Kebutuhan Steam uap Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia : Kebutuhan Listrik

86

BAB VII UTILITAS

Utilitas dalam suatu produk adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang sangat penting. Agar produksi tersebut dapat terus berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada “Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan Steam 2. Kebutuhan Air 3. Kebutuhan Bahan Kimia 4. Kebutuhan Bahan Bakar 5. Kebutuhan Listrik 6. Sarana Pengolahan Limbah

7.1. Kebutuhan Steam uap

Pada pengoperasian pabrik dibutuhkan uap atau steam yang merupakan sebagai media pemanas. Adapun kebutuhan steam uap pada “Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini adalah : Tabel 7.1 Kebutuhan steam uap Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Tangki Penyimpanan sementara minyak jagung TT-103 33,5435 Tangki Penyimpanan sementara RBDP Stearin TT-104 11,4215 Heater E-101 1,8141 Reaktor R-101 33,7626 Tangki Pencampur II M-102 0,0037 Tangki Pencampur IV M-104 0,6894 TOTAL 81,2348 87 Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperatur 300 C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 81,2348 kgjam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 dan faktor kebocoran sebesar 10 Perry Green, 1999, maka : Total steam yang dibutuhkan = 1 + 0,3 x 81,2348 kgjam = 105,6052 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali, sehingga : Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 105,6052 = 84,4842 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 x 105,6052 = 21,1210 kgjam

7.2. Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memengang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada Pra- rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini adalah sebagai berikut : 1. Air untuk umpan ketel = 105,6052 kgjam – 84,4842 kgjam = 21,1210 kgjam 2. Air pendingin : Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Cooler E-102 7.289,8237 Cooler E-103 6,9739 Chemetator CH-101 989,6946 Total 8.286,4922 Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, sebesar 20 , yaitu = 20 x Kebutuhan air pendingin = 20 x 8.286,4922 kgjam = 1.657,2984 kgjam 3. Air Proses : tangki pencampuran III M-103 = 143,046 kgjam 4. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin, tempat ibadah dan lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf Eddy, 2003 = 10 21,1210 + 1.657,2984 + 143,046 kgjam = 182,1465 kgjam 88 5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf Eddy, 2003 = 1 21,1210 + 8.286,4922 kgjam = 18,2146 kgjam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 2.021,8265 kgjam Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah = 2.021,8265 kgjam. Sumber air untuk Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini berasal dari sungai Ular yang dekat dengan lokasi pabrik. Air sungai tersebut harus memenuhi syarat-syarat air untuk industri. Adapun kualitas air sungai Ular dapat dilihat pada Tabel 7.3. Tabel 7.3 Kualitas air sungai Ular No Parameter Satuan Kadar

A. FISIKA

1. Bau Tidak berbau 2. Rasa Tidak berasa 3. Warna TCU 150 4. Suhu o C 25

B. KIMIA

1. Alkali Mgl 69,28 2. Aluminium Mgl 0,004 3. Arsen Mgl Tidak nyata 4. Bikarbonat Mgl 84,520 5. Karbonat CO 3 Mgl Tidak nyata 6. Klorida Cl Mgl 11,08 7. Calsium Ca Mgl 20,790 8. CO 2 bebas Mgl 7,340 9. pH Mgl 6,500 10. Ignition residu Mgl 200 11. Kesadahan total Mgl 4,5 12. Kesadahan Kalsium Mgl 52,5 13. Kesadahan Magnesium Mgl 26,2 89 Tabel 7.3 Lanjutan Kualitas air sungai Ular 14. Kekeruhan Mgl 0,4 15. Magnesium Mg Mgl 26,290 16. Nitrat NO 3 Mgl Tidak nyata 17. Suspensid water Mgl Tidak nyata 18. Sulfat Mgl 99,36 19. Total solid Mgl 216,4 20. Zat organik Mgl 2,25 21. Tembaga Mgl Tidak nyata 22. Seng Mgl Tidak nyata 23. Ferrum Mgl Tidak nyata 24. Amoniak Mgl Tidak nyata 25. Timbal Mgl Tidak nyata 26. Oksigen terlarut Mgl Tidak nyata 27. Nitrit Mgl Tidak nyata Sumber : Laporan Air Minum Sungai Ular, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara, 2007 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Margarin diperoleh dari sungai Ular, yang terletak dikawasan pabrik, 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 meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air di pompakan kelokasi pabrik untuk di gunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu Degremont, 1991 : 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Daerasi 90

7.2.1 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al 2 SO 4 3 dan Na 2 CO 3 soda abu. Larutan Al 2 SO 4 3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na 2 CO 3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan untuk menyingkirkan suspended solid dan koloid Degremont, 1991. Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadi koagulasi dan terbentuknya flok-flok flokulasi. Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al 2 SO 4 3 . Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na 2 CO 3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah overflow yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir sand filter untuk penyaring. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda adalah 1 : 0,54 Crities, 2004. Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air = 2.021,8265 kgjam Pemakaian larutan alum = 50 ppm Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm Larutan alum Al 2 SO 4 3 yang dibutuhkan = 50.10 -6 x 2.021,8265 kgjam = 0,1011 kgjam Larutan abu soda Na 2 CO 3 yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 2.021,8265 kgjam = 0,0546 kgjam 91

7.2.2 Filtrasi

Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan suspended solid, termasuk partikulat BOD dalam air Metcalf, 1984. Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam antara lain seperti pasir, antrasit crushed antra cite coal, karbon aktif granular, karbon aktif serbuk dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan Gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal Kawamura, 1991. Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Grease ini menggunakan media filtrasi Granular sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau green sand. Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in 60,96 cm. 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya anterasit atau marmer. Pada pabrik ini digunakan anterasit setinggi 12,5 in 31,75 cm. 3. Lapisan bawah menggunakan batu krikilgravel setinggi 7 in 17,78 cm. Metcalf Eddy, 1991. Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saing sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik back washing. Dari sand filter, air di pompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman didalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, CaClO 2. 92 Perhitungan kebutuhan Kaporit, CaClO 2 : Total kebutuhan air domestik = 182,1465 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporit = -6 2.10 x 182,1465 kgjam 0, 0005 kgjam 0,7 =

7.2.3 Demineralisasi

Air untuk ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi di bagi atas : a. Penukar kation Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe Gel dengan merek IR-122 Lorch, 1981. Reaksi yang terjadi : 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ R + 2H + 2H + R + Mg 2+ Mg 2+ R + 2H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 dengan reaksi : Ca 2+ R + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + R Mg 2+ R + H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H + R Perhitungan Kesadahan Kation mg ltr : Air sungai Ular mengandung kation Ca 2+ , Mg 2+ , Al 3+ masing-masing 20,790 mgl; 26,290 mgl; 0,004 mgl. Total kesadahan kation = 20,790 + 26,290 + 0,004 = 47,084 x 1 g 1000 mg x 0,2642 ltr gal = 0,0124 grgal Jumlah air yang diolah = 21,1210 kgjam = 3 3 21,1210 kgjam x 264,17 galm = 5,60 galjam 996,24 kgm 93 Kesadahan air = 0,0124 grgal x 5,60 galjam x 24 jamhari = 1,6666 grhari = 0,0016 kghari Perhitungan ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 5,60 galjam = 0,0015 galdetik : Dari tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut: - Diameter Penukar Kation = 2 ft - Luas Penampang Penukar Kation = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar Kation = 1 unit Total kesadahan air = 0,0016 kghari Volume Resin yang diperlukan : Dari tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin = 20 kgft 3 - Kebutuhan regenerant = 6 lb H 2 SO 4 ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 0,0016 kghari 20 kgft = 0,00008 ft 3 day Tinggi resin = 3 2 0,00008 ft day 3,14 ft = 0,000025 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Tabel 12.4, Nalco, 1988 Sehingga, Volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3 Waktu regenerasi H 2 SO 4 = 3 3 7,85 ft x 20 kgft 0,0016 kghari = 98125 hari Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 0,0016 kghari x 3 3 6 lbft 20 kgft = 0,00048 lbhari = 0,0002 kghari . = 0,000008 kgjam b. Penukar Anion Penukar Anion berfungsi untuk menukar anion negative yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA- 410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB Lorch, 1981. Reaksi yang terjadi : 94 2ROH + SO 4 2- R 2 SO 4 + 2OH - ROH + Cl - RCl + OH - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : R 2 SO 4 + 2 NaOH Na 2 SO 4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH Air sungai Ular mengandung anion Cl - , SO 4 2- , dan bikarbonat masing-masing sebanyak 11,08 mgl; 99,36 mgl dan 84,520 mgl. Total konsentrasi Anion = 11,08 + 99,36 + 84,520 = 194,96 Perhitungan kesadahan Anion mg ltr x 1 g 1000 mg x 0,2642 ltr gal = 0,0515 grgal Jumlah air yang diolah = 5,60 galjam Total kesadahan air = 0,0515 grgal x 5,60 galjam x 24 jamhari = 6,9216 grhari = 0,0069 kghari Jumlah air yang diolah = 5,60 galjam = 0,0015 galdetik Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Dari Tabel 12.4, Nalco,1988, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft - Luas penampang penukar anion = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar anion = 1unit Total kesadahan air = 0,0069 kghari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgft 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft 3 resin Volume resin yang diperlukan : Jadi, kebutuhan resin = 3 0,0069 kghari 12 kgft = 0,0006 ft 3 day Tinggi resin = 3 2 0,0006 ft day 3,14 ft = 0,00019 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Nalco, 1988 95 Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3 Waktu regenerasi = 3 3 7,85 ft x12 kgft 0,0069 kghari = 13652,1739 hari Kebutuhan regenerant NaOH = 0,0069 kghari x 3 3 5 lbft 12 kgft = 0,0028 lbhari = 0,0012 kghari = 0,00005 kgjam

7.2.4 Daerator

Daerator berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas terlarut yang keluar dari alat penukar ion ion exchanger sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke daerator. Pada proses 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. Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater, mencegah perbedaan suhu yang mencolok antara air make-up segar dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan pemanas listrik.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia :

• Al 2 SO 4 3 = 0,1011 kgjam • Na 2 CO 3 = 0,0546 kgjam • CaClO 2 = 0,0005 kgjam • H 2 SO 4 = 0,000008 kgjam • NaOH = 0,00005 kgjam 96

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.4 berikut : Tabel 7.4 Perincian kebutuhan listrik pada unit proses No Nama Alat Kode Alat Jumlah Daya hp 1 Pompa J-101 0,05 2 Pompa J-102 0,05 3 Pompa J-103 0,1 4 Blower JB-101 0,05 5 Blower JB-102 0,05 6 Blower JB-103 0,05 7 Blower JB-104 0,05 8 Blower JB-105 0,05 9 Bucket Elevator BE-101 0,05 10 Tangki Pencampur I M-101 0,125 11 Pompa J-104 0,25 12 Screw Conveyor SC-101 0,5 13 Tangki Pencampur II M-102 0,25 14 Pompa J-105 0,25 15 Tangki Pencampur III M-103 0,25 16 Screw Conveyor SC-102 0,5 17 Tangki Pencampur IV M-104 0,25 18 Pompa J-106 0,25 19 Chemetator CH-101 0,25 Total 3,375 97 Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik pada unit utilitas No Nama Alat Kode Alat Jumlah Daya hp 1 Pompa screening PU-01 0,5 2 Pompa bak sedimentasi PU-02 0,05 3 Tangki pelarutan Al 2 SO 4 3 TP-01 0,05 4 Pompa Al 2 SO 4 3 PU-03 0,05 5 Tangki pelarutan Na 2 CO 3 TP-02 0,05 6 Pompa Na 2 CO 3 PU-04 0,05 7 Clarifier CL 0,05 8 Pompa clarifier PU-05 0,5 9 Pompa sand filter PU-06 0,5 10 Pompa MA PU-07 0,5 11 Pompa Cooling Tower PU-08 0,05 12 Pompa Air Proses PU-09 0,05 13 Pompa MA PU-10 0,05 14 Tangki pelarutan H 2 SO 4 TP-03 0,05 15 Pompa H 2 SO 4 PU-11 0,05 16 Pompa Cation Exchanger PU-12 0,05 17 Tangki pelarutan NaOH TP-04 0,05 18 Pompa NaOH PU-13 0,05 19 Pompa Anion Exchanger PU-14 0,05 20 Pompa Daerator PU-15 0,05 21 Pompa Tangki Bahan Bakar PU-16 0,05 22 Pompa Tangki Bahan Bakar PU-17 0,05 23 Pompa MA PU-18 0,05 24 Tangki pelarutan kaporit TP-05 0,05 25 Pompa kaporit PU-19 0,05 26 Pompa air domestik PU-20 0,5 27 Pompa Laboratorium PU-21 0,05 Total 3,6 98 Jumlah keseluruhan kebutuhan listrik untuk pabrik adalah : Tabel 7.6 Perincian kebutuhan listrik untuk pabrik No Pemakaian Jumlah hp 1 Unit Proses 3,375 2 Unit Utilitas 3,6 3 Ruang Kontrol dan Laboratorium 20 4 Bengkel 25 5 Penerangan dan Perkantoran 30 6 Perumahan 50 Total 131,975 Total kebutuhan Listrik = 131,975 hp Faktor keamanan diambil 5, maka total kebutuhan listrik : = 1 + 0,05 x 131,975 hp = 138,5737 hp = 138,5737 hp x 0,7457 kW = 103,3344 kW Efisiensi Generator 80, maka : Daya output generator = 103,3344 kW 0,8 = 129,168 kW

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar