UTILITAS PABRIK MONOCALCIUM PHOSPHATE DARI PHOSPHATE ROCK DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES TVA.

VIII - 1 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate

BAB VIII UTILITAS

Dalam sebuah pabrik, utilitas meupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas : 1. Unit pengolahan air Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi, dan air pengisi boiler. 2. Unit pembangkitan “steam” Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan “steam” pada proses evaporasi, pemanasan, dan “supplay” pembangkitan tenaga listrik. 3. Unit pembangkitan tenaga listrik Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat – alat bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya. 4. Unit bahan bakar Unit ini berfungsi sebagai penyedia bahan bakar bagi alat – alat, generator, boiler, dan sebagainya. 5. Unit pengolahan limbah Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, maupun gas dari proses pabrik. Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 2 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Sistem Pengolahan Air Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung. Didalam pabrik ini dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolahan air buangan pabrik sebelum dibuang kebadan penerima air. Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman, dan efisien. Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing – masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah : 1. Sebagai air pendingin. 2. Sebagai air proses. 3. Sebagai air sanitasi. 4. Sebagai air pengisi boiler. Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 3 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate VIII.1 Unit Penyediaan Steam Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini. Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan 4,5 atm pada suhu 148 o C dengan h v = 1179,3 Btulb No. Nama Alat Kode Alat Steam kgjam 1 Heater – 1 E - 122 158,14799 2 Heater – 2 E - 315 232,46510 Total 390,61310 Total kebutuhan steam = 390,6131 lbjam Untuk faktor keamanan dari kebocoran – kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 dari kebutuhan steam total : = 1,2 x kebutuhan normal 390,6131 = 947,2602 lbjam Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar : . Severn, W.H, hal.142 Dimana : m f = massa bahan bakar yang dipakai, lbjam m s = massa steam yang dihasilkan, lbjam h v = enthalpy uap yang dihasilkan, Btulb h f = enthalpy liquida masuk, Btulb e b = effisiensi boiler 85 – 92 ditetapkan e b = 92 Severn, W.H, hal.143 F = nilai kalor bahan bakar,Btulb h v = 1179,3 Btulb Steam Table Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 4 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate h f = 970,3 Btulb suhu air = 100 o C SteamTable e b = 92 diambil effisiensi maksimum F = nilai kalor bahan bakar Digunakan petroleum fuels oil 33 o API 0,22 sulfur Perry eds 7, T.27-6 Dari Perry ed 7, fig.27-3, didapat : relative density, ρ = 0,86 grcc Heating Value = 137273 Btugal ρ= 0,86 grcc = 54 lbcuft = 7,2 lbgal maka heating value bahan bakar = , Kapasitas Boiler Penentuan Boiler Horse Power : Untuk penentuan Boiler Horse Power, digunakan persamaan : , , , , Dimana : mf = Severn, W.H, hal. 142 = - x x = lb hari = 100 e b . F m s h - h f x 65,5899 lb jam 70 18800 100 1574,1581 947,3 1179,2777 268,05675 Severn, W.H,pers. 171 - Q = m s h - h f 1000 = 947,3 1179,27773 268,05675 = 863,1633644 Btu jam 1000 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 5 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Angka – angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lbairjam dari air pada 212 o F menjadi uap kering pada 212 o F pada tekanan 1 atm, untuk kondisi demikian diperlukan entalpy penguapan 970,3 Btulb. Penentuan heating surface boiler : Kebutuhan air untuk pembuatan steam : Air yang dibutuhkan diambil 20 berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan. Produksi steam = 947,2602 lbjam Kebutuhan air = 1,2 x 947,2602 lbjam = 1136,7 lbjam = 27281 lbhari. ρair : 62,43 lbcuft maka volume air = 437 cufthari = 