ke-1 : 8 hp
• Power stage ke-2 : 9 hp
• Bahan Konstruksi
(Ludwig, Tabel 12-8, hal 475 untuk tekanan tinggi)
• Casing : Cast Steel
• Impeller : 18-8 Stainless
• Shaft : Carbon Steel (AISI – C1045)
• Diaphgrams : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)
• Inlet Guide Vanes : Cast Iron ( ASTM –A48- C1 30)
• Labyrinths : Alumunium
• Seal Rotating Face : Bronze
• Mechanical Seals : 316 Carbon
• Bearings : Steel Backed
• Trust Balancing Disc : Steel
• Jumlah : 1 unit
Flowsheet utilitas
AIR UMPAN BOILER
AIR PROSES / AIR
PENDINGIN
AIR SANITASI
SUNGAISTRAINER
L-110
L-120
M-121 M-130
L 133F 510
L 213
L 411
F 331 L 332
D 310
F 512
F-131
Condensat
CTWR
L 111
F 110
L 121
M 120 M 130
F 122 F 131
F 134
F 132 L 211 F 212
Larutan kapur
Tawas
D 210
L 313
D 320
P-77
P-80
P-81
P-82
P-83
Tangki penampung air
sungai
Quartzite filter
Kation ex
Anion ex
Mixed bed ex
V-74V-75
V-76
V-77
V-78
V-79
F-311
G 312
D 330
F 410
F 511
Utilitas • air sanitasi = 1,756 m3/jam
• air pendingin = 85,212 m3/jam
• air umpan boiler = 281,385 m3/jam
• air proses = 13,054 m3/jam
Total Kebutuhan Air = 381,407 m3/jam
Pengolahan Limbah Industri Kimia
• Limbah yang dihasilkan berupa sludge yang terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir danbahan kimia lainnya.
• Limbah termasuk Limbah B3 maka perlu diproses terlebih dahulu sebelum dibuang kelingkungan.
KESEHATAN & KESELAMATAN KERJAUNIT AREA ALAT PELINDUNG
Pre Treatment
Gudang PenyimpananShredder
● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)
● Sarung Tangan● Masker debu
Pirolisis
Reaktor ● Alat pelindung kepala atau safetyhelm dari plastik (Bakelite)
● Sepatu karet● Masker gas● Pelindung muka
Hydroprocessing
HydrocrackingHydrogenasiDistilasi kompleks
● Alat pelindung kepala atau safety helm dari plastik (Bakelite)
● Sepatu karet● Sarung Tangan● Masker gas
Utilitas Boiler
● Sarung tangan karet● Alat pelindung kepala”Safety
Helmet”● Sepatu karet● Masker filter● Ear plug
INSTRUMENTASINo Nama alat Kode Instrumentasi
01.02.03.04.05.06.07.
Tangki MeltingReaktor PirolisisQuenching TowerReaktor HydrocrackingReaktor HydrogenasiDistilasi IDistilasi II
Q-170R-220P-230R310R-320D-410D-420
TC, FC, LCTC, FCFCPC, FCPC, FCTC, FCTC, PC
KESIMPULAN• Pabrik Base Oil dari limbah plastik beroperasi secara kontinyu
dengan kapasitas 74.000 ton/tahun atau 22 ton/hari.
• Bahan baku utama :
HDPE = 215272 kg/hari
PET = 8970 kg/hari
• Bahan baku tambahan :
H2 = 2579 kg/hari
• Limbah yang dihasilkan :
terdiri dari air, abu, karat dari tangki, pasir dan bahan kimialainnya.maka perlu di proses terlebih dahulu sebelum dibuangke lingkungan.