Kebutuhan Uap Steam Kebutuhan Air

= 1930.37135 kgjam

7.2 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Dietanolamida adalah sebagai berikut:  Air umpan ketel = 1.930,39239 kgjam  Air pendingin Kebutuhan air pendingin pada pabrik pembuatan Dietanolamida adalah sebagai berikut: Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Nama Alat Jumlah air kgjam Heat Exchanger cooler 1 E – 211 17.18067 Heat Exchanger cooler 2 E – 311 1931.45103 Heat Exchanger cooler 3 E – 361 917.96809 Jumlah 2866.59979 Air pendingin bekas dari reaktor, cooler 1 E-211, cooler 2 E-311, dan cooler 3 E-361 digunakan kembali untuk kebutuhan air pendingin setelah didinginkan dalam unit Chiller. 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 Di mana : W c = jumlah air pendingin yang diperlukan = 2866.59979 kgjam T 1 = temperatur air pendingin masuk = 20°C = 68°F T 2 = temperatur air pendingin keluar = 50°C = 122°F Maka, W e = 0,0085 x 2866.59979 x 122-68 = 131.57693 kgjam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 dari air pendingin yang masuk ke menara air Perry dkk, 1997. Ditetapkan drift loss 0,2 , maka: W d = 0,002 x 2866.59979 = 5.73320 kgjam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus Perry. dkk., 1997. Ditetapkan 5 siklus, maka: 1 S W W e b   Pers, 12-12, Perry. dkk., 1997 kgjam 89423 . 2 3 1 5 131.57693 W b    Sehingga air tambahan yang diperlukan : = 131.57693+ 5.73320 + 32.89423 = 170.2043 kgjam  Air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan air domestik Kebutuhan air domestik untuk tiap orangshift adalah 40 – 100 ltrhari,Metcalf Eddy,1991 Diambil 100 ltrhari x jam hari 24 1 = 4.16667 literjam ρ air = 1000 kgm 3 = 1 kgliter Jumlah karyawan = 156 orang Maka total air domestik = 4.16667 x 156 x 1 kgliter = 650 kgjam Kebutuhan air laboratorium Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 literhari. Metcalf Eddy,1991 Maka diambil 1300 literhari = 62.5 kgjam Kebutuhan kantin dan tempat ibadah Kebutuhan air pada kantin dan tempat ibadah adalah 400-1200 literhari.Metcalf Eddy,1991 Maka diambil 1000 literhari = 42 kgjam Kebutuhan air Poliklinik Kebutuhan air pada Poliklinik adalah 1000-1500 literhari. Metcalf Eddy,1991 Maka diambil 1200 literhari= 50 kgjam Kebutuhan air Perumahan Kebutuhan air pada Perumahan adalah 100-200 literhari. Metcalf Eddy,1991. Jumlah rumah = 156 unit ; 1 rumah diasumsikan berjumlah 4 orang Maka diambil 150 literhari = 156 x 4 x 15024 kgjam = 3900 kgjam Air untuk berbagai kebutuhan juga dapat dilihat dari tabel berikut ini. Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan Jumlah air kgjam Domestik dan kantor 650 Laboratorium 62.5 Kantin dan tempat ibadah 42 Poliklinik Perumahan 50 3900 Total 4704.16667 Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 1930.37135 + 170.2043 + 4704.16667 = 6804.74238 kgjam Sumber air untuk pabrik pembuatan Dietanolamida ini berasal dari Sungai Deli, Sumatera Utara Bapelda SUMUT, 2010. Kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai, Daerah Kawasan Kuala Tanjung No. Parameter Satuan Kadar A. Fisika 1. Suhu o C 26,4 2. Kekeruhan NTU 56,4

B. Kimia Anorganik

3. PH - 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 0,5 15. Cl - mgL 0,60 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 Sumber : Bapedal Sumut, 2010 Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi 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 dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan 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

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. 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. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al 2 SO 4 3 dan larutan abu Na 2 CO 3 . Larutan Al 2 SO 4 3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na 2 CO 3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH Perry. dkk., 1999. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk 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 penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya 5-50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 Baumann, 1971. Total kebutuhan air = 6804,742383 kgjam Pemakaian larutan alum = 50 ppm Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10 -6 x 6804,742383 = 0,340237 kgjam Larutan abu soda yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 6804,742383 = 0,183728 kgjam

7.2.3 Filtrasi

Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaring pasir sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu: 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau green sand. Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya anterasit atau marmer. 3. Lapisan bawah menggunakan batu krikilgravel. Metcalf dan 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. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses 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 . Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaring air water treatment system sehingga air yang keluar merupakan air sehat dan memenuhi syarat-syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu. Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 4704.16667 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Nalco, 1988 Total kebutuhan kaporit = 2.10 -6 x 4704.166670,7 = 0,01344 kgjam.

7.2.4 Demineralisasi

Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas: 7.2.4.1 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 IR-22. 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 berlebih 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 mengandung kation Fe 2+ , Mn 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , Zn +2 , Cu 2+ , Pb +2 dan Cd +2 masing-masing 0,57 ppm, 0,067 ppm, 23,5 ppm, 26,29 ppm, 0,01 ppm, 0,03 ppm, 0 ppm dan 0 ppm Tabel 7.3. 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0.001 + 0.1 + 0.028 + 0.001 + 0.028 + 0.008 + 0.03 + 0.01 + 200 + 100 ppm = 300.206 ppm 17,1 = 17.55590643 ggal Jumlah air yang diolah = 1.930,37135 kgjam = 512,15873 galjam Total Kesadahan air = 17.55590643 ggal x 512,15873 galjam x 24 jamhari = 215793.8562 grhari Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 1.930,39239 galjam = 512,16431 galmenit Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 215.7938562 grhari grhari 1000 kghari 1  = 215.7938562 kghari Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Handbook, diperoleh : - Kapasitas resin = 20 kgft 3 - Kebutuhan regenerant = H 2 SO 4 5 sebanyak 10 lb H 2 SO 4 ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 kgft 20 kghari 2 215.793856 = 10,78969 ft 3 hari Tinggi resin = 14 , 3 10,78969 = 3.43621 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3 Untuk regenerasi digunakan H 2 SO 4 5 sebanyak 10 lb H 2 SO 4 ft 3 Waktu untuk regenerasi = kghari 2 215.793856 kgft 20 x ft 7,85 3 3 = 0.72755 hari = 17.46111 jam Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 215.7938562 kghari x 3 3 kgft 20 lbft 10 = 107.89693 lbhari = 48.94097 kghari = 2.039207 kgjam 7.2.4.2 Penukar Anion Anion Exchanger Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Dowex 2. 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 + 2NaOH  Na 2 SO 4 + 2ROH RCl + NaOH  NaCl + ROH Perhitungan Kesadahan Anion Air sungai mengandung Anion Cl - : 60 ppm, F - : 0,5 ppm, NO 2 - : 0,028 ppm, SO 4 -2 : 42 ppm, CN -1 : 0,001 ppm, ; H 2 SO 4 - : 0.002 dan NO 3 -2 0,074 ppm 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 102,61 ppm 17,1 = 6.000585 grgal Jumlah air yang diolah = 512.15873 galjam Total Kesadahan air = 6.000585 grgal x 512.15873 galjam x 24 jamhari =73758.04474 grhari = 73.758 kghari Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah = 512.1587261 galjam = 8.53598 galmenit Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 73.758 kghari Dari Tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgft 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = 3 kgft 12 kghari 73.758 = 6.14650 ft 3 hari Tinggi resin = 14 , 3 6.14650 = 1.95749 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook Volume resin = 2,5 ft x 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3 Waktu regenerasi = kghari 73.758 kgft 12 x ft 7,85 3 3 = 1,27715 hari = 30.65157 jam Kebutuhan regenerant NaOH = 73.758 kghari x 3 3 kgft 12 lbft 5 = 30.73252 lbhari = 0.58083 kgjam

7.2.5 Deaerator

Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari ion exchanger dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator 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. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Dietanolamida adalah sebagai berikut: 1. Al 2 SO 4 3 = 0,14930 kgjam 2. Na 2 CO 3 = 0,08062 kgjam 3. Kaporit = 0,00230 kgjam 4. H 2 SO 4 = 0,34281 kgjam 5. NaOH = 0.62072 kgjam

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses = 15,89150384hp 2. Unit Utilitas = 25,4 hp 3. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 hp 4. Penerangan dan kantor = 30 hp 5. Perumahan = 150 hp 6. Bengkel = 30 hp Total kebutuhan listrik = 281,2915038 hp x 0,7457 kWhp = 209,75907 kW Sehingga kebutuhan listrik yang harus disediakan = 209,75907 kW Efisiensi generator 80 , maka Daya output generator = 209,75907 0,8 = 262,19884 kW Kebutuhan listrik pabrik dipasok oleh PLN Perusahaan Listrik Negara. Untuk mengantisipasi adanya pemadaman, maka dipersiapkan generator dengan memperhitungkan daya kebutuhan proses, utilitas, dan ruang kontrol. Untuk perancangan disediakan 2 unit disel generator 1 unit cadangan dengan spesifikasi sebagai berikut: 1. Jenis Keluaran : AC 2. Kapasitas : 500 kW 3. Tegangan : 220 -260 volt 4. Frekuensi : 50 Hz 5. Tipe : 3 fase 6. Bahan bakar : Solar

7.5 Keperluan Energi Bahan Bakar

Bahan bakar diperlukan untuk generator dan bahan bakar boiler. Untuk bahan bakar generator Nilai bakar solar = 19.860 Btulb Labban,1971 Densitas solar = 0,89 kgltr Perry dkk,1999 Kebutuhan listrik = 262,19884 kW Daya generator = 262,19884 kW x 0,9478 BtudetkW x 3600 detjam = 894.643,42827 Btujam Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = 894.643,42827 19860 x 0,45359 = 99,31327 kgjam = 111,58794 ltrjam Untuk bahan bakar ketel uap Uap yang dihasilkan dari air fresh = 9651,85677 kgjam Panas laten saturated steam 120C = 2704,9506 kJkg Panas yang dibutuhkan ketel = 9651,85677 kgjam  2704,9506 kJkg 1,05506 kJBtu = 24745318.51203 Btujam Efisiensi ketel uap = 75 Panas yang harus disuplai ketel = 24745318.51203 Btujam 0,75 = 32993758.01604 Btujam Jumlah bahan bakar = 32993758.01604 19.860 x 0,45359 = 753,55683 kgjam = 846,69307 ltrjam