Prarancangan Pabrik Syngas dari Bahan Baku Pohon Karet dengan Kapasitas 240.000 Ton/Tahun

DANDY KUNCORO MUKTI, Dr. Joko Wintoko, S. T., M. Sc.

2025 | Skripsi | TEKNIK KIMIA

Syngas atau gas sintesis merupakan gas yang berupa campuran antara gas CO dan Hidrogen sebagai komponen utama penyusunnya. Produk syngas merupakan produk antara atau intermediete prduct dalam proses produksi methanol, ethanol, dimetil eter, dan ammonia. Syngas dapat diproduksi dari biomassa, salah satunya dari pohon karet. Syngas dari bahan baku ini menjadi salah satu alternatif energi terbarukan dan memiliki potensi di masa depan untuk menggantikan gas alam yang cadangannya terbatas.

Produksi syngas dari pohon karet melalui proses gasifikasi pada suhu 900oC. Pada proses gasifikasi digunakan steam dan udara sebagai gasifying agents. Dari proses gasifikasi akan diperoleh campuran gas dengan komposisi berupa H2O, H2, CO, CO2, CH4, NH3, H2S, CHAR, TAR, N2. Gas hasil gasifikasi masih mengandung banyak pengotor, sehingga perlu dimurnikan melalui tahap purifikasi. Tahapan purifikasi meliputi, penghilangan padatan, penghilangan tar, penghilangan sulfur, reaksi reforming, reaksi water-gas shift, serta pemisahan air. Pemisahan padatan dilakukan menggunakan cyclone. Pada proses pemisahan padatan char akan terpisah dari campuran gas. Penghilangan tar dilakukan dengan tar scrubber, dimana gas dikontakkan dengan air. Tar akan terbawa oleh air dan terpisahkan dari campuran gas. Penghilangan sulfur dilakukan dalam desulfurizer menggunakan adsorben berupa ZnO. Sulfur akan terjerap dalam adsorben pada desulfurizer tersebut. Reaksi reforming yang terjadi pada reaktor reformer akan mengubah CH4 menjadi CO dan H2 dengan mereaksikannya dengan steam. Pada reformer berlangsung reaksi endotermis, sehingga diperoleh tambahan panas melalui pembakaran fuel. Reaksi water-gas shift merupakan reaksi antara CO dengan steam menghasilkan CO2 dan H2. Reaksi ini bertujuan untuk memperoleh perbandingan H2:CO mendekati 3:1. Selanjutnya, gas dipisahkan dari air dengan cara menurunkan suhunya. Sebagian air yang terkondensasi kemudian dipisahkan menggunakan flash drum. Syngas diperoleh sebagai hasil atas flash drum.

Kapasitas produksi dari pabrik syngas sebesar 240.000 ton/tahun dengan komposisi H2 13,62?n CO 83,33%. Diperlukan bahan baku berupa batang pohon karet sebanyak 56.000 ton/tahun. Selain itu, diperlukan air sebanyak 34545,05 ton/tahun. Pabrik ini akan didirikan pada tahun 2026 dengan kebutuhan karyawan sebanyak 240 orang dan kebutuhan lahan sebesar 30.000 m2 di Kota Palembang, Sumatera Selatan.

Berdasarkan analisis ekonomi, pabrik syngas dari pohon karet membutuhkan modal tetap (fixed cost) sebesar $65.165.798,39 dan biaya modal kerja (working capital) sebesar $11.542.245,19. Harga jual syngas sebesar $292,59 per ton. Dari data tersebut, pabrik ini akan memperoleh keuntungan tahunan sebelum pajak sebesar $31.673.975,65 dan keuntungan tahunan setelah pajak sebesar $23.755.481,74. Dari segi analisis profitability, nilai Return of Investment (ROI) sebesar 52%, nilai Pay Out Time (POT) selama 1,61 tahun, nilai Break Even Point (BEP) pada 27?n Shutdown Point (SDP) pada 11?ri kapasitas desain pabrik, serta diperoleh nilai Discounted Cash Flow Rate of Return (DCFRR) sebesar 34%. 

Syngas or synthesis gas is a gas that is a mixture of CO and Hydrogen gas as the main components. Syngas products are intermediate products in the production process of methanol, ethanol, dimethyl ether, and ammonia. Syngas can be produced from biomass, one of which is rubber trees. Syngas from this feedstock is one of the renewable energy alternatives and has the potential in the future to replace natural gas, which has limited reserves.

Syngas production from rubber trees through a gasification process at 900oC. In the gasification process steam and air are used as gasifying agents. From the gasification process, a gas mixture will be obtained with a composition in the form of H2O, H2, CO, CO2, CH4, NH3, H2S, CHAR, TAR, N2. The gasified gas still contains many impurities, so it needs to be purified through the purification stage. Purification stages include, solids removal, tar removal, sulfur removal, reforming reactions, water-gas shift reactions, and water separation. Solids separation is done using a cyclone. In the solids separation process char will be separated from the gas mixture. Tar removal is done with a tar scrubber, where the gas is contacted with water. Tar will be carried away by the water and separated from the gas mixture. Sulfur removal is carried out in a desulfurizer using an adsorbent in the form of ZnO. Sulfur will be absorbed in the adsorbent in the desulfurizer. The reforming reaction that occurs in the reformer reactor will convert CH4 into CO and H2 by reacting it with steam. In the reformer, an endothermic reaction takes place, so that additional heat is obtained through fuel combustion. The water-gas shift reaction is the reaction between CO and steam to produce CO2 and H2. This reaction aims to obtain a ratio of H2: CO close to 3: 1. Next, the gas is separated from water by lowering the temperature. Some of the condensed water is then separated using a flash drum. Syngas is obtained as a result of the flash drum.

The production capacity of the syngas plant is 240,000 tons/year with a composition of H2 13.62% and CO 83.33%. Raw materials in the form of rubber tree trunks of 56,000 tons/year are required. In addition, 34545.05 tons/year of water is required. This plant will be established in 2026 with 240 employees and 30,000 m2 of land in Palembang City, South Sumatra.

Based on the economic analysis, the syngas plant from rubber trees requires a fixed cost of $65,165,798.39 and a working capital cost of $11,542,245.19. The selling price of syngas is $292.59 per ton. From these data, the plant will earn an annual profit before tax of $31,673,975.65 and an annual profit after tax of $23,755,481.74. In terms of profitability analysis, the Return of Investment (ROI) value is 52%, the Pay Out Time (POT) value is 1.61 years, the Break Even Point (BEP) value is 27% and the Shutdown Point (SDP) is 11% of the plant design capacity, and the Discounted Cash Flow Rate of Return (DCFRR) value is 34%.

Kata Kunci : gasifikasi, syngas, pohon karet, biomassa