Kebutuhan Uap Steam Penukar kation Cation exchanger

BAB VII UTILITAS

Utililtas adalah sarana penunjang utama untuk kelangsungan proses operasi pabrik. Sarana utilitas memegang peranan penting dan mutlak diperlukan agar pabrik dapat berjalan dengan baik. Berdasarkan kebutuhannya utilitas pada Pra Rancangan Pabrik Kelapa Sawit ini meliputi : 1. Kebutuhan uap steam 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar 6. Kebutuhan pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap Steam

Penggunaan uap steam pada pabrik kelapa sawit ini adalah :  Sterilizer : 40.124,405 kgjam  Digester : 101,566 kgjam  Sludge Tank : 1.364,472 kgjam  Sludge separator : 60,012 kgjam  Vacuum Dryer : 1.889,574 kgjam  Silo Dryer : 840,333 kgjam  Kernel Dryer : 903,475 kgjam Jumlah 45.288,837 kgjam Tambahan uap untuk kebocoran selama sirkulasi dan lain-lain diambil 10 dan untuk faktor kemanan diambil 20 Perry, 1984. Maka kebutuhan steam untuk kebocoran adalah : = 10 x 45.288,837 kgjam = 4.528,884 kgjam VII-1 Universitas Sumatera Utara Untuk faktor kemanannya adalah : = 20 x 45.288,837 kgjam = 9.057,767 kgjam Total uap yang harus dihasilkan ketel Boiler adalah : = 45.288,837 + 4.528,884 + 9.057,767 = 58.875,488 kgjam

7.2 Kebutuhan Air

Kebutuhan air pada pabrik Kelapa Sawit ini mencakup kebutuhan air umpan ketel, proses dan domestik. Kebutuhan air pabrik adalah sebagai berikut : Tabel 7.1 Total Kebutuhan air untuk pabrik Kebutuhan air Kgjam Air tambahan untuk ketel Air Proses Air kebutuhan kantor, laboratorium dan domestik 58.875,488 7519,531 300.000 Total 366.395,019

7.2.1 Unit Pengolahan Air

Kebutuhan air untuk pabrik kelapa sawit ini diperoleh dari air sumur bor yang terletak disekitar kawasan pabrik. Kualitas air tersebut dapat dilihat pada tabel 7.2 Tabel 7.2 Hasil analisa Air sumur lokasi pabrik Parameter Satuan Kadar PH - 5,7 Alumina Al 2 O 3 MgL 20,00 Silika SiO 3 MgL 56,45 Kalsium CaO MgL 5,85 Magnesium MgO MgL 3,45 Klorida Cl MgL 0,33 Sulfat SO 2 MgL 0,38 Besi FeO 3 MgL 9,50 Kandungan organic MgL 1,45 Sumber : PKS. Asian Agri, 2006 Universitas Sumatera Utara Untuk menjamin kelangsungan persedian air, maka dilokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air yang juga merupakan tempat pengolahan air sumur bor. Pengolahan ini meliputi penyaringan kotoran dan sampah yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan dipergunakan sesuai dengan keperluan. Pengolahan air pada pabrik ini terdari beberapa tahap, yaitu :

1. Pengendapan

Air dari bak penampungan dialirkan ke dalam bak pengendapan, dimana partikel – partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap secara gravitasi. Diameter padat dalam air berkisar antara 10 -4 meter Alaerts, 1984.

2. Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan didalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke dalam bak clarifier setelah diinjeksikan larutan alum dan soda abu Na 2 CO 3 , dimana Al 2 SO 4 3 berfungsi sebagai koagulan dan Na 2 CO 3 berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran sambil dilakukan pengadukan maka akan terbentuk flok – flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi dan air jernih akan keluar melimpah yang selanjutnya masuk ke penyaring pasir sand filter untuk penyaringan. Pemakaian Al 2 SO 4 3 menjadi 5-50 ppm terhadap air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian Al 2 SO 4 3 dengan Na 2 CO 3 adalah 1 : 0,54 Baron, 1982.  Total kebutuhan air = 366.395,019 kgjam  Diasumsikan pemakaian Al 2 SO 4 3  Pemakaian Na 2 CO 3  Na 2 CO 3 yang diperlukan = 0,54 x 50.10 -6 x 366.395,019 kgjam = 9,893 kgjam  Al 2 SO 4 3 yang diperlukan adalah = 50.10 -6 x 366.395,019 kgjam = 18,320 kgjam Universitas Sumatera Utara

