VIII - 1 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
BAB VIII UTILITAS
Dalam sebuah pabrik, utilitas meupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan
kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :
1. Unit pengolahan air Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses,
air sanitasi, dan air pengisi boiler. 2. Unit pembangkitan “steam”
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan “steam” pada proses evaporasi, pemanasan, dan “supplay” pembangkitan tenaga listrik.
3. Unit pembangkitan tenaga listrik Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat – alat
bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya. 4. Unit bahan bakar
Unit ini berfungsi sebagai penyedia bahan bakar bagi alat – alat, generator, boiler, dan sebagainya.
5. Unit pengolahan limbah Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair,
maupun gas dari proses pabrik.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 2 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
Sistem Pengolahan Air
Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan
karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Didalam pabrik ini dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia
kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolahan air buangan pabrik sebelum dibuang kebadan penerima air.
Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus
mengalami pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman, dan efisien.
Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing – masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda
sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :
1. Sebagai air pendingin. 2. Sebagai air proses.
3. Sebagai air sanitasi. 4. Sebagai air pengisi boiler.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 3 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.1 Unit Penyediaan Steam
Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.
Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan 4,5 atm pada suhu 148
o
C dengan h
v
= 1179,3 Btulb No.
Nama Alat Kode Alat
Steam kgjam 1
Heater – 1 E – 315
299,3754954 Total
299,3754954
Total kebutuhan steam = 660,009946 lbjam
Untuk faktor keamanan dari kebocoran – kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 dari kebutuhan steam total :
= 1,2 x kebutuhan normal 660,00946 = 792,0119352 lbjam Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar :
Severn, W.H, hal.142 Dimana :
m
f
= massa bahan bakar yang dipakai, lbjam m
s
= massa steam yang dihasilkan, lbjam h
v
= enthalpy uap yang dihasilkan, Btulb h
f
= enthalpy liquida masuk, Btulb e
b
= effisiensi boiler 85 – 92 ditetapkan e
b
= 92 Severn, W.H, hal.143 F = nilai kalor bahan bakar,Btulb
h
v
= 1179,3 Btulb Steam Table
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 4 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate h
f
= 970,3 Btulb suhu air = 100
o
C SteamTable
e
b
= 92 diambil effisiensi maksimum
F = nilai kalor bahan bakar Digunakan petroleum fuels oil 33
o
API 0,22 sulfur Perry eds 7, T.27-6 Dari Perry ed 7, fig.27-
3, didapat : relative density, ρ = 0,86 grcc Heating Value = 137273 Btugal
ρ= 0,86 grcc = 54 lbcuft = 7,2 lbgal maka heating value bahan bakar =
mf = Severn, W.H, hal. 142
= -
x x
= lb hari
= 100
e
b
. F m
s
h - h
f
x 65,5899
lb jam 70
18800 100
1574,1581 947,3
1179,2777 268,05675
Kapasitas Boiler
Severn, W.H,pers. 171 -
Q = m
s
h - h
f
1000 =
947,3 1179,27773
268,05675 =
863,1633644 Btu jam
1000
Penentuan Boiler Horse Power :
Untuk penentuan Boiler Horse Power, digunakan persamaan :
Dimana :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 5 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Angka – angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5
lbairjam dari air pada 212
o
F menjadi uap kering pada 212
o
F pada tekanan 1 atm, untuk kondisi demikian diperlukan entalpy penguapan 970,3 Btulb.
- x
25,7850 hp
970,3 34,5
hp = 947,3
1179,2777 268,05675
=
Penentuan heating surface boiler :
Untuk 1 hp boiler = 10 ft
2
heating surface. Severn, hal 126
Total heating surface = 10 x
= ft
2
25,7850 257,8504
Kebutuhan air untuk pembuatan steam :
Air yang dibutuhkan diambil 20 berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan.
Produksi steam = 792,0119352 lbjam Kebutuhan air = 1,2 x 792,0119352 lbjam = 950,4143 lbjam =22809,94 lbhari.
ρair : 62,43 lbcuft maka volume air = 437 cufthari = 12 m
3
hari Air kondensat dari hasil pemanasan direcycle kembali ke boiler. Dianggap
kehilangan air kondensat 20, maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah = 0,2 x 12 = 2,4 m
3
hari.
Spesifikasi :
Nama alat : Boiler
Type : Fire tube boiler tekanan 10 atm
Heating surface : 257,85 ft
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 6 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Kapasitas boiler
: 863,16 kiloBtujam Rate steam
: 792,0119352 lbjam Effisiensi
: 92 Bahan bakar
: Petroleum fuel oil 33
o
API Rate bahan bakar
: 65,6 lbjam Jumlah
: 1 buah
VIII.2. Unit Penyediaan Air
Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing – masing keperluan di
dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai. Air sungai sebelummasuk ke dalam bak penampung, dilakukan
penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat – sekat kayu agar kotoran –
kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung reservoir. Dari tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan dalam unit
water treatment. Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.
Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air sanitasi. 2. Air umpan boiler
3. Air pendingin 4. Air proses
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 7 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.1. Air Sanitasi
Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi, dan sebagainya. Berdasarkan S.K Gubernur Jatim No.4131987, baku mutu air baku harian :
Tabel..VIII.2.1.1. Parameter Air Sanitasi Parameter
Satuan S.K Gubernur
Suhu
o
C Suhu air normal 25 - 30
o
C Kekeruhan
Skala NTU Warna
Unit Pt-Co SS
Ppm pH
6 - 8,5 Alkalinitas
ppm CaCO
3
CO
2
bebas ppm CO
2
DO ppm O
2
= 4 Nitrit
ppm NO
2
Nihil Ammonia
ppm NH
3
-N 0,5
Tembaga ppm Cu
1 Fosfat
ppm PO
4
Sulfida ppm H
2
S Nihil
Besi ppm Fe
5 Krom heksafalen
ppm Cr 0,05
Mangan ppm Mn
0,5 Seng
ppm Zn 5
Timbal ppm Pb
0,1 COD
ppm O
2
10 Detergen
ppm MBAS 0,5
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 8 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :
- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 literhari per orang = 15 literhari per orang x 175 orang
= 3 m
3
hari - Keperluan Laboratorium
= 20 m
3
hari - Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik
= 10 m
3
hari - Cadanganlain – lainnya
= 7 m
3
hari Total kebutuhan air sanitasi
= 40 m
3
hari
VIII.2.2. Air Umpan Boiler
Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam didalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena
kelangsungan operasi boiler sangat bergantung pada kondisi air umpannya. Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :
1. Bebas dari zat penyebab korosi, seperti asam, gas – gas terlarut. 2. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang
tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika. 3. Bebas dari zat penyebab timbulnya buih busa seperti zat – zat organik,
anorganik, dan minyak. 4. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.
Kebutuhan air umpan boiler dapat diketahui pada perhitungan boiler. +
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 9 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.3 Air Pendingin
Untuk kelancaran dan effisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : Lamb : 302
Tabel..VIII.2.3.1. Parameter Air Pendingin Karakteristik
Kadar maximum ppm Air Boiler
Air pendingin Silica
0,7 50
Aluminium 0,01
- Iron
0,05 -
Mangan 0,01
- Calcium
- 200
Sulfate -
680 Chlorida
- 600
Dissolved Solid 200
1000 Suspended Solid
0,5 5000
Hardness 0,07
850 Alkalinity
40 500
Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali kedalam cooling tower, sehingga perlu disirkulasi air
pendingin, maka disediakan pengganti sebanyak 20 kebutuhan. Kebutuhan air pendingin :
No. Nama Alat
Kode Alat Air kghari
Air lbhari 1
Reaktor R – 210
12660,139 27910,542
Kebutuhan air pendingin total = 27910,5424 lbjam Make – up water diambil 20 kebutuhan total= 20 x 27910,54 =5582,11 lbjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 10 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
COOLING TOWER P -283
Fungsi : mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.
Total kebutuhan air pendingin = 5582,11 lbjam Air yang harus ditambahkan sebagai make – up water 20 = 1116,42 lbjam
Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas =1116,42 lbjam = 18 cuftjam = 12 m
3
hari = 12000 lthari = 8 ltmnt
T air masuk pada cooling tower = T
1
= 45
o
C T air keluar cooling tower = T
2
= 30
o
C Perbedaan suhu = 45
o
C – 30
o
C = 15
o
C Gpm =
Dengan dasar perhitungan dari Perry ed 3, hal 3-795, diperoleh : - Tinggi cooling tower
= 35 ft - Jumlah deck
= 12 buah - Lebar cooling tower
= 12 ft - Kecepatan angin
= 3 miljam L =
Perry ed 3, hal 3-795 Dengan :
L = panjang cooling tower W = wind convection factor
C = wet bulb correction factor Diperoleh :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 11 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate W
= 1 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794
CW = 1,25 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 C
= 2,8 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 CH
= 0,97 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 Maka dapat diperoleh :
L = Luas yang dibutuhkan :
= ft
2
Diambil standart tower performence 100 dari figure 12-15 Perry ed 6 pers.12- 16 didapat :
Maka power untuk fan = 0,04 x 91,005 = 5,64 hp = 6 hp
Spesifikasi :
Nama : Cooling Tower
Type : Cross flow induced draft cooling tower
Tinggi : 35 ft
Panjang : 6,25 ft
Jumlah deck : 12 buah
Bahan konstruksi : kayu jati
Power fan : 6 hp
Luas pendingin : 91,005 ft
2
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 12 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.4. Air Proses
Kebutuhan air proses pada pabrik : No.
Nama Alat Kode Alat
Air kghari Air lbhari
1 Reaktor
R – 210 2805,8889
6185,8626 2
Granulator B - 312
3703,0013 8163,6366
3 Scrubber
D – 221 49,3919
108,8894 Total
6558,2821 14458,3886
Kebutuhan air = 14458,3886 lbjam = 225,2 cuftjam = 6,3 m
3
jam = 151 m
3
hari
VIII.3 Unit Pengolahan Air Water Treatment
Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, dan
lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.
Proses Pengolahan Air Sungai
Air sungai dipompakan ke bak penampung A-210 yang terlebih dahulu dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat
makro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi dan flokulasi A- 220. Selanjutnya air sungai dipompa ke bak pengendapan A-240. Pada bak
pengendapan ini kotoran – kotoran akan mengendap dalam bentuk flok – flok yang sebelumnya pada bak koagulasi flokulasi diberikan koagulan Al
2
SO
4 3
.18 H
2
O. Air bersih kemudian ditampung pada bak air jernih A-250 yang
selanjutnya dilewatkan sand filter H-250 untuk menyaring kotoran yang masih
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 13 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate terikat oleh air. Air yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih A-252
untuk didistribusikan sesuai kebutuhan. Dari perincian diatas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :
- Air Boiler = 12 m
3
hari = 0.5 m
3
jam - Air pendingin
= 12 m
3
hari = 0.5 m
3
jam - Air proses
= 82 m
3
hari = 3.5 m
3
jam - Air sanitasi
= 40 m
3
hari = 2 m
3
Total = 146 m
3
hari Kebutuhan air total = 146 m
3
hari
VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1.
Bak Penampung Air sungai A-210
Fungsi : Menampung air sungai sebelm diproses menjadi air bersih.
Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik = 146 m
3
hari Ditentukan : waktu tinggal
= 20 jam Tinggi
= 2 x m Panjang
= 5 x m Lebar
= 3 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 133,8380 = 167,29 m
3
Volume penampung = p x l x t 167,29 = 30 X
3
Sehingga, x = 1,7723 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 14 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Panjang
= 2 x 1,7723 = 3,5 m Lebar
= 3 x 1,7723 = 8,8 m Tinggi
= 5 x 1,7723 = 5,4 m
Spesifikasi :
Fungsi : menampung air
Kapasitas : 167,29 m
3
Bentuk : persegi panjang
Ukuran : panjang = 3,5 m
Lebar = 8,8 m Tinggi = 5,4 m
Bahan konstruksi : beton
Jumlah : 1 buah
2. Bak Koagulasi A-220
Kategori