INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VIII.2 UNIT PENYEDIAAN STEAM
VIII.4.1 PERLENGKAPAN PENGOLAHAN AIR
1. Bak Penampung Air Sumur Bor (A-110
Fungsi : mengendapkan lumpur dan menampung air sumur bor Rate air : 987,9466 ft3/jam
Waktu tinggal : 2 jam
Volume air : 2 x 987,9466 : 1975,8933 ft3
Volume air : 0,8 volume penampung
Volume penampung = 1975,8933 = 2469,8666 ft3 0,8
VIII-63
Dipakai untuk pesergi panjang dengan perbandingan : Tinggi = 2x Panjang = 5x Lebar = 3x Volume penampung = 30x3 2469,8666 = 30x3 x = 4,4 ft maka ukuran bak :
Tinggi = 2 x 4,4 = 8,7 ft Panjang = 5 x 4,4 = 22 ft Lebar = 3 x 4,4 = 13 ft Spesifikasi alat :
Nama alat : Bak Penampung Air Sumur Bor
Kode : A-110
Fungsi : Menampung air sumur bor dan mengendapkan lumpur Kapasitas : 2469,8666 ft3
Dimensi : - Tinggi = 8,7 ft - Panjang = 22 ft - Lebar = 13 ft Bentuk : Persegi panjang bersekat Bahan konstruksi : Beton bertulang
Jumlah : 1 buah
2. Clarifier (A-120)
Fungsi : Memisahkan air dari kotoran yang terikat oleh koagulan Waktu tinggal : 1 jam
Rate volumetric : 987,9466 ft3/jam
VIII-63
Volume Clarifier ( Direncanakan 80% terisi air ) Volume bak : 987,9466 / 80% = 1234,9333 ft3
Direncanakan Clarifier berbentuk silinder dengan jumlah 1 buah dan bagian bawah berbentuk konis dengan sudut 45
Hs = 2 . D dc = 0,25 m Volume silinder = 3,14 x D2 x Hs / 4 = 3,14 x D3 x 0,5 hc = D - dc 2 tg α = D - 0,25 2 Vc = 0,131 x (D3 – 0,25 D3) V = V silinder + Vc 1234,9333 = 0,131 x (D3 – 0,25 D3) + 3,14 x D3 x 0,5 1234,9333 = 1,6683 D3 D = 9,0461 ft Hs = 2 x 9,0461 = 18,0922 ft hc = D - 0,25 2 = 9,0461 – 0,25 2 = 4,3980 ft Perhitungan pengaduk :
Dipilih sistem pengaduk jenis turbin dengan 6 buah flat blade : Dari Mc cabe : Da = Dt / 3 = 9,0461 / 3 = 3,0554 m = 9,9 ft W = Da / 5 = 9,9 / 5 = 1,9786 ft
VIII-63
Perhitungan Power pengaduk : Dengan : Da : Diameter impeller N : Putaran = 10 rpm = 0,1667 rps Density : 62,43 lb/ft3 Viskositas : 0,8007 cp = 0,8007 x 2,42 3600 = 0,00054 lb/ft detik Maka : NRE = Da2 x N x ρ µ = 9,92 x 0,1667 x 62,43 0,00054 = 1892323,643
Tenaga yang dibutuhkan pengadukan : Power = kt x N3 x Da5 x ρ
gc
Dengan : kt = 5,75 (Mc.cabe table 19-2) gc = 32,2 lbm.ft/lbf.det2 Power = 5,75 x 0,16673 x 9,895 x 62,43 32,2
= 8,0177 hp
Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros bearing) = 10% x Power input
= 10% x 8,0177
= 0,8 hp, diambil 0,5 hp Power = 8,0177 + 0,5
= 8,5177 hp
Transmission losses (kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear)
= 20% x Power input = 0,2 x 8,5177
VIII-63
= 1,7035 hp
Total hp yang diperlukan : (Pi) = 8,0177 + 8,5177 + 1,7035 Pi = 18,2390 hp
Effesiensi motor = 80%
Power motor = 18,2390 / 80% = 22,7987 hp Digunakan power = 22,8 hp
Spesifikasi alat :
Nama alat : Clarifier
Kode : A-120
Fungsi : Tempat penambahan koagulan dan flokulant untuk mengi- Kat kotoran dalam air yang tidak diketahui
Kapasitas : 1234,9333 ft3
Bentuk : Silinder vertical dengan bagian bawah berbentuk konis Ukuran : Diameter = 9,0461 ft
T. total = 22,7402 ft Bahan : Carbon steel
Jumlah : 1 buah Pengaduk
Power motor : 22,8 hp
Jenis impeller : Turbin 6 flat blade Diameter turbin : 9,9 ft
Bahan : Carbon steel Jumlah : 1 buah
3. Bak Clarifier (A-122)
Fungsi : menampung air overflow dari clarifier Rate air : 987,9466 ft3/jam
Waktu tinggal : 4 jam
Volume air : 987,9466 x 4 = 3951,7866 ft3 Volume air : 0,8 dari volume bak
VIII-63
Volume bak = 3951,7866 = 4939,7332 ft3 0,8
Digunakan bak berbentuk pesergi panjang dengan perbandingan : Tinggi = 2x
Panjang = 5x Lebar = 3x 4939,7332 = 30x3
x = 5,5 ft maka ukuran bak : Tinggi = 2 x 5,5 = 11 ft Panjang = 5 x 5,5 = 27 ft Lebar = 3 x 5,5 = 16 ft Spesifikasi alat :
Nama alat : Bak Clarifier
Kode : A-122
Fungsi : Memisahkan air kotoran yang terikut oleh koagulan Kapasitas : 3951,7866 ft3
Dimensi : - Tinggi = 11 ft - Panjang = 27 ft - Lebar = 16 ft Bentuk : Persegi panjang bersekat Bahan konstruksi : Beton bertulang
Jumlah : 1 buah
4. Saringan Pasir (H-130)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih ada di dalam air dari bak sedimentasi
Type : Pressure sand filter
VIII-63
Media yang digunakan : (Perry,3rd hal.65)
Pasir kasar = diameter 2 mm, tebal 30 in (0,762 m) = 2,4445 ft Kerikil kasar = diameter 5 mm, tebal 15 in (0,381 m) = 1,2222 ft Gravel = diameter 50 mm, tebal 18 in (1,524 m) = 4,8890 ft Tinggi air = 60 in (1,542 m) = 4,9467 ft
Total tinggi lapisan = 2,4445 + 1,2222 +4,8890 + 4,9467
= 14 ft
Rate air = 987,9466 ft3/jam Rate filtrasi = 12 gpm/ft2
Luas penampang bed = 987,9466 x 264,2 60 = 987,9466 12 = 82,3289 ft2 Diameter bed : , , , = 10 ft
Tinggi kolom = Tinggi total lapisan = 14 ft
Kapasitas sand filter = 3,14 x D2 x L / 4 = 329,3155 x 14 / 4
= 1112 ft3
Spesifikasi :
Fungsi : Menyaring flokulan yang belum mengendap Kapasitas : 1112 ft3
Ukuran : diameter = 10 ft Tinggi = 14 ft Bahan : Carbon steel
Jumlah : 2 buah
5. Bak Penampung Air Jernih (A-131)
Fungsi : menampung air jernih dari saringan pasir Rate air : 987,9466 ft3/jam
VIII-63
Waktu tinggal : 4 jam
Volume air : 987,9466 x 4 = 3951,7866 ft3
Volume air : 0,8 dari volume bak
Volume bak = 3951,7866 = 4939,7332 ft3
0,8
Digunakan bak berbentuk pesergi panjang dengan perbandingan :
Tinggi = 2x
Panjang = 5x
Lebar = 3x
4939,7332 = 30x3
x = 5,5 ft
maka ukuran bak :
Tinggi = 2 x 5,5 = 11 ft Panjang = 5 x 5,5 = 27 ft Lebar = 3 x 5,5 = 16 ft Spesifikasi alat :
Nama alat : Bak Penampung Air Jernih
Kode : A-131
Fungsi : menampung air jernih dari saringan pasir
Kapasitas : 3951,7866 ft3
Dimensi : - Tinggi = 11 ft
- Panjang = 27 ft
- Lebar = 16 ft
Bentuk : Persegi panjang bersekat
Bahan konstruksi : Beton bertulang
VIII-63
6. Kation Exchanger (A-142 A)
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam- garam Ca dan Mg (Ion-ion positif)
Kesadahan air dari water treatment masih sekitar 50 ppm CaCO3, tingkat
kesadahan tersebut akan diturunkan hingga 2 ppm CaCO3.
Jumlah air yang diproses 127 m3/hari = 33451,2820 gal/hari Waktu tinggal : 1 hari
Dipilih bahan pelunak Zeolit dengan exchanger value 2800 gr/cuft. Cara kerja :
Air pengisi ketel memerlukan pengolahan terlebih dahulu yaitu untuk menghilangkan ion-ion Ca dan Mg yang menimbulkan kesadahan. Untuk maksud itu air dilewatkan pada kation tower yang berisi resin sehingga ion positif bereaksi dengan resin yang pada prinsipnya adalah penukaran ion-ion Ca dan Mg dengan ion Na sehingga tidak menimbulkan kesadahan.
Na2Z + CaCl2 CaZ + 2NaCl
Sodium zeolit Calsium zeolit Dengan 1 grains / gallon = 17,1 ppm CaCO3
Kesadahan yang harus dihilangkan = 50 – 2 = 48 ppm CaCO3
Sehingga, 48 = 2,8070 grains/gallon 17,1
Dengan demikian kesadahan yang terambil : = 2,8070 x 33451,2820 x 1
= 93898 grains
Maka zeolit yang dibutuhkan : = 93898
2800 = 33,5 cuft
Kecepatan volumetric air dalam kation exchanger diasumsikan sebesar 1000 gal/sqft, maka luas penampang kation exchanger adalah :
= 33451,2820 x 1,0000 1000
VIII-63
Diambil = 34 sqft
Diameter tangki kation tower : D = . = 6,5812 ft
Diambil = 7,0 ft
T. Tangki kation tower = 1,5 x D = 1,5 x 7,0
= 10,50 ft Bed depth (tinggi tumpukan zeolit)
= 58 cuft 34 sqft
= 1,7 ft
Dengan head space = bed depth, maka diperoleh :
- Bed depth = 1,7 ft
- Head space = 1,7 ft
- Diameter tangki = 7,0 ft - Tinggi tangki = 10,5 ft
- Bahan konstruksi = Stainless steel plate type 316
- Jumlah = 1 buah
Regenerasi zeolit
Selama pemakaian zeolit lama-kelamaan akan jenuh sehingga perlu diadakan pencucian kembali dengan air yang diikuti regenerasi dengan mengalirkan larutan NaCl ke dalam bed sehingga terjadi reaksi sebaliknya.
Dalam kenyataanya zeolit tidak dapat diregenerasi 100% sehingga suatu saat perlu diganti.
Regenerasi zeolit dilakukan dengan NaCl 10% setiap hari Reaksi : R2Ca + 2NaCl 2NaR + CaCl2
R2Mg + 2NaCl 2NaR + MgCl2 Kebutuhan NaCl 10% = 0,5 lb/100 grain
VIII-63
Kesadahan yang ada = 93898 grains Maka kebutuhan NaCl 10% total per hari : = 93898 x 0,5 100 = 469,4917 lb/hari = 212,9581 kg/hari
Selama 7 hari regenerasi dilakukan, sehingga kebutuhan NaCl 10% per 7 hari = 212,9581 x 7
= 1490,7067 kg
Dengan density NaCl 1,0600 kg/lt, maka volume NaCl yang dibutuhkan selama 7 hari adalah :
= 1490,7067 = 1406,327 liter/7 hari 1,0600
Volume tangki NaCl = 1,1 x 1406,327 = 1546,9598 liter = 54,6301 ft2 Ukuran tangki : Volume tangki (V) = 3,14 x D2 x (1,5D) / 4 54,6301 = 3,14 x (0,375 D3) D = 3,6 ft H = 5,4 ft
7. Anion Exchanger (A-142 B)
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam- garam sulfat dan chloride (ion-ion negatif).
Kesadahan air dari water treatment masih sekitar 50 ppm HCl, tingkat kesadahan tersebut akan diturunkan hingga 2 ppm HCl.
Jumlah air yang diproses 127 m3/hari = 33451,2820 gal/hari Waktu tinggal : 1 hari
Dipilih bahan pelunak Zeolit dengan exchanger value 2800 gr/cuft.
Air dilewatkan pada anion yang berisi resin sehingga ion negatif bereaksi dengan resin.
VIII-63
Kesadahan yang harus dihilangkan = 50 – 2 = 48 ppm HCl
Sehingga, 48 = 2,8070 grains/gallon 17,1
Dengan demikian kesadahan yang terambil : = 2,8070 x 33451,2820 x 1
= 93898 grains
Maka zeolit yang dibutuhkan : = 93898
2800 = 33,5 cuft
Kecepatan volumetric air dalam anion exchanger diasumsikan sebesar 1000 gal/sqft, maka luas penampang anion exchanger adalah :
= 33451,2820 1000
= 33,4513 sqft
Diambil = 34 sqft
Diameter tangki anion tower :
D = . = 6,5812 ft
Diambil = 7,0 ft
T. Tangki anion tower = 1,5 x D = 1,5 x 7,0
= 10,50 ft Bed depth (tinggi tumpukan zeolit)
= 58 cuft/hari 34 sqft
= 1,7 ft
Dengan head space = bed depth, maka diperoleh :
- Bed depth = 1,7 ft
- Head space = 1,7 ft
- Diameter tangki = 7,0 ft
VIII-63
- Bahan konstruksi = Stainless steel plate type 316
- Jumlah = 1 buah
Regenerasi Permutit
Regenerasi zeolit dilakukan dengan NaCl 10% setiap hari Reaksi : R2SO4 + 2NaOH 2ROH + Na2SO4
R2Cl + 2NaOH ROH + NaCl
Kebutuhan NaOH 10% = 0,5 lb/100 grain Kesadahan yang ada = 93898 grains Maka kebutuhan NaOH 10% total per hari :
= 93898 x 0,5
100 = 469,4917 lb/hari = 212,9581 kg/hari
Selama 7 hari regenerasi dilakukan, sehingga kebutuhan NaOH 10% per 7 hari = 212,9581 x 7
= 1490,7067 kg
Dengan density NaOH 1,11 kg/lt, maka volume NaOH yang dibutuhkan selama 7 hari adalah :
= 1490,7067 = 1342,979 liter/7 hari 1,11
Volume tangki NaOH = 1,11 x 1342,979 = 1477,2769 liter = 52,1693 ft2 Ukuran tangki : Volume tangki (V) = 3,14 x D2 x (1,5D) / 4 52,1693 = 3,14 x (0,375 D3) D = 3,5 ft H = 5,3 ft
VIII-63
8. Feed Water Boiler Tank (A-140)
Fungsi : Menyimpan air umpan boiler dari demineralizer (kation
dan anion exchanger)
Waktu penyimpanan = 3 jam
Rate volumetrik = 22358,9824 ft3/hari
Volume air = 22358,9824 x 3 = 2794,8728 ft3
24 Volume tangki (direncanakan 80% terisi air)
= 2794,8728 0,8 = 3493,5910 ft3 Direncanakan 1 tangki : V = 3,14 x D2 x H / 4 Diambil : H = 1,5 D V = 3,14 x D2 x (1,5 D) / 4 3493,5910 = 3,14 x (0,375 D3) D = 14 ft H = 22 ft Spesifikasi : Kapasitas : 3493,5910 ft3 Ukuran : Diameter = 14 ft Tinggi = 22 ft
Bentuk : Silinder tegak
Bahan : Carbon steel
Jumlah : 1 buah
9. Bak Sanitasi (A-180)
Fungsi : Menyimpan air untuk keperluan sanitasi dan tempat me-
nambahkan desinfektan (kaporit)
Rate air : 1372,3283 ft3/jam
Waktu tinggal : 1 hari
VIII-63
Volume air : 0,8 dari volume bak
Volume bak = 1372,3283 = 1715,4103 ft3 0,8
Digunakan bak berbentuk pesergi panjang dengan perbandingan :
Tinggi = 2x Panjang = 5x Lebar = 3x Volume = p x l x t 1715,4103 = 30x3 x = 3,9 ft maka ukuran bak : Tinggi = 2 x 3,9 = 7,7 ft Panjang = 5 x 3,9 = 19 ft Lebar = 3 x 3,9 = 12 ft
Dari Kirk Othmer vol.22 hal 83 diperoleh :
Jumlah kaporit yang harus ditambahkan kaporit 0,3 mg/liter
Maka untuk 1372,3283 ft3 air perhari perlu ditambahkan kaporit sebanyak : = 0,3 x 38860,2196
= 11658 mg = 0,0117 kg Spesifikasi alat :
Nama alat : Bak sanitasi
Kode : A-180
Fungsi : Menyimpan air untuk keperluan sanitasi dan tempat me- nambahkan desinfektan (kaporit)
Kapasitas : 1372,3283 ft3
Dimensi : - Tinggi = 7,7 ft - Panjang = 19 ft
VIII-63
- Lebar = 12 ft Bentuk : Persegi panjang bersekat Bahan konstruksi : Beton bertulang
Jumlah : 1 buah
10.Bak Air Pendingin (A-170)
Fungsi : Menyimpan air yang digunakan sebagai media air pen- dingin proses pabrik
Rate air : 326378,1475 ft3/hari Waktu tinggal : 0,125 hari = 3 jam
Volume air : 959,2467 x 0,125 = 40797,2684 ft3 Volume air : 0,95 dari volume bak
Volume bak = 40797,2684 = 42944,493 ft3 0,95
Digunakan bak berbentuk pesergi panjang dengan perbandingan :
Tinggi = 2x Panjang = 5x Lebar = 3x Volume = p x l x t 42944,493 = 30x3 x = 11 ft maka ukuran bak : Tinggi = 2 x 11 = 23 ft Panjang = 5 x 11 = 56 ft Lebar = 3 x 11 = 34 ft Spesifikasi alat :
Nama alat : Bak Air Pendingin
VIII-63
Fungsi : Menyimpan air yang digunakan sebagai media air pen- dingin proses pabrik
Kapasitas : 40797,2684 ft3 Dimensi : - Tinggi = 23 ft
- Panjang = 56 ft - Lebar = 34 ft Bentuk : Persegi panjang bersekat Bahan konstruksi : Beton bertulang
Jumlah : 1 buah
