VII-1
BAB VII UTILITAS
Utilitas dalam suatu pabrik adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran proses produksi. Agar proses produksi tersebut dapat terus
berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan karboksimetil selulosa meliputi:
• Kebutuhan steam • Kebutuhan air
• Kebutuhan listrik • Kebutuhan bahan bakar
• Kebutuhan bahan kimia • Sarana pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Steam
Kebutuhan steam pada pabrik pembuatan High Impact Polystyrene adalah sebagai berikut :
Tabel 7.1 Kebutuhan steam pada tiap-tiap alat No.
Nama Alat Kebutuhan Steam kgjam
1 Heat Exchanger
HE-01 611,45
2 Heat Exchanger
HE-02 305,87
3 Mixer
M-01 104,15
4 Devolatilizer
265,09 5
Pemanas Udara 2684,37
Total 3970,93
Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil 10 dan faktor keamanan di ambil sebesar 20 Perry Green, 1997
Total steam yang harus dihasilkan oleh ketel = 1,30 x 3970,93 kgjam = 5162,210 kgjam
Universitas Sumatera Utara
VII-2 Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali.
Kondensat yang dapat digunakan kembali = 80 x 5162,210 = 4129,768 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 x 5162,210 = 1032,442 kgjam
7.2. Kebutuhan Air
Kebutuhan air pada pabrik pembuatan High Impact Polystyrene ini mencakup kebutuhan air umpan ketel, air pendingin, laboratorium dan domestik
dengan perincian sebagai berikut : 1. Kebutuhan umpan ketel
= 5162,210 kgjam 2. Kebutuhan air pendingin
= 12481,610 kgjam 3. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan
lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik Metcalf, 1991
= 0,1 x 5162,210+12481,610 = 1764,382 kgjam
4. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik Metcalf, 1991
= 0,01 x 5162,610+12481,610 = 176,438 kgjam
Total kebutuhan air untuk pabrik adalah = 19585,04 kgjam
Air yang telah digunakan sebagai pendingin dapat digunakan kembali setelah didinginkan pada water cooling tower dengan menganggap terjadinya
kehilangan air selama proses sirkulasi sebesar 20, yaitu: = 20 x kebutuhan air pendingin
= 20 x 12481,610 kgjam = 2496,320 kgjam Jumlah air pendingin bekas yang dapat digunakan kembali
= 12481,610 - 2496,320 = 9985,29 kgjam
Jumlah air yang harus ditambahkan dari menara air untuk dijadikan tambahan steam
, air pendingin, dan air domestik adalah = Total air – recyclekondensat + air pendingin bekas
= 19585,04 – 4129,768+9985,29 = 5469,982 kgjam
Untuk faktor keamanan pada waktu pemompaan air sungai ditambahkan sebanyak 10 dari jumlah air yang dipompakan. Maka banyak air yang dipompakan dari
sungai adalah: 1,1 x 5469,982 = 6016,98 kgjam
+
Universitas Sumatera Utara
VII-3
7.2.1 Unit Pengolahan Air
Sumber air untuk pabrik ini adalah dari Sungai citarum, provinsi Banten. Kualitas sungai ini dapat dilihat pada tabel 7.2. Untuk menjamin kelangsungan
penyediaan air dibangun fasilitas berupa bak penampungan air. Pengolahan air dipabrik ini terdiri dari beberapa tahap yaitu :
• PenampunganPengendapan • Klarifikasi
• Filtrasi
Tabel 7.2 Kualitas Air Sungai Citarum, Banten
No. Parameter
Satuan Kadar
A. Fisika
1. Suhu
o
C 30
2. Turbidity
NTU 146
B. Kimia Anorganik :
3. pH
7,1 4.
Hg
2+
mgL 0,001
5. Ba
2+
mgL 0,1
6. Fe
2+
mgL 0,028
7. Cd
2+
mgL 0,001
8. Mn
2+
mgL 0,028
9. Zn
2+
mgL 0,008
10. Cu
2+
mgL 0,03
11. Pb
2+
mgL 0,01
12. Ca
2+
mgL 200
13. Mg
2+
mgL 100
14. F
-
mgL 0,001
15. Cl
-
mgL 60
16. NO
2 -
mgL 0,028
17. NO
3 -
mgL 0,074
18. SeO
3 2-
mgL 0,005
19. CN
-
mgL 0,001
20. SO
4 2-
mgL 42
21. HAsO
4 -
mgL 0,002
22. Oksigen terlarut DO
mgL 6,48
23. Alkalinitas CaCO
3
mgL 89,6
Organik :
24. Detergen sebagai MBAS
mgL 0,004
Sumber : Laporan Badan Pengendalian Lingkungan Hidup Daerah Banten Tahun 2006
Universitas Sumatera Utara
VII-4
1. Pengendapan
Air yang dipompakan dari sungai ditampung dalam bak pengendapan penampungan sementara. Pada bak ini lumpurpartikel padat yang berdiameter
besar akan mengendap sacara gravitasi. Diameter partikel padat dalam air berkisar antara 10 mikron hingga 10 milimeter Alearts,1987.
2. Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan
alum, Al
2
SO
4 3
yang berfungsi sebagai koagulan dan soda abu Na
2
CO
3
berfungsi penetral pH.
Setelah pencampuran sambil dilakukan pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi dan air jernih
akan keluar melimpah dan selanjutnya masuk ke penyaringan pasir sand filter untuk disaring.
Pemakaian alum umumnya 5 - 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah. Pemakaian Al
2
SO
4 3
dan Na
2
CO
3
masing-masing adalah 30 ppm dan 15 ppm dari jumlah air yang akan diolah. Foust, 1976
Reaksi koagulasi yang terjadi: Al
2
SO4
3
+ 3H
2
O + Na
2
CO
3
2AlOH
3
+ 3Na
2
SO
4
+ 3CO
2
Total air yang dipompakan dari sungai = 6016,98 kgjam Al
2
SO4
3
yang dibutuhkan = 50.10
-6
x 6016,98 = 0,3 kgjam Na
2
CO
3
yang dibutuhkan = 25.10
-6
x 6016,98 = 0,15 kgjam Campuran air dan koagulan dalam clarifier diaduk dengan kecepatan
pengadukan 150 rpm untuk menyempurnakan kelarutan koagulan dalam air. Endapan dalam clarifier akan diambil dari bagian dasarnya, dan air dari bagian
atas clarifier akan dialirkan ke sand filter.
3. Filtrasi
Proses filtrasi dilakukan dengan menggunakan penyaring pasir sand filter
. Sand filter ini berfungsi untuk menyaring kotoranflok yang masih
Universitas Sumatera Utara
VII-5 terkandung atau tertinggal di dalam air. Sand filter yang digunakan terdiri dari 3
lapisan, yaitu: • Lapisan I terdiri dari Antrasit, sehingga 15 in = 38,10 cm
• Lapisan II terdiri dari pasir hijau, setinggi 8 in = 20,32 cm • Lapisan III terdiri dari garnet, setinggi 5 in
= 12,70 cm Eckenfelder, 2000
Total tinggi lapisan = 15 + 8 + 5 = 28 in
= 2,33 ft 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. Dari
penyaring ini, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan ke berbagai pemakaian air.
Untuk air umpan ketel, diperlukan lagi pengolahan air lanjut yaitu proses demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik dilakukan proses klorinasi yaitu
membubuhkan klor ke dalam air untuk membunuh kuman-kuman di dalam air agar syarat air minum dapat terpenuhi. Klor yang digunakan biasanya dalam
bentuk kaporit CaClO
2
. Kebutuhan air domestik
= 1764,382 kgjam Kaporit yang direncanakan mengandung klorin 70
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Kebutuhan kaporit =
6
10 2
7 ,
1764,382
−
⋅ ×
jam kg
= 0,005 kgjam
4. Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan air proses harus air murni dan bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat
demineralisasi dibagi atas alat penukar kation dan alat penukar anion.
a. Penukar Kation Cation Exchanger
Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan yang dipakai. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation-kation yang
Universitas Sumatera Utara
VII-6 larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bersifat
asam dengan merek Amberlite IR- 20 Lorch,1981 Reaksi yang terjadi :
2H
+
.R + Ca
2+
Ca
2+
R + 2 H
+
2H
+
.R + Mg
2+
Mg
2+
R + 2 H
+
Untuk regenerasi resin agar aktif kembali, digunakan 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 :
Air yang diolah adalah air yang akan digunakan untuk kepentingan air umpan ketel.
Laju massa air yang akan diolah, m = 5162,210 kgjam Total kesadahan Hg
2+
, Ba
2+
, Fe
2+
, Cd
2+
, Mn
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
, Pb
2+
, Ca
2+
dan Mg
2+
= 0,001+0,1+0,028+0,001+0,028+0,008+0,03+0,01+200+100 mgl = 300,206 mgl
Densitas air = 997,08 kgm
3
Volume air, V
air
=
3
08 ,
997 5162,210
m kg
jam kg
m = ρ
= 5,18 m
3
jam = 22,81 galonmenit
1 mgl = 1
, 17
1 graingalon
Total muatan = grain
kg 1000
1 menit
galon 81
, 22
galon 17,1
grain 206
, 300
× ×
= 0,4 kg grainmenit = 576 kg grainhari
Digunakan ion-exchange 1 unit dengan service flow maksimum 100 galonmenit. Dari tabel 12.4 Nalco Water Treatment 1988 diperoleh data-data sebagai berikut:
Diameter tangki = 3 ft
Luas permukaan A = 17 ft
2
Resin yang digunakan adalah resin Amberlite IR-120 plus. Resin yang digunakan memiliki Exchanger Capacity EC sebesar= 5,9 kg grainft
3
. EC adalah kemampuan penukar ion ion exchanger untuk menukar ion yang ada pada air
yang melewatinya.
Universitas Sumatera Utara
VII-7
Kebutuhan resin =
3
grainft kg
5,9 grainhari
kg 576
= 97,63 ft
3
hari Tinggi yang dapat ditempati oleh resin, h :
Kebutuhan resin = tinggi resin x luas permukaan 97,63 ft
3
hari = h x 17 ft
2
h = 5,74 ft
Regenerasi:
Volume resin, V = h x A
= 5,74 ft x 17 ft
2
= 97,58 ft
3
Siklus regenerasi, t =
kation kesadahan
total resin
kapasitas resin
volume ×
= grainhari
kg 576
grainft kg
5,9 ft
97,58
2 3
× = 1 hari = 24 jam
Sebagai regenaran digunakan H
2
SO
4
dimana pemakaiannya sebanyak 9,61 lb H
2
SO
4
ft
3
untuk setiap regenerasi Nalco, 1988 Kebutuhan H
2
SO
4
= resin
kapasitas regenerasi
kapasitas muatan
total ×
=
3 3
grainft kg
5,9 lbft
61 ,
9 grainhari
kg 576
×
= 938,197 lbregenerasi
24 1
×
regenerasijam = 39,09 lbjam = 17,73 kgjam
b. Penukar Anion Anion Exchanger
Kategori