BAB VII UTILITAS
Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama didalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan
prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan margarin, adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap steam
2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia
4. Kebutuhan bahan bakar
5. Kebutuhan listrik
6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap Steam
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Margarin sebagai berikut :
Nama Alat Kebutuhan uap kgjam
Heater 163,3128 Reaktor Hidrogenasi
722,9362 Total 886,249
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 Perry dkk,1999
Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 886,249 = 1152,1237 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat dipergunakan kembali, sehingga
Kondensat yang dipergunakan kembali = 80 x 1152,1237 = 921,6990 kgjam Kebutuhan tambahan untuk ketel = 20 x 1152,1237 kgjam = 230,4247 kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik
pembuatan margarin adalah sebagai berikut:
Air untuk umpan ketel uap = 230,4247 kgjam
Air Pendingin
Tabel 7.2 Kebutuhan air sebagai media pendingin
Kode Alat Jumlah air kgjam
Cooler 1 16464,6518
Total
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,
maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown Perry dkk, 1999
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: W
e
= 0,00085 W
c
T
2
– T
1
Pers 12-10, Perry dkk, 1999 Dimana:
W
c
= Jumlah air pendingin yang diperlukan =
18293,1185 kgjam
T
1
= Temperatur air pendingin masuk = 30
o
C = 86
o
F T
2
= Temperatur air pendingin keluar = 40
o
C = 104
o
F Maka :
W
e
= 0,00085 x 16464,6518 104 – 86 F
= 251,9092 kgjam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 dari air pendingin yang digunakan Perry dkk,1999. Ditetapkan drift loss0, 2, maka:
W
d
= 0,002 x 16464,6518 = 32,9293 kgjam.
Universitas Sumatera Utara
Air yang hilang karena blowdown tergantung dari jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus Perry dkk, 1999. Ditetapkan 5 siklus
maka: W
b
= 1
S
W
c
Perry dkk,
1999 W
b
= 1
5 16464,6518
= 4116,16295 kgjam
Sehingga air tambahan yang diperlukan = 251,9092 + 32,9293 + 4166,16295
= 4401,0014 kgjam
Air untuk berbagai kebutuhan
Tabel 7.3 Diperkirakan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan
Kebutuhan Jumlah air
kgjam
Domestik dan kantor 100
Laboratorium 30 Kantin dan tempat ibadah
50 Poliklinik 30
Total 210
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 230,4247 + 251,9095 + 32,9293 +4116,16295 + 210
= 4841,4265 kgjam
Sumber air untuk pabrik pembuatan Margarin ini berasal dari Sungai Sei Silau Asahan Bapedalda SUMUT, 2005.
Universitas Sumatera Utara
Kualitas air Sungai Sei Silau Asahan ini dapat dilihat pada Tabel 7.4, berikut ini: Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Silau, Kuala Tanjung – Asahan
No. Parameter Satuan Kadar A. Fisika
1. Suhu
o
C 26,4 2. Padatan
terlarut mgL
56,4
B. Kimia Anorganik :
3. PH mgL
6,7 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. H
2
SO
4 -
mgL 0,002
22. Oksigen terlarut DO
mgL 6,48
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka dilokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air water intake yang juga merupakan
Universitas Sumatera Utara
tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan kelokasi
pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air dipabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu:
1. Penyaringan Awal Screening
2. Klarifikasi
3. Filtrasi
4. Demineralisasi
5. Deaerasi
7.2.1 Penyaringan Awal Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air . Pada screening, partikel – partikel padat 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 didalam air. Air dari screening dialirkan ke clarifier setelah diinjeksi larutan alum, Al
2
SO
4 3
dan larutan soda abu Na
2
CO
3.
Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu
untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok -
flok yang akan mengendap kedasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah overflow yang selanjutnya akan masuk kepenyaring
pasir sand filter untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang
akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu 1
: 0,54
Total kebutuhan air = 4841,4265 kgjam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm
Universitas Sumatera Utara
Larutan alum dibutuhkan = 50 . 10
-6
x 4841,4265= 0,2421 kgjam Larutan soda abu dibutuhkan = 27 . 10
-6
x 4841,4265= 0,1307 kgjam
7.2.3 Filtrasi
Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaringan pasir sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan
yaitu : a.
Lapisan l terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 24 in = 60,96 cm b.
Lapisan ll terdiri dari anterakit setinggi 12,5 in = 31,75 cm c.
Lapisan lll terdiri dari batu kerikil gravel setinggi 7 in = 17,78 cm
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 ulang back washing. Dari sand filter, air dipompakan kemenara sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses
demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah , serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan
klor untuk membunuh kuman – kuman dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca ClO2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses
klorinasi diteruskan ke penyaringan air water treatment system sehingga air yang keluar merupakan air sehat yang memenuhi syarat – syarat air minum tanpa
harus dimasak terlebih dahulu. Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 210 kgjam
Kaporit yang digunakan mengandung klorin 70 Kebutuhan klorin
= 20 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporait = 20.10-6 x 2100,7 = 0,006 kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendinginan pada reaktor harus murni dan bebas dari garam – garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. 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 terlarut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah :
2H+R + Ca2+ Ca2+R2 + 2H+
2H+R + Mg2+R2 Mg2+R2 + 2H+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi: Ca2+R2 + 2H2SO4
CaSO4 + 2H+R Mg2++R2 + 2H2SO4
MgSO4 + 2H+R
2. Penukar Anion Anion Exchanger
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Dower 2.
Reaksi yang terjadi adalah: 2ROH + SO22- R2SO4 + 2 OH-
ROH + Cl- RCl + OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH
RCl + NaOH NaCl + ROH
Perhitungan Kesadahan Kation Air sungai Sei Silau Asahan mengandung kation Hg
2+
,Ba
2+
, Fe
2+
, Cd
2+
, Mn
2+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
, dan Pb
2+,
masing - masing 0,001 ppm, 0,1 ppm,
Universitas Sumatera Utara
0,028 ppm, 0,01 ppm, 0,028 ppm, 0,008 ppm, 0,03 ppm, 0,01 ppm, 200 ppm, dan 100 ppm Tabel 7.4
1 grainsgal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0,01 + 0,1 + 0,028 + 0,001 + 0,028 + 0,008 + 0,03 +
0,01 + 200 + 100 = 300,206 ppm 17,1
= 17,5559 grainsgal Jumlah air yang diolah = 4631,4265 kgjam
=
3 3
17 ,
264 23
, 998
4631,4265 m
gal x
m kg
jam kg
= 1225,6533 galjam Kesadahan air = 17,5559 grainsgal x 1225,6533 galjam
= 21517,4468 grainsjam = 21,5175 kgrjam = 516,42 kgrhari
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 516,42 kgrhari
Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin
= 25 kgrft
3
- Kebutuhan regenerant = 10 lb H
2
SO
4
ft
3
resin Kebutuhan resin =
3
25grft kgrhari
516,42 = 20,6568 ft
3
hari
Tinggi resin = 14
, 3
20,6568 = 6,5786 ft
Volume resin = 6,5786 ft x 3,14 ft
2
= 20,6568 ft
3
Waktu regenerasi =
kgrhari 516,42
kgrft 25
x ft
20,6568
3 3
= 1 hari
Kebutuhan regenerant H
2
SO
4
= 516,42 kgrhari
3 3
kgrft 25
kgft 10
= 206,568 lbhari = 93,6977 kghari
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan kesadahan anion Air Sei Silau Asahan mengandung anion F
-
, Cl
-
, NO
2 -
, NO
3 -
, SO
4 2-
, CN
-
, SO
4 -
, H
2
SO
4 -
, masing – masing 0,001 ppm, 60 ppm, 0,028 ppm, 0,074 ppm, 0,005 ppm, 0,001 ppm, 42 ppm, dan 0,002 ppm Tabel 7.4
1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 0,001 + 60 + 0,028 + 0,074 + 0,005 + 0,001 + 42 +
0,002 = 102,109 ppm 17,1
= 5,9713 graingal Jumlah air yang diolah = 1225,6533 galjam
Kesadahan air = 5,9713 graingal x 1225,6533 galjam x 24 jamhari
= 175649,8452 grainhari = 175,6498 kgrhari
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 175,6498 kgrhari
Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin
=12 kgrft
3
- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft
3
resin Jadi,
Kebutuhan resin =
3
kgrft 12
kgrhari 175,6498
= 14,6375 ft
3
hari
Tinggi resin = 14
, 3
14,6375 = 4,6616 ft
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 4,6616 ft x 3,14 ft
2
= 14,6375 ft
3
Waktu regenerasi =
kgrhari 175,6498
kgrft 12
x ft
14,63752
3 3
= 1 hari
Kebutuhan regenerant NaOH = 175,6498 kgrhari x
3 3
kgrft 12
kgft 5
= 73,1874 kghari
7.2.5 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion
ion exchanger dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel.
Universitas Sumatera Utara
Pada deaerator 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. Pemanasan digunakan dengan menggunakan koil pemanas
didalam Deaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Asam oksalat adalah sebagai berikut:
1. Al
2
SO
4 3
= 0,2421 kgjam 2.
Na
2
CO
3
= 0,1307 kgjam 3.
Kaporit = 0,006 kgjam
4. NaCl
= 93,6977 kghari 5.
NaOH = 33,1972 kghari
7.4 Kebutuhan Listrik
Berdasarkan Lampiran C dan Lampiran D kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut untuk proses listrik digunakan pompa, pengaduk, conveyer:
1. Unit Proses
= 50 HP 2.
Unit utilitas = 100 HP
3. Ruang kontrol dan laboratorium
= 40 HP
4. Penerangan dan kantor
= 35 HP 5.
Bengkel = 40 HP
Total kebutuhan listrik = 265 HP
= 265 hp x 0,7457 kW HP = 197,6105 KW
Efesiensi generator 80, maka Daya output generator = 197,6105 0,8= 247,0131 KW
Generator digunakan sebanyak 2 buah generator diesel type AC : 400 V, 2100 kW 50 Hz, 3 phase, dimana 1 buah beroperasi dan 1 buah standby.
Universitas Sumatera Utara
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar diperlukan untuk generator dan bahan bakar boiler.
Untuk bahan bakar generator
Nilai bakar solar = 19860 Btulb Labban,1971
Densitas solar = 0,89 kgltr Perry dkk,1999
Kebutuhan listrik = 247,0131 KW Daya generator = 247,01310,8
= 308,7664 KW x 0,9478 BtudetkW x 3600 detjam = 1053535,5730 Btujam
Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = 1053535,5730 0,8 x 19860 = 66,3101lbjam 1,958 lbltr
= 33,8663
ltrjam
Untuk bahan bakar ketel uap Uap yang dihasilkan ketel uap = 1152,1237 kgjam
Panas laten steam pada 200
o
C, = 4889,7808 kjkg = 1838,6369 Btukg
Reklaitis.G.V, 1983
Steam yang dibutuhkan = 1152,1237 kgjam x 1838,6369 Btukg = 2118337,148 Btujam
Jumlah bahan bakar = 2118337,148 Btujam 261,573 Btuft
3
= 8098,4550 ft
3
jam 28,32 ltrft
3
= 285,9623 ltrjam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Kategori