Unit Pendukung Proses
4.1.1.2 Air Umpan Boiler
Untuk kebutuhan umpan boiler sumber air yang digunakan adalah air sungai. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :
a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung
larutan – larutan asam dan gas – gas yang terlarut. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 66 larutan – larutan asam dan gas – gas yang terlarut. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 66
yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.
c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada
boiler karena adanya zat – zat organik, anorganik, dan zat – zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.
Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 8.939,3056 kg/jam = 8,9839 m 3 /jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan
make up 3 air umpan boiler adalah sebesar 4160,8897 kg/jam = 4,1817 m /jam. Pengolahan air umpan boiler
Air yang berasal dari sungai belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagaai air umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah – masalah seperti :
Pembentukan kerak pada boiler Terjadinya korosi pada boiler Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler
Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi :
1. Aerasi Merupakan proses mekanis penghembusan air dengan udara. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kadar mangan dan kadar besi yang terlarut
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 67 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 67
2. Penghilangan besi Merupakan suatu unit saringan yang mengandung MnO 2 (Mangane dioxide ) untuk menyaring endapan besi yang tidak sempat mengendap di aerator . Alat yang digunakan biasa disebut Iron Removal Filter.
3. Demineralisasi Merupakan unit penukar ion untuk menghilangkan mineral terlarut dalam
air, seperti Ca - , Mg , Na , HCO
3 , SO 4 , Cl . Sebagai resin penukar kation dapat digunakan asam kuat dan resin penukar anion dapat digunakan basa
a. Kation Exchanger Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-buir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah
jenic C-300 dengan notasi RH 2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah:
2NaCl + RH 2 --------> RNa 2 + 2 HCl CaCO 3 + RH 2 --------> RCa + H 2 CO 3 BaCl 2 + RH 2 --------> RBa + 2 HCl
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 68
Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H 2 SO 4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:
RNa 2 + H 2 SO 4 --------> RH 2 + Na 2 SO 4 RCa + H 2 SO 4 --------> RH 2 + CaSO 4 RBa + H 2 SO 4 --------> RH 2 + BaSO 4
b. Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi
R(OH) 2 . Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah:
R(OH) 2 + 2 HCl --------> RCl 2 + 2H 2 O R(OH) 2 + H 2 SO 4 --------> RSO 4 + 2H 2 O R(OH) 2 + H 2 CO 3 --------> RCO 3 + 2H 2 O
Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah:
RCl 2 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + 2 NaCl
RSO 4 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + 2 Na 2 SO 4 RCO 3 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + 2 Na 2 CO 3
4. Deaerasi Merupakan proses penghilangan gas – gas terlarut, terutama oksigen dan karbondioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat mengkorosi baja. Gas – gas ini kemudian dibuang ke atmosfer. Setelah
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 69 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 69
a. Hidrazin (N 2 H 4 )
Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang terjadi adalah:
N 2 H 4 (aq) +O 2 (g) N 2 (g) +2H 2 O (l)
b. NaH 2 PO 4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak dengan kadar 12-
17 ppm.
4.1.1.3 Kebutuhan Air Proses
Air proses ini adalah air yang digunakan untuk keperluan proses di pabrik furfural, yaitu sebagai air proses yang diumpankan ke reaktor batch. Adapun kebutuhan air reaktor batch sebesar 5.764,8849 kg/jam. Air proses ini berasal dari air sungai yang sebelumnya mengalami pengolahan terlebih dahulu melalui proses aerasi dan pengendapan besi di iron removal filter dan penghilangan kation dan anion .
4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari air sungai. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Menurut Raymond (1999), air konsumsi dan sanitasi
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 70 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 70
a. Suhu di bawah suhu udara luar.
b. Warna jernih.
c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau. Syarat kimia :
a. Tidak mengandung zat organik.
b. Tidak beracun. Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen. Jumlah air untuk air konsumsi dan sanitasi = 707,2976 kg/jam
= 0,7108 m 3 /jam
Tabel 4.2 Jumlah Kebutuhan Air
Jumlah kebutuhan Komponen
kg/jam 3 m /jam Air make up umpan boiler
4,1817 Air konsumsi dan sanitasi
0,7108 Air proses
5,7937 Air pendingin
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 71
Untuk keamanan dipakai 10 % berlebih, maka : Total kebutuhan
= 28.216,7719 kg/jam
= 28,3578 m 3 /jam.
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 72
Kapasitas Produksi Prarancangan Pabrik
Alum/Tawas (Al2(SO4)3)
Air Limbah
Clorin (Cl2)
udara
TU-02
Air Konsumsi Umum
Iron Removal
PU-06
10.000Ton/Tahun Furfural
Filter (IRF)
sungai
screen
Bak Penampungan Awal
Bak Penampungan Pabrik
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
Kondensat
Deaerator Air Proses
TU-03
boiler
Uap tekanan rendah
Keterangan: PU
: Pompa Utilitas TU-02 : Tangki Penampung Air Proses dan Sanitasi TU-03 : Tangki Penampung Air Proses dan Air Umpan Boiler
Gambar 4.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Sungai
4.1.2 Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada pabrik furfural ini digunakan sebagai pemanas dan media pemanas pada reaktor batch (R-01) dan reboiler pada menara distilasi (MD-01) . Steam yang dihasilkan dari boiler ini merupakan saturated steam dengan suhu 210°C dan tekanan 19 bar.
Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 20.804,4483 kg/jam. Perancangan Boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam
Steam o yang dihasilkan : T = 210 C
= 19 bar λ steam = 816,208 BTU/lbm
Untuk tekanan >200 psia, digunakan boiler jenis water tube boiler Menentukan luas penampang perpindahan panas
Daya yang diperlukan boiler untuk menghasilkan steam dihitung dengan persamaan :
Dengan : ms
: massa steam yang dihasilkan (lb/jam)
h : enthaply steam pada P dan T tertentu (BTU/lb)
hf : enthalpy umpan (BTU/lb) dimana :
ms = 45.865,9028 lb / jam
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 74 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 74
Umpan air terdiri dari 20% make up water dan 80% kondensat. Make up
water o adalah air pada suhu 90 C .
hf = 162,0378 Btu/lbm Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 896,3044 HP
ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft 2 /HP (Severn, hal 126)
2 Total heating surface = 10.755,6535 ft . Perhitungan kapasitas boiler
Q = ms (h – hf) (Severn, hal 171) = 45.865,9028 (816,208 – 162,0378) = 30.004.105,3171 BTU/jam
Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar diperoleh dari arang briket tongkol jagung.
Heating Value (HV) arang briket = 13.297,91 Btu/lb Jumlah bahan bakar arang briket untuk memenuhi kebutuhan panas yang adalah sebanyak 1.599,1261 kg/jam.
Boiler yang dibutuhkan Spesifikasi Boiler Kode
: B-01
Tipe
: Water tube boiler
Jumlah
: 1 buah Heating surface 2 : 10.755,6535 ft
Rate of steam
: 45.865,9028 lb/jam
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 75
Tekanan steam
: 19 bar
Suhu steam o : 210 C Bahan Bakar
: Arang briket tongkol jagung
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan
Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik nitroselluulosa ini
3 diperkirakan sebesar 30 m o /jam, tekanan 100 psi dan suhu 35
C. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm.
Kompresor yang dibutuhkan
Kapasitas 3 : 30 m /jam
Tekanan suction
: 14,7 psi (1 atm)
Tekanan discharge : 100 psi (6,8 atm) Suhu udara
: 35 o C
Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor Efisiensi
Daya kompresor
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 76
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik di pabrik furfural ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak – balik dengan pertimbangan :
1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar
2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan.
Tabel 4.3 Total Kebutuhan Listrik Pabrik
No.
Kebutuhan Listrik
Tenaga listrik, kW
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 285,07
2. Listrik untuk keperluan penerangan 205,11
3. Listrik untuk AC
4. Listrik untuk laboratoriun dan instrumentasi
515,18 Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi
Total
80 %, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output : Output generator
= 643,9794 kW.
Generator yang dipilih adakah generator dengan daya 800 kW, sebanyak 1 buah sehingga dapat menyuplai energi total sebesar 800 kW. Spesifikasi Generator Tipe
: AC generator Kapasitas
: 800 kW Tegangan
: 220/360 Volt
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 77
Efisiensi : 80 % Jumlah
: 1 buah Bahan bakar : solar
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan untuk boiler adalah arang briket tongkol jagung dan bahan bakar untuk generator adalah solar. Arang briket tongkol jagung diperoleh dari unit utilitas. Solar diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan arang briket sebagai bahan bakar adalah sebagai berikut:
1. Efisiensi pemanfaatan limbah sisa hasil produksi
2. Tidak menyebabkan polusi udara Pemilihan solar sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan :
1. Mudah didapat
2. Mudah dalam penyimpanan Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut :
a. Kebutuhan bahan bakar arang briket tongkol jagung untuk boiler Jenis bahan bakar
: arang briket tongkol jagung
Heating value briket
: 13297,91 Btu / lb
Efisiensi pembakaran
Kapasitas boiler
: 30.041.105,3171 Btu / jam
kapasitas Boiler panas yang terpenuhi Kebutuhan bahan bakar =
Effisiensi Heating value .
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium| 78
= 3.525,4724 lb / jam
= 1.599,1261 kg / jam
Kebutuhan bahan bakar solar untuk generator Jenis bahan bakar
: solar Heating value : 18800 BTU/lb
Efisiensi pembakaran
: 80 % Densitas 3 : 54,31875 lb/ft
Kapasitas generator
= 800 kW = 2.729.723,27 BTU/jam
kapasitas boiler
Kebutuhan bahan bakar =
Effisiensi . . Heating value
3 = 3,3413 ft /jam = 96,6151 L/jam
Penggunaan bahan bakar untuk generator hanya digunakan pada saat listrik dari PLN tidak mencukupi dan pemadaman.