Kebutuhan Uap Steam Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan Listrik Kebutuhan Bahan Bakar

Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. c Perlu ketrampilan untuk mengatasi kecelakan dengan menggunakan peralatan yang ada. d Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. e Kontrol dilakukan secara periodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance. f Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya

BAB VII UTILITAS

Utilitas merupakan unit 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 Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Kebutuhan Steam 2. Kebutuhan Air 3. Kebutuhan Bahan Kimia untuk utilitas 4. Kebutuhan Tenaga Listrik 5. Kebutuhan Bahan Bakar 6. Unit Pengolahan Limbah

7.1 Kebutuhan Uap Steam

Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Steam diproduksi dalam ketel. Perhitungan kebutuhan steam pada pabrik pembuatan gliserol dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini : Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas Pada Berbagai Alat No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan kgjam Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. 1 2 Reaktor Evaporator R-01 E-01 725,537 2.904,436 Total 3.629,973 Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 Perry, 1999 maka : Total steam yang dibutuhkan = 1 + faktor keamanan x Kebutuhan uap = 1,3 x 3.629,973 kgjam = 4.718,965 kgjam. Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali Evans,1978, sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80 × 4.718,965 kgjam = 3.775,172 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 × 4.718,965 kgjam = 943,793 kgjam

7.2 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memengang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada Pra- Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah ini adalah sebagai berikut : 1. Air untuk umpan ketel = 4.718,965 kgjam - 3.775,172 kgjam = 943,793 kgjam 2. Air pendingin : Tabel 7.2. Kebutuhan air pendingin pada alat No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan kgjam 1 Cooler CO-01 20.690,1989 Total 20.690,1989 3. Air Proses : Tabel 7.3 Kebutuhan air proses pada alat No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan kgjam Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. 1 Mixer M-01 2.716,048 Total 2.716,048 4. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 10 943,793 + 20.690,1989 + 1.810,698 kgjam = 2.344,469 kgjam 5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 1 943,793 + 20.690,1989 + 1.810,698 kgjam = 234,446 kgjam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 26.023,605 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 20.690,1989 kgjam = 4.138,039 kgjam Jumlah air bekas yang dapat digunakan kembali : = 20.690,1989 kgjam – 4.138,039 kgjam = 16.552,159 kgjam Jumlah air yang harus ditambahkan dari menara air untuk dijadikan tambahan steam, air pendingin, air proses dan air domestik adalah : = Total air – recycle kondensat + air pendingin bekas = 26.023,605 – 3.775,172 + 16.552,159 = 5.696,274 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 26.023,605 kgjam = 28.625,966 kgjam Sumber air untuk Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah 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.7.4 di bawah ini : Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Adapun kualitas air sungai Ular tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Ular, Perbaungan, Deli Serdang Sumatera Utara No Unsur Jumlah 1. Alkali 69,28 2. Aluminium 0,004 3. Arsen Tidak nyata 4. Bikarbonat 84,520 5. Karbonat CO 3 Tidak nyata 6. Klorida Cl 11,08 7. Calsium Ca 20,790 8. CO 2 bebas 7,340 9. PH 6,500 10. Ignition residu 200 11. Kesadahan total 4,5 12. Kesadahan Kalsium 52,5 13. Kesadahan Magnesium 26,2 14. Kekeruhan 0,4 Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. 15. Magnesium Mg 26,290 16. Nitrat NO 3 Tidak nyata 17. Suspensid water Tidak nyata 18. Sulfat 99,36 19. Total solid 216,4 20. Zat organik 2,25 21. Tembaga Tidak nyata 22. Seng Tidak nyata 23. Ferrum Tidak nyata 24. Amoniak Tidak nyata 25. Timbal Tidak nyata 26. Oksigen terlarut Tidak nyata 27. Nitrit Tidak nyata Sumber: Laporan Air Minum Sungai Ular, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara, 2007 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah 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 : 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Screening

Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan mengendap secara gravitasi 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 penetralan pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok – flok yang akan mengedap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah overflow yang selanjutnya akan masuk ke tangki utilitas 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, perbandingan pemakain alum dan abu soda = 1 : 0,54 Baumann, 1971. Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air : 26.023,605 kgjam Pemakain larutan alum : 50 ppm Pemakaian larutan abu soda : 0,54 x 50 = 27 ppm Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Larutan alum Al 2 SO 4 3 yang dibutuhkan : 50.10 -6 x 26.023,605 = 1,301 kgjam Larutan abu soda Na 2 CO 3 yang dibutuhkan : 27.10 -6 x 26.023,605 = 0,703 kgjam

7.2.3 Filtrasi

Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut 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 3 lapisan yaitu : a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 24 in = 60,96 cm b. Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12,5 in = 31,75 cm c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil gravel setinggi 7 in = 17,78 cm Metcalf Eddy 1991 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 . 0,7 kgjam 2.344,469 x 2.10 -6 Perhitungan kebutuhan kaporit, CaClO 2 : Total kebutuhan air domestik = 2.344,469 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan Klorin = 2 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporit = = 0,00669 kgjam

7.2.4 Demineralisasi

Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, yaitu proses penghilangan ion-ion terlarut dari dalam air. Alat demineralisasi dibagi 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 larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi : 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ R + 2H + 2H + R + Mg 2+ Mg 2+ R + 2H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 dengan reaksi sebagai berikut : Ca 2+ R + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + R Mg 2+ R + H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H + R

2. Penukar Anion Anion exchanger

Berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dan resin. Resin yang digunakan bermerek Dowex 2. ....................William, 1986 Reaksi yang terjadi : 2R-OH + SO 4 2- R 2 SO 4 + 2OH - R-OH + Cl - RCl + OH - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH 1 . 1 , 17 004 , 290 , 26 790 , 20 − + + gal gr ppm ppm Pehitungan Kesadahan Kation Air sungai Ular mengandung kation Ca 2+ , Mg 2+ , Al 3+ masing-masing 20,790 ppm; 26,290 ppm; 0,004 ppm. Total kesadahan Kation = = 2,753 grgal Jumlah air yang diolah = 943,793 kgjam Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. = 3 3 3 17 , 264 947 , kgm 996,24 kgjam 943,793 m gal x jam m = = 250,263 galjam Kesadahan air = 2,753 grgal x 250,263 galjam x 24 jamhari = 16.535,377 grhari = 16,535 kghari Perhitungan Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 250,263 galjam = 0,0695 galdet 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 Total kesadahan air = 16,535 kghari Volume resin yang diperlukan 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 kghari 16,535 = 0,661 ft 3 hari Tinggi resin = 2 ft 0,7854 ft3hari 0,661 = 0,842 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 535 , 16 25 96 , 1 3 3 = 2,96 hari = 71,12 jam Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 16,535 kghari x 3 3 25 10 ft kg ft lb = 6,614 lbhari = 3,0 kghari . = 0,125 kgjam Perhitungan Kesadahan Anion Air sungai Ular mengandung anion Cl - , SO 4 2- , bikarbonat masing-masing 11,08 ppm; 99,36 ppm dan 84,520 ppm. Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Total kesadahan Anion = 1 . 1 , 17 520 , 84 36 , 99 08 , 11 − + + gal gr ppm ppm = 11,401 grgal Jumlah air yang diolah = 943,793 kgjam = 3 3 3 17 , 264 947 , kgm 996,24 kgjam 943,793 m gal x jam m = = 250,263 galjam Kesadahan air = 11,401 grgal x 250,263 galjam x 24 jamhari = 68.477,963 grhari = 68,478 kghari Perhitungan Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah = 250,263 galjam Dari tabel 12.4, Nalco 1979, diperoleh: 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 Total kesadahan air = 68,478 kghari Volume resin yang diperlukan Dari table 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgft 3 - kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 kgft 12 kghari 68,478 = 5,707 ft 3 hari Tinggi resin = 2 ft 0,7854 ft3hari 5,707 = 7,266 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 = 1,964 ft 3 Waktu regenerasi NaOH = hari kg ft kg x ft 478 , 68 12 964 , 1 3 3 = 0,344 hari = 8,258 jam Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. Kebutuhan regenerant NaOH = 68,478 kghari x 3 3 12 5 ft kg ft lb = 28,533 lbhari = 12,942 kghari . = 0,539 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 2 943,793 kgjam x T keluaran – 30 o C = 3.775,172 kgjam x 310 o C – T keluaran T keluaran = 254 o C

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia : • Al 2 SO 4 3 = 1,301 kgjam • Na 2 CO 3 = 0,703 kgjam • Kaporit = 0,00669kgjam • H 2 SO 4 = 0,125 kgjam • NaOH = 0,539 kgjam

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut : Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik No. Pemakaian Jumlah hP 1. Unit proses 60 2. Unit utilitas 30 Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. 3. Ruang kontrol dan Laboratorium 30 4. Bengkel 30 5. Penerangan dan perkantoran 50 6. Perumahan 70 Total 270 Total kebutuhan Listrik =270 hp Faktor keamanan diambil 5, maka total kebutuhan listrik : = 1 + 0,05 x 270 hp = 283,5 hp = 283,5 hp x 0,7457 kW = 211,406 kW Efisiensi Generator 80, maka : Daya output generator = 8 , 406 , 211 kW = 264,257 kW

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik generator adalah minyak solar karena mempunyai nilai bakar yang tinggi. Kebutuhan bahan bakar : kW Btu 1 det 9478 , 1. Bahan bakar untuk generator : Nilai bahan bakar solar : 19.860 Btulb m ........................Perry, 1999 Densitas bahan bakar solar : 0,89 kgltr ....................................Perry, 1999 Daya output generator = 264,257 kW x x 3600detjam = 901.666,02 Btujam Jumlah Bahan Bakar solar = jam Btu jam Btu 860 . 19 02 , 666 . 901 x 0,45359 kglb = 20,593 kgjam Kebutuhan Solar = ltr kg jam kg 89 , 593 , 20 = 23,138 Liter jam 2. Bahan bakar untuk ketel uap : Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009. a. Panas yang keluar dari ketel uap : Steamuap yang dihasilkan ketel uap 140 C, 1 atm = 4.718,965 kgjam Panas laten steam 140 o C, 1 atm =2.733,9 kJkg Reklaitis, 1983 = 653,418 kcalkg Panas laten kondensat 140 o C, 1 atm = 589,13 kJkg Reklaitis, 1983 = 140,805 kcalkg kondensat yang digunakan kembali = 3.775,172 kgjam Air umpan boiler, F b = 943,793 kgjam Kapasitas panas air = 0,9989 kcalkg. o C Panas air umpan segar, Q f : Q f = 943,793 kgjam x 0,9989 kcalkg. o C 30 – 25 o C = 4.713,774 kcaljam Entalpi umpan ketel, H f : H f = total f c c m Q H x m + = kgjam 4.718,965 774 , 713 . 4 805 , 140 172 , 775 . 3 jam kcal kg kcal x jam kg + = 113,643 kcalkg Panas yang dibutuhkan boiler, Q b Q b = H s – H f x total uap yang dihasilkan = 653,418 kcalkg - 113,643 kcalkg x 4.718,965 kgjam = 2.547.179,333kcaljam Asumsi efisiensi boiler 80 Total kebutuhan panas = kcaljam 166 3.183.974, 0,8 333 2.547.179, = = 12.635.018,67 Btujam Jumlah bahan bakar = jam lbm 204 , 636 Btulbm 19860 Btujam ,67 12.635.018 = = 288,576 kgjam Kebutuhan solar = = kgl 0,89 kgjam 288,576 324,243 literjam Total kebutuhan solar = 23,139 +324,243 literjam = 347,382 literjam Rita Agustina Purba : Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 60.000 TonTahun, 2009.

7.6 Unit Pengolahan Limbah