Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan 2- etil heksanol adalah sebagai berikut:
• Air untuk ketel uap = (9581,1157 – 5896,0712) kg/jam = 3685,0445 kg/jam
• Air pendingin
Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Alat Jumlah air (kg/jam)
R-101 88.767,1807
R-201 44.163,6105
R-301 39.696,1256
Con-401 9.753,0237
Total 182.379,9405
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, 1997).
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T2 – T1) (Pers. 12-10,
Perry, 1997) Di mana :
T1 = temperatur air pendingin masuk = 28°C = 82,4°F
T2 = temperatur air pendingin keluar = 80°C = 176°F
Maka:
We = 0,0085 x 182.379,9405 x (176-82,4)
= 14.510,1481 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:
Wd = 0,002 x 182.379,9405
= 364,7599 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:
1 S W W e b = − (Pers, 12-12, Perry, 1997) 1 5 14510,1481 Wb − = = 3.627,5370 kg/jam
Sehingga air tambahan yang diperlukan = 14.510,1481 + 364,7599 + 3.627,5370
= 18.502,4450 kg/jam
• Air untuk berbagai kebutuhan
Kebutuhan Air Domestik
1. Kebutuhan air domestik kantor: untuk tiap orang/shift adalah 40–100 liter/hari (Metcalf, 1991). Diambil 70 liter/hari = 2,9167 liter/jam
ρair pada 30 oC = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/l; Jumlah karyawan =
171 orang
Maka air yang digunakan = 2,9167 liter/jam × 171 × 0,99568 kg/liter = 496,6011kg/jam = 500 kg/jam
2. Kebutuhan air domestik untuk perumahan: untuk tiap orang adalah 100-200 liter/hari (Metcalf, 1991). Diambil 150 liter/hari = 6,5 liter/jam. ρair pada 30 oC = 995,68 kg/m3 = 0,99568 kg/l. Jumlah
Maka air yang digunakan = 6,5 liter/jam x (40 rumah x 4 orang) x 0,99568 kg/liter
= 1035,5072 kg/jam = 1040 kg/jam
Maka total air domestik = 500 kg/jam + 1040 kg/jam = 1.540 kg/jam
Kebutuhan air laboratorium
Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1400 liter/hari = 58,5864 kg/jam = 60
kg/jam
Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah
Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 40 liter/hari = 1,67 liter/jam ρair pada 30 oC= 996,24 kg/m3 ; Pengunjung rata – rata = 85 orang.
Maka, total kebutuhan airnya = 1,67 liter/jam × 0,99568 kg/liter × 85 = 141,05 kg/jam = 150 kg/jam
Kebutuhan air poliklinik
Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 1000 – 1500 liter/hari. (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1000 liter/hari = 41,8474 kg/jam = 50 kg/jam
Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan Jumlah air (kg/jam) Domestik kantor dan
perumahan
1.540
Laboratorium 60
Kantin dan tempat ibadah 150
Poliklinik 50
Total 1800
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah, = (1.800 + 3685,0445 + 18.502,4450) kg/jam
= 23.987,4895 kg/jam
Sumber air pada pabrik Gliserol Monooleat ini adalah Sungai Brantas, Gresik, Provinsi Jawa Timur. Adapun kualitas air Sungai Brantas ini dapat dilihat sebagai berikut (Anonim, 2008),
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Brantas
No Analisa Satuan Hasil
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 I. FISIKA Bau Rasa Suhu Kekeruhan II. KIMIA
Total kesadahan dalam CaCO3
TSS Klorida NO3-N
NO2-N
Zat organik dalam KmnO4 (COD)
SO4- Sulfida*) Fosfat (PO4-) Cr+2*) NO3 NO2*) Hardness (CaCO3) pH Fe2+ o C NTU mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Tidak berbau Tidak berasa 28 50,1 150 400 1,3 20 0,06 50 16 - 1 - 95 - 95 8,1 10 0,016
16 17 18 19 20 21 Mn2+ Zn2+ Ca2+ Mg2+ CO2 bebas Cu2+ mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 0,0012 63 87 32 0,02
*) Analisa tidak bisa dilakukan, alat dan bahan kimia tidak tersedia Sumber : Laporan pemerintah Provinsi Jawa Timur, 2009
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi sumber 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 2-Etil Heksanol ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu:
1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi 5. Demineralisasi 6. Deaerasi 7.2.1 Screening
Screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada unit ini, partikelpartikel padat ukuran besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel dengan ukuran lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.
7.2.2 Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi
dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak terlarut.
7.2.3 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al2(SO4)3
dan larutan abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan
larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan
pembantu untuk penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991).
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi:
M3+ + 3H2O M(OH)3 + 3 H
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991):
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3↓+12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-
2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-
Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3
CaCl4 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok- flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke
penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
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).
Perhitungan alum (Al2(SO4)3) dan abu soda (Na2CO3) yang diperlukan,
Total kebutuhan air = 23.987,4895 kg/jam Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6 × 23.987,4895 = 1,1994 kg/jam Larutan soda abu yang dibutuhkan = 27.10-6 × 23.987,4895 = 0,6447 kg/jam
7.2.4 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf dan Eddy. 1984). Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam: pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active 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 relatif cukup mahal.
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Gliserol Monooleat ini menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut (Metcalf & Eddy. 1984),
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 (60,96 cm).
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). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 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 balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
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, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan kaporit (Ca(ClO)2),
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1800 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit = (2.10-6 × 1800)/0,7 = 0,0051 kg/jam
7.2.5 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:
