INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
7.1 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air suatu pabrik meliputi air pendingin, uap (steam), dan air domestik. Kebutuhan air pada pabrik stearamida dari asam stearat dan urea adalah sebagai berikut :
Kebutuhan Air Pendingin
Perhitungan kebutuhan air pendingin pada pabrik stearamida dari asam stearat dan urea yang diperoleh dari lampiran B.6 dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini :
Tabel 7.1 Kebutuhan air pendingin pada berbagai alat
No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)
1. Kondensor E – 360 383,2776
Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Steam diproduksi dalam ketel. Perhitungan kebutuhan steam pada pabrik pembuatan stearamida dari asam stearat dan urea yang diperoleh dari LB.1, LB.2, LB3, LB.5 dapat dilihat pada Tabel 7.2 di bawah ini :
Tabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai media pemanas pada berbagai alat
No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)
1. 2. 3. 4.
Tangki Urea
Tangki Asam Stearat Reaktor Stearamida Rotary Dryer T – 130 T – 140 R – 210 RD – 350 143,9389 942,8210 12,2623 739,8073 Total 1838,8295
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% (Perry, 1999) maka : Total steam yang dibutuhkan
= (1 + faktor keamanan) x Kebutuhan uap
= (1,2) x 1838,8295 kg/jam = 2206,5954 kg/jam.
Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans,1978), sehingga: Kondensat yang digunakan kembali
= 80% 2206,5954 kg/jam = 1765,2763 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel
= 20 % 2206,5954 kg/jam = 441,3190 kg/jam.
Air Domestik
Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 Liter/hari (Met Calf, dkk.1984) Diambil 100 Liter/hari x jam 24 hari 1 = 4,16 5 Liter/jam air = 995,68 kg/m3 = 1 kg/Liter
Jumlah karyawan = 107 orang
Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah : = Air pendingin + 20% kebutuhan steam + Air domestik
= 383,2776 + (0,2) x 2206,5954 kg/jam + 535 = 1359,5967 kg/jam
Sumber air untuk pabrik pembuatan stearamida ini berasal dari air sungai Deli. Kualitas air didasarkan atas hasil analisa air sungai Deli, seperti pada Tabel berikut :
Tabel.7.3 Sifat fisika Air Sungai Deli
No Parameter Satuan Kadar
1 Padatan terlarut mg/liter 32,80
2 Kekeruhan NTU 290
3 Suhu 0C 26,40
4 Daya Hantar Listrik Us/cm 66,20
5 pH 7,100
Tabel.7.4 Kandungan bahan kimia dalam Air Sungai Deli
No Parameter Satuan Kadar
1. Debit m3/detik 12 2. Total Amonia (NH3-N) Mg/L 0,0005 3. Besi (Fe) Mg/L 0,42 4. Cadmium (Cd) Mg/L 0,023 5. Clorida (Cl) Mg/L 60 6. Mangan (Mn) Mg/L 0,028 7. Calcium (Ca) Mg/L 45 8. Magnesium (Mg) Mg/L 28 9. Oksigen Terlarut (O2) Mg/L 5,66 10. Seng (Zn) Mg/L > 0,0004 11. Sulfat (SO4) Mg/L 42 12. Tembaga (Cu) Mg/L 0,01 13. Timbal (Pb) Mg/L 0,648 14. Hardness (CaCO3) Mg/L 95
(Sumber: Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2006)
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang 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 terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi 7.1.1 Screening
Air yang dipompakan dari sungai di tampung dalam bak penampungan dengan tujuan untuk mengatur laju alir yang masuk ke dalam bak pengendapan. Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel– partikel padat yang besar akan mengendap secara gravitasi tanpa bantuan bahan kimia sedangkan partikel–partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.
7.1.2 Pengendapan
Pengendapan merupakan tahap kedua dari pengolahan air. Pada bak penampung, partikel – partikel padat akan mengendap secara grafitasi tanpa bantuan bahan kimia sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.
7.1.3 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 soda abu (Na2CO3). Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dengan penyesuaian pH (basa) dan bereaksi substitusi dengan ion-ion logam membentuk senyawaan karbonat yang kurang/tidak larut.
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok – flok yang akan mengedap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air
jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke tangki utilitas yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan (filtrasi).
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 55 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Baumann, 1971).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air : 2815,1485 kg/jam
Pemakaian larutan alum : 55 ppm (Sumber: Tirtanadi, 2008) Pemakaian larutan abu soda : 0,54 x 55 = 29,7 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan : 55.10-6 x 2815,1485 kg/jam = 0,1548 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan : 29,7.10-6 x 2815,1485 kg/jam = 0,0836 kg/jam
7.1.4 Filtrasi
Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu :
a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in : 60,96 cm b. Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12,5 in : 31,75 cm c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in : 17,78 cm
(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 menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut yaitu proses demineralisasi (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. 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 tanpa harus dimasak terlebih dahulu.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi : 535 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin : 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968) Total kebutuhan kaporit : (2.10-6 x 535) / 0,7 = 1,143 .10-3 kg/jam
7.1.5 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut :
Menghilangkan kation-kation Ca2+, Mg2+
Menghilangkan anion-anion Cl -Alat-alat demineralisasi dibagi atas :