12 m 3 hari Air kondensat dari hasil pemanasan direcycle kembali ke boiler. Dianggap kehilangan air kondensat 20, maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah = 0,2 x 12 = 2,4 m 3 hari. Spesifikasi : Nama alat : Boiler Type : Fire tube boiler tekanan 10 atm Heating surface : 257,85 ft 2 - x 25,7850 hp 970,3 34,5 hp = 947,3 1179,2777 268,05675 = Untuk 1 hp boiler = 10 ft 2 heating surface. Severn, hal 126 Total heating surface = 10 x = ft 2 25,7850 257,8504 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 6 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Kapasitas boiler : 863,16 kiloBtujam Rate steam : 947,3 lbjam Effisiensi : 92 Bahan bakar : Petroleum fuel oil 33 o API Rate bahan bakar : 65,6 lbjam Jumlah : 1 buah VIII.2. Unit Penyediaan Air Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing – masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai. Air sungai sebelummasuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat – sekat kayu agar kotoran – kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung reservoir. Dari tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan dalam unit water treatment. Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi. Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air sanitasi. 2. Air umpan boiler 3. Air pendingin 4. Air proses Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 7 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate VIII.2.1. Air Sanitasi Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi, dan sebagainya. Berdasarkan S.K Gubernur Jatim No.4131987, baku mutu air baku harian : Parameter Satuan S.K Gubernur Suhu o C Suhu air normal 25 - 30 o C Kekeruhan Skala NTU Warna Unit Pt-Co SS Ppm pH 6 - 8,5 Alkalinitas ppm CaCO 3 CO 2 bebas ppm CO 2 DO ppm O 2 = 4 Nitrit ppm NO 2 Nihil Ammonia ppm NH 3 -N 0,5 Tembaga ppm Cu 1 Fosfat ppm PO 4 Sulfida ppm H 2 S Nihil Besi ppm Fe 5 Krom heksafalen ppm Cr 0,05 Mangan ppm Mn 0,5 Seng ppm Zn 5 Timbal ppm Pb 0,1 COD ppm O 2 10 Detergen ppm MBAS 0,5 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 8 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk : - Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 literhari per orang = 15 literhari per orang x 200 orang = 3 m 3 hari - Keperluan Laboratorium = 20 m 3 hari - Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = 10 m 3 hari - Cadanganlain – lainnya = 7 m 3 hari Total kebutuhan air sanitasi = 40 m 3 hari VIII.2.2. Air Umpan Boiler Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam didalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena kelangsungan operasi boiler sangat bergantung pada kondisi air umpannya. Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain : 1. Bebas dari zat penyebab korosi, seperti asam, gas – gas terlarut. 2. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika. 3. Bebas dari zat penyebab timbulnya buih busa seperti zat – zat organik, anorganik, dan minyak. 4. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin. Kebutuhan air umpan boiler dapat diketahui pada perhitungan boiler. + Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 9 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate VIII.2.3 Air Pendingin Untuk kelancaran dan effisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : Lamb : 302 Karakteristik Kadar maximum ppm Air Boiler Air pendingin Silica 0,7 50 Aluminium 0,01 - Iron 0,05 - Mangan 0,01 - Calcium - 200 Sulfate - 680 Chlorida - 600 Dissolved Solid 200 1000 Suspended Solid 0,5 5000 Hardness 0,07 850 Alkalinity 40 500 Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali kedalam cooling tower, sehingga perlu disirkulasi air pendingin, maka disediakan pengganti sebanyak 20 kebutuhan. Kebutuhan air pendingin : No. Nama Alat Kode Alat Air kghari Air lbhari 1 Reaktor R - 210 13096,4231 28812,1308 Kebutuhan air pendingin total = 28812 lbjam Make – up water diambil 20 kebutuhan total = 20 x 28812 = 5762 lbjam COOLING TOWER P -283 Fungsi : mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai. Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 10 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Total kebutuhan air pendingin = 5762 lbjam Air yang harus ditambahkan sebagai make – up water 20 = 1152 lbjam Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas = 1152 lbjam = 18 cuftjam = 12 m 3 hari = 12000 lthari = 8 ltmnt T air masuk pada cooling tower = T 1 = 45 o C T air keluar cooling tower = T 2 = 30 o C Perbedaan suhu = 45 o C – 30 o C = 15 o C Gpm = , Dengan dasar perhitungan dari Perry ed 3, hal 3-795, diperoleh : - Tinggi cooling tower = 35 ft - Jumlah deck = 12 buah - Lebar cooling tower = 12 ft - Kecepatan angin = 3 miljam L = Perry ed 3, hal 3-795 Dengan : L = panjang cooling tower W = wind convection factor C = wet bulb correction factor Diperoleh : W = 1 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 CW = 1,25 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 11 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate C = 2,8 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 CH = 0,97 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 Maka dapat diperoleh : L = , , , , , Luas yang dibutuhkan : = , , , ft 2 Diambil standart tower performence 100 dari figure 12-15 Perry ed 6 pers.12- 16 didapat : , Maka power untuk fan = 0,04 x 91,005 = 3,64 hp 6 hp Spesifikasi : Nama : Cooling Tower Type : Cross flow induced draft cooling tower Tinggi : 35 ft Panjang : 6,25 ft Jumlah deck : 12 buah Bahan konstruksi : kayu jati Power fan : 6 hp Luas pendingin : 91,005 ft 2 Jumlah : 1 buah Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 12 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate VIII.2.4. Air Proses Kebutuhan air proses pada pabrik : No. Nama Alat Kode Alat Air kghari Air lbhari 1 Reaktor R – 210 1977,07 4349,5622 2 Granulator B - 312 1409,65 3101,2302 3 Scrubber D – 221 34,8637 76,7002 Total 3421,587556 7527,4926 Kebutuhan air = 7527,5 lbjam = 120,6 cuftjam = 3,4 m 3 jam = 82 m 3 hari VIII.3 Unit Pengolahan Air Water Treatment Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, dan lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan. Proses Pengolahan Air Sungai Air sungai dipompakan ke bak penampung A-210 yang terlebih dahulu dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat makro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi dan flokulasi A- 220. Selanjutnya air sungai dipompa ke bak pengendapan A-230. Pada bak pengendapan ini kotoran – kotoran akan mengendap dalam bentuk flok – flok yang sebelumnya pada bak koagulasi flokulasi diberikan koagulan Al 2 SO 4 3 .18 H 2 O. Air bersih kemudian ditampung pada bak air jernih A-240 yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kotoran yang masih terikat Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 13 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate oleh air. Air yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih A-252 untuk didistribusikan sesuai kebutuhan. Dari perincian diatas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik : - Air Boiler = 12 m 3 hari = 0.5 m 3 jam - Air pendingin = 12 m 3 hari = 0.5 m 3 jam - Air proses = 82 m 3 hari = 3.5 m 3 jam - Air sanitasi = 40 m 3 hari = 2 m 3 Total = 146 m 3 hari Kebutuhan air total = 146 m 3 hari VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1. Bak Penampung Air sungai A-210 Fungsi : menampung air sungai sebelm diproses menjadi air bersih. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik = 146 m 3 hari Ditentukan : waktu tinggal = 20 jam Tinggi = 2 x m Panjang = 5 x m Lebar = 3 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 133,8380 = 167,29 m 3 Volume penampung = p x l x t 167,29 = 30 X 3 Sehingga, x = 1,7723 m Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 14 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Panjang = 2 x 1,7723 = 3,5 m Lebar = 3 x 1,7723 = 8,8 m Tinggi = 5 x 1,7723 = 5,4 m Spesifikasi : Fungsi : menampung air Kapasitas : 167,29 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang = 3,5 m Lebar = 8,8 m Tinggi = 5,4 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah

2. Bak Koagulasi A-220

Fungsi : tempat terjadinya koagulasi dengan penambahan Al 2 SO 4 3 untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki. Bak berbentuk silinder yang terbuat dari beton yang dilengkapi pengaduk. Perhitungan : Rate volumetrik : 6,6917 m 3 jam = 6691,6667 ltrjam Dosis alum : 20 mglt AWWA ; T.5.2 : 94 Kebutuhan alum : 20 mglt x 6691,6667 ltjam = 133833,333 mgjam = 133,833 kgjam Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 15 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate 963600: kgtahun 300 hari proses ρ alum = 1,129 kgL volume alum = , , = 118,51 Ljam = 0,1185 m 3 jam Waktu tinggal : 1 jam Volume air dan alum : 6,6917 + 0,1185 m 3 jam x 1 jam = 6,8102 m 3 Dirancang bak berisi 85 air, maka volume air = 6,81020,85 = 8,012 m 3 Jumlah bak yang digunakan : 1 buah Sehingga volume bak = 8,012 m 3 Digunakan bak berbentuk lingkaran dengan tinggi bak = 2 D Volume bak = luas alas x tinggi 8,012 = ¼ π D 2 x 2 D 8,012 = 1,57 D 3 D = 1,7217 m H = 2 x 1,7217 = 3,4433 m Tinggi cairan dalam tangki = ¼ π D 2 H 6,8102 = ¼ π 1,7217 2 H H = 2,9268 m Dalam bak koagulator dilengkapi pengaduk berkecepatan = 10 rpm 0,1667 rps Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan diameter impeler dengan diameter bak DaDT = 13 Mc. Cabe hal 235 Diameter impeler, Da = 13 x diameter bak = 0,33 x 1,7217 = 0,5739 m ρ air = 1000 kgm 3 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 16 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate µ air = 0,8 cp = 0,00083 kgm.s . . , , , , Dari Geankoplis figure 3.4-4, diketahui nilai Np pada Nre = 65359,2416 adalah Np = 18 Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk : . . , , , = 0,0070 hp Jika effisiensi motor 80, maka : P = 0,00700,8 = 0,0087 Dipilih motor = 1 hp Spesifikasi : Fungsi : tempat terjadinya koagulasi. Kapasitas : 8,0120 m 3 Jumlah : 1 buah Bentuk : silinder Ukuran bak : diameter = 1,7217 m Tinggi = 3,4433 m Type pengaduk : Flat blade turbin dengan 6 blade Kecepatan pengaduk`: 10 rpm Motor penggerak : 1 hp Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 17 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Bahan : beton bertulang

3. Tangki Flokulasi

Fungsi : tempat terjadinya koagulasi dengan penambahan PAC untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki. Bak berbentuk silinder yang terbuat dari beton yang dilengkapi pengaduk. Perhitungan : Rate volumetrik = 6,8102 m 3 jam = 6810,1767 ltrjam Dosis alum = 20 mglt AWWA ; T.5.2 : 94 Kebutuhan alum = 20 mglt x 6810,1767 ltjam = 136203,5332 mgjam = 136,2035 kgjam = 980665,4388 kgtahun 300 hari proses ρ alum = 1,129 kgltr volume alum = , , = 120,6088 ltrjam = 0,1206 m 3 jam Waktu tinggal : 1 jam Volume air dan alum : 6,8102 + 0,1206 m 3 jam x 1 jam = 6,9308 m 3 Dirancang tangki berisi 85 air, maka volume air = 6,9308 0,85 = 8,1539 m 3 Jumlah tangki yang digunakan : 1 buah Sehingga volume tangki = 8,1539 m 3 Digunakan bak berbentuk lingkaran dengan tinggi bak = 2 D Volume bak = luas alas x tinggi 8,1539 = ¼ π D 2 x 2 D 8,1539 = 1,57 D 3 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 18 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate D = 1,7318 m H = 3,4635 m Tinggi cairan dalam tangki = ¼ π D 2 H 6,9308 = ¼ π 1,7318 2 H H = 2,9787 m Dalam bak koagulator dilengkapi pengaduk berkecepatan = 50 rpm 0,833 rps Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan diameter impeler dengan diameter bak DaDT = 13 Mc. Cabe hal 235 Diameter impeler, Da = 13 x diameter bak = 0,33 x 1,7318 = 0,5773 m ρ air = 1000 kgm 3 µ air = 0,8 cp = 0,00083 kgm.s . . , , , , Dari Geankoplis figure 3.4-4, diketahui nilai Np pada Nre = 330444,9542 adalah Np = 5 Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk : . . , , , = 0,2484 hp Jika effisiensi motor 80, maka : P = 0,24840,8 = 0,3105 hp Dipilih motor = 1 hp Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 19 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Spesifikasi : Fungsi : tempat terjadinya koagulasi. Kapasitas : 8,1539 m 3 Jumlah : 1 buah Bentuk : silinder Ukuran tangki : diameter = 1,7318 m Tinggi = 3,4635 m Type pengaduk : flat blade dengan 6 blade Kecepatan pengaduk : 50 rpm Motor penggerak : 1 hp Bahan : beton bertulang

