BAB VII UTILITAS
Utilitas merupakan penunjang kelancaran suatu proses produksi pabrik. Oleh karena itu, unit-unit harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin
kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pabrik pupuk guano diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Kebutuhan Uap Air Steam
2. Kebutuhan Air
3. Kebutuhan Bahan Kimia
4. Kebutuhan Tenaga Listrik
5. Kebutuhan Bahan Bakar
6. Unit Pengolahan Limbah
7.1 Kebutuhan Uap Air Steam
Uap air digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas yang diperoleh dengan cara memanaskan air dalam sebuah ketel uap. Kebutuhan uap air pada pabrik
pupuk guano dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas
No Nama Alat
Kode Alat Kebutuhan kgjam
1 Truck Drier
TD-101 2.438,962 2
Rotary Drier RD-101 9.135,467
Total 11.574,429
Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperatur 240
o
C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 11.574,429 kgjam.
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 Perry, 1999. Maka : Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 11.574,429 kg jam = 15.046,7577 kgjam
Diperkirakan 78 kondensat dapat digunakan kembali Evans, 1978. Sehingga :
Kondensat yang digunakan kembali = 78 x 15.046,7577 = 11.736,47101 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 22 x 15.046,7577 = 3.310,286694 kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.2 Kebutuhan Air
Air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air dalam suatu pabrik meliputi air proses, air
domestik, air pemanas, air pendingin, air keperluan ketel uap dan air pencucian peralatan. Kebutuhan air pada pabrik pupuk guano adalah sebagai berikut :
1. Keperluan Air Proses Kebutuhan air proses pada pabrik pupuk guano dapat dilihat pada tabel 7.2
dibawah ini : Tabel 7.2 Kebutuhan Air Proses pada Berbagai Alat
No Nama Alat
Kode Alat Kebutuhan kgjam
1 Dilution Tank
DTT-101 302,8143 2 Granulator
G-101 583,1
Total 885,9143
2. Keperluan Ketel Uap Kebutuhan air tambahan untuk ketel adalah sebesar 3.310,286694 kgjam
3. Kebutuhan Air Pendingin Kebutuhan air pendingin pada pabrik pupuk guano dapat dilihat pada tabel 7.3
dibawah ini : Tabel 7.3 kebutuhan Air Pendingin pada Berbagai Alat
No Nama Alat
Kode Alat Kebutuhan kgjam
1 Dilution Tank
DTT-101 19.953,86626 Total
19.953,86626 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, 1999. Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan ;
W
e
= 0,00085 W
c
Pers.12-10, Perry, 1999
Universitas Sumatera Utara
Dimana : W
c
= Jumlah air pendingin yang diperlukan = 19.953,86626 kgjam T
1
= Temperatur air pendingin masuk = 25
o
C = 77
o
F T
2
= Temperatur air pendingin keluar = 50
o
C = 122
o
F Maka :
W
e
= 0,00085 x 19.953,86626 x 122-77 = 763,2354 kgjam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 dari pendingin yang masuk ke
menara air Perry, 1999. Diperkirakan drift loss 0,2 , maka : W
d
= 0,002 x 19.953,86626 = 39,9077 kgjam Air yang hilang blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin,
biasanya antara 3 – 5 siklus Perry, 1999. Diperkirakan 5 siklus, maka : W
b
=
jam kg
S W
e
80885 ,
190 1
5 2354
, 763
1
Sehingga air tambahan yang diperlukan = 763,2354 + 39,9077 + 190,80885 = 993,95195 kgjam
4. Air untuk berbagai kebutuhan Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan
No Kebutuhan
Jumlah Air Kgjam 1
Domestik dan kantor 200
2 Laboratorium 50
3 Kantin dan tempat ibadah
100 4 Poliklinik
50 Total
400 Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah
Air proses + Air untuk ketel uap + air tambahan pendingin + Air berbagai kebutuhan = 885,9143 + 3.310,286694 + 993,95195 + 400 = 5.590,152944 kgjam
Sumber air untuk pabrik pembuatan pupuk guano ini berasal dari air tanah yang diperoleh dengan membuat sumur bor artesis didaerah pabrik yaitu di
Kecamatan Lintong Ni Huta, Tapanuli Utara. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air
dibangun fasilitas penampungan air Water intake facility yang juga merupakan
Universitas Sumatera Utara
tempat pengolahan awal air tanah dari sumur bor. Untuk pengolahan awal dilakukan penyaringan selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan
digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air pabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu :
1. Pengendapan
2. Klarifikasi
3. Filtrasi
4. Demineralisasi
5. Deaerasi
7.2.1 Pengendapan Pengendapan merupakan tahap kedua dari pengolahan air. Pada bak
penampung, partikel – partikel padat akan mengendap secara grafitasi 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 di dalam air. Air dari bak penampungan dialirkan kedalam clarifier dan diinjeksikan larutan alum,
Al
2
SO
4 3
, dan larutan soda abu, Na
2
CO
3
. Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai
bahan penetral pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok –
flok yang akan mengedap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah overflow yang selanjutnya akan masuk ke tangki
utilitas TU- 401 yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir sand filter untuk penyaringan filtrasi.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah sedangkan perbandingan pemakain alum dan abu soda = 1 : 0,54 Crities,
2004. Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air : 5.590,152944 kgjam
Pemakain larutan alum : 50 ppm
Universitas Sumatera Utara
Pemakaian larutan abu soda : 0,54 x 50 – 27 ppm
Larutan alum Al
2
SO
4 3
yang dibutuhkan : 50.10
-6
x 5.590,152944 = 0,27951 kgjam Larutan abu soda Na
2
CO
3
yang dibutuhkan : 27.10
-6
x 5.590,152944 = 0,1509 kgjam
7.2.3 Filtrasi
Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikat bersama air. Pada proses ini juga dilakukan penghilangan warna air dengan
menambahkan karbon aktif pada lapisan pertama yaitu lapisan pasir. Penyaring pasir sand filter yang digunakan terdiri dari tiga lapisan yaitu :
a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 24 in : 60 cm
b. Lapisan II terdiri dari antrakit setinggi 12,5 in
: 31,25 cm c.
Lapisan III terdiri dari batu kerikil gravel setinggi 7 in : 17,5 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 balik back washing. Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut yaitu proses
demineralisasi softener dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi yaitu mereaksikan air
dengan klor untuk membunuh kuman - kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, CaClO
2
. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaring air water treatment system sehingga air
yang keluar merupakan air sehat dan memenuhi syarat – syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu.
Perhitungan kebutuhan kaporit, CaClO
2
: Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi : 400 kgjam
Tabel 7.4 Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70
Kebutuhan klorin : 2 ppm dari berat air
Gordon, 1968 Total kebutuhan kaporit
: 2.10
-6
x 400 0,7 = 1,142 .10
-3
kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari garam – garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat
demineralisasi terbagi 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 adalah Daulite C-20. Reaksi yang
terjadi adalah sebagai berikut : Na
2
R + Ca
2+
CaR + 2Na
+
Na
2
R + Mg
2+
MgR + 2Na
+
Untuk regenerasi dipakai NaCl berlebih dengan reaksi : CaR + 2NaCl
Na
2
R + CaCl
2
MgR + 2NaCl Na
2
R + MgCl
2
2. Penukar Anion Anion Exchanger Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan
ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan Dowex 2. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
2ROH + SO
4 2-
Na
2
SO
4
+ 2ROH ROH + Cl
-
MgR + 2Na
+
Untuk regenearasi dipakai NaCl berlebih dengan reaksi : CaR + 2NaCl
Na
2
R + CaCl
2
RCl + NaOH NaCl + ROH
Perhitungan Kesadahan Kation Dari data pada tabel 7. , didapat pada total kation,
Jumlah air yang diolah = 5.590,152944 kgjam =
3 3
264 1000
152944 ,
590 .
5 m
gal x
m kg
jam kg
Universitas Sumatera Utara
= 1.475,800377 galjam Kesadahan air
= …. grgal x 1.475,800377 galjam x 24 jamhari =
Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah
= 1.475,800377 galjam = 24,5967 galmenit Dari tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :
Diameter penukar kation
= 3 ft
Luas penampang penukar ion = 9,62 ft
2
Jumlah penukar kation
= 2 unit 1 unit sebagai tambahan Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = …. Kghari
Dari tabel 12.2, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :
Kapasitas resin = 20 kgft
3
Kebutuhan regenerant
= 6 lb NaClft
3
resin Jadi kebutuhan resin
= Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft
Tabel 12.4,
The Nalco Water Handbook,1988 Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 9,62 ft
2
= 24,05 ft
3
Waktu regenerasi =
Kebutuhan regenerant NaCl =
Perhitungan Kesadahan Anion Dari data pada tabel 7. , didapat pada total anion,
Jumlah air yang diolah = 5.590,152944 kgjam =
3 3
264 1000
152944 ,
590 .
5 m
gal x
m kg
jam kg
= 1.475,800377 galjam Kesadahan air
= …. grgal x 1.475,800377 galjam x 24 jamhari =
Universitas Sumatera Utara
Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah
= 1.475,800377 galjam = 24,5967 galmenit Dari tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :
Diameter penukar kation
= 3 ft
Luas penampang penukar ion = 9,62 ft
2
Jumlah penukar kation
= 2 unit 1 unit sebagai tambahan Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = …. Kghari
Dari tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :
Kapasitas resin = 12 kgft
3
Kebutuhan regenerant
= 5 lb NaOHft
3
resin Jadi kebutuhan resin
= Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft
Tabel 12.4,
The Nalco Water Handbook,1988 Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 9,62 ft
2
= 24,05 ft
3
Waktu regenerasi =
Kebutuhan regenerant NaOH =
7.2.5 Deaerator
Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki umpan ketel sebelum dipompakan ke deaerator. Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar
dari alat penukar ion ion exchanger sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada dearator 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 menyebabkan korosi. Penarikan gas – gas tersebut dilakukan dengan menginjeksikan steam melalui nozzle
yang ada pada deaerator.
Universitas Sumatera Utara
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia untuk utilitas adalah sebagai berikut : Tabel 7.5 Kebutuhan Bahan Kimia untuk Utilitas
No Bahan Kimia
Jumlah Kgjam 1 Al
2
SO
4 3
2 Na
2
CO
3
3 Kaporit 4 NaCl
5 NaOH Total
7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut : 1. Unit Proses
= 212,9478 Hp 2. Unit Utilitas
Motor penggerak = 30 Hp
Penerangan digunakan lampu 100 watt per 20 m
2
areal, luas areal 100 m
2
Penerangan = 50 x 100 = 5000 watt = 6,7 Hp
Kebutuhan listrik total = 30 + 6,7 = 36,7 Hp
Dibulatkan kebutuhan total menjadi = 40 Hp 3. Ruang Kontrol dan Laboratorium
= 40 Hp 4. Penerangan dan kantor
Kantor dan bangunan lain = 50 kW = 67 Hp
Ditambah dengan penerangan diperkirakan menjadi 70 Hp 5. Bengkel
= 30 Hp Total kebutuhan listrik
= 212,9478 + 40 + 40 + 67 + 30 = 389,9478 Hp x 0,7457 kWHp
= 290,784 kW Kebutuhan listrik pabrik dipasok oleh PLN Perusahaan Listrik Negara. Untuk
mengantisipasi adanya pemadaman, maka dipersiapkan generator dengan memperhitungkan semua daya.
Universitas Sumatera Utara
Maka daya yang dipersiapkan = 389,9478 Hp
Efisiensi generator 80 Perry,1999, maka : Daya output generator =
8 ,
9478 ,
389 = 487,43475 Hp = 363,48 kW
Untuk perancangan disediakan 1 unit diesel generator dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Jenis Keluaran
: AC 2.
Kapasitas : 450 kW
3. Tegangan
: 220 – 240 Volt 4.
Frekuensi : 50 Hertz
5. Tipe
: 3 fase 6.
Bahan bakar : Solar
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Kategori