Kebutuhan steam uap Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan Listrik

VII-1

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 VII-2 Tabel 7.1. Kebutuhan steam uap Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Deodorizer V-1 688,6542 TOTAL 688,6542 Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperature 200

7.2. Kebutuhan Air

C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 688,6542 kg jam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 dan faktor kebocoran sebesar 10. Perry dan Green, 1999 maka: Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 688,6542 kgjam = 899,2504 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat digunakan kembali, sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 899,2504 = 716,2003 kgjam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 x 899,2504 = 179,85 kgjam 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 = 899,2504 kgjam – 716,2003 kgjam =183,05 kgjam Universitas Sumatera Utara VII-3 2. Air pendingin : Tabel 7.2. Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Peralatan Kebutuhan UapSteam kgjam Kristalizer P-1 a. Tahap cooling b. Tahap chilling 11588,77201 3718,5016 Reaktor R-1 3753,8604 Cooler E-1 3561,343 Cooler E-2 3500,351 Kondensor K-1 761,791 TOTAL 26884,619 3. Air pemanas : tangki penyimpanan CPO F-1 dan mixer = 10339,107 kgjam 4. Kebutuhan air domestik keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan lain-lain diperkirakan 10 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 10 179,85 + 26884,619 + 10339,107 kgjam = 3740,3576 kgjam 5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 dari air kebutuhan pabrik. Metcalf, 1991 = 1 179,85 + 26884,619 + 10339,107kgjam = 374,0357 kgjam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 41521,1693 kgjam Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, sebesar 20 , yaitu : Universitas Sumatera Utara VII-4 = 20 x Kebutuhan air pendingin = 20 x 26884,619 kgjam = 5376,9238 kgjam Jumlah air bekas yang dapat digunakan kembali : =26884,619 kgjam –5376,9238 kgjam = 21507,6952 kgjam 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 = 41521,1693 – 716,2003+ 21507,6952 = 19297,2738 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 41521,1693 = 45673,2862 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 VII-5 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 25 C B.KIMIA 1 Total kesadahan dalam CaCO Mgl 3 150 2 Chloride Mgl 1,3 3 NO 3 Mgl -N 0,2 4 Zat organik dalam KMnO Mgl 4 65 5 SO 4 Mgl - 16 6 Sulfida Mgl - 7 Pospat PO 4 Mgl 0,245 8 Cr Mgl 2+ - 9 NO 3 Mgl - - 10 NO 2 Mgl - - 11 Hardness CaCO 3 Mgl 95 12 pH Mgl 6,6 13 Fe Mgl 2+ 10 14 Mn Mgl 2+ 0,016 15 Zn Mgl 2+ 0,0012 16 Ca Mgl 2+ 63 17 Mg Mgl 2+ 87 18 CO 2 Mgl bebas 132 19 Cu Mgl 2+ 0,0032 Sumber : Lab. Pertamina UP II Dumai, 2005 Universitas Sumatera Utara VII-6 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 VII-7 Dalam hal ini, pH menjaduni 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. 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. Total Kebutuhan air = 45673,2862 kgjam Pemakaian Larutan alum = 50 ppm Pemakaian Larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm Larutan alum AL Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan: 2 SO 4 3 yang dibutuhkan = 50.10 -6 x 45673,2862 kgjam = 1,7814 kgjam Larutan abu soda Na 2 CO 3 yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 45673,2862 kg jam = 0,9619 kgjam Universitas Sumatera Utara VII-8

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. Universitas Sumatera Utara VII-9 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 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 Total kebutuhan air domestic = 3740,3576 kgjam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 Kebutuhan Klorin = 2 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporit = 2: 0,7 kgjam 3740,3576 x 2.10 -6 = 0,0091 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, Universitas Sumatera Utara VII-10 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 : 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 Ca dengan reaksi : 2+ R + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + Mg R 2+ R + H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H + Mn R 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+ 1 . 1 , 17 0032 , 87 63 0012 , 016 , 10 − + + + + + gal gr ppm ppm 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 = = 9,36 grgal Jumlah air yang diolah = 183,05 kgjam = 3 3 3 17 , 264 2731 , kgm 996,24 kgjam 183,05 m gal x jam m = = 72,1448 galjam Universitas Sumatera Utara VII-11 Kesadahan air = 9,36 grgal x 72,1448 galjam x 24 jamhari = 16206,6078 grhari = 16,2066 kghari Jumlah air yang diolah = 72,1448 galjam = 1,2024 galmenit Perhitungan ukuran Kation Exchanger: 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 = 16,2066 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 Jadi, kebutuhan resin = resin 3 kgft 25 kghari 16,2066 = 0,6482 ft 3 Tinggi resin = hari 2 ft 0,7854 ft3hari 0,6482 = 0,8253 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 Waktu regenerasi H 3 2 SO 4 hari kg ft kg x ft 2066 , 16 25 97 , 1 3 3 = = 3,038 hari = 72,9332 jam Universitas Sumatera Utara VII-12 Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 3 3 25 10 ft kg ft lb = 16,2066 kghari x = 6,4826 lbhari = 2,9904 kghari . = 0,1225 kgjam b. Penukar Anion Penukar Anion berfungsi untuk menukar anion negative yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA- 410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB Lorch, 1981. Reaksi yang terjadi : 2ROH + SO 4 2- R 2 SO 4 + 2OH ROH + Cl - - RCl + OH R - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : 2 SO 4 + 2 NaOH NaSO 4 RCl + NaOH NaCl + ROH + 2ROH Air sungai Rokan, Riau mengandung Anion Cl Perhitungan kesadahan Anion - , SO 4 - , dan PO 4 2- 1 grgal = 17,1 ppm sebanyak 1,3 ppm, 16 ppm, dan 0,245 ppm. Tabel 7.2 Total kesadahan Anion = 1 - .gal ppmgr 17,1 ppm 0,245 16 1,3 + + = 1,03 grgal Jumlah air yang diolah = 72,1448 galjam Universitas Sumatera Utara VII-13 Kesadahan air = 1,03 grgal x 72,1448 galjam x 24 jamhari = 1738,4194 grhari = 1,7834 kghari Jumlah air yang diolah = 72,1448 galjam = 1,2024 galmenit Perhitungan Ukuran Anion Exchanger: Dari Tabel 12.3, Nalco,1988, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft - Luas penampang penukar anion = 0,7854 ft 2 - Jumlah penukar anion = 1unit Total kesadahan air = 1,6325 kghari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgft Volume resin yang diperlukan: 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOHft 3 Jadi, kebutuhan resin = resin 3 12 7834 , 1 ft kg hari kg = 0,1486 ft 3 Tinggi resin = hari 2 3 7854 , 1486 , ft hari ft = 0,1892 ft Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft Nalco, 1988 Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 0,7854 ft 2 = 1,96 ft Waktu regenerasi = 3 hari kg ft kg x ft 7834 , 1 12 96 , 1 3 3 = 13,18821hari = 316,519 jam Universitas Sumatera Utara VII-14 Kebutuhan regenerant NaOH = 1,7834 kghari x 3 3 12 5 ft kg ft lb

7.2.4 Deaerator

= 0,7430 lbhari = 0,31 kghari = 0,013 kgjam 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 2 272,1212 kgjam x T keluaran – 30 o C = 1096,4951 kgjam x 310 o C – T keluaran T keluaran = 272,932 o

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

C Kebutuhan bahan kimia : • Al 2 SO 4 3 • Na = 1,7814 kgjam 2 CO 3 • Kaporit = 0,0091 kgjam = 0,9619 kgjam • H 2 SO 4 • NaOH = 0,7430 kgjam = 0,1225 kgjam Universitas Sumatera Utara VII-15

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.3 berikut: Tabel 7.4 Perincian kebutuhan listrik pada unit proses No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya 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 Total 5,96 Universitas Sumatera Utara VII-16 Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik pada unit utilitas No Nama Alat Kode Alat Jumlah Alat unit Jumlah Daya hp 1 Pompa screening L-1 2 1 2 Tangki pelarut alum TP-1 1 0,05 3 Pompa alum L-2 2 0,1 4 Tangki pelarut soda abu TP-2 1 0,05 5 Pompa soda abu L-3 2 0,1 6 Clarifier CL 1 0,25 7 Pompa clarifier L-4 2 1 8 Pompa sand filter L-5 2 1 9 Pompa menara pendingin L-6 2 1 10 Tangki pelarutan kaporit TP-3 1 0,05 11 Pompa kaporit L-7 2 0,1 12 Pompa air domestik L-8 2 0,1 13 Tangki pelarutan H 2 SO TP-4 4 1 0,05 14 Pompa H 2 SO L-9 4 2 0,1 15 Pompa kation L-10 2 0,1 16 Tangki pelarutan NaOH TP-5 1 0,05 17 Pompa NaOH L-11 2 0,1 18 Pompa anion L-12 2 0,1 19 Pompa daerator L-13 2 0,1 Total 5,55 Universitas Sumatera Utara VII-17 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. Penerangan dan Perkantoran 30 6. Perumahan 50 Total 136,36 Total kebutuhan Listrik =136,51 hp Faktor keamanan diambil 5, maka total kebutuhan listrik : = 1 + 0,05 x 136,51 hp = 143,3355 hp = 143,3355 hp x 0,7457 kW = 104,8495 kW Efisiensi Generator 80, maka : Daya output generator = 8 , 8495 , 104 kW = 131,062 kW

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar