INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
A. Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik Pembuatan Vinil
7.2 Kebutuhan Air
7.2.2 Koagulasi dan Flokulas
Koagulasi dan flokulasi 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 pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009.
koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) :
Koagulan yang biasa dipakai adalah alum. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi :
M3+ + 3H2O M(OH)3 + 3 H+
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan
pengatur pH dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi sebagai bahan
pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. 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 permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991)
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3
CaCl2 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Selanjutnya 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).
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009.
Total kebutuhan air = 12808,32 kg/jam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 × 12808,324 = 0,6404 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 12808,324 = 0,3458 kg/jam
7.2.3 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1991).
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, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan vinil asetat menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) 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 atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahappada 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). Pada pabrikini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf, 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
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009.
filter, air dipompakan 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 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 = 781,667 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit = (2.10-6 × 781,667)/0,7 = 0,0022 kg/jam
7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi dibagi 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, dan Mn yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IR–22 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+ Ca2+R + 2H+
2H+R + Mg2+ Mg2+R + 2H+
2H+R + Mn2+ Mn2+R + 2H+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+R + H2SO4 CaSO4 + 2H+R
Mg2+R + H2SO4 MgSO4 + 2H+R
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009.
Perhitungan kesadahan kation :
Air Sungai Cidanau mengandung kation Fe2+, NH4+, Al3+, Zn2+, Mn2+, Pb2+, Ca2+,
dan Mg2+ masing-masing 0,79 mg/L, 0,34 mg/L, 0,4 mg/L, 0,1 mg/L, 0,6 mg/L, 0 mg/L, 93,5 mg/L, dan 55,8 mg/L (Tabel 7.4).
Total kesadahan kation = (0,79 + 0,34 + 0,4 + 0,1 + 0,6 + 0+ 93,5 + 55,8) mg/L = 151,438 mg/L = 0,151438 g/L
Jumlah air yang diolah = 3734,926 kg/jam
= 3 3 1000L/m kg/m 996,24 kg/jam 3734,926 × = 3749,023 L/jam
Kesadahan air = 0,151438 gr/L × 3734,926 L/jam × 24 jam/hari × 10-3 kg/gr = 13,6341 kg/hari
Ukuran Cation Exchanger
Jumlah air yang diolah = 3734,926 kg/jam = 16,5063 gal/menit Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh : - Diameter penukar kation = 3 ft – 6 in = 1,06681 m3 - Luas penampang penukar kation = 9,62 ft2 = 0,89375 m2
- Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 13,6341 kg/hari Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988, diperoleh :
- Kapasitas resin = 20 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb H2SO4/ft3 resin
Kebutuhan resin = 3 kg/ft 20 kg/hari 16,5053 = 0,6817 ft3/hari Tinggi resin = 14 . 3 0,6817= 0,2171 ft
Tinggi minimum resin 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3 Waktu regenerasi = kg/hari 13,6341 kg/ft 20 ft 7,85 3× 3 = 11,5152 hari
Kebutuhan regenerant H2SO4 = 13,6341 kg/hari ×
3 3 kgr/ft 20 lb/ft 6
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009.
= 4,0902 lb/hari = 0,07737 kg/jam
Perhitungan kesadahan anion : Perhitungan Kesadahan Anion
Air Sungai Cidanau, mengandung Anion : nitrat, nitrit, pospat, Cl-, SO42-, CN-, CO32-
, masing-masing 0,11 mg/L, 0,03 mg/L, 0,4 mg/L, 20,5 mg/L, 6 mg/L, 0,008 mg/L, dan 370,1 mg/L (Tabel 7.4).
Total kesadahan anion = (0,11 + 0,03 + 0,4 + 20,5 + 6 + 0,008 + 370,1) mg/L = 397,148 mg/L = 0,397148 gr/L
Jumlah air yang diolah = 3734,926 kg/jam
= 3 3 1000L/m kg/m 996,24 kg/jam 3734,926 × = 3749,023 L/jam
Kesadahan air = 0,397148 gr/L × 3749,023 L/jam × 24 jam/hari × 10-3 kg/gr = 35,734 kg/hari
Ukuran Anion Exchanger
Jumlah air yang diolah = 3734,926 kg/jam = 16,50632 gal/menit Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar anion = 3 ft – 6 in - Luas penampang penukar anion = 9,62 ft2
- Jumlah penukar anion = 1 unit
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 35,734 kg/hari
Dari Tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, diperoleh :
- Kapasitas resin = 12 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 3
kgr/ft 12 kg/hari 35,734 = 2,9778 ft3/hari Tinggi resin = 14 , 3 2,9778 = 0,948 ft
Tinggi minimum resin 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Volume resin = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3
Amri Suteja : Pembuatan Vinil Asetat Dari Etilena, Asam Asetat Dan Oksigen Dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun, 2009. Waktu regenerasi = kg/hari 35,734 kg/ft 12 x ft 7,85 3 3 = 2,636 hari
Kebutuhan regenerant NaOH = 35,734 kg/hari x
3 3 kgr/ft 12 lb/ft 5 = 14,8892 lb/hari = 0,28165 kg/jam 7.2.5 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 150 °C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan
korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.
7.3 Kebutuhan Listrik
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik
No. Pemakaian Jumlah (Hp)
1. Unit proses 907
2. Unit utilitas 30
3. Ruang kontrol dan Laboratorium 30
5. Bengkel 40
6. Penerangan Mess dan perkantoran 190
Total 1197
Listrik yang dihasilkan ekspander = 692 Hp Total kebutuhan listrik = 1197 – 692 = 525 hp Total kebutuhan listrik = 525 Hp × 0,7457 kW/Hp
= 391,49 kW Efisiensi generator 80 %, maka :
Daya output generator = 391,49 / 0,8 = 489,366 kW