IX-1 BAB IX UTILITAS Unit utilitas memegang peranan sangat penting dan harus ada dalam perancangan suatu pabrik. Utilitas merupakan salah satu bagian dari Unit Produksi yang menunjang kegiatan operasi pabrik, yang mempunyai tugas menyediakan kebutuhan-kebutuhan rutin yang diperlukan oleh kegiatan operasi seperti energi steam, listrik dan air. Tugas dan tanggung jawab bagian Utilitas adalah : a. Mengamankan dan menjaga kesinambungan proses produksi dengan memberikan sumber tenaga yang handal. b. Memberikan pelayanan pasokan steam, listrik, dan air untuk kebutuhan operasional pabrik, dan kebutuhan perumahan komplek, serta kebutuhan air pendingin. Pada perancangan pabrik Anilin ini penyediaan unit utilitas meliputi: 1. Unit penyediaan steam (boiler) 2. Unit penyediaan air 3. Unit pembangkit listrik 4. Unit bahan bakar 5. Unit pengolahan limbah 9.1. Unit Penyediaan Steam (Boiler) 9.1.1. Kebutuhan Steam
48
Embed
Bab Ix. Utilitas Prarancangan Pabrik Anilin dari Nitrobenzene
Utilitas Prarancangan Pabrik Anilin dari Nitrobenzene
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
IX-1
BAB IX
UTILITAS
Unit utilitas memegang peranan sangat penting dan harus ada dalam
perancangan suatu pabrik. Utilitas merupakan salah satu bagian dari Unit
Produksi yang menunjang kegiatan operasi pabrik, yang mempunyai tugas
menyediakan kebutuhan-kebutuhan rutin yang diperlukan oleh kegiatan operasi
seperti energi steam, listrik dan air. Tugas dan tanggung jawab bagian Utilitas
adalah :
a. Mengamankan dan menjaga kesinambungan proses produksi dengan
memberikan sumber tenaga yang handal.
b. Memberikan pelayanan pasokan steam, listrik, dan air untuk kebutuhan
operasional pabrik, dan kebutuhan perumahan komplek, serta kebutuhan air
pendingin.
Pada perancangan pabrik Anilin ini penyediaan unit utilitas meliputi:
1. Unit penyediaan steam (boiler)
2. Unit penyediaan air
3. Unit pembangkit listrik
4. Unit bahan bakar
5. Unit pengolahan limbah
9.1. Unit Penyediaan Steam (Boiler)
9.1.1. Kebutuhan Steam
Pada perancangan ini steam yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan
panas pada alat-alat penukar panas dan reaktor. Steam yang dibutuhkan
dihasilkan oleh boiler dengan menggunakan boiler feed water sebagai umpannya.
Kebutuhan steam pada pabrik Anilin dapat dilihat pada Tabel 9.1.
IX-2
Tabel 9.1 Kebutuhan Steam untuk Pemanas
No Nama Alat Kode Alat Jumlah Steam (kg/jam)
1. Heater-01 E-111 1846.0647
2. Vaporizer E-122 5588.8759
3. Heater-02 E-124 1651.1806
4. Heater-03 E-312 679.7555
5. Reboiler 3-325 4548.8189
Total 14414.6956
Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 300°C
dan tekanan 84,7 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 14414.6956
kg/jam. Tambahan untuk faktor keamanan dan kebocoran sebesar 10%, sehingga
total steam yang dibutuhkan adalah 15856.1652 kg/jam.
9.1.2. Spesifikasi Peralatan Penyediaan Steam
Nama Alat = Ketel Uap (Boiler)
Kode = Q-280
Fungsi = Menghasilkan steam
Tipe = Water tube boiler
Jumlah steam = 14414.6956 kg/jam
Jumlah air umpan boiler = 15856.1652 kg/jam
Bahan Bakar = Diesel oil
Power boiler = 1000 HP
Efisiensi pembakaran = 85%
Jumlah bahan bakar = 424.6075 liter/jam
Jumlah tube (Nt) = 133 buah
Spesifikasi tube boiler
Nominal Pipe size = 24in
Luas Permukaan / P.tube = 6.283 ft2/ft
Panjang tube = 12 ft
IX-3
9.2. Unit penyediaan Air
9.2.1. Kebutuhan Air Pabrik
Kebutuhan air pada pabrik Anilin ini adalah untuk keperluan berikut:
9.2.1.1. Air Pendingin
Air digunakan sebagai media pendingin untuk alat-alat perpindahan panas
dalam hal ini kondensor dan cooler.
Tabel 9.2. Kebutuhan Air Pendingin
No Nama Alat Kode Alat Jumlah Air Pendingin (kg/jam)
1. Reaktor R-210 469.5695
2. Kondensor Parsial E-211 49587.2950
3. Cooler-01 E-212 17869.2979
4. Kondensor E-321 262.3901
5. Cooler-02 E-326 44635.5979
Total 112824.1504
Kebutuhan air pendingin pada keseluruhan pabrik adalah 112824.1504
kg/jam. Dengan mempertimbangkan faktor keamanan dan kebocoran, makan
diinginkan jumlah air pendingin yang harus disediakan 10% lebih besar
dibandingkan dengan kebutuhan normal. Sehingga jumlah air pendingin yang
disediakan sebanyak :
Air yang disirkulasi =90
x 112824.1504100
= 124106.5654 kg/jam
Sehingga, air yang harus ditambahkan (make up water) sebesar:
= 124106.5654 – 99285.25234 = 24821.3131 kg/jam
Pemilihan air sebagai media pendingin berdasarkan pertimbangan :
- Dapat diperoleh dalam jumlah yang berlimpah
- Mudah dalam pengolahan dan pengaturannya
- Kemampuan menyerap panas per satuan volume cukup tinggi.
- Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya
temperatur pendinginan.
IX-4
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada penggunaan air sebagai media
pendingin antara lain :
- Kesadahan (hardness) yang dapat menyebabkan kerak.
- Oksigen terlarut yang dapat menimbulkan korosi.
- Minyak, penyebab terganggunya film corrosion inhibitor, menurunkan heat
transfer coeffisien, dapat menjadi makanan mikroba sehingga menimbulkan
endapan.
9.1.2.2. Air Umpan Boiler
Boiler sebagai penghasil steam membutuhkan air dengan persyaratan
tertentu sebagai umpannya. Persyaratan untuk Boiler Feed Water (BFW) adalah :
- Tidak menimbulkan kerak pada kondisi steam yang dikehendaki maupun
pada tube heat exchanger, jika steam digunakan sebagai pemanas. Hal ini
akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi, bahkan bisa mengakibatkan
boiler tidak beroperasi sama sekali. Pembentukan kerak (scale reforming)
disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa
garam-garam karbonat dan silikat.
- Bebas dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi terutama gas O2, CO2,
H2S.
- Tidak menyebabkan foaming. Air yang diambil kembali dari proses
pemanasan biasa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat
organik dan anorganik dalam jumlah cukup besar. Efek pembusaan terjadi
pada alkalitas tinggi.
Air yang dibutuhkan untuk umpan boiler adalah 15856.1652 kg/jam.
9.1.2.3. Air Sanitasi
Menurut standar WHO, kebutuhan air sanitasi per orang adalah 120 L/jam.
Kebutuhan air untuk sanitasi pada pabrik Anilin diperkirakan sebagai berikut:
- Air untuk karyawan
Perkiraan kebutuhan air sanitasi pabrik dihitung berdasarkan jumlah
karyawan pabrik yaitu sebanyak 158 orang.
IX-5
Total kebutuhan karyawan = 158 orang x 120 L/hari
= 18960 L/hari = 2150 L/jam
- Air untuk laboratorium
Air yang digunakan untuk keperluan laboratorium diperkirakan 125 kg/jam.
- Air untuk poliklinik, kantin dan mushalla
Air yang digunakan untuk keperluan poliklinik, kantin dan mushalla
diperkirakan 520.83333 L/hari.
- Air untuk hydrant fire
Air yang digunakan untuk keperluan hydrant fire diperkirakan 62.5 L/hari.
- Air untuk perumahan
Kebutuhan air per orang sebanyak 120 L/hari. Diperkirakan perumahan
sebanyak 2 mess dan 35 perumahan. Dengan jumlah penghuni 1 mess 20
orang dan 1 rumah dihuni 5 orang :
Kebutuhan untuk perumahan = 215 orang x 240 L/hari
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum
dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD
dalam air (Metcalf & Eddy, 1991). Material yang digunakan dalam medium
filtrasi dapat bermacam-macam: pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon
aktif granular (Granular Activated Carbon atau GAC), karbon aktif serbuk
(Powdered Activated Carbon atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling
umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter
utama, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991). Unit filtrasi dalam pabrik
pembuatan Etilen Diasetatmenggunakan media filtrasi granular (Granular
Medium Filtration) sebagai berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (greend sand). Lapisan ini bertujuan
memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air.
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium
berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap
atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan
dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar,
seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC)
(Degremont, 1991).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel (Metcalf & 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).
Dari sand filter, air dipompakan ke bak penampung air bersih sebelum
didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
IX-10
Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses
softener dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat
ibadah, poliklinik dan perumahan, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan
air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang
digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)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.
9.2.2.4. Demineralisasi
Air untuk proses dan air umpan boiler harus murni dan bebas dari garam-
garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Untuk air proses
dan air untuk umpan ketel (boiler) dibutuhkan air murni yang memenuhi
persyaratan bebas dari garam-garam murni yang terlarut. Proses
demineralisasidimaksudkan untuk menghilangkan ion-ion yang terkandung pada
filtered water sehinggakonduktivitasnya dibawah 0,3 Ohm dan kandungan silica
lebih kecil dari 0,02 ppm.
Adapun tahap-tahap proses pengolahan air untuk umpan boiler adalah
sebagai berikut :
a. Penukar Kation (Kation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi
kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara
kation Ca, Mg, Mn dan Fe yang larut dalam air dengan kation hidrogen dari
resin.Resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IRR–122 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+ → Ca2+R + 2H+ …..(9.2)
2H+R + Mg2+ → Mg2+R + 2H+ …..(9.3)
2H+R + Mn2+ → Mn2+R + 2H+ …..(9.4)
Untuk regenerasi dipakai HCl dengan reaksi :
Ca2+R + HCl → CaSO4 + H+R …..(9.5)
Mg2+R + HCl → MgSO4 + H+R …..(9.6)
IX-11
Mn2+R + HCl → CaSO4 + H+R …..(9.7)
b. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan
ion hidroksida dari resin. Resin ini merupakan acliryc based. Resin ini
merupakan jenis duolit A-2.Reaksi yang terjadi :
2ROH + SO42- → R2SO4 + 2OH- …..(9.8)
ROH + Cl- → RCl + OH- …..(9.9)
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH …..(9.10)
RCl + NaOH → NaCl + ROH …..(9.11)
9.2.2.5. Deaerator
Deaerasi berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas
terlarut yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) sebelum dikirim sebagai
air umpan boiler. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air demin
sebelum dipompa ke deaerator. Pada proses deaerasi ini, air dipanaskan hingga
90oC agar gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan,
sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan kerak (scale) pada tube boiler. Selain
itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater, mencegah perbedaan suhu yang
mencolok antara air make-up segar dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan
dilakukan dengan pemanas listrik. Pada deaerator juga diinjeksikan bahan kimia
berupa Hidrazin (N2H4) yang berfungsi membantu mengikat oksigen yang
terkandung dalam air sehingga lebih mudah dihilangkan.
Hasil dari pengolahan ini air umpan boiler diasumsikan sudah memenuhi
persyaratan yang mengacu pada standar yang ditetapkan yakni SNI 7268:2009
dengan judul SNI Syarat-syarat air pengisi ketel uap dan air ketel uap. Adapun
parameter yang harus diperhatikan sesuai dengan standar tersebut dapat dilihat
pada tabel berikut:
Tabel 9.3.Syarat-Syarat Air Umpan Boiler
IX-12
9.2.4. Kebutuhan Bahan Kimia untuk Pengolahan Air
Kebutuhan bahan kimia pada utilitas pabrik Anilin adalah sebagai
berikut:
1. Tawas = 4.3083 kg/jam
2. Soda ash = 4.3083 kg/jam
3. Kaporit = 0.0102 kg/jam
4. HCl = 0.1881 L/minggu
5. NaOH = 33.85515 kg/minggu
6. Hydrazin = 0.1133 kg/jam
9.2.4. Spesifikasi Peralatan Unit Penyediaan Air
9.2.4.1 Pompa Raw Water
Nama Alat : Pompa Raw WaterKode : L - 111Fungsi : Mengalirkan air dari sungai ke baksedimentasiTipe : Centrifugal pumpBahan Konstruksi : Cast IronJumlah : 1 buahKapasitas : 634.1295 gpmUkuran Pipa : - NPS : 8 in
- Sch. Number : 40- OD : 0.2190 m- ID : 0.2027 m- Flow Area : 0.3474 ft2
IX-13
Power : 2 HP
9.2.4.2 Bak Sedimentasi
Nama Alat : Bak Sedimentasi
Kode : F-110
Fungsi : Mengendapkan kotoran lumpur dan sampah
Bahan : Beton bertulang
Bentuk : Bak rectangular
Volume : 225.0494 m3
Lebar : 6.6948 m
Panjang : 10.0422 m
Tinggi : 3.3474 m
9.2.4.3 Pompa Clarifier
Nama Alat : Pompa Bak SedimentasiKode : L - 112Fungsi : Mengalirkan air dari bak sedimentasi ke clarifierTipe : Centrifugal pumpBahan Konstruksi : Cast IronJumlah : 1 buahKapasitas : 634.1295 gpmUkuran Pipa : - NPS : 8 in
- Sch. Number :40
- OD : 0.2191 m- ID : 0.2027 m- Flow Area : 0.3474 ft2
Power : 5 HP
9.2.4.4 Clarifier
Nama Alat : Clarifier
Kode Alat : H-120
Fungsi : Sebagai tempat terjadinya proses koagulasi, flokulasi
dan sedimentasi
Tipe : Tangki silinder tegak dengan bagian bawah berbentuk
kerucut (circular clarifier)
Kapasitas : 188.2822 m3
Dimensi : Tinggi silinder = 6.0735 m
IX-14
:ID Silinder
= 6.0738 m
: Tinggi Konis = 1.7533 m
Power Motor pengaduk :: 7.5 Hp
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C
Jumlah : 1 buah
9.2.4.5 Bak Penampung Air Clarifier
Nama Alat : Bak Pengendap Clarifier
Kode : F-121
Bahan Konstruksi : Beton bertulang
Fungsi : Tempat untuk menampung air jernih yang keluar dari clarifier
Bentuk : Bak rectangular
Volume : 225.908 m3
Lebar : 6.6955 m
Panjang : 10.0433 m
Tinggi : 1.0204 m
9.2.4.6 Pompa Sand Filter
Nama Alat : Pompa Sand FilterKode : L - 122Fungsi : Mengalirkan air dari bak pengendap clarifier ke sand