4. Clarifier

Fungsi : tempat pemisahan antara flok padatan dengan air bersih Waktu tinggal : 2 jam Rate volumetrik : 6,9308 m 3 jam Volume air : 2 x 6,9308 m 3 = 13,8616 m 3 Dirancang bak berisi 85 air, maka volume air = 13,86160,8 = 16,3077 m 3 Kecepatan over flow = 1,2 m 3 m 2 .jam Perry eds 6, hal 19-8 Luas penampang , , , Diameter = , , , , m Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 20 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Tinggi = , , , m Spesifikasi : Fungsi : memisahkan air yang terikat oleh koagulan dan flokulan. Bentuk : silinder dengan bentuk bawah mendekati datar Diameter :4,1607 m Tinggi : 4,9929 m Bahan : carbon steel Jumlah : 1 buah

5. Bak Air Jernih

Fungsi : menampung air dari bak pengendap Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik = 6,7156 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal = 2 jam Tinggi = x m Panjang = lebar = 2 x m Volume bak penampung direncanakan 85 terisi air = 6,7156 x 2 0,8 = 15,8014 m 3 Volume penampung = 4x 3 = 15,8014 x = 1,5808 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 21 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate jadi tinggi = 1,5808 m panjang = lebar = 2 x 1,5808 = 3,1616 m Spesifikasi : Kapasitas : 188 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang = 3,1616 m Lebar = 3,1616 m Tinggi = 1,5808 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah

6. Sand Filter

Fungsi : menyaring air dari bak penampung air jernih. Waktu Filtrasi = 15 menit Jumlah flok = 10 dari total koagulan dan flokulan = 10 x 0,2391 = 0,0239 m 3 jam Rate volumetrik = 6,7156 – 0,0239 = 6,6917 m 3 jam Volume air yang ditampung = 1,6729 m 3 jam = 7,3664 gpm Rate filtrasi = 12 gpmft 2 Perry ed 6 hal 19-85 Luas penampang bed = 7,366412 = 0,6139 ft 2 Diameter bed , , Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 22 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Tinggi lapisan dalam kolom, diasumsikan : Lapisan graveler = 0,3 m Sugiharto : 121 Lapisan pasir = 0,7 m Sugiharto : 121 Tinggi air = 3 m Sugiharto : 121 Tinggi lapisan = 4 m Kenaikan akibat back wash = 25 x 4 = 1 m Tinggi total lapisan = tinggi bed + tinggi fluidisasi + tinggi bagian atas untuk pipa + tinggi bagian bawah untuk pipa = 4 + 1 + 0,03 + 0,03 = 5,06 m Asumsi, Tinggi tangki = 3 x Tinggi toal lapisan = 3 x 5,06= 15,18 m Spesifikasi : Fungsi : menyaring air dari bak penampung air jernih. Kapasitas : 6,6917 m 3 jam Bentuk : bejana tegak Diameter : 0,8843 m Tinggi : 15,18 m Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade P Jumlah : 2 buah Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 23 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate

7. Bak Penampung Air Bersih

Fungsi : menampung air dari sand filter. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik : 160,6 m 3 hari = 6,6917 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal : 6 jam Tinggi : x m Panjang = lebar : 2 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 40,150,8 = 50,1875 m 3 Volume penampung : 4x 3 = 50,1875 x = 2,3237 m jadi tingginya = 2,3237 m panjang = lebar = 2 x 2,3237 = 4,6474 m Spesifikasi : Fungsi : menampung air Kapasitas : 50,1875 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang : 4,6474 m Lebar : 4,6474 m Tinggi : 2,3237 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 24 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate

8. Bak Penampung Air Sanitasi

Fungsi : menampung air dari bak air bersih untuk keperluan sanitasi dan tempat menambahkan desinfektan chlorine. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik : 40 m 3 hari = 1,67 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal : 12 jam Tinggi : x m Panjang = lebar : 2 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 40 x 0,50,8 = 25 m 3 Volume penampung : 4x 3 = 25 x = 1,842 m jadi tingginya = 1,842 m panjang = lebar = 2 x 1,842 = 3,6840 m Untuk membunuh kuman, digunkan disinfectan jenis chlorine dengan kebutuhan chlorine = 200 mglt Wesley : fig.10-6 Jumlah chlorine yang harus ditambahkan = 200 mglt, maka untuk 40 m 3 40000 ltr air per tahun perlu ditambahkan kaporit sebanyak : = 200 mgltr x 40000 ltr x 300 hari = 2400000000 mg = 2400 kg Spesifikasi : Fungsi : menampung air untuk keperluan sanitasi dan tempat penambahan desinfectan chlorine Kapasitas : 25 m 3 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 25 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang : 3,684 m Lebar : 3,684 m Tinggi : 1,842 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah

9. Tangki Kation Exchanger

Fungsi : mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam – garam Ca kandungan CaCO 3 dari water tratment masih sekitar 5 graingallon Kirk.Othmer, vol 11 : 887. Kandungan ini sedianya dihilangkan dengan resin zeolith bentuk granular, agar sesuai dengan syarat air boiler. Kandungan CaCO 3 : 5 graingal = 0,325 grgal 1 grain = 0,000065 kg Jumlah air yang diproses = 24 m 3 = 6340,8 gallon Jumlah CaCO 3 dalam air = 0,325 grgal x 6340,8 gallon = 2060,76 gr Dipilih bahan pelunak : Zeolit dengan exchanger capacity = 1,4 ekkg CaCO 3 Perry ed 6 ; T.16-4 Na – zeolit diharapkan mampu menukar semua ion Ca 2+ ek ekuivalen = gramberat ekuivalen berat ekuivalen = BMelectron Untuk CaCO 3 , 1 mol Ca melepas 2 electron : Ca 2+ , sehingga elektron =2 BM CaCO 3 = 100 Berat ekuivalen = 1002 = 50 grek Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 26 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Berat zeolit = ek x berat ekuivalen = 1,4 ek x 50 grek = 70 gr Kapasitas zeolit = 70 grkg Jumlah CaCO 3 = 2060,76 gr = 2,060 kg Cara kerja : Air dilewatkan pada kation exchanger yang berisi resin sehingga ion positif tertukar dengan resin. Kebutuhan zeolit = 70 grkg x 2,060 kg = 144,25 gr = 0,1443 kg ρ zeolit = 0,95 kglt Perry ed 6 ; T.16-4 Volume zeolit = 0,1443kg0,95 kglt = 0,1518 lt = 0,0002 m 3 Volume total = 24 + 0,0002 = 24,0002 m 3 Rate volumetrik = 24,0002 m 3 hari = 1 m 3 jam Air mengisi 80 volume tangki, maka volume tangki : = 10,8 = 1,25 m 3 Tangki kation berbentuk silinder dengan dimensi ratio HD = 2 Volume = ¼ . π. D 2 . 2 D 1,25 = 1,57 D 3 D = 0,927 m H = 2 x 0,927 = 1,854 m Bahan konstruksi = Stainless Steel plate type 316 Jumlah = 1 buah Regenerasi zeolit : Regenerasi zeolit dilakukan dengan larutan HCl 33 Standart Procedure Operation, SPO paiton Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 27 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate R – H + MX R – M + HX R – H = resin kation MX = mineral yang terkandung dalam air R – M = resin yang mengikat mineral kation HX = asam mineral yang terbentuk setelah air melewati resin kation. Contoh mineral kation M + = Ca 2+ , Mg 2+ , dsb Contoh rumus mineral MX = CaSO 4 , CaO 3 , MgCO 3 Contoh asam mineral HX = HCl, H 2 SO 4 , H 2 CO 3 , dsb Regenerasi dilakukan 4 kali dalam setahun, kebutuhan HCl 33 tiap regenerasi = 1,92 ton regenerasi Condensate Polishing Plant : PJB II – Paiton Maka kebutuhan HCl 33 = 4 x 1,92 ton = 7,68 tontahun = 7680 kgtahun Dengan ρ HCl = 1,1509 kglt Perry ed 7 ; T.2-57, maka volume HCl yang dibutuhkan selama 1 tahun adalah = 7680 kg 1,1509 kglt = 6673 ltr HCl mengisi 80 tangki, maka volume tangki : = 66730,8 = 8341,3 ltr = 8,4 m 3 Ukuran tangki = diambil H = 1,5 D Volume tangki = V = ¼ . π. D 2 . 1,5 D 8,4 = 1,2 D 3 D = 2 m H = 1,5 x 2 = 3 m Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 28 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate

10. Tangki Anion Exchanger

Fungsi : mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam – garam Ca kandungan CaCO 3 dari water tratment masih sekitar 5 graingallon Kirk.Othmer, vol 11 : 887. Kandungan ini sedianya dihilangkan dengan resin AminoPolyStyrene APS bentuk butiran, agar sesuai dengan syarat air boiler. Kandungan CaCO 3 : 5 graingal = 0,325 grgal 1 grain = 0,000065 kg Jumlah air yang diproses = 24 m 3 = 6340,8 gallon Jumlah CaCO 3 dalam air = 0,325 grgal x 6340,8 gallon = 2060,76 gr Dipilih bahan pelunak : AminoPolyStyrene APS jenis homogeneous APS dengan exchanger Capacity = 5,5 ekkg CaCO 3 Perry ed 6 ; T.16-4 AminoPolyStyrene APS diharapkan mampu menukar semua ion CO 3 2- ek ekuivalen = gramberat ekuivalen berat ekuivalen = BMelectron Untuk CaCO 3 , 1 mol CO 3 menerima 2 electron : CO 3 2- , sehingga elektron =2 BM CaCO 3 = 100 Berat ekuivalen = 1002 = 50 grek Berat APS = ek x berat ekuivalen = 5,5 ek x 50 grek = 275 gr Kapasitas APS = 275 grkg Jumlah CaCO 3 = 2060,67 gr = 2,060 kg Cara kerja : Air dilewatkan pada anion exchanger yang berisi resin sehingga ion negatif tertukar dengan resin. Kebutuhan APS = 275 grkg x 2,0608 kg = 566,71 gr = 0,5667 kg Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 29 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate ρ APS = 0,67 kglt Perry ed 6 ; T.16-4 Volume zeolit = 0,5667 kg0,67 kglt = 0,8458 lt = 0,0008 m 3 Volume total = 24 + 0,0008 = 24,0008 m 3 Rate volumetrik = 24,0008 m 3 hari = 1,0 m 3 jam Air mengisi 80 volume tangki, maka volume tangki : = 1,00,8 = 1,25 m 3 Tangki kation berbentuk silinder dengan dimensi ratio HD = 2 Volume = ¼ . π. D 2 . 2 D 1,25 = 1,57 D 3 D = 0,9269 m H = 2 x 0,9269 = 1,85 m Bahan konstruksi = Stainless Steel plate type 316 Jumlah = 1 buah Regenerasi AminoPolyStyrene APS : Regenerasi APS dilakukan dengan larutan NaOH 40 Standart Procedure Operation, SPO paiton R – OH + HX R – X + H 2 O R – OH = resin anion HX = mineral yang terkandung dalam air R – X = resin dalam kondisi mengikat anion Regenerasi dilakukan 4 kali dalam setahun, kebutuhan NaOH 40 tiap regenerasi = 1,3 ton regenerasi Condensate Polishing Plant : PJB II – Paiton Maka kebutuhan NaOH 40 = 4 x 1,3 ton = 5,2 tontahun = 5200 kgtahun Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 30 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate Dengan ρ NaOH 40 = 1,4232 kglt Perry ed 7 ; T.2-90, maka volume NaOH yang dibutuhkan selama 1 tahun adalah = 5200 kg1,4232 kglt = 3654 ltr HCl mengisi 80 tangki, maka volume tangki : = 36540,8 = 4568 ltr = 4,6 m 3 Ukuran tangki = diambil H = 1,5 D Volume tangki = V = ¼ . π. D 2 . 1,5 D 4,6 = 1,2 D 3 D = 1,6 m H = 1,6 x 1,5 = 2,4 m

11. Bak Penampung Umpan Boiler

Fungsi : menampung air lunak dari demineralizer kation-anion exch yang selanjutnya digunakan sebagai air umpan boiler. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik : 24 m 3 hari = 1 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal : 1 jam Tinggi : x m Panjang = lebar : 2 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 10,8 = 1,25 m 3 Volume penampung : 4x 3 = 1,25 x = 0,6789 m jadi tingginya = 0,6789 m Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 31 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate panjang = lebar = 2 x 0,6789 = 1,3577 m Spesifikasi : Fungsi : menampung air dari lunak dari demineralizer kation-anion exch yang selanjutnya digunkan sebagai air umpan boiler. Kapasitas : 1,25 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang : 1,3577 m Lebar : 1,3577 m Tinggi : 0,6789 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah

12. Bak Penampung Air Pendingin

Fungsi : menampung air pendingin Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik : 12 m 3 hari = 0,5 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal : 12 jam Tinggi : x m Panjang = lebar : 2 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 60,8 = 7,5 m 3 Volume penampung : Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 32 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate 4x 3 = 7,5 x = 1,23 m jadi tingginya = 1,23 m panjang = lebar = 2 x 1,23 = 2,46 m Spesifikasi : Fungsi : menampung air pendingin Kapasitas : 7,5 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang : 2,46 m Lebar : 2,46 m Tinggi : 1,23 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah

13. Bak Penampung Air Proses

Fungsi : menampung air jernih dari sand filter yang selanjutnya digunakan sebagai air proses. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik : 82 m 3 hari = 13 m 3 jam Ditentukan : waktu tinggal : 2 jam Tinggi : x m Panjang = lebar : 2 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 260,8 = 32,5 m 3 Volume penampung : Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VIII - 33 Utilitas Pabrik Monocalcium Phosphate 4x 3 = 32,5 x = 2 m jadi tingginya = 2 m panjang = lebar = 2 x 2 = 4 m Spesifikasi : Fungsi : menampung air jernih dari sand filter yang selanjutnya digunakan sebagai air proses. Kapasitas : 32,5 m 3 Bentuk : persegi panjang Ukuran : panjang : 4 m Lebar : 4 m Tinggi : 2 m Bahan konstruksi : beton Jumlah : 1 buah Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. IX - 1 Lokasi dan Tata Letak Pabrik Pabrik Monocalcium Phosphate

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK