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