Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan bakar
4. Kebutuhan listrik 5. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap Steam
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan kalsium laktat sebagai berikut:
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat
N0
Nama Alat Kebutuhan Uap kgjam
1 Reaktor
3190,6066 2
Netralizer 1339,6544
3 Evaporator –01
50,3338 4
Fermentor 63,3404
5 Tangki Sterilisasi
177,1434 6
Decanter 635,9645
7 Evaporator –02
332,6127 8
Cultur Tank 106578,4170
Total 112376,0727
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 Perry,1992
Total steam yang dibutuhkan = 1,2 x 112376,0727 = 134851,2872 kgjam Diperkirakan 80 kondensat dapat dipergunakan kembali, sehingga
Kondensat dipergunakan kembali = 80 x 134851,2872 = 107881,0298 kgjam Kebutuhan tambahan ketel = 20 x 134851,2872 kgjam = 26970,2574 kgjam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan kalsium
laktat adalah sebagai berikut: •
Air untuk umpan ketel uap = 26970,2574 kgjam •
Air Pendingin
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 7.2 Kebutuhan air sebagai media pendingin
No Nama Alat Jumlah air kgjam 1
Cooler-01 19676,6580
2 Cooler-02
534,8899 3
Cooler-03 6861,5687
4 Cooler-04
979,3161
Total 28052,4327
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, 1992
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: W
e
= 0,00085 W
c
T
2
– T
1
Pers 12-10, Perry, 1992 Dimana:
W
c
= Jumlah air pendingin yang diperlukan
= 28052,4327 kgjam
T
1
= Temperatur air pendingin masuk = 20
o
C = 68
o
F T
2
= Temperatur air pendingin keluar = 40
o
C = 104
o
F Maka : W
e
= 0,00085 x 28052,4327 104 – 86
o
F = 858,4044 kgjam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 dari air pendingin yang masuk kemenara air Perry,1992. Ditetapkan drift loss0, 2, maka:
W
d
= 0,002 x 28052,4327 = 56,1049 kgjam.
Air yang hilang karena blowdown tergantung dari jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus Perry, 1992. Ditetapkan 5 siklus maka:
W
b
=
1 −
S W
c
Perry, 1992 W
b
=
1 5
28052,4327 −
= 7013,1082 kgjam Sehingga air tambahan yang diperlukan = 858,4044 + 56,1049 +7013,1082
= 7927,6175 kgjam •
Air Proses
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 7.3 Kebutuhan air sebagai air proses
N0
Nama Alat Jumlah air kgjam
1 Reaktor
6088,9457 2
Netralizer 15988,2324
3 Decanter
2812,9992
Total 24890,1773
• Air untuk berbagai kebutuhan
Tabel 7.4 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 = 26970,2574 + 7927,6175 + 24890,1773 +210
= 59998,0522 kgjam Sumber air untuk pabrik pembuatan calsium laktat ini berasal dari Sungai Sei
Silau Asahan Bapedalda SUMUT, 2005. Kualitas air Sungai Sei Silau Asahan ini dapat dilihat pada Tabel 7.5, berikut ini:
Tabel 7.5 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
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
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
Organik :
23. Detergen sebagai MBAS
mgL 0,004
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 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
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
7.2.1 Penyaringan Awal Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air . Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan tersaring tampa 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 sreening 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 Bauman, 1971
Total kebutuhan air = 59998,0522 kgjam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm Larutan alum dibutuhkan
= 50 . 10
-6
x 59998,0522 = 2,9998 kgjam Larutan soda abu dibutuhkan = 27 . 10
-6
x 59998,0522 = 1,6199 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
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
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 ClO
2.
Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan kepenyaringan air water treatment system sehingga air yang
keluar merupakan air sehat yang memenuhi syarat – syarat air minum tampa 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
Gordon, 1968 Total kebutuhan kaporit = 20.10
-6
x 2100,7 = 0,006 kgjam
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
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
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 :
Na
2
R + Ca
2+
CaR + 2Na
+
Na
2
R + Mg
2+
MgR + 2 Na
+
Untuk regenerasi dipakai NaCl berlebih dengan reaksi: CaR + 2NaCl
Na
2
R + CaCl
2
MgR + 2NaCl Na
2
R + MgCl
2
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 + SO
2 2-
R
2
SO
4
+ 2 OH
-
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 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, 0,028 ppm, 0,01 ppm, 0,028 ppm, 0,008 ppm, 0,03 ppm, 0,01 ppm, 200 ppm, dan 100 ppm
Tabel 7.5 1 grainsgal = 17,1 ppm
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
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 = 59998,0522 kgjam =
3 3
17 ,
264 23
, 998
59998,0522 m
gal x
m kg
jam kg
= 15879,6301 galjam Kesadahan air = 17,5559 grainsgal x 15879,6301 galjam
= 278781,1984 grainsjam = 278,781 kgrjam = 6690.7488 kgrhari Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = 6690.7488 kgrhari Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh :
- Kapasitas resin = 20 kgrft
3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb NaClft
3
resin Kebutuhan resin =
3
kgrft 20
kgrhari 6690.7488
= 334,5374 ft
3
hari
Tinggi resin = 14
, 3
334,5374 = 106,5406 ft
Volume resin = 106,5406 ft x 3,14 ft
2
= 334,5374 ft
3
Waktu regenerasi = kgrhari
6690.7488 kgrft
20 x
ft 334,5374
3 3
= 1 hari
Kebutuhan regenerant NaCl = 6690.7488 kgrhari
3 3
kgrft 20
lbft 6
= 2007,2246 lbhari = 912,3748 kghari.
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
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
= 102,109 ppm 17,1 = 5,9713 graingal
Jumlah air yang diolah = 15879,6301 galjam Kesadahan air
= 5,9713 graingal x 15879,6301 galjam x 24 jamhari = 2275728,8 grainhari = 2275,7288 kgrhari
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 2275,7288 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 2275,7288
= 189,6440 ft
3
hari
Tinggi resin = 14
, 3
189,6440 = 60,3962 ft
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 60,3962 ft x 3,14 ft
2
= 189,6440 ft
3
Waktu regenerasi = kgrhari
2275,7288 kgrft
12 x
ft 189,6440
3 3
= 1 hari
Kebutuhan regenerant NaOH = 2275,7288 kgrhari x
3 3
kgrft 12
lbft 5
= 79,0183 lbhari = 35,9174 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. 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 Listrik
Berdasarkan Lampiran C dan Lampiran D kebutuhan listrik diperkirakan sbagai berikut:
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
1. Unit Proses = 100 HP
2. Unit utilitas = 150 HP
3. Ruang kontrol dan laboratorium = 40 HP
4. Penerangan dan kantor = 35 HP
5. Bengkel = 40 HP
Total kebutuhan listrik = 365 HP
= 365 hp x 0,7457 kW HP = 272,1805 KW Efesiensi generator 80, maka
Daya output generator = 272,18050,8 = 340,2256 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.
7.4 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,1992
Kebutuhan listrik = 340,2256 KW Daya generator = 340,22560,8
= 425,2820 KW x 0,9478 BtudetkW x 3600 detjam = 1451096,313 Btujam
Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = 1451096,3130,8 x 19860 = 91,3328 lbjam 1,958 lbltr
= 46,6460 ltrjam Untuk bahan bakar ketel uap
Uap yang dihasilkan ketel uap = 134851,2872 kgjam Panas laten steam pada 125
o
C, λ = 551,2225 kkalkg Reklaitis, 1983
= 2187,3909 Btukg Panas yang dibutuhkan = 134851,2872 kgjam x 2187,3909 Btukg
= 294972478,5 Btujam Jumlah bahan bakar = 294972478,5 Btujam 261,573 Btuft
3
= 1127687,026 ft
3
jam 28,32 ltrft
3
= 39819 ltrjam
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
7.5 Unit Pengolahan Limbah