BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES (UTILITAS) DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses (Utilitas) Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian penting yang menunjang berlangsungnya suatu proses dalam suatu pabrik. Unit pendukung proses antara lain : unit penyediaan air (air proses, air pendingin, air sanitasi, air umpan boiler dan air untuk perkantoran dan perumahan), steam, listrik dan pengadaan bahan bakar. Unit pendukung proses yang dibutuhkan pada prarancangan pabrik ini meliputi : 1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air Berfungsi sebagai air proses, air pendingin, air umpan boiler dan air sanitasi untuk air perkantoran dan air untuk perumahan. Proses pendinginan digunakan di Cooling Tower. 2. Unit Penyediaan Steam Digunakan untuk proses pemanasan di reaktor, kristalizer, evaporator dan Heat Exchanger. 3. Unit Penyediaan Bahan Bakar Berfungsi menyediakan bahan bakar untuk Boiler dan Generator 4. Unit Penyediaan Listrik Berfungsi sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses maupun penerangan. Listrik diperoleh dari PLN dan Generator Set sebagai cadangan apabila PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengolahan limbah Berfungsi untuk mengolah limbah pabrik baik yang berupa padat, cair maupun gas.
6. Unit Penyediaan Udara Tekan Berfungsi sebagai penyedia udara tekan untuk menjalankan sistem instrumentasi. Udara tekan diperlukan untuk alat kontrol pneumatik. Alat penyediaan udara tekan berupa kompresor dan tangki udara. 4.1.1. Unit Penyediaan Air dan Pengolahan air ( Water Supply Section ) A. Unit Penyediaan Air Unit penyediaan air merupakan salah satu unit utilitas yang bertugas menyediakan air untuk kebutuhan industri maupun rumah tangga. Unit ini sangat berpengaruh dalam kelancaran produksi dari awal hingga akhir proses. Dalam memenuhi kebutuhan air didalam pabrik, dapat diambil dari air permukaan. Pada umumnya air permukaan dapat diambil dari air sumur, air sungai, dan air laut sebagai sumber untuk mendapatkan air. Dalam perancangan pabrik Magnesium sulfat ini, sumber air baku yang digunakan berasal dari sungai. Pertimbangan menggunakan air sungai sebagai sumber untuk mendapatkan air adalah : 1. Pengolahan air sungai relatif lebih mudah, sederhana, dan biaya pengolahan relatif murah dibandingkan dengan proses pengolahan air laut yang lebih rumit dan biaya pengolahannya yang lebih besar 2. Air sungai merupakan sumber air yang kontinuitasnya relatif tinggi jika dibandingkan dengan air sumur, sehingga kendala kekurangan air dapat dihindari 3. Letak sungai berada tidak terlalu jauh dengan pabrik Air yang diperlukan di lingkungan pabrik adalah untuk : 1. Air untuk proses Hal-hal yang diperhatikn dalam air proses : a. Kesadahan (hardness) yang dapat menyebabkan kerak b. Besi yang dapat menimbulkan korosi c. Minyak yang dapat menyebabkan terbentuknya lapisan film yang mengakibatkan terganggunya koefisien transfer panas serta menimbulkan endapan.
2. Air pendingin Pada ummnya, ada beberapa faktor yang menyebabkan air digunakan sebagai media pendingin, yaitu : a. Air merupakan materi yang dapat diperoleh dalam jumlah yang besar b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi dan tidak terdekomposisi d. Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya temperatur pendinginan 3. Air umpan boiler Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah : a. Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi Korosi disebabkan air mengandung larutan-larutan asam, gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S yang masuk kebadan air b. Zat yang dapat menyebabkan kerak (scale reforming) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat. c. Zat yang menyebabkan foaming dan Priming Foaming
adalah
terbentuknya
gelembung
atau
busa
dipermukaan air dan keluar bersama steam. Air yang diambil kembali dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik dan anorganik dalam jumlah cukup besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. Priming adalah adanya tetes air dalam steam (buih dan kabut) yang menurunkan efisiensi energi steam dan pada akhirnya menghasilkan deposit kristal garam. Priming dapat disebabkan oleh konstruksi boiler yang kurang baik, kecepatan alir yang berlebihan atau fluktuasi tiba-tiba dalam aliran.
4. Air sanitasi Air sanitasi digunakan untuk keperluan kantor dan rumah tangga perusahaan, yaitu air minum, laboratorium, dan lain-lain. Air sanitasi yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat tertentu : a. Syarat fisik : 1). Suhu normal di bawah suhu udara luar 2). Warna jernih 3). Tidak berasa 4). Tidak berbau b. Syarat kimia : 1). Tidak mengandung zat organik maupun anorganik 2). Tidak beracun c. Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri patogen, seperti Salmonella, Pseudomonas, Escherichia coli. B. Unit Pengolahan Air Kebutuhan air pabrik diperoleh dari air sungai dengan mengolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat untuk digunakan. Pengolahan dapat meliputi secara fisik dan kimia. Tahapan – tahapan pengolahan air sebagai berikut: 1. Penyaringan Awal / screen (F-01) Sebelum mengalami proses pengolahan, air dari sungai harus mengalami
pembersihan
awal
agar
proses
selanjutnya
dapat
berlangsung dengan lancar. Air sungai dilewatkan screen (penyaringan awal) berfungsi untuk menahan kotoran-kotoran yang berukuran besar seperti kayu, ranting, daun, sampah dan sebagainya. Kemudian dialirkan ke bak pengendap. 2. Bak pengendap (B-01) Air sungai setelah melalui filter dialirkan ke bak pengendap awal. Untuk mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai yang tidak lolos
dari penyaring awal (screen). Kemudian dialirkan ke bak pengendap yang dilengkapi dengan pengaduk. 3. Bak penggumpal (B-02) Air setelah melalui bak pengendap awal kemudian dialirkan ke bak penggumpal untuk menggumpalkan koloid-koloid tersuspensi dalam cairan (larutan) yang tidak mengendap di bak pengendap dengan cara menambahkan senyawa kimia. Umumnya flokulan yang biasa digunakan adalah Tawas atau alum (Al2(SO4)3) dan Na2CO3. adapun reaksi yang tejadi dalam bak penggumpal adalah : Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2
2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 ... (4.1)
CaSO4 + Na2CO3
Na2SO4 + CaCO3 ..................... (4.2)
4. Clarifier (C-01) Air setelah melewati bak penggumpal air dialirkan ke Clarifier untuk memisahkan/mengendapkan gumpalan-gumpalan dari bak penggumpal. Air baku yang telah dialirkan kedalam clarrifier yang alirannya telah diatur ini akan diaduk dengan agitator. Air keluar clarifier dari bagian pinggir secara overflow sedangkan sludge (flok) yang terbentuk akan mengendap secara gravitasi dan di blow down secara berkala dalam waktu yang telah ditentukan. 5. Bak Penyaring / sand filter (B-03) Air setelah keluar dari clarifier dialirkan ke bak saringan pasir, dengan tujuan untuk menyaring partikel-partikel halus yang masih lolos atau yang masih terdapat dalam air dan belum terendapkan. Dengan menggunakan sand filter yang terdiri dari antrasit, pasir, dan kerikil sebagai media penyaring. 6. Bak Penampung Sementara (B-04) Air setelah keluar dari bak penyaring dialirkan ke tangki penampung
yang
siap
akan
kita
distibusikan
sebagai
air
perumahan/perkantoran, air umpan boiler, air pendingin dan sebagai air proses.
7. Tangki Karbon Aktif (T-01) Air setelah melalui bak penampung dialirkan ke tangki Karbon Aktif (T-01). Air harus ditambahkan dengan klor atau kaporit untuk membunuh kuman dan mikroorganisme seperti amuba, ganggang dan lain-lain yang terkandung dalam air sehingga aman untuk dikonsumsi. Klor adalah zat kimia yang sering dipakai karena harganya murah dan masih mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam setelah pembubuhannya. Klorin dalam air membentuk asam hipoklorit, reaksinya adalah sebagai berikut : Cl2 + H2O
H+ + Cl-
+ HOCl .............................. (4.3)
Asam hipoklorid pecah sesuai reaksi berikut : HOCl + H2O
OCl - + H+ ............................................... (4.4)
Kemudian air dialirkan ke Tangki air bersih (T-02) untuk keperluan air minum dan perkantoran. 8. Tangki air bersih (T-02) Tangki air bersih ini fungsinya untuk menampung air bersih yang telah diproses. Dimana air bersih ini digunakan untuk keperluan air minum dan perkantoran. 9. Tangki Kation Exchanger (T-03) Air dari bak penampung (B-04) berfungsi sebagai make up boiler, selanjutnya air diumpankan ke tangki kation exchanger (T-03). Tangki ini berisi resin pengganti kation-kation yang terkandung dalam air diganti ion H+ sehingga air yang akan keluar dari kation exchanger adalah air yang mengandung anion dan ion H+. Reaksi : Ca (HCO 3 ) 2 Ca 2 H 2 O + 2CO 2 2HR + Mg SO 4 → Mg R 2 + H 2 SO 4 ................. (4.5) Na 2 Cl 2 Na 2 2 HCl
Dalam jangka waktu tertentu, kation resin ini akan jenuh sehingga perlu regenerasi kembali dengan asam sulfat (H2SO4).
Reaksi: Ca Ca Mg R 2 + H 2 SO 4 → 2HR + Mg SO 4 ........................................ (4.6) Na 2 Na 2 10. Tangki Anion Exchanger (T-04) Air yang keluar dari tangki kation exchanger (T-03) kemudian diumpankan ke tangki anion exchanger. Tangki ini berfungsi untuk mengikat ion-ion negatif (anion) yang terlarut dalam air dengan resin yang bersifat basa, sehingga anion-anion seperti CO32- , Cl- , dan SO42akan terikat dengan resin. Reaksi : H2SO4 + 2R4NO
(R4N)2SO4
+ 2H2O ................. (4.7)
Dalam waktu tertentu, anion resin ini akan jenuh, sehingga perlu diregenerasikan kembali dengan larutan NaOH. Reaksi : (R4N)2SO4
+ NaOH
2R4NOH + Na2SO4 .................. (4.8)
Sebelum masuk boiler air diproses dalam unit deaerator dan unit pendingin. 11. Unit Deaerator (DE)
Deaerasi adalah proses pembebasan air umpan boiler dari gasgas yang dapat menimbulkan korosi pada boiler seperti oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2). Air yang telah mengalami demineralisasi (kation exchanger dan anion exchanger) dipompakan menuju
deaerator. Pada pengolahan air untuk (terutama) boiler tidak boleh mengandung gas terlarut dan padatan terlarut, terutama yag dapat menimbulkan korosi. Unit deaerator ini berfungsi menghilangkan gas O2 dan CO2 yang dapat menimbulkan korosi. Di dalam deaerator diinjeksikan bahan kimia berupa hidrazin (N2H2) yang berfungsi untuk mengikat oksigen berdasarkan reaksi : 2 N2 H2 + O 2
2 N2 + 2 H2O ........................................... (4.9)
sehingga dapat mencegah terjadinya korosi pada tube boiler. Air yang keluar dari deaerator dialirkan dengan pompa sebagai air umpan boile ( boiler feed water ). 12. Bak Air Pendingin (B-05) Pendingin yang digunakan dalam proses sehari-hari berasal dari air yang telah digunakan dalam pabrik kemudian didinginkan dalam
cooling tower. Kehilangan air karena penguapan, terbawa udara maupun dilakukannya blow down di cooling tower diganti dengan air yang disediakan di bak air bersih. Air pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang tidak korosif, tidak menimbulkan kerak, dan tidak mengandung mikroorganisme yang bisa menimbulkan lumut. Untuk mengatasi hal tersebut diatas, maka kedalam air pendingin diinjeksikan bahan-bahan kimia sebagai berikut : a. Fosfat, berguna untuk mencegah timbulnya kerak. b. Klorin, untuk membunuh mikroorganisme. Zat dispersant, untuk mencegah timbulnya penggumpalan
C. Kebutuhan Air 1. Kebutuhan air pendingin
Tabel 4.1 Daftar Kebutuhan Air Pendingin No 1.
Nama Alat Kristaliser Jumlah
Kebutuhan Air 128,586.1493 128,586.1493
2. Kebutuhan air steam Suhu steam 120 oC = 248 oF, λ = 2214.70 kj/kg = 952.15 Btu/lb, Tekanan = 29.01 psia
Tabel 4.2 Daftar Kebutuhan Steam Jenuh T : 120 oC No 1 2 3 4 5
Nama Alat Heat Exchanger (E-01) Reaktor Precipitator Evaporator Kristaliser Jumlah
Kebutuhan Steam 68,2041 4,888.7935 1,309.1248 3,291.1451 64.8702 9,622.1377
3. Kebutuhan air untuk sanitasi
Tabel 4.3 Daftar Kebutuhan Air Sanitasi No 1 2 3 4 5 6 7
Penggunaan Karyawan Laboratorium Air untuk Bengkel Poliklinik Taman, kebun, Kantin, mushola, Kebutuhan pemadam Jumlah
Kebutuhan 881.25 20,83 8,33 20,83 500,00 300,00 173,13 1.904,38
Karena digunakan sistem sirkulasi, maka make up water yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Air pendingin hilang Make up air pendingin Wm
= We +Wd +Wb
(Perry's pers.12-9)
Data-data umpan dan aliran cooling tower : Suhu air masuk cooling tower = 40 °C
= 104 °F
Suhu air keluar cooling tower = 30 °C
= 86 °F
Range suhu
= 30 °C
= 86 °F
Jumlah air yang didinginkan
= 130.064,69 kg/jam
Densitas air
= 62.5 lb/ft³
Digunakan air pendingin dengan relatif humidity rata-rata 70%. Dry bulb temperatur (TDB)
= 86 °F
Wet bulb temperatur (TWB)
= 75 °F
Dari tabel 17.2, Kern diperoleh : Humidity
= 0.022 lb H2O/lb udara kering
Suhu rata-rata udara keluar
= (104+86)/2 = 95 °F
Aliran udara keluar pada suhu 95 °F = 0.04738 lb H2O/lb udara kering Maka setiap udara kering membawa H2O sebanyak = 0,04738-0,022 = 0.025 lb H2O/lb udara kering Wc
= laju massa air masuk menara pendingin
130.064, 69 Kg / jam 1000kg / m3
Wc
= 130,0647 m³/jam
Wc
= 572,61 gall/menit (gpm)
Dari Evans, vol. 2, hal. 100, disebutkan bahwa setiap penurunan suhu 10°F, banyaknya air yang hilang karena penguapan sebanyak: 104 − 86 × 1 × Vap = 286.740, 61 lb/jam 10 100 Vap = = =
5.161,331 lb/jam 86,022 lb/menit 2.341,380 kg/jam
Untuk inducted draft cooling tower setiap 8.000 ft³/menit, yang masuk
cooling tower dibutuhkan tenaga fan sebesar 1 Hp (Evans, hal. 101, vol. 2) Jadi, udara yang harus dipindahkan oleh fan sebesar : 86 , 022 lb / jam Massa udara = 0 , 0254 / bH 2 O / lbudara ker ing
= 3.389,87 lb udara/menit Air yang terikut di dalam udara : We = 0.04738 lb H2O/lb udara x 3.389,87 lb/menit = 86,0222 lb/menit
= 189,64 kg/menit = 3,1607 kg/jam Air yang dibuang untuk menurunkan konsentrasi padatan dalam air sirkulasi, Wb (blow down) =
We siklus - 1
(Perry's persamaan 12-12)
Siklus berkisar 3 - 5, diambil 4 putaran Wb
= 63,21 kg/menit = 3.792,87 kg/jam
Make up cooling tower = 2.341,1797 + =
3,1607 +
3.792,87
6.137,2056 kg/jam
2. Air Umpan Boiler yang hilang Asumsi : massa air umpan boiler yang menjadi steam 80 %. air umpan boiler
= 26,516.2254 lb/jam = 12,027.7510 kg/jam
Jumlah air make up yang digunakan untuk menyediakan steam sebesar 20% Massa air make up boiler
= (0.2 x 26,516.2058) lb/jam = 5,303.24 lb/jam = 2,405.55 kg/jam
* Air yang menguap adalah 5% dari kebutuhan air di boiler Air yang menguap = 5% = 5% x12,027.7510 kg/jam = 601.3875 kg/jam * Blowdown pada boiler adalah 15% dari kebutuhan air boiler Blowdown
= 15% = 15% x 12,027.7510 kg/jam = 1,804.1626 kg/jam
Kebutuhan total air untuk steam
= kebutuhan air di boiler + make up = 12,027.7510
+
= 14.433,30 kg/jam
+
2,405.55
Jadi total kebutuhan air yang disuplai dari tamgki air = air untuk sanitasi (perkantoran dan pabrik) + make up air pendingin + make up air umpan boiler + air proses di RDVF) = (1.904,38+ 6.137,2056 + 14.433,30+ 4,165.69) kg/jam = 14.612,72 kg/jam Untuk menjaga adanya kebocoran saat distribusinya, make up air dilebihkan sebanyak 10%, sehingga air yang akan diambil dari air sungai saat dipompakan adalah sebesar 17.550,1722
kg/jam atau
sekitar 30.000 kg/jam.
4.1.2. Unit Penyediaan Steam 1. Perhitungan kapasitas boiler Q
= Ms. λ
Dimana : Ms = Massa steam yang dihasilkan (kg/jam)
λ
= Enthalpi steam pada T dan P tertentu (btu/kg)
Dari steam tabel (Smith-vanness, App. F), Suhu steam 120 oC = 248 oF,
λ = 2.214,70 kj/kg = 952,15 Btu/lb Misal : Massa air umpan boiler yang menjadi steam 80 % Q
= Massa air x CpL (T – To) + 0,8 ⋅ M air ⋅ λ
Massa air =
massa steam 0,8
= 130.064,69kg/jam 0,8 = 162.580,8625 kg/jam = 358.423,4182 lb/jam Over design 20% sehingga menjadi
= 195.097,035 kg/jam = 430.108,1019 lb/jam
CpL = 1,00 Btu/lb 0F; pada suhu rata-rata 75 0C = 167 0F
Panas penguapan (λ ) pada suhu 1200C
= 952.15 Btu/lb = 2,214,546.41 J/Kg
Beban panas boiler - Panas sensible air dari T1 sampai T2 Q1 =
m x CpL x (T2 - T1)
= 1,1711E+08 J/jam - Panas Laten Pada T2
Q2 =
mxλ
= 3,8356E+10 J/jam - Panas Total
Q
=
Q1 + Q2
= 3,8473E+10 J/jam = 3,6467E+07 Btu/jam 2. Perhitungan luas penampang perpindahan panas (A) konversi panas menjadi daya (Hp), Q = 3,6467E+10 joule/jam x
0,7457 Hp 1 kWh x 6 1 kW 3,6 x10 joule
= 227.31 Hp, effisiensi 85% sehingga menjadi = 193.21 Hp Ditentukan luas bidang pemanasan adalah 10 ft2/Hp, sehingga: A = 10 ft2/Hp x 193.21Hp = 1932. 12 ft2 4.1.3. Unit Penyediaan Listrik
Unit ini berfungsi untuk memenuhi kebutuhan listrik di seluruh area pabrik, pemenuhan kebutuhan listrik dipenuhi oleh PLN dan sebagai cadangan adalah generator set untuk menghindari gangguan yang mungkin terjadi pada PLN. Kebutuhan listrik dapat dibagi : a. Listrik untuk keperluan proses b. Listrik untuk utilitas
c. Listrik untuk penerangan dan AC d. Listrik untuk laboratorium dan bengkel e. Listrik untuk instrumentasi 1. Listrik untuk keperluan proses a. peralatan proses Tabel 4.4 Konsumsi listrik untuk Keperluan Proses
Nama alat
Power (HP)
Jumlah
∑power (HP)
Belt conveyor
1
1
1
Bucket elevator
0.5
1
0.5
Blower-01
3
1
3
Pengaduk Reaktor
60
1
60
Pengaduk precipitator
25
1
25
Pompa-01
7
2
14
Pompa-02
0.5
2
1
Pompa-03
0.5
2
1
Pompa-04
0.5
2
1
Pompa-05
0.5
2
1
Pompa-06
0.5
2
1
Pompa-07
0.5
2
1
Jumlah
109.5
Diketahui 1 HP
= 0.7457 KW
Power yang dibutuhkan
= 109, 5 x 0.7457 KW = 81.6542 KW
b. Peralatan utilitas Tabel 4.5. Konsumsi listrik untuk Unit Pendukung Proses (Utilitas)
Nama ALat
Power(HP)
Jumlah
∑power (HP)
Pompa-01
2
2
4
Pompa-02
2
2
4
Popma-03
1
6
6
Pompa-04
1
6
6
Pompa-05
0.5
6
3
Pompa-06
0.5
2
1
Pompa-07
0.5
2
1
Jumlah
25
Diketahui 1 HP
= 0.7457 KW
Power yang dibutuhkan
= 25 x 0.7457 KW = 18.6425 KW
2. Listrik untuk keperluan alat kontrol dan penerangan Listrik untuk AC diperkirakan 5000 W
= 5 KW
Listrik untuk penerangan dperkirakan
=100 KW
3. Listrik untuk laboratorium dan bengkel Listrik untuk laboratorium dan bengkel diperkirakan = 40 KW 4. Listrik untuk instrumentasi Listrik untuk instrumentasi diperkirakan Jumlah kebutuhan listrik total
=
5 KW
= 514 KW
Emergency generator yang digunakan mempunyai efffisiensi 80%
Maka input generator =
= 642,8629 KW
Ditetapkan input generator
= 650 KW
Spesifikasi generator Tipe
= AC Generator
Kapasitas
= 650 KW
Tegangan
= 220/360volt
Effisiensi
= 80%
Frekuensi
= 50 HZ
Bahan Bakar = solar 4.1.4. Unit Penyediaan Bahan bakar
1. Untuk menjalankan generator tersebut digunakan bahan bakar:
Jenis bahan bakar
= solar
Heating value
= 19 448 Btu/ lb
Effisiensi bahan baker
= 80%
Sg. Solar
= 0, .8691
Kapasitas input generator
= 450 KW
Kebutuhan solar
= 3.2144 m3/jam
2. Bahan yang digunakan untuk boiler
Jenis bahan bakar
= solar
Heating value
= 19 448 Btu/lb
Densitas
= 0.8691 lb/ft3
Kebutuhan solar
= 0.98m3/jam = 23.47liter/hari
3. Tangki bahan bakar
Fungsi
: Menampung bahan bakar solar untuk generator
Jenis
: Tangki silinder horisontal
Kebutuhan solar =
4.19 m3/hari
Waktu tinggal = 1 minggu Tangki dirancang dengan over design 10% dengan D/H = 1
Vt =
π 4
x D2 x H
Vt = 1,1 x 4.19 m3/jam x 24 jam/hari x 7 hari = 774.7495 m3 D3 =
4 x 774.7495 .
π
D = 7.9023 m H = 7.9023 m
Spesifikasi Alat Utilitas 1. Filter a. Kode b. Fungsi
: F-01 : Menyaring kotoran-kotoran yang berukuran kecil maupun
besar c. Lebar
: 15 ft
d. Panjang : 10 ft e. Diameter : 0,01 m
2. Bak Pengendap Awal a. Kode
: B-01
b. Fungsi
: Menampung
air
yang
berasal
dari
air
sungai
dan
mengendapkan kotoran yang terbawa (ukuran besar) yang tidak tersaring pada saringan kasar dengan waktu tinggal 5 jam. c. Bahan
: Beton
d. Jenis
: Persegi panjang
e. Volume
: 164,5
m3
f. Lebar
: 3,45
m
g. Panjang
: 6,90
m
h. Tinggi
: 6,90
m
3. Bak Penggumpal a. Kode
: B-02
b. Fungsi
: Menyaring dan menggumpalkan kotoran yang terikut dengan waktu tinggal 24 jam
c. Bahan
: Beton
d. Jenis
: Persegi panjang
e. Volume : 13,26
m3
f. Panjang
: 2,98
m
g. Tinggi
: 1,49
m
h. Lebar
: 2,98
m
4. Clarifier a. Kode
: C-01
b. Fungsi
: Mengendapkan partikel-partikel halus yang ada dalam air tanah dengan waktu tinggal 12 jam
c. Bahan
: Beton
d. Jenis
: Silinder horisontal
e. Volume
: 397,71
m3
f. Diameter
: 10,04
m
g. Tinggi
: 5,02
m
5. Bak Penyaring / Sand Filter a.
Kode
b. Fungsi
: B-03 : Menyaring partikel-partikel halus yang belum terendapkan di Clarifier.
c.
Bahan
: Beton
d. Jenis
: Graving Sand Filter
e.
Volume
: 9,8738 m3
f.