3. Filtrasi

Proses filtrasi dengan menggunakan penyaring pasir sand filter. Sand filter ini berfungsi untuk menyaring kotoranflok yang masih terkandung atau tertinggal di dalam air. Sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu :  Lapisan I : Pasir berdiameter 0,4 – 0,8 mm setinggi 0,4 – 0,7 m  Lapisan II : Terdiri dari antrasit setinggi 0,3 – 0,6 m  Lapisan III : Terdiri dari batu grafit setinggi 0,2 – 0,4 m Selama pemakaian, daya saring penyaring pasir akan menurun sehingga diperlukan lagi regenerasi secara berkala dengan pencucian balik back wash. Setelah penyaringan berlangsung selama 6 –24 jam dengan lama pencucian selama 5 – 10 menit Alaerts, 1984. Air yang keluar dari penyaring pasir ditampung di dalam menara air. Selanjutnya air didistribusikan untuk keperluan domestik, air proses dan umpan ketel. Untuk air umpan ketel masih diperlukan lagi pengolahan air lebih lanjut yaitu proses demeniralisasi dan daerasi. Untuk air domestik dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor yang berfungsi untuk menghilangkan bakteri patogen di dalam air. Khlor yang digunakan dalam bentuk kaporit CaClO 2 . - Kebutuhan air domestik = 300.000 kgjam - Kaporit yang digunakan mengandung 70 Alaerts, 1984 - Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Alaerts, 1984 - Kebutuhan kaporit = 000 , 000 . 1 7 , 000 . 300 2 x x = 0,857 kgjam

4. Demineralisasi

Air umpan ketel harus air murni yang bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demeneralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut : - Menghilangkan kation-kation Ca 2+ , Mg 2+ - Menghilangkan anion-anion SO 4 2- , CO 3 2- , Cl - Universitas Sumatera Utara Alat demineralisasi dibagi atas :

a. Penukar kation Cation exchanger

Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang dipakai. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca 2+ , Mg 2+ yang terlarut dalam air dengan kation h dari resin. Resin yang digunakan bersifat asam yaitu resin Doulite merk C 225 Reaksi yang terjadi : H + R + Na + Na + + H + 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ + 2 H + 2H + R + Mg 2+ Mg 2+ + 2 H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 dengan reaksi : H 2 SO 4 + 2 Na + NaSO 4 + 2 H + H 2 SO 4 + Ca 2+ CaSO 4 + 2 H + H 2 SO 4 + Mg + MgSO 4 + 2 H + Penukaran anion berfungsi untuk pertukaran anion-anion yang larut dalam air dengan resin yang bersifat basa sehingga anion-anion akan membentuk garam- garam dengan resin. Resin yang digunakan adalah resin Dowex dengan reaksi : 2ROH - + H 2 SO 4 RSO 4 2- + 2H 2 O ROH - + Cl - RCl - + OH - ROH - + HCO 3- RHCO 3 2- + OH ROH - + SiO 3 RsiO 3 2- + OH - Untuk regenerasi digunakan larutan NaOH dengan reaksi : RCl - + NaOH NaCl + ROH - R 2 SO 4 2- + 2NaOH Na 2 SO 4 + ROH - RHCO 3 2- + NaOH NaHCO 3 + ROH - R 2 SiO 3 2- + 2NaOH Na 2 SiO 3 + ROH - Perhitungan kesadahan : Air sumur bor PKS Gunung Melayu Asian agri mengandung kation Ca, Mg dan Fe,masing-masing: 5,85 ppm;3,45 ppm dan 9,5 ppm. 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan kation: =5,8 +3,45 + 9,5 Universitas Sumatera Utara =18,8 ppm x ppm gal gr 1 , 17 1 =1,0994 grgal Jumblah air yang diolah = 58.875,488 kgjam = 3 68 , 995 488 , 875 . 58 m kg jam kg x 264,17 galm 3 = 15.620,619 galjam Kesadahan air total = 1,0994 grgal x 15.620,619 galjam x 24 jamhari = 412.159,405 grhari = 412,159 kghari Volume exchanger yang digunakan kapasitas = 7,7 Kgrainft 3 ….nalco, 1979 Berarti kapasitas exchanger = kg ft grain 7 , 7 x ft kg Kgrain kg 4989 , 0648 ,  Volume kation exchanger = EC total kesadahan = hari ft hari kg hari kg 135 , 826 4989 , 159 , 412 3  Direncanakan mengunakan resin 0,1 ft 3 Jumblah air yang diolah = boiler umpan jumblah x air kesadahan total EC x re     sin = hari jam x jam kg x hari kg ft kg x ft 24 488 , 875 . 58 159 , 412 4989 , 1 , 3 3     = 171,039 kg Waktu regenerasi = boiler umpan air diolah yang air = jam kg 003 , 488 , 875 . 58 039 , 171  Untuk regenerasi digunakan 6 lb H 2 SO 4 ft 3 ……… Nalco, 1979 Maka kebutuhan H 2 SO 4 = 6ibft 3 826,135ft 3 hari1hari24jam1 kg2,2046 ib = 9,368 kgjam Perhitungan Kesadahan Anion Air sumur bor PKS.Gunung Melayu asian agri mengandung anion Cl dan SO 2 masing-masing 0,33 ppm dan 0,38 ppm Universitas Sumatera Utara 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 0,33 +0,38 ppm = 0,71 ppm x gal gr ppm gal gr 0415 , 1 , 17 1  Jumblah air yang diolah = 58.875,488 kgjam = 3 3 17 , 264 68 , 995 488 , 875 . 58 m gal x m kg jam kg = 15.620,619 galjam Kesadahan air total = 0,0415 grgal x 15.620,619 galjam x 24 jamhari = 15.558,137 grhari = 15,558 kghari Volume exchanger digunakan memiliki kapasitas = 12 K grain ft 3 ….nalco, 1979 Berarti kapasitas exchanger = 3 3 7776 , 0648 , 12 ft kg K kg x kg ft K grai grain  Volumeanionexchanger= hari ft ft kg hari kg EC total kesadahan 008 , 20 7776 , 558 , 15 3 3   Direncanakan mengunakan resin 0,1 ft 3 Jumlah air yang diolah = boiler umpan jumblah x air kesadahan totalk EC x re     sin = hari jam x jam kg x hari kg ft kg x ft 24 488 , 875 . 58 558 , 15 7776 , 1 , 3 3     = 7.062,334 kg Waktu regenerasi = jam jam kg kg boiler umpan air diolah yang air 120 , 488 , 875 . 58 334 , 062 . 7   Untuk regenerasi digunakan 5 lbNaOHft 3 ………Nalco,1979 Maka kebutuhan NaOH = 5lbft 3 20,008ft 3 hari1hari24jam1 kg2,2046 lb = 1,891 kgjam

5. Deaerasi

Deaerasi adalah proses pembebasan air umpan ketel dari gas-gas yang terlarut dalam air seperti O 2 dan CO 2 . Tujuan penghilangan gas-gas ini karena O 2 dapat menimbulkan korosi pada ketel terutama pada temperatur tinggi, dan CO 2 Universitas Sumatera Utara juga merupakan gas yang korosif. Untuk tujuan ini, air umpan ketel dilewatkan ke sistem deaerator. Pada deaerator ini dipanaskan hingga 90 C dengan menggunkaan uap steam. Pemanasan ini juga berfungsi untuk mencegah perbedaan suhu yang besar antara temperatur airumpan dengan suhu didalam ketel sehingga beben ketel dapat dikurangi. 7.2 Kebutuhan bahan Kimia Kebutuhan akan bahan kimia adalah sebagai berikut : - Na 2 CO 3 : 9,893 kgjam - Al 2 SO 4 3 : 18,320 kgjam - Kaporit : 0,857 kgjam - H 2 SO 4 : 9,368 kgjam - NaOH : 1,891 kgjam

7.3 Kebutuhan Listrik