Kebutuhan Uap Steam Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan Listrik Kebutuhan Bahan Bakar

BAB VII UTILITAS

Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama didalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan margarin, adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap steam 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap Steam

Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Margarin sebagai berikut : Nama Alat Kebutuhan uap kgjam Heater 145,1578 Reaktor Hidrogenasi 642,6495 Total 787,8073 Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 Perry dkk,1999 Total steam yang dibutuhkan = 1,2 x 787,8073 = 945,3688 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat dipergunakan kembali, sehingga Kondensat yang dipergunakan kembali = 80 x 945,3688 = 756,2950 kgjam Kebutuhan tambahan untuk ketel = 20 x 945,3688 kgjam = 189,0738 kgjam

7.2 Kebutuhan Air

Universitas Sumatera Utara Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan margarin adalah sebagai berikut: 1. Air untuk umpan ketel uap = 189,0738 kgjam 2. Air Pendingin Tabel 7.2 Kebutuhan air sebagai media pendingin Kode Alat Jumlah air kgjam Cooler 1 14.363,1852 Total Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown Perry dkk, 1999 Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: W e = 0,00085 W c T 2 – T 1 Pers 12-10, Perry dkk, 1999 Dimana: W c = Jumlah air pendingin yang diperlukan = 14.363,1852 kgjam T 1 = Temperatur air pendingin masuk = 30 o C = 86 o F T 2 = Temperatur air pendingin keluar = 40 o C = 104 o F Maka : W e = 0,00085 x 14.363,1852 104 – 86 F = 223,9336 kgjam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 dari air pendingin yang digunakan Perry dkk,1999. Ditetapkan drift loss0, 2, maka: W d = 0,002 x 14.363,1852 = 29,2734 kgjam. Air yang hilang karena blowdown tergantung dari jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus Perry dkk, 1999. Ditetapkan 5 siklus maka: W b = 1 − S W c Perry dkk, 1999 Universitas Sumatera Utara W b = 1 5 2 1 4 . 6 3 6 , 1 − = 3.659,0463 kgjam Sehingga air tambahan diperlukan = 223,9336 + 29,2734 + 3.659,643 = 3.912,2533 kgjam • Air untuk berbagai kebutuhan Tabel 7.3 Diperkirakan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan Jumlah air kgjam Domestik dan kantor 100 Laboratorium 30 Kantin dan tempat ibadah 50 Poliklinik 30 Total 210 Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 189,0738 + 3.912,2533 + 210 = 4311,3233 kgjam Sumber air untuk pabrik pembuatan Margarin ini berasal dari Sungai Sei Silau Asahan Bapedalda SUMUT, 2005. Kualitas air Sungai Sei Silau Asahan ini dapat dilihat pada Tabel 7.4, berikut ini: Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Silau, Kuala Tanjung – Asahan No. Parameter Satuan Kadar

A. Fisika

1. Suhu o C 26,4 2. Padatan terlarut mgL 56,4

B. Kimia Anorganik :

3. Turbidity mgL 27 4. PH mgL 6,7 5. Hg 2+ mgL 0,001 6. Ba 2+ mgL 0,1 7. Fe 2+ mgL 0,028 8. Cd 2+ mgL 0,001 9. Mn 2+ mgL 0,028 10. Zn 2+ mgL 0,008 11. Cu 2+ mgL 0,03 Universitas Sumatera Utara 12. Pb 2+ mgL 0,01 13. Ca 2+ mgL 200 14. Mg 2+ mgL 100 15. F - mgL 0,001 16. Cl - mgL 60 17. NO 2 - mgL 0,028 18. NO 3 - mgL 0,074 19. SeO 3 2- mgL 0,005 20. CN - mgL 0,001 21. SO 4 2- mgL 42 22. H 2 SO 4 - mgL 0,002 23. Oksigen terlarut DO mgL 6,48 24. Alkalinitas CaCO 3 mgL 95 25. Organik : Deterjen sebagai MBAS mgL 0,004 Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka dilokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air water intake yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliput i penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan kelokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air dipabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu: 1. Penyaringan Awal Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Penyaringan Awal Screening

Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air . Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.2.2 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan didalam air. Air dari screening dialirkan ke clarifier setelah diinjeksi larutan alum, Al 2 SO 4 3 dan Universitas Sumatera Utara larutan soda abu Na 2 CO 3. Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok - flok yang akan mengendap kedasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah overflow yang selanjutnya akan masuk kepenyaring pasir sand filter untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu 1 : 0,54 Total kebutuhan air = 4311,3233kgjam Pemakaian larutan alum = 50 ppm Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm Larutan alum dibutuhkan = 50 . 10 -6 x 4311,3233 = 0,2156 kgjam Larutan soda abu dibutuhkan = 27 . 10 -6 x 4311,3233 = 0,1164 kgjam

7.2.3 Filtrasi

Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaringan pasir sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu : a. Lapisan l terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 24 in = 60,96 cm b. Lapisan ll terdiri dari anterakit setinggi 12,5 in = 31,75 cm c. Lapisan lll terdiri dari batu kerikil gravel setinggi 7 in = 17,78 cm Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian ulang back washing. Dari sand filter, air dipompakan kemenara sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah , serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan Universitas Sumatera Utara klor untuk membunuh kuman – kuman dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca ClO 2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaringan air water treatment system sehingga air yang keluar merupakan air sehat yang memenuhi syarat – syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu. Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 210 kgjam Kaporit yang digunakan mengandung klorin 70 Kebutuhan klorin = 20 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporait = 20.10 -6 x 2100,7 = 0,006 kgjam

7.2.4 Demineralisasi

Air untuk umpan ketel dan pendinginan pada reaktor harus murni dan bebas dari garam – garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas:

1. Penukar Kation Cation Exchanger

Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam – logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang terlarut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah : 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ R 2 + 2H + Universitas Sumatera Utara 2H + R + Mg 2+ R 2 Mg 2+ R 2 + 2H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 berlebih dengan reaksi: Ca 2+ R 2 + 2H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + R Mg 2+ +R 2 + 2H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H + R

2. Penukar Anion Anion Exchanger

Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Dower 2. Reaksi yang terjadi adalah: 2ROH + SO 2 2- R 2 SO 4 + 2 OH - ROH + Cl - RCl + OH - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH Air sungai Sei Silau Asahan mengandung kation Hg 2+ ,Ba 2+ , Fe 2+ , Cd 2+ , Mn 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ , dan Pb 2+, masing - masing 0,001 ppm, 0,1 ppm, 0,028 ppm, 0,01 ppm, 0,028 ppm, 0,008 ppm, 0,03 ppm, 0,01 ppm, 200 ppm, dan 100 ppm Tabel 7.4 Perhitungan Kesadahan Kation 1 grainsgal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0,01 + 0,1 + 0,028 + 0,001 + 0,028 + 0,008 + 0,03 + 0,01 + 200 + 100 = 300,206 ppm 17,1 = 17,5559 grainsgal Jumlah air yang diolah = air pendingin + air umpan ketel = 3 3 1 7 , 2 6 4 2 3 , 9 9 8 4 1 1 , 3 2 m g a x m k g j a m k g Universitas Sumatera Utara = 1087,5464 galjam Kesadahan air = 17,5559 grainsgal x 1087,5464 galjam x 24 jamhari = 458228,5 grainsjam = 458,2285 kgrhari Total kesadahan air = 458,2285 kgrhari Volume resin yang diperlukan Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin = 25 kgrft 3 - Kebutuhan regenerant = 10 lb NaClft 3 resin Kebutuhan resin = 3 k g r f 2 5 k g r 4 5 8 , 2 2 8 = 18,3291 ft 3 hari Tinggi resin = 14 , 3 18,3291 = 5,8373 ft Volume resin = 5,8373 ft x 3,14 ft 2 = 18,32911 ft 3 Waktu regenerasi = k g r 4 5 8 , 2 2 8 k g 2 5 x f t 1 8 , 3 2 9 1 3 3 = 1 hari Kebutuhan regenerant NaCl = 458,2285 kgrhari 3 3 k g r f t 2 5 l b f t 1 0 = 183,2914 lbhari = 83,2143 kghari. Air Sei Silau Asahan mengandung anion F - , Cl - , NO 2 - , NO 3 - , SO 4 2- , CN - , SO 4 - , H 2 SO 4 - , masing – masing 0,001 ppm, 60 ppm, 0,028 ppm, 0,074 ppm, 0,005 ppm, 0,001 ppm, 42 ppm, dan 0,002 ppm Tabel 7.4 Perhitungan kesadahan anion 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 0,001 + 60 + 0,028 + 0,074 + 0,005 + 0,001 + 42 + 0,002 = 102,109 ppm 17,1 = 5,9713 graingal Jumlah air yang diolah = 1087,5464 galjam Kesadahan air = 5,9713 graingal x 1087,5464 galjam x 24 jamhari = 155,8576 grainhari = 234,5183 kgrhari Universitas Sumatera Utara Total kesadahan air = 155,8576 kgrhari Volume resin yang diperlukan Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin =12 kgrft 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft 3 resin Jadi, Kebutuhan resin = 3 k g r f 1 2 k g r 1 5 5 , 8 5 7 = 12,988 ft 3 hari Tinggi resin = 14 , 3 12,988 = 4,1364 ft Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 4,1364 ft x 3,14 ft 2 = 12,988 ft 3 Waktu regenerasi = k g r 1 5 5 , 8 5 7 k g r 1 2 x f t 1 2 , 9 8 8 3 3 = 1 hari Kebutuhan regenerant NaOH = 155,8576 kgrhari x 3 3 k g r f t 1 2 lb f t 5 = 64,9407 lbhari = 29,4565 kghari.

7.2.5 Deaerator

Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion ion exchanger dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90 o C supaya gas – gas yang terlarut dalam air, seperti O 2 dan CO 2 dapat dihilangkan, sebab gas – gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan digunakan dengan menggunakan koil pemanas didalam Deaerator.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Asam oksalat adalah sebagai berikut: 1. Al 2 SO 4 3 = 0,3092 kgjam 2. Na 2 CO 3 = 0,1670 kgjam 3. Kaporit = 0,006 kgjam 4. NaCl = 83,2143 kghari 5. NaOH = 29,4565 kghari Universitas Sumatera Utara

7.4 Kebutuhan Listrik

Berdasarkan Lampiran C dan Lampiran D kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut untuk proses listrik digunakan pompa, pengaduk, conveyer: 1. Unit Proses = 50 HP 2. Unit utilitas = 100 HP

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 40 HP

4. Penerangan dan kantor = 35 HP 5. Bengkel = 40 HP Total kebutuhan listrik = 265 HP = 265 hp x 0,7457 kW HP = 197,6105 KW Faktor keamanan 5 maka kebutuhan listrik = 1 + 0.05 x 256 hp = 278,25 hp = 207,491 KW Efesiensi generator 80, maka: Daya output generator = 207,491 0,8= 259,3637 KW Generator digunakan sebanyak 2 buah generator diesel type AC : 400 V, 2100 kW 50 Hz, 3 phase, dimana 1 buah beroperasi dan 1 buah standby.

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar

Bahan bakar diperlukan untuk generator dan bahan bakar boiler. Nilai bakar solar = 19860 Btulb Labban,1971 Untuk bahan bakar generator Densitas solar = 0,89 kgltr Perry dkk,1999 Daya output generator = 259,3637 KW = 259,3637 KW x W j a B t u x K W W 2 9 3 , 1 1 1 0 0 0 = 884.989,07 Btujam Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = m m l b k x l k g x l b B t u j a m B t u 1 4 5 , 8 9 , 1 9 8 6 7 , 9 8 9 . 8 8 4 = 22,711 ltrjam Universitas Sumatera Utara Steam yang dihasilkan ketel uap 200 C, 1 atm = 945,3688 kgjam Untuk bahan bakar ketel uap Panas laten steam 200 C, 1 atm = 638,95 kkalkg Panas laten kondensat 200 C, 1 atm = 667,5908 kkalkg Kondensat yang digunakan kembali = 756,2950 kgjam Air umpan boiler, F b = 189,0738 kgjam Cp air = 0,9989 kkalkg C Panas air umpan segar Q f = 189,0738 kgjam x 0,9989 kkalkg C x 30 – 25 C = 994,3291 kkaljam Entalpi umpan ketel H f = f t o t a l c c Q m x H m + = j a m k g j k k k g k k a l j a m x k g 3 6 8 8 , 9 4 5 3 2 , 9 4 4 5 9 8 , 6 6 7 2 9 5 , 7 5 6 + = 535,0715 kkalkg Panas yang dibutuhkan boiler Q b = H s - H f x total uap yang dihasilkan = 638,95 kkalkg - 535,0715 kkalkg x 945,3688kgjam = 122754,352 kkaljam = 486734,1475 Btujam Efisiensi boiler 80, maka : Jumlah bahan bakar = l b B t u j a B t u 1 9 8 6 1 4 7 5 , 4 8 6 7 3 4 = 24,5083 lbjam = 11,1168 kgjam Kebutuhan solar = l k g j a m k g 8 9 , 1 1 6 8 , 1 1 = 12,4908 ljam Total kebutuhan solar = 12,4908 ljam + 22,711 ljam = 35,2016 l jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah