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 memengang peranan yang sangat penting. Agar produksi tersebut dapat terus berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada “Pra rancangan Pabrik Pembuatan Minyak Makan Merah dari CPO 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 “Pra rancangan Pabrik Pembuatan Minyak Makan Merah ini adalah: Universitas Sumatera Utara Tabel 7.1. Kebutuhan steam uap Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Mixer M-1 342,06 Deodorizer V-1 622,55 TOTAL 964,61 Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperature 200 C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 964,61 kgjam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 dan faktor kebocoran sebesar 10. Perry dan Green, 1999 maka: Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 964,61 kgjam = 1253,99 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali, sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 1253,99 = 1003,19 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 x 1253,99 = 250,798 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 Minyak Makan Merah dari CPO ini adalah sebagai berikut : 1. Air untuk umpan ketel = 1253,99 kgjam - 1003,19 kgjam = 250,8 kgjam 2. Air pendingin : Universitas Sumatera Utara Tabel 7.2. Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Kristalizer P-1 a. Tahap cooling b. Tahap chilling 10428,48 3346,21 Reaktor R-1 3379,14 Cooler E-1 5698,53 Kondensor K-1 686,1152 TOTAL 18827,2 3. Air pemanas : tangki penyimpanan CPO F-1 = 5810,22 kgjam 4. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 10 250,8 + 18827,2 + 5810,22 kgjam = 2488,82 kgjam 5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 1 250,8 + 18827,2 + 5810,22 kgjam = 248,88 kgjam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 27625,92 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 18827,2 kgjam = 3765,44 kgjam Jumlah air bekas yang dapat digunakan kembali : = 18827,2 kgjam - 3765,44 kgjam = 15061,76 kgjam Universitas Sumatera Utara 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 = 27625,92 – 1003,19 + 15061,76 = 11560,97 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 27625,92 kgjam = 30388,51 kgjam Sumber air untuk Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Minyak Makan Merah dari CPO ini berasal dari sungai Rokan, Kabupaten Bengkalis, Propinsi Riau. Dimana sungai Rokan 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 Rokan dapat dilihat pada Tabel.7.3 di bawah ini : Universitas Sumatera Utara Tabel 7.3 Kualitas air sungai Rokan NO Parameter Satuan Kadar A. FISIKA 1. Bau Tidak berbau 2. Kekeruhan NTU 5,16 3 Rasa Tidak berasa 4 Warna TCU 150 5 Suhu o C 25 B.KIMIA 1 Total kesadahan dalam CaCO 3 Mgl 150 2 Chloride Mgl 1,3 3 NO 3 -N Mgl 0,2 4 Zat organik dalam KMnO 4 Mgl 65 5 SO 4 - Mgl 16 6 Sulfida Mgl - 7 Pospat PO 4 Mgl 0,245 8 Cr 2+ Mgl - 9 NO 3 - Mgl - 10 NO 2 - Mgl - 11 Hardness CaCO 3 Mgl 95 12 pH Mgl 6,6 13 Fe 2+ Mgl 10 14 Mn 2+ Mgl 0,016 15 Zn 2+ Mgl 0,0012 16 Ca 2+ Mgl 63 17 Mg 2+ Mgl 87 18 CO 2 bebas Mgl 132 19 Cu 2+ Mgl 0,0032 Sumber : Lab. Pertamina UP II Dumai, 2005 Universitas Sumatera Utara Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Minyak Makan Merah diperoleh dari sungai Rokan, 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 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. Universitas Sumatera Utara 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 = 27625,92 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 27625,92 kgjam = 1,38 kgjam Larutan abu soda Na 2 CO 3 yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 27625,92 kgjam = 0,75 kgjam Universitas Sumatera Utara

7.2.2 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 Grease 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 7in 17,78cm. M.tcalfEddy,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 Universitas Sumatera Utara 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: Total kebutuhan air domestic = 2488,82 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan Klorin = 2 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporit = 0,7 kgjam 2488,82 x 2.10 -6 = 0,0071 kgjam

7.2.3 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 kessadahan 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 : Universitas Sumatera Utara 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 Rokan, Riau mengandung Kation Fe 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ Mg 2+ , dan Cu 2+ masing-masing 10 ppm, 0,016 ppm, 0,0012 ppm, 63 ppm, 87 ppm dan 0,0032. Tabel 7.2 1 grgal =17,1 ppm Total kesadahan Kation = 1 . 1 , 17 0032 , 87 63 0012 , 016 , 10       gal gr ppm ppm = 9,36 grgal Jumlah air yang diolah = 250,8 kgjam = 3 3 3 25 , kgm 996,24 kgjam 250,8 jam m  17 , 264 m gal x = 66,04 galjam Kesadahan air = 9,36 grgal x 66,04 galjam x 24 jamhari = 14835,23 grhari = 14,8352 kghari Universitas Sumatera Utara Perhitungan ukuran Kation Exchanger: Jumlah air yang diolah = 66,04 galjam = 0,018 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 = 14,8352 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 kghari 14,8352 = 0,59 ft 3 hari Tinggi resin = 2 ft 0,7854 ft3hari 0,59 = 0,75 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 8352 , 14 25 97 , 1 3 3 = 3,3 hari = 79,2 jam Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 14,8352 kghari x 3 3 25 10 ft kg ft lb = 5,93 lbhari = 2,69 kghari Universitas Sumatera Utara . = 0,11 kgjam b. in ini merupakan kopolimer stirena DVB Lorch, 1981. Reaksi yang terj 2OH - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : ROH NaCl + ROH Penukar Anion Penukar Anion berfungsi untuk menukar anion negative yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA- 410. Res adi : 2ROH + SO 4 2- R 2 SO 4 + ROH + Cl - RCl + OH - R 2 SO 4 + 2 NaOH NaSO 4 + 2 RCl + NaOH Perhitungan kesadahan Anion Air sungai Rokan, Riau mengandung Anion Cl - , SO 4 - , dan PO 4 2- sebanyak 1,3 ppm, 16 ppm, dan 0,245 ppm. Tabel 7.2 Total kesadahan Anion = 1 grgal = 17,1 ppm 1 - .gal ppm 17,1 gr ppm 0,245 16 1,3   Kesadahan air mhari = 1632,51 grhari = 1,6325 kghari = 1,03 grgal Jumlah air yang diolah = 66,04 galjam = 1,03 grgal x 66,04 galjam x 24 ja Universitas Sumatera Utara Perhitungan Ukuran Anion Exchanger: Jumlah air yang diolah = 66,04 galjam = 0,018 galmenit Dari Tabel 12.3, Nalco,1988, diperoleh: = 0,7854 ft 2 - Jumlah penukar anion = 1unit - Diameter penukar anion = 2 ft - Luas penampang penukar anion Volume resin yang diperlukan: Total kesadahan air = 1,6325 kghari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : ant = 5 lb NaO 3 Jadi, kebutuhan resin = - Kapasitas resin = 12 kgft 3 - Kebutuhan regener Hft resin 3 12 6325 , 1 ft kg hari kg = 0,14 ft 3 hari Tinggi resin = 2 7854 , ft 3 14 , hari ft = 0,18 ft 1988 2 3 Waktu regenerasi = Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Nalco, Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 0,7854 ft = 1,96 ft hari kg 6325 , 1 ft kg x ft 12 96 , 1 3 3 = 14,41hari = 345,78 jam Kebutuhan regenerant NaOH = 1,6325 kghari x 3 12 ft kg 3 5 ft lb 0,31 kghari = 0,013 kgjam = 0,68 lbhari = Universitas Sumatera Utara

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 C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O 2 dan CO 2 dapat dihilangkan, sebab gas- gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Adap o un perhitungan temperatur keluaran ri d tor erdasarkan azas Black, yaitu : o C o aran – 30 o C = 1003,19 kgjam x 310 o C – T keluaran keluaran = 253,99 o C am NaOH = 0,013 kgjam da eaera b Q Serap = Q Lepas m 1 . C 1 T keluaran – 3 = m 2 . C 2 310 C – T keluaran , dimana C 1 = C 2 250,8 kgjam x T kelu T

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia :  Al 2 SO 4 3 = 1,38 kgjam  Na 2 CO 3 = 0,75 kgjam  Kaporit = 0,0071 kgj  H 2 SO 4 = 0,11 kgjam  Universitas Sumatera Utara

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.3 Tabel 7.4 Perincian kebutuhan listrik pada unit pro No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya berikut: ses hp 1 Pompa I L-1 1 0,5 2 Kristalizer P-1 5 0,25 3 Pompa II L-2 5 0,625 4 Pompa III L-3 1 0,125 5 Screw Conveyor I J-1 1 2,25 6 Pompa IV L-4 1 0,05 7 Mixer M-1 1 0,125 8 Pompa V L-5 1 0,125 9 Pompa VI L-6 1 0,125 10 Screw Conveyor II J-2 1 0,43 11 Pompa VII L-7 1 0,05 12 Reaktor R-1 1 0,5 13 Pompa VIII L-8 1 0,125 14 Pompa IX L-9 1 0,125 15 Screw Conveyor III J-3 1 0,43 16 Pompa X L-10 1 0,125 17 Pompa XI L-11 1 0,125 Total 5,96 Universitas Sumatera Utara Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik pada unit uti No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya litas hp 1 Pompa screening PU-01 1 0,5 2 Pompa Bak Penampung PU-02 1 0,5 3 Tangki pelarut alum TP-01 1 0,05 4 Pompa alum PU-03 1 0,05 5 Tangki pelarut soda abu TP-02 1 0,05 6 Pompa soda abu PU-04 1 0,05 7 Clarifier CL 1 0,25 8 Pompa clarifier PU-05 1 0,5 9 Pompa sand filter PU-06 1 0,5 10 Pompa MA PU-07 1 0,5 11 Pompa menara air pend PU-08 1 0,5 12 Tangki pelarutan kaporit TP-03 1 0,05 13 Pompa kaporit PU-17 1 0,05 14 Pompa MA PU-16 1 0,05 15 Pompa air domestik PU-18 1 0,05 16 Tangki pelarutan H 2 SO 4 TP-04 1 0,05 17 Pompa H 2 SO 4 PU-10 1 0,05 18 Pompa MA PU-09 1 0,05 19 Pompa kation PU-11 1 0,05 20 Tangki pelarutan NaOH TP-05 1 0,05 21 Pompa NaOH PU-12 1 0,05 22 Pompa anion PU-13 1 0,05 23 Pompa daerator PU-14 1 0,05 24 Pompa refrigrant PU-22 1 0,5 25 Pompa MA PU-20 1 0,5 26 Pompa air pemanas PU-21 1 0,5 Total 5,55 Universitas Sumatera Utara Jumlah keseluruhan kebutuhan listrik untuk pabrik adalah : Tabel 7.6 Perincian kebutuhan listrik untuk pabrik NO Pemakaian Jumlah hp 1. Unit Proses 5,96 2. Unit Utilitas 5,55 3. Ruang Kontrol dan laboratorium 20 4 Bengkel 25 5. Peneran antoran gan dan Perk 30 6. Perumahan 50 Total 136,51 Total kebutuhan Listrik =136,51 hp Faktor n listrik : 143,3355 hp 0,7457 kW Efisiensi Generator 80, maka : Daya output generator = keamanan diambil 5, maka total kebutuha = 1 + 0,05 x 136,51 hp = = 143,3355 hp x = 104,8495 kW 8 , 8495 , 104 kW = 131,062 kW 7.5 1. Densitas Solar = 0,89 kgl Perry, 1999 Daya yang dibutuhkan = 143,3355 hp x 2544,5 Kebutuhan Bahan Bakar Kebutuhan bahan bakar adalah: Untuk bahan bakar generator Nilai bakar solar = 19860 btulb Perry,1999 hp jam Btu Universitas Sumatera Utara Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah: = 364316,42 Btujam jam liter l kg x lbm kg x lbm Btu 19860 jam Btu 3492 , 9 89 , 1 45359 , 42 , 364316  2. a. anas laten steam 200 o C, 1 atm anas laten kondensat 2 0 o C, 1 atm laitis, 1983 kg 1003,19 kgjam kcalkg. o C f 9 kcalkg. o C 30 – 25 o C Entalpi umpan ketel, H f = Untuk bahan bakar ketel uap Panas yang keluar dari ketel uap : Steamuap yang dihasilkan ketel uap 200 C, 1 atm = 1253,99 kgjam P = 1150,1 Btulbm Reklaitis, 1983 = 638,95 kcalkg P = 2793,2 kJkg Rek = 667,5908 kcal kondensat yang digunakan kembali = Air umpan boiler, F b = 250,8 kgjam Kapasitas panas air = 0,9989 Panas air umpan segar, Q f : Q = 250,8 kgjam x 0,998 = 1252,6206 kcaljam   total f c c m Q H x m  kgjam 1253,99 6206 , 1252 5908 , 667 19 , 1003 jam kcal kg kcal x jam kg  = = 535,0705 kcalkg Panas yang dibutuhkan boiler, Q b Q b = H s – H f x total uap yang dihasilkan Universitas Sumatera Utara = 638,95 kcalkg - 535,0705 kcalkg x 1253,99 kgjam Total kebutuhan panas = = 130263,8542 kcaljam Asumsi efisiensi boiler 80 kcaljam 2 130263,854 0,8 2 130263,854  = 516592,0614 Btujam Jumlah bahan bakar = jam lbm 0117 , 26 Btulb 19860 m Btujam 4 516592,061  = 11,7986 kgjam Kebutuhan solar =  kgl 0,89 kgjam 11,7986 13,2569 literjam Total kebutuhan solar 13,2569 literjam = 37,3848 literjam a. Sumber-sumber limbah cair-padat pada 1. = 3492 , 9 + 14,78 +

7.6 Unit Pengolahan Limbah