Kebutuhan Uap Kebutuhan Air

BAB V UTILITAS DAN SARANANYA

Utilitas dalam suatu pabrik adalah sarana penunjang utama dalam kelancaran operasi. Mengingat pentingnya utilitas ini, maka segala sarana dan prasarananya haruslah direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada Prarancangan Pabrik Minyak Olein dari CPO ini meliputi: 1. Kebutuhan uap steam 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar 6. Pengolahan Limbah

5.1. Kebutuhan Uap

Pada pengoperasian pabrik dibutuhkan uap sebagai media pemanas. Adapun kebutuhan uap pada Prarancangan Pabrik Minyak Olein dari CPO ini adalah sebesar 3.401,61 kgjam. Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil 5 dan faktor keamanan diambil sebesar 20 Perry, 1997. Maka kebutuhan uap adalah : Total kebutuhan uap = 3.401,61 kgjam = 81.638,64 kghari Tambahan untuk kebocoran = 5 x 81.638,64 = 4.081,93 kghari Faktor keamanan = 20 x 81.638,64 = 16.327,72 kghari Universitas Sumatera Utara Total uap yang dihasilkan ketel =81.638,64 + 4.081,93 + 16.327,72 kghari = 102.048,29 kghari = 4.252,01 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali Evans, 1978, sehingga kondensat yang digunakan kembali adalah : = 80 102.048,29 = 81.638,63 kghari = 3.401,6 kgjam Kebutuhan air tambahan ketel = 20 x 81.638,63 = 16.327,72 kghari = 680,32 kgjam

5.2. Kebutuhan Air

Kebutuhan air pada Prarancangan Pabrik Minyak Olein dari CPO ini mencakup kebutuhan air umpan ketel, pendinginan dan domestik. Total kebutuhan air untuk pendingin dan pemanas = 284.048,28 kgjam Air yang telah digunakan sebagai pendingin dan pemanas dapat dimanfaatkan kembali setelah diproses di water cooling tower. Selama proses sirkulasi terjadi kehilangan akibat penguapan, blow down dan selama pengaliran, sehingga penambahan air segar sebanyak : Wm = We + Wd + Wb Perry,1997 We = 0,00085 x Wc T 1 -T 2 1 − S We Perry,1997 Wb = Perry,1997 Dimana : Wm = Air segar yang harus ditambahkan, m 3 hari We = Air yang hilang akibat penguapan, m 3 Wb = Air yang terhembus blow down, m hari 3 hari Universitas Sumatera Utara Wd = Air yang hilang sepanjang aliran, m 3 hari 0,1 sd 0,2 ; diambil 0,2 Perry,1997 Wc = Kebutuhan air untuk pendingin, kghari T 1 = Temperatur masuk = 40 o C T 2 = Temperatur keluar = 20 o C S = Perbandingan antara padatan terlarut pada air untuk pendingin dengan air yang ditambahkan = 3 sd 5 ; diambil s = 5 Perry, 1997 Densitas ρ air 996,53 kgm 3 pada suhu 20 kgm 996,53 kgjam 281.907,36 3 C dan tekanan 1 atm Laju alir volumetrik air pendingin, Wc = = 282,88 m 3 jam Maka : We = 0,00085 282,88 40 – 20 = 4,80 m 3 1 5 hari m 4,80 3 − jam Wb = = 1,2 m 3 jam Wd = 0,002 x 282,88 m 3 jam = 0,56 m 3 jam Air tambahan yang dibutuhkan untuk air pendingin : Wm = 4,80 + 0,56 + 1,2 = 6,56 m 3 Kebutuhan air domestik keperluan sehari-hari, kantin dan lain-lain. Kebutuhan air domestik untuk masyarakat industri diperkirakan 10 literjam per orang. Jumlah karyawan 136 orang. jam = 6.537,23 kgjam Air pendingin yang digunakan kembali, = 282,88 – 6.537,23 kgjam = 275.370,13 kgjam 5.2.3. Kebutuhan Air Domestik. Universitas Sumatera Utara Maka, Kebutuhan total air domestik adalah 136 orang x 10 literjam per orang = 1.360 literjam x 0,9965 kgliter = 1.314,44 kgjam = 31.546,56 kghari 5.2.4. Kebutuhan Air Umpan Ketel Kebutuhan air untuk umpan ketel adalah sebesar 680,32 kgjam. 5.2.5. Kebutuhan Air Tambahan Kebutuhan air tambahan untuk keperluan sehari-hari laboratorium, pencucian peralatan dan lain-lain diperkirakan 5 dari total kebutuhan air. Kebutuhan air tambahan, = 5 275.370,13 + 680,32 + 1.314,44 kgjam = 13.868,24 kgjam Tabel 5.1. Perkiraan Kebutuhan Air di Pabrik Kebutuhan Air kghari Air pendingin Air tambahan pendingin Air domestik Air Umpan ketel Air tambahan 281.907,36 6.537,23 1.314,44 680,32 13.868,24 TOTAL 304.307,59 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk Prarancangan Pabrik Minyak Olein dari CPO ini diperoleh dari air bawah tanah. Kualitas air dapat dilihat pada tabel 5.2 dan tabel 5.3. Universitas Sumatera Utara Tabel 5.2. Sifat Fisika Air Bawah Tanah di Bandar Pasir Mandoge Asahan No Parameter Range mgliter 1 Padatan terlarut 32,80 2 Kekeruhan 10 NTU 3 Suhu 30,60 C 4 Daya Hantar Listrik 66,20 uscm Tabel 5.3. Kandungan Bahan Kimia dalam Air Bawah Tanah di Bandar Pasir Mandoge Asahan No Bahan Kimia Range mgliter 1 Alumunium 0,020 2 Ammonia - 3 Besi 2,250 4 Fluorida 0,200 5 Klorida 4,000 6 Kromium 0,000 7 Mangan 0,150 8 Nitrat 0,470 9 Nitrit 0,003 10 pH 7,100 11 Seng 0,040 12 Sianida 0,000 13 Sulfat 0,000 14 Sulfid 0,065 15 Tembaga 0,000 16 BOD 6,000 17 COD 14,000 18 Alkalinitas 29,000 19 Kesadahan 36,000 Sumber: Laporan PDAM Asahan, 2006 Universitas Sumatera Utara Pengolahan air pada pabrik ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

1. Pengendapan

Air dari bak penampung dialirkan kedalam bak pengendapan dimana partikel-partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap secara gravitasi tanpa bantuan bahan kimia. Ukuran partikel yang mengendap ini berkisar antara 10 -1 sampai 10 -3 ρ m m Alaert, 1987 Massa air yang dibutuhkan untuk 1 jam, = 304.307,59 kgjam Volume, = = 3 53 , 996 kgjam 304.307,59 m kg = 305,36 Faktor keamanan, 20 = 1+0,2 x 305,36 = 366,43 Direncanakan : Panjang bak = 3 x lebar bak Tinggi bak = lebar bak Sehingga, volume : = p x l x t = 3p x l x 2t = 6l 3 6 43 , 366 3 V = = 3,93 m = 12,89 ft Maka, Panjang bak = 3 x 3,89 m = 11,79 m = 38,68 ft Lebar bak = 3,93 m = 12,89 ft Tinggi bak = 3,93 m = 12,89 ft Universitas Sumatera Utara

2. Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan didalam air. Air dari pengendapan dialirkan kedalam klarifier setelah diinjeksikan dengan larutan alum, Al 2 SO 4 3 , dan Na 2 CO 3 . Al 2 SO 4 3 berfungsi sebagai koagulan. Alum biasanya digunakan masing-masing sebesar 5-50 ppm terhadap jumlah air yang diolah Hammer, 1979. Berdasarkan jumlah alkalinitas untuk menghilangkan turbiditas air, diketahui 1 mgliter alum bereaksi dengan 0,5 mgliter alkalinitas air, sedangkan perbandingan antara Al 2 SO 4 3 dengan Na 2 CO 3 adalah 1 : 0,53 Hammer, 1979. Total kebutuhan air = 304.307,59 kgjam Jumlah alkalinitas = 29 ppm Jumlah Al 2 SO 4 3 6 10 29 5 , 1 − x x yang digunakan, = x 304.307,59 kgjam = 17,64 kgjam Jumlah Na 2 CO 3

3. Filtrasi

yang digunakan, = 0,53 x 17,64 kgjam = 9,34 kgjam Proses filtrasi dilakukan dengan menggunakan penyaring pasir sand filter . Sand filter ini berfungsi unuk menyaring kotoranflok yang masih terkandung atau tertinggal di dalam air. Sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu :  Lapisan I terdiri dari pasir hijau, setinggi 24 in = 60,96 cm Universitas Sumatera Utara  Lapisan II terdiri dari antrasit, setinggi 12,5 in = 31,75 cm  Lapisan III terdiri dari batu grafel, setinggi 7 in = 17,78 cm Pengolahan air PT. Asian Agro Agung Jaya, 2006 Pada bagian bawah sand filter dilengkapi dengan strainer agar air menembus celah-celah pasir secara merata. Daya saring sand filter akan berkurang sehingga diperlukan pencucian back wash secara berkala Sugiharto, 1987. Dari penyaring ini, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan ke berbagai pemakaian air. Untuk air umpan ketel masih diperlukan lagi pengolahan air lebih lanjut, yaitu demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air agar syarat air minum dapat terpenuhi. Klor yang digunakan biasanya dalam bentuk kaporit CaClO 2 3 , 44 , 314 . 1 10 2 6 x x − . Kebutuhan air domestik = 1.314,44 kgjam Kaporit yang direncanakan mengandung klorin 30 Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Gordon,1968 Kebutuhan kaporit = = 0,0087 kgjam = 0,2088 kghari

4. Demineralisasi

Air untuk umpan ketel harus air murni dan bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut, • Menghilangkan kation-kation Ca 2+ , Mg 2+ , Al 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ dan Zn • Menghilangkan anion-anion S 2+ 2- , NO 3 2- , NO 2 2- Cl - , F Alat demineralisasi dibagi atas : - Universitas Sumatera Utara 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+ dan Mg 2+ yang larut dalam air dengan kation hidrogen dari resin. Resin yang digunakan bersifat asam dengan merek Amberlite IR-120 Plus Baron, 1982. Reaksi yang terjadi : 2H + R + Ca 2+ → R 2 Ca + 2 H + 2H + R + Mg 2+ → R 2 Mg + 2H + 2H + R + Al 2+ → R 2 Al + 2 H + 2H + R + Fe 2+ → R 2 Fe + 2 H + 2H + R + Mn 2+ → R 2 Mn + 2 H + 2H + R + Zn 2+ → R 2 Zn + 2 H + Untuk regenerasi resin agar aktif kembali, digunakan H 2 SO 4 dengan reaksi sebagai berikut : H 2 SO 4 + Ca 2+ → CaSO 4 + 2H + H 2 SO 4 + Mg 2+ → MgSO 4 + 2H + H 2 SO 4 + Al 2+ → AlSO 4 + 2H + H 2 SO 4 + Fe 2+ → FeSO 4 + 2H + H 2 SO 4 + Mn 2+ → MnSO 4 + 2H + H 2 SO 4 + Zn 2+ → ZnSO 4 + 2H + Perhitungan kesadahan kation : Kebutuhan air untuk umpan ketel = 680,32 kgjam Kesadahan awal terhadap Ca 2+ dan Mg 2+ , Universitas Sumatera Utara = kg 1 kgrain 15,4322 10 kghr 36x680,32 6 x = 0,3778 kgrainjam Kesadahan awal terhadap Al 2+ kg kgrain x hr kg x 1 4322 , 15 10 9.840,34 02 , 6 , = = 0,0002 kgrainjam Kesadahan awal terhadap Fe 2+ kg kgrain x hr kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 25 , 2 6 , = = 0,0236 kgrainjam Kesadahan awal terhadap Mn 2+ kg kgrain x hr kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 15 , 6 , = = 0,0015 kgrainjam Kesadahan awal terhadap Zn 2+ kg kgrain x hr kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 04 , 6 , = = 0,0004 kgrainjam Total kesadahan kation, = 0,4035 kgrainjam Resin yang digunakan memiliki EC exchanger capacity = 20 kgrainft 3 Nalco water Handbook, 1982. Exchanger capacity adalah kemampuan penukar ion ion exchanger untuk menukar ion yang ada pada air yang dilaluinya. Direncanakan volume kation exchanger 5 ft 3 Universitas Sumatera Utara Jumlah air yang yang diolah setiap regenerasi, = jam kgrain jam kg x ft kgrain x ft 4035 , 32 , 680 20 5 3 3 = 168.604,70 kg Waktu regenerasi, = jam kg 32 , 680 kg 168.604,70 = 247,83 jam = 10,32 hari Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 8 dimana pemakaiannya sebanyak 0,7025 lb H 2 SO 4 gallon Nalco water Handbook, 1982 = 2,3838 kg H 2 SO 4 ft 3 . Maka kebutuhan H 2 SO 4 hr ft kg x ft 32 , 10 3838 , 2 5 3 3 , = = 1,14 kghari = 0,0479 kgjam b. Penukar anion Anion Exchanger Penukar anion berfungsi untuk pertukaran anion negatif yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan merk R- Dowex dengan reaksi : 2ROH - + H 2 SO 4 → RSO 4 2- + 2 H 2 O Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : RCL - → + NaOH NaCl + ROH - Dari tabel 5.3 diperoleh anion yang terkandung dalam air bawah tanah Bandar Pasir Mandoge adalah S 2- , NO 3 2- , NO 2 2- Cl - , F - . Perhitungan kesadahan anion : Kebutuhan air untuk umpan ketel = 680,32 kgjam Universitas Sumatera Utara Kesadahan awal terhadap S 2- kg 1 kgrain 15,4322 10 kgjam 32 0,065x680, 6 x , = = 0,0006 kgrainjam Kesadahan awal terhadap NO 3 2- kg kgrain x jam kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 47 , 6 , = = 0,0049 kgrainjam Kesadahan awal terhadap NO 2 2- kg kgrain x jam kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 003 , 6 , = = 0,00003 kgrainjam Kesadahan awal terhadap Cl - kg kgrain x jam kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 4 6 , = = 0,0420 kgrainjam Kesadahan awal terhadap F - kg kgrain x jam kg x 1 4322 , 15 10 32 , 80 6 2 , 6 , = = 0,0020 kgrainjam Total kesadahan anion, = 0,0495 kgrainjam Resin yang digunakan memiliki EC exchanger capacity = 20 kgrainft 3 Nalco water Handbook, 1982. Exchanger capacity adalah kemampuan penukar Universitas Sumatera Utara ion ion exchanger untuk menukar ion yang ada pada air yang dilaluinya. Direncanakan volume kation exchanger 5 ft jam kgrain jam kg x ft kgrain x ft 0495 , 32 , 80 6 20 5 3 3 3 Jumlah air yang yang diolah setiap regenerasi, = = 1.374.383,83 kg Waktu regenerasi, = jam kg kg 32 , 680 83 , 383 . 374 . 1 = 2.020,20 jam = 84,17 hari Untuk regenerasi dipakai NaOH dimana pemakaiannya sebanyak 4,5 lb NaOHgallon Nalco water Handbook, 1982 = 2,3838 kg H 2 SO 4 ft 3 hr ft lb x ft 17 , 4 8 5 , 4 5 3 3 . Maka kebutuhan NaOH, = = 0,267 lbhari = 0,121 kghari = 0,005 kgjam

5. Dearasi

Dearator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion ion exchanger sebelum dikirimkan sebagai umpan ketel. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke dearator. Pada dearator ini air dipanaskan hingga 90 o C sehingga gas-gas yang terlarut dalam air seperti O 2 dan CO 2 dapat dihilangkan, sebab gas CO 2 dapat bersifat korosif. Pemanasan ini berfungsi untuk mencegah perbedaan suhu yang Universitas Sumatera Utara besar antara umpan air dengan suhu didalam ketel sehingga beban ketel dapat dikurangi.

5.3. Kebutuhan Bahan Kimia