Lebar
: 0,52
m
g. Panjang
: 1,04
m
h. Tinggi
: 0,52
m
6. Bak Penampung Sementara a. Kode
: B–04
b. Fungsi
: Menampung air yang berasal dari bak penyaringan
c. Bahan
: Cast Steel
d. Jenis
: Persegi panjang
e. Volume
: 32,77 m3
f. Tinggi
: 2,54
m
g. Panjang
: 5,08
m
h. Lebar
: 2,54
m
7. Tangki Karbon Aktif a. Kode
: T-01
b. Fungsi
: Membersihkan air dari bau dan rasa yang kurang sedap
c. Jenis
: Persegi panjang
d. Volume
: 0,2508 m3
e. Tinggi
: 1.09
m
f. Diameter
: 0,54
m
8. Tangki Air Bersih a. Kode
: T-02
b. Fungsi
: Menampung air bersih untuk perkantoran
c. Jenis
: Persegi panjang
d. Volume
: 249,30
m3
e. Tinggi
: 10,83
m
f. Diameter : 5,42
m
9. Bak Penampung Air Pendingin a. Kode
: B-05
b. Fungsi
: Menampung air untuk sistem pendingin.
c. Jenis
: Persegi panjang
d. Volume
: 70,77
m3
e. Lebar
: 2,61
m
f. Panjang
: 5,21
m
g. Tinggi
: 2,61
m
10. Cooling Tower a. Kode
: CT-01
b. Fungsi
: Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan.
c. Jenis
: Induced draft packed cooling tower
d. Luas
: 33,39 m2
e. Panjang
: 4,88
m
11. Pompa 11.1. Pompa 1 a. Kode
: P-01
b. Fungsi
: Memompa air sungai menuju ke bak pengendap awal.
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pump
e. Jumlah
: 2 buah
f. Kapasitas
: 30,1438 m3/jam
g. BHP teoritis : 0,9046 Hp h. BHP actual
: 1,0643 Hp
i. Power motor : 2
Hp
11.2. Pompa 2 a. Kode
: P-02
b. Fungsi
: Memompa air pendingin dari bak penampung air
sementara ke bak air pendingin c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pump
e. Jumlah
: 2 buah
f. Kapasitas
: 64,6012 m3/jam
g. BHP teoritis
: 1,1405 Hp
h. BHP actual
: 1,5207 Hp
i. Power motor : 2 Hp 11.3. Pompa 3 a. Kode
: P-03
b. Fungsi
: Memompa air pendingin dari bak penampung air
pendingin ke sistem pendingin c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pompa
e. Jumlah
: 6 buah
f. Kapasitas
: 2,1534 m3/jam
g. BHP teoritis
: 0.4697
Hp
h. BHP actual
: 0.7828
Hp
i. Power motor
:1
Hp
11.4. Pompa 4 a. Kode
: P-04
b. Fungsi
: Memompa air dari Cooling Tower ke bak air pendingin
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pompa
e. Jumlah
: 6 buah
f. Kapasitas
: 2,1534 m3/jam
g. BHP teoritis
: 0.4658 Hp
h. BHP actual
: 0.7763 Hp
i. Power motor
: 1
Hp
11.5. Pompa 5 a. Kode
: P-05
b. Fungsi
: Memompa air ke anion exchanger
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pompa
e. Jumlah
: 2 buah
f. Kapasitas
: 3,3013 m3/jam
g. BHP teoritis
: 0,1753 Hp
h. BHP actual
: 0,2505 Hp
i. Power motor
: 0.5
Hp
11.6. Pompa 6 a. Kode
: P-06
b. Fungsi
: Memompa air dari anion exchanger ke tangki
penampung air boiler.
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pompa
e. Jumlah
: 2 buah
f. Kapasitas
: 3,3013 m3/jam
g. BHP teoritis
: 0,1353 Hp
h. BHP actual
: 0,2081 Hp
i. Power motor
: 0,5
Hp
11.7. Pompa 7 a. Kode
: P-07
b. Fungsi
: Memompa air ke tangki deaerator.
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Centrifugal pump
e. Jumlah
: 2 buah
f. Kapasitas
: 1,2085 m3 /jam
g. BHP teoritis : 0,0264 Hp h. BHP actual
: 0,0439 Hp
i. Power motor : 0,5
Hp
12. Tangki umpan boiler a. Kode
: T-05
b. Fungsi
: Menampung make-up untuk umpa boiler .
c. Jenis
: Tangki silinder horisontal
d. Jumlah
: 1 buah
e. Bahan
: Stainless Steel
f. Waktu tinggal : 12 jam g. Volume
: 581,7454 m3
h. Diameter
: 11,40
m
i. Tinggi
: 5,70
m
13. Tangki Deaerator a. Kode
:
T-03
b. Fungsi
: Menghilangkan gas CO2 dan O2 yang terikat dalam feed water yang dapat menyebabkan korosi atau karat pada boiler
c. Bahan
: Stainless Steel
d. Waktu tinggal : 24 jam e. Jenis
: Tangki silinder tegak
f. Volume
: 3,67 m³
g. Diameter
: 1,33 m
h. Tinggi
: 2,65 m
14. Tangki anion exchanger a. Kode
: T-03
b. Fungsi
: Menghilangkan mineral atau kesadahan dari air sebesar yang disebabkan oleh anion seperti Cl-, dan SO4- sehingga dapat
menimbulkan
kerak
yang
pada
akhirnya
mengakibatkan perpindahan panas akan tertahan dan menyumbat aliran pada plat. c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Tangki silinder tegak
e. Volume
: 42,42 ft³
f. Tinggi
: 12 ft
(0.4176 m )
15. Tangki kation exchanger a. Kode
: T-03
b. Fungsi
: Menghilangkan mineral atau kesadahan dari air sebesar yang disebabkan oleh kation seperti Ca, Mg dan Na sehingga dapat menimbulkan kerak yang pada akhirnya
mengakibatkan perpindahan panas akan tertahan dan menyumbat aliran pada plat c. Bahan
: Stainless Steel
d. Jenis
: Tangki silinder tegak
e. Volume
: 42,42 ft³
f. Tinggi
: 12 ft
(0.4176 m )
4.1.5. Unit Pengolahan Limbah Untuk pengolahan limbah pada perancangan pabrik Magnesium sulfat ini bertujuan untuk mengolah dan memeriksa limbah atau cemaran yang dihasilkan agar memenuhi peraturan pemerintah atau tidak membahayakan lingkungan. Adapun limbah yang dihasilkan dari pabrik Magnesium Sulfat ini berupa limbah cair, limbah padat dan limbah padat, yaitu:
Tabel 4.6 Klasifikasi Limbah dan Peanganannya No
Jenis limbah
Asal
Jumlah
Penanganan
(kg/jam) 1.
Limbah Cair
- Air Domestik yang
1,731.2500 Air buangan ini tampung
berasal dari toilet dan air
kemudian
perkantoran
unit
- Flash drum (RDVF) - Blow down cooling tower
3,124.1933
diolah
stabilisasi
dalam dengan
menggunakan lumpur aktif,
13,005.1065 aerasi dan injeksi klorin, dimana klorin berfungsi sebagai disinfektan untuk membunuh mikroorganisme
yang
menimbulkan penyakit.
2.
Limbah padat
berupa padatan tersaring
Limbah padat ditampung
yang berasal dari filter
dalam
(RDVF)
penampung
- MgCO3 - SiO2 - CaO - Fe2+ - MgSO4.H2O - Fe2O3 3.
Limbah gas
- Berasal dari Reaktor yang berupa CO2
2,074.8990 8.3490
dijual
suatu
bak kemudian
sebagai
produk
samping ke industri lain.
17.8553 3.2995 533.3229 0,5172
762.2778
Limbah gas yang berupa CO2 kemudian ditampung kemudian dijual ke industri lain untuk dioleh menjadi es kering.
4.2. Laboratorium Laboratorium merupakan bagian yang sangat penting dalam menunjang kelancaran proses produksi dan menjaga mutu produk. Sedangkan peran yang lain adalah pengendalian pencemaran lingkungan, baik udara maupun limbah cair. Laboratorium kimia merupakan sarana untuk mengadakan penelitian bahan baku, proses maupun produksi. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan dan menjaga kualitas atau mutu produksi perusahaan. Analisa yang dilakukan dalam rangka pengendalian mutu meliputi analisa bahan baku, analisa proses, dan analisa kualitas produk. Tugas laboratorium antara lain : 1. Memeriksa bahan baku yang akan digunakan dalam pabrik 2. Menganalisa dan meneliti produk yang akan dipasarkan
3. Memeriksa kadar zat-zat yang dapat menyebabkan pencemaran pada buangan pabrik Laboratorium melaksanakan kerja selam 24 jam sehari dibagi dalam kelompok kerja shift dan non shift. 1. Kelompok kerja non shift Kelompok kerja ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen yang diperlukan oleh laboratorium dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift. Tugas kelompok non shift : a. Menyiapkan reagen untuk analisa laboratorium b. Menganalisa bahan baku , bahan penolong, dan hasil produksi c. Melakukan analisa bahan buangan penyebab polusi lingkungan d. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran proses produksi 2. Kelompok kerja shift Kelompok kerja ini melakukan tugas pemantauan dan analisa-analisa rutin terhadap proses produksi, dalam melaksanakan tugasnya kelompok ini menggunakan sistem bergilir yaitu kerja shift 24 jam sehari, masingmasing bekerja selama 8 jam yaitu : a. Shift I
: jam 07.00 – 15.00
b. Shift II
: jam 15.00 – 23.00
c. Shift III
: jam 23.00 – 07.00
Tugas kelompok ini di laboratorium adalah melakukan analisa atau pemantauan kualitas terhadap bahan baku dan bahan pembantu yang digunakan serta pemantauan selama proses berlangsung. Beberapa tugas pokok kelompok ini antara lain : a. Melakukan pemantauan terhadap performance proses produksi dengan melakukan analisa terus-menerus terhadap pencemaran lingkungan
b. Melakukan pemantauan/analisa terhadap mutu air dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi
4.2.1. Program kerja laboratorium Dalam upaya pengendalian mutu produk pabrik Magnesium sulfat ini mengoptimalkan aktivitas laboratorium untuk pengujian mutu. Untuk mempermudah pelaksanaan program kerja laboratorium, maka laboratorium di pabrik dibagi tiga bagian : 1. Laboratorium pengamatan Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan analisa secara fisika terhadap semua aliran yang berasal dari proses produksi maupun tangki serta mengeluarkan “Certificate of Quality” untuk menjelaskan spesifikasi hasil pengamatan. Jadi pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku dan produk akhir. 2. Laboratorium analitik Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat-sifat dan kandungan kimiawi bahan baku dan produk akhir. 3. Laboratorium penelitian pengembangan lingkungan Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan penelitian dan pengembangan terhadap permasalahan yang berhubungan dengan kualitas material dalam proses untuk meningkatkan hasil akhir. Sifat dari laboratorium ini tidak rutin dan cenderung melakukan penelitian hal-hal yang baru untuk keperluan pengembangan.
4.2.2. Penanganan sampel Dalam menganalisa harus diperhatikan jenis sampel yang akan diambil. Untuk melakukan analisa dalam bentuk cairan, maka terlebih dahulu sampel harus didinginkan bila sampel yang dianalisa panas. Untuk cairan yang berbahaya, pengambilan sampel dilakukan dengan alat yang dapat melindungi diri dari bahaya yang bisa ditimbulkan.
4.2.3. Prosedur analisa Laboratorium mempunyai tugas analisa terhadap proses dalam pabrik dan unit pendukung proses. a. Proses dalam pabrik 1). MgCO3, H2SO4 masuk silo dan tangki penyimpan, analisa ini meliputi : warna, densitas, kemurnian, viskositas 2). Produk keluar Reaktor 3). Produk keluar Precipitator 4). Filtrat keluar Rotary Drum Filter 5). Cairan keluar dari Evaporator 6). Kristal keluar Kristalizer 7). Kristal dan cairan keluar Centrifuge 8). Kristal keluar Rotary Dryer b. Unit pendukung proses Analisa untuk utilitas meliputi : 1. Air lunak proses kapur dan air proses penjernihan, yang dianalisa pH, SiO2, Ca sebagai CaCO3, sulfur sebagai SO4-, Chlor, sebagai Cl2, dan zat padat terlarut 2. Air bebas mineral, analisis sama dengan penukar ion 3. Boiler Feed Water, yang dianalisa pH, jumlah CO2 terlarut dan kadar Fe 4. Air dalam boiler, yang dianalisa pH, jumlah zat padat terlarut, kadar Fe, kadar CaCO3, SO3, PO42-, SiO2 5. Air minum yang dihasilkan dianalisa pH, chlor, kekeruhan
4.3. Keselamatan dan Kesehatan Kerja Keselamatan kerja merupakan hal penting bagi perlindungan tenaga kerja yang berkaitan dengan alat kerja, mesin, bahan dan proses pengolahan, tempat kerja, lingkungannya serta cara pengerjaannya.
Tujuan keselamatan kerja : 1. Melindungi
tenaga
kerja
dalam
melakukan
pekerjaan
untuk
kesejahteraan hidup dan meningkatkan produksi 2. Menjamin keselamatan orang lain yang berada di lingkungan kerja 3. Memelihara sumber produksi dan dipergunakan secara aman di lingkungan kerja Untuk
pelaksanaan
program
keselamatan
kerja,
disediakan
perlengakapan pakaian seragam kerja untuk tiap-tiap karyawan. Selain itu perusahaan juga menyediakan alat-alat pelindung diri yang disesuaikan dengan kondisi dan jenis pekerjaan. Peralatan Safety (Safety Equipment) harus dipakai oleh setiap karyawan yang berada di plant atau daerah proses. Perlengkapan safety yang harus dipakai : 1. Sepatu safety 2. Safety Goggle (kacamata safety) 3. Ear muff/Ear plug, yaitu penutup telinga yang dipakai untuk mengurangi suara bising dari mesin 4. Safety Helmet, yaitu lat pelindung kepala 5. Masker, yaitu penutup hidung dan mulut untuk menyaring udara yang dihisap 6. Breathing apparatus, yaitu alat bantu pernafasan dimana dipakai jika udara sekeliling kotor sekali atau beracun Adapun tindakan pencegahan yang dilakukan oleh perusahaan antara lain : a. Penyediaan alat pencegah kebakaran dan kebocoran b. Pemberian penerangan, latihan, dan pembinaan agar setiap pekerja yang ada di tempat dapat mengetahui cara melakukan penceghan jika terjadi kecelakaan, kebakaran, peledakan, dan kebocoran pipa yang berisi zat berbahaya c. Pemberian penerangan mengenai pertolongan pertama pada kecelakaan
Al2(SO4)3.18 H2O
Na2CO3
T-01
B-01 F-01
P-01
Klorin
B-02
T-02
Keterangan : F-01 B-01 B-02 C-01 B-03 B-04 B-05 CT DE T-01 T-02 T-03 T-04 T-05 T-06 T-07 T-08 T-09 T-10 BO P 01-07
= Filter = Bak pengendap awal C-01 = Bak penggumpal = Clarifier = Bak penyaring = Bak penampung sementara = Bak air pendingin = Cooling tower = Deaerator = Tangki karbon aktif = Tangki Klorin = Tangki air bersih = Tangki Kation exchanger = Tangki Anion exchanger = Tangki penampung air boiler = Tangki H2SO4 = Tangki NaOH = Tangki N2H4 = Tangki Air Proses = Boiler = Pompa
T-03
B-03
Ka kantor dan perumahan
Sistem Pendinginan
CT
B-04
B-05
P-02
Blow Down P-03
P-04 Kondensat
H2SO4
Sistem Pemanas
Steam jenuh
NaOH
T-07
T-08
N2H4
T-09
DE BO
T-04
T-05 T-06 P-07 P-05
T-10
Gambar 4.1 Unit Pengolahan Air
DE
P-06
Ke Alat Proses
Blow Down
