Kebutuhan Steam uap Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan Listrik

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 rancangan ini 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 rancangan ini adalah: Tabel 7.1. Kebutuhan steam uap Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Extraktor EX 1.857,592 Evaporator EV-01 1.804,542 Rotary Dryer RD-01 38,052 TOTAL 3.700,186 Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperature 130 C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 3.700,186 kgjam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 dan faktor kebocoran sebesar 10 Perry dan Green, 1999. maka: Universitas Sumatera Utara Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 3.700,186 kgjam = 4.810,2418 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali, sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 4.810,2418 = 3.848,1934 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 x 4.810,2418 = 962,0483 kgjam

7.2. Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memengang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada rancangan ini adalah sebagai berikut : 1. Air untuk umpan ketel = 4.810,2418kgjam – 3.848,1934 kgjam = 962,0488 kgjam 2. Air pendingin : Tabel 7.2. Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Tangki Pengendap TP-01 18.655,64 Condensor CD-01 13.331,65 Rotary Cooler RC-01 164,701 TOTAL 32.151,991 3. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 10 962,0488 + 32.151,991 kgjam =3.311,404kgjam 5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 1 962,0488 + 32.151,991 kgjam =331,140kgjam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah =36.756,5838 kgjam 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 32.151,991 kgjam = 6.430,398 kgjam Universitas Sumatera Utara Jumlah air bekas yang dapat digunakan kembali : = 32.151,991 kgjam – 6.430,398 kgjam = 25.721,593 kgjam Jumlah air yang harus ditambahkan dari menara air untuk dijadikan tambahan steam, air pendingin, air pemanas dan air domestik adalah : = Total air – recycle kondensat + air pendingin bekas = 36.756,5838 – 3.848,1934 + 25.721,593 = 7.186,7974 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 + 0,1 x 36.756,5838 kgjam = 40.432,2421 kgjam Sumber air untuk Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Tanin dari Biji Pinang ini berasal dari sungai ular, Kabupaten Serdang Bedagai , Propinsi Sumatera Utara. Dimana sungai ular dengan panjang 150 km memiliki potensi debit pada musim kemarau 60 m 3 detik dan pada musim hujan 100 m 3 detik. Adapun kualitas air sungai ular dapat dilihat pada Tabel 7.3 di bawah ini : Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Ular Unsur Jumlah mgl pH Kesadahan Sulfat SO 4 - Chlorida Cl - 7,4 78 99,36 10 Universitas Sumatera Utara Calsium Ca 2+ Magnesium Mg 2+ Timbal Pb 2- Tembaga Cu 2+ Temperatur 20,79 26,29 Tidak nyata Tidak nyata 28 o C Lokasi Sampling: Sungai ular Sumber: Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2008 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Tanin 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. Deminarilesasi 5. Deaerasi

7.2.1 Screening

Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah Degremont, 1991: - Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas. - Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai. Universitas Sumatera Utara Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring 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 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 pengendepan dan peenetralan 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 = 1: 0,54 Crities,2004. Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan: Total Kebutuhan air = 36.756,5838 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 36.756,5838 kgjam = 1,8378 kgjam Larutan abu soda Na 2 CO 3 yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 36.756,5838 kgjam = 0,9924 kgjam Universitas Sumatera Utara

7.2.3 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: 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 Tanin 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 60,96cm 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan mediumberpori misalnya anterasit atau marmer. Pada pabrik ini digunakan anterasit setinggi 12,5in 31,75 cm. 3. Lapisan bawah menggunakan batu krikilgravel setinggi 7 in 17,78cm M.tcalf 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 domestic,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, Ca ClO 2. Perhitungan kebutuhan Kaporit, CaClO 2: Universitas Sumatera Utara Total kebutuhan air domestic = 3.311,404 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan Klorin = 2 ppm dari berat air Nalco, 1988 Total kebutuhan kaporit = 0,7 kgjam 3.311,404 x 2.10 -6 = 0,00946 kgjam

7.2.4 Demineralisasi

Air untuk ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat deminerlisasi 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, dan Mn yang larut dalam air dengan kation hydrogen 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 + 2H + R + Mn 2+ Mn 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 Mn 2+ R + H 2 SO 4 MnSO 4 + 2H + R Perhitungan Kesadahan Kation : Air sungai ular, Serdang Bedagai mengandung Kation Ca 2+ Mg 2+ , dan Cu 2+ masing-masing 20,79 ppm, 26,29 ppm, dan tidak nyata 1 grgal =17,1 ppm Total kesadahan Kation = 1 . 1 , 17 29 , 26 76 , 20   gal gr ppm ppm Universitas Sumatera Utara = 2,753 grgal Jumlah air yang diolah = 962,0488 kgjam = 3 3 3 17 , 264 kgm 996,24 jam 962,0488kg m gal x jam m  = 255,1036 galjam Kesadahan air = 2,753 grgal x 255,1036 galjam x 24 jamhari = 16.855,2064 grhari = 16,855 kghari Perhitungan ukuran Kation Exchanger: Jumlah air yang diolah = 255,1036 galjam = 0,0708 galdetik Dari table 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut: - Diameter Penukar Kation = 2 ft - Luas Penampang Penukar Kation = 0,7854 ft 2 - Jumlah penukar Kation = 1 unit Volume Resin yang diperlukan Total kesadahan air = 16,855 kghari Dari table 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin = 25 kgft 3 - kebutuhan regenerant = 10 lb H 2 SO 4 ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 kgft 25 ari 16,855kgh = 0,6742 ft 3 hari Tinggi resin = 2 ft 0,7854 ft3hari 0,6742 = 0,8584 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Tabel 12.4,Nalco, 1988 Sehingga, Volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 0,7854 ft 2 = 1,96 ft 3 Waktu regenerasi H 2 SO 4 = hari kg ft kg x ft 855 , 16 25 97 , 1 3 3 = 2,921 hari = 70,08 jam Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 16,855 kghari x 3 3 25 10 ft kg ft lb Universitas Sumatera Utara = 6,742 lbhari = 3,057 kghari . = 0,127 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 : 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 NaSO 4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH Perhitungan kesadahan Anion Air sungai ular, Serdang Bedagai mengandung Anion Cl - , SO 4 - , dan PO 4 2- sebanyak 10 ppm, 99,36 ppm dan tidak nyata Tabel 7.2 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan Anion = 1 - .gal ppmgr 17,1 ppm 36 , 99 10  = 6,395 grgal Jumlah air yang diolah = 255,1036 galjam Kesadahan air = 6,395 grgal x 255,1036 galjam x 24 jamhari = 39.153,3005 grhari = 39,1533 kghari Perhitungan Ukuran Anion Exchanger: Jumlah air yang diolah = 255,1036 galjam = 4,251 galmenit Dari Tabel 12.3, Nalco,1988, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft - Luas penampang penukar anion = 0,7854 ft 2 - Jumlah penukar anion = 1unit Volume resin yang diperlukan: Universitas Sumatera Utara Total kesadahan air = 39,1533 kghari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgft 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 12 1533 , 39 ft kg hari kg = 3,262 ft 3 hari Tinggi resin = 2 3 7854 , 262 , 3 ft hari ft = 4,154 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Nalco, 1988 Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 0,7854 ft 2 = 1,96 ft 3 Waktu regenerasi = hari kg ft kg x ft 1533 , 39 12 96 , 1 3 3 = 0,60 hari = 14,417 jam Kebutuhan regenerant NaOH = 39,1533 kghari x 3 3 12 5 ft kg ft lb = 16,3138 lbhari = 7,401 kghari = 0,308 kgjam

7.2.4 Deaerator

Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion ion exchanger dengan memakai panas dari kondensat bekas 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 dapat menyebabkan korosi. Adapun perhitungan temperatur keluaran dari deaerator berdasarkan azas Black, yaitu : Q Serap = Q Lepas m 1 . C 1 T keluaran – 30 o C = m 2 . C 2 310 o C – T keluaran , dimana C 1 = C 2 250,8 kgjam x T keluaran – 30 o C = 1003,19 kgjam x 310 o C – T keluaran T keluaran = 253,99 o C

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia :  Al 2 SO 4 3 = 1,8378 kgjam  Na 2 CO 3 = 0,9924 kgjam Universitas Sumatera Utara  Kaporit = 0,00946 kgjam  H 2 SO 4 = 0,127 kgjam  NaOH = 0,308 kgjam

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.3 berikut: Tabel 7.4 Perincian kebutuhan listrik pada unit proses No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya hp 1 Hammer crusher HC-01 1 20 2 Ball mill BM-01 1 44 3 Tangki pengendapan TP-01 1 5,868 4 Rotary dryer RD-01 1 18,31 5 Rotary cooler RC-01 1 13,12 6 Screw conveyer J-01 1 7,2 7 Screw conveyer J-02 1 7,2 8 Screw conveyer J-03 1 1,69 9 Screw conveyer J-04 1 1,69 10 Screw conveyor J-05 1 1,69 11 Bucket elevator BE-01 1 1,69 Universitas Sumatera Utara 12 Belt conveyer BC-01 1 2 13 Ball mill BM-02 1 7 14 Pompa etanol L-01 1 3,708 15 Pompa ekstraktor L-02 1 2,591 16 Pompa tangki pengendapan L-03 1 3,362 17 Pompa filter press L-04 1 3,366 18 Pompa kondensor L-05 1 2,969 Total 147,454 Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik pada unit utilitas No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya hp 1 Pompa screening L-1 2 1 2 Tangki pelarut alum TP-1 1 0,05 3 Pompa alum L-2 2 0,05 4 Tangki pelarut soda abu TP-2 1 0,05 5 Pompa soda abu L-3 2 0,05 6 Clarifier CL 1 0,25 7 Pompa clarifier L-4 2 0,5 8 Pompa sand filter L-5 2 0,5 9 Pompa menara pendingin L-6 2 0,5 10 Tangki pelarutan kaporit TP-3 1 0,05 11 Pompa kaporit L-7 2 0,05 12 Pompa air domestik L-8 2 0,05 13 Tangki pelarutan H 2 SO 4 TP-4 1 0,05 14 Pompa H 2 SO 4 L-9 2 0,05 15 Pompa kation L-10 2 0,05 Universitas Sumatera Utara 16 Tangki pelarutan NaOH TP-5 1 0,05 17 Pompa NaOH L-11 2 0,05 18 Pompa anion L-12 2 0,05 19 Pompa daerator L-13 2 0,05 20 Blower JB-01 1 5 21 Boiler KU KU-01 1 1.121,470 Total 1.129,92 Jumlah keseluruhan kebutuhan listrik untuk pabrik adalah : Tabel 7.6 Perincian kebutuhan listrik untuk pabrik NO Pemakaian Jumlah hp 1. Unit Proses 147,454 2. Unit Utilitas 1.129,92 3. Ruang Kontrol dan laboratorium 20 4 Bengkel 25 5. Penerangan dan Perkantoran 30 6. Perumahan 50 Total 1.402,374 Total kebutuhan Listrik = 1.402,374 hp Faktor keamanan diambil 5 , maka total kebutuhan listrik : = 1 + 0,05 x 1.402,374 hp = 1.472,4927 hp = 1.472,4927 hp x 0,7457 kW = 1.098,0378 kW Efisiensi Generator 80, maka : Daya output generator = 8 , 4215 , 091 . 1 kW = 1.372,5472 kW Universitas Sumatera Utara

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar