INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
2. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Dowex 11. Reaksi yang terjadi:
2ROH + PO42- → R2PO4 + 2OH-
ROH + S2- → RS2 + OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2PO4 + 2NaOH → Na2PO4 + 2ROH
RS2 + NaOH → NaS2 + ROH
Perhitungan Kesadahan Kation:
Air Sungai Silau, Asahan mengandung kation Fe2+, Cd2+, Cu+2, Pb2+, Co2+ ,Mg+2, dan Hg2+, masing – masing 0,047 ppm; 0,027 ppm; 0,04 pp; 0,013 ppm; 0,01 ppm; dan 0,01 ppm.
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = (0,047 + 0,027 + 0,04 + 0,013 + 0,01 + 28 + 0,01) ppm
= 28,1470 ppm
= 28,1470 ppm/17,1 = 1,6460 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 221,0059 kg/jam
= x 264,17 gal/m3 = 58,6364 gal/jam
Kesadahan air = 1,6460 gr/gal × 58,6364 gal/jam × 24 jam/hari = 2316,4068 gr/hari = 2,3164 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger:
Jumlah air yang diolah = 58,6364 gal/jam = 0,9773 gal/menit Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 - Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume Resin yang Diperlukan: Total kesadahan air = 2,3164 kg/hari
Dari Tabel 12.7, Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin = 20 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb NaCl/ft3 resin Jadi,
Kebutuhan resin = = 0,1158 ft3/hari Tinggi resin = = 0,0369 ft
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 0,0369 ft × 3,14 ft2 = 0,1158 ft3 Waktu regenerasi = = 1 hari
Kebutuhan regenerant NaCl = 2,3164 kg/hari × 3
3 kg/ft 20 lb/ft 6
= 0,6949 lb/hari = 0,3152 kg/hari = 0,0131 kg/jam 221,0059 kg/jam 995,68 kg/m3 2,3164 kg/hari 20 kg/ft3 0,1158 3,14 0,1158 ft3 x 20 Kg/ft3 2,3164 kg/hari
b. Penukar anion
Resin yang digunakan adalah Dowex R – 8W. • Perhitungan Kesadahan Anion :
Air Sungai Silau Asahan, mengandung anion Cl-, S-, NO3-, NO2-, CN- dan Fenol
masing – masing 7,88 ppm, 0,007 ppm, 0,111 ppm, 0,061 ppm, 0,0083 dan 0,047 ppm.
1 gr/gal = 17,1 ppm.
Total kesadahan anion = (7,88 + 0,007 + 0,111 + 0,061 + 0,0083 + 0,047) ppm = 8,114 ppm / 17,1
= 0,475 gr/gal Jumlah air yang diolah = 221,0059 kg/jam
= x 264,17 gal/m3 = 58,6364 gal/jam
Kesadahan air = 0,475 gr/gal × 58,6364 gal/jam × 24 jam/hari = 667,7806 gr/hari = 0,6678 kg/hari
Perhitungan Ukuran Anion Exchanger:
Jumlah air yang diolah = 58,6364 gal/jam = 0,9773 gal/menit Dari Tabel 12.4, Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft - 0 in
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume resin yang diperlukan:
Total kesadahan air = 0,6678 kg/hari
Dari Tabel 12.7., Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh: - Kapasitas resin = 10 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 3,5 lb NaOH/ft3 resin Jadi,
Kebutuhan resin = = 0,0668 ft3/hari Tinggi resin = = 0,0213 ft 0,6678 kg/hari 10 kg/ft3 0,0668 ft3 3,14 ft2 221,0059 kg/jam 995,68 kg/m3
Volume resin yang dibutuhkan = 0,0213 ft × 3,14 ft2 = 0,0668 ft3 Waktu regenerasi = = 1 hari
Kebutuhan regenerant NaOH = 0,6678 kg/hari × 3
3
kg/ft 10
lb/ft 3,5
= 0,2337 lb/hari = 0,1060 kg/hari = 0.0044 kg/jam
7.2.6 Deaerasi
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 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menimbulkan
suatu reaksi kimia yang menyebabkan terjadinya bintik-bintik yang semakin menebal dan menutupi permukaan pipa-pipa dan hal ini akan menyebabkan korosi pada pipa- pipa ketel. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan gliserol adalah sebagai berikut: 1. Al2(SO4)3 = 0,0788 kg/jam 2. Na2CO3 = 0,0426 kg/jam 3. Kaporit = 0,0023 kg/jam 4. NaCl = 0,0131 kg/hari 5. NaOH = 0,0044 kg/hari 7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut (dalam jam): 1. Unit Proses = 17,6320 Hp
2. Unit Utilitas = 241,1637 Hp 3. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 Hp 4. Penerangan dan kantor = 30 Hp
5. Bengkel = 40 Hp
6. Perumahan = 130 Hp 0,0668 ft3 x 10 kg/ft3
Total kebutuhan listrik = 17,6320 + 241,1637 + 30 + 30 + 40 + 130 = 488,7957 Hp = 364,4950 kW
Efisiensi generator 80%, maka daya output generator = 455,6178 kW
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi.
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lbm (Perry, 1999)
Keperluan Bahan Bakar Generator
Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L Daya output generator = 455,6178 kW
Daya generator yang dihasilkan = 455,6178 kW×(0,9478Btu/det)/kW×3600 det/jam = 1554604,3830 Btu/jam
Jumlah bahan bakar = (1554604,3830 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm × 0,45359 kg/lbm)
= 172,5747kg/jam
Kebutuhan solar = (172,5747 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 193,9042 liter/jam
Total steam yang dibutuhkan = ms = 574,6153 kg/jam Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap
Entalphi superheated steam pada 280oC, 1 atm = H1 = 3034,4400 kJ/kg
Entalphi steam pada 100oC, 1 atm = H2 = 419,6 kJ/kg
Panas yang dibutuhkan ketel = (H1-H2) ms
= (3034,4400 - 419,6) 574,6153 = 1502835,1695 kJ/jam
Efisiensi ketel uap = 85%
Panas yang harus disuplai ketel = (1502835,1695 kJ/jam) / 0,85 = 1597907,1363 kJ/jam
Nilai bahan bakar solar = 46.162,0720 kJ/kg (Perry, 1999) Jumlah bahan bakar = (1597907,1363 kJ/jam) / (46.162,0720 kJ/kg)
= 34,6152 kg/jam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau
atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan gliserol ini meliputi:
1. Limbah proses akibar zar-zat yang terbuang, bocor atau tumpah seperti campuran air dan gliserol dan impurities lainnya.
2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.
4. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.
5. Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated
sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent
dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1997).