SPESIFIKASI ALAT
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentas
3. Laju alir
7.2. Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memengang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada Pra- rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini adalah sebagai berikut :
1. Air untuk umpan ketel = 105,6052 kg/jam – 84,4842 kg/jam = 21,1210 kg/jam 2. Air pendingin :
Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat
Nama Peralatan Kebutuhan Uap/Steam (kg/jam)
Cooler (E-102) 7.289,8237
Cooler (E-103) 6,9739
Chemetator (CH-101) 989,6946
Total 8.286,4922
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, sebesar 20 %, yaitu = 20 % x Kebutuhan air pendingin
= 20 % x 8.286,4922 kg/jam = 1.657,2984 kg/jam 3. Air Proses : tangki pencampuran III (M-103) = 143,046 kg/jam 4. Kebutuhan air domestik (keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin,
tempat ibadah dan lain-lain) diperkirakan 10% dari air kebutuhan pabrik. (Metcalf & Eddy, 2003)
5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 % dari air kebutuhan pabrik. (Metcalf & Eddy, 2003)
= 1 % (21,1210 + 8.286,4922) kg/jam = 18,2146 kg/jam + Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 2.021,8265 kg/jam Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah = 2.021,8265 kg/jam.
Sumber air untuk Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini berasal dari sungai Ular yang dekat dengan lokasi pabrik. Air sungai tersebut harus memenuhi syarat-syarat air untuk industri. Adapun kualitas air sungai Ular dapat dilihat pada Tabel 7.3.
Tabel 7.3 Kualitas air sungai Ular
No Parameter Satuan Kadar
A. FISIKA
1. Bau Tidak berbau
2. Rasa Tidak berasa
3. Warna TCU 150
4. Suhu oC 25
B. KIMIA
1. Alkali Mg/l 69,28
2. Aluminium Mg/l 0,004
3. Arsen Mg/l Tidak nyata
4. Bikarbonat Mg/l 84,520
5. Karbonat (CO3) Mg/l Tidak nyata
6. Klorida (Cl) Mg/l 11,08 7. Calsium (Ca) Mg/l 20,790 8. CO2 bebas Mg/l 7,340 9. pH Mg/l 6,500 10. Ignition residu Mg/l 200 11. Kesadahan total Mg/l 4,5 12. Kesadahan Kalsium Mg/l 52,5 13. Kesadahan Magnesium Mg/l 26,2
Tabel 7.3 (Lanjutan) Kualitas air sungai Ular
14. Kekeruhan Mg/l 0,4
15. Magnesium (Mg) Mg/l 26,290
16. Nitrat (NO3) Mg/l Tidak nyata
17. Suspensid water Mg/l Tidak nyata
18. Sulfat Mg/l 99,36
19. Total solid Mg/l 216,4
20. Zat organik Mg/l 2,25
21. Tembaga Mg/l Tidak nyata
22. Seng Mg/l Tidak nyata
23. Ferrum Mg/l Tidak nyata
24. Amoniak Mg/l Tidak nyata
25. Timbal Mg/l Tidak nyata
26. Oksigen terlarut Mg/l Tidak nyata
27. Nitrit Mg/l Tidak nyata
(Sumber : Laporan Air Minum Sungai Ular, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara, 2007)
Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Margarin diperoleh dari sungai Ular, yang terletak dikawasan pabrik, 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 di pompakan kelokasi pabrik untuk di gunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu (Degremont, 1991) :
1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi
4. Demineralisasi 5. Daerasi
7.2.1 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu).
Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai
bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan untuk menyingkirkan suspended solid dan koloid (Degremont, 1991). Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadi koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan koagulan tambahan
dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk
mempercepat pengendapan dan penetralan pH.
Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaring.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air
yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda adalah 1 : 0,54 (Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air = 2.021,8265 kg/jam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 x 2.021,8265 kg/jam
= 0,1011 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 x 2.021,8265 kg/jam
7.2.2 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan suspended solid, termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam antara lain seperti pasir, antrasit (crushed antra cite coal), karbon aktif granular, karbon aktif serbuk dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan Gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Grease ini menggunakan media filtrasi Granular sebagai berikut :
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 anterasit atau marmer. Pada pabrik ini digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu krikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm). (Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saing sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air di pompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
Untuk air domestik, laboratorium, kantin dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman didalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan Kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air domestik = 182,1465 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit =
-6
2.10 x 182,1465 kg/jam
0, 0005 kg/jam
0,7 =
7.2.3 Demineralisasi
Air untuk ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi di bagi atas :
a. Penukar kation
Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe Gel dengan merek IR-122 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+ Ca2+R + 2H+ 2H+R + Mg2+ Mg2+R + 2H+ Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+R + H2SO4 CaSO4 + 2H+R
Mg2+R + H2SO4 MgSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation
mg ltr :
Air sungai Ular mengandung kation Ca2+, Mg2+, Al3+ masing-masing 20,790 mg/l; 26,290 mg/l; 0,004 mg/l.
Total kesadahan kation = 20,790 + 26,290 + 0,004 = 47,084 x 1 g
1000 mgx 0,2642 ltr gal = 0,0124 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 21,1210 kg/jam
= 3
3
21,1210 kg/jam
x 264,17 gal/m = 5,60 gal/jam 996,24 kg/m
Kesadahan air = 0,0124 gr/gal x 5,60 gal/jam x 24 jam/hari = 1,6666 gr/hari = 0,0016 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger
Jumlah air yang diolah = 5,60 gal/jam = 0,0015 gal/detik :
Dari tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut: - Diameter Penukar Kation = 2 ft
- Luas Penampang Penukar Kation = 3,14 ft2 - Jumlah penukar Kation = 1 unit
Total kesadahan air = 0,0016 kg/hari Volume Resin yang diperlukan :
Dari tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin = 20 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb H2SO4/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 0,0016 kg/hari3
20 kg/ft = 0,00008 ft 3 /day Tinggi resin = 3 2 0,00008 ft /day 3,14 ft = 0,000025 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga, Volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3
Waktu regenerasi H2SO4 =
3 3
7,85 ft x 20 kg/ft
0,0016 kg/hari = 98125 hari Kebutuhan regenerant H2SO4 = 0,0016 kg/hari x
3 3 6 lb/ft 20 kg/ft = 0,00048 lb/hari = 0,0002 kg/hari . = 0,000008 kg/jam b. Penukar Anion
Penukar Anion berfungsi untuk menukar anion negative yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA- 410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi :
2ROH + SO42- R2SO4 + 2OH-
ROH + Cl- RCl + OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : R2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2ROH
RCl + NaOH NaCl + ROH
Air sungai Ular mengandung anion Cl-, SO42-, dan bikarbonat masing-masing
sebanyak 11,08 mg/l; 99,36 mg/l dan 84,520 mg/l. Total konsentrasi Anion = 11,08 + 99,36 + 84,520
= 194,96 Perhitungan kesadahan Anion
mg ltr x 1 g 1000 mgx 0,2642 ltr gal = 0,0515 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 5,60 gal/jam
Total kesadahan air = 0,0515 gr/gal x 5,60 gal/jam x 24 jam/hari = 6,9216 gr/hari = 0,0069 kg/hari
Jumlah air yang diolah = 5,60 gal/jam = 0,0015 gal/detik Perhitungan Ukuran Anion Exchanger :
Dari Tabel 12.4, Nalco,1988, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft
- Luas penampang penukar anion = 3,14 ft2 - Jumlah penukar anion = 1unit
Total kesadahan air = 0,0069 kg/hari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft3 resin Volume resin yang diperlukan :
Jadi, kebutuhan resin = 0,0069 kg/hari3
12 kg/ft = 0,0006 ft 3 /day Tinggi resin = 3 2 0,0006 ft /day 3,14 ft = 0,00019 ft
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3 Waktu regenerasi =
3 3
7,85 ft x12 kg/ft
0,0069 kg/hari = 13652,1739 hari Kebutuhan regenerant NaOH = 0,0069 kg/hari x
3 3 5 lb/ft 12 kg/ft = 0,0028 lb/hari = 0,0012 kg/hari = 0,00005 kg/jam 7.2.4 Daerator
Daerator berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas terlarut yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke daerator.
Pada proses deaerator ini, air dipanaskan hingga 90oC supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut
dapat menyebabkan korosi. 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 menggunakan pemanas listrik.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia