BAB IV NERACA PANAS
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
8.1 Unit Penyediaan Air
Unit penyediaan air bertugas untuk memenuhi kebutuhan air baik ditinjau dari
segi kuantitas maupun kualitas. Segi kuantitas air merupakan jumlah kebutuhan air yang
harus dipenuhi sedangkan segi kualitas air menyangkut syarat air yang harus dipenuhi. Di
dalam Pra Rencana Pabrik Metana keperluan air dipergunakan untuk:
a. Air Umpan Boiler
Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi
sebagai media panas. Kebutuhan steam sebesar 855,7169 kg/jam. Air umpan boiler
disediakan dengan excess 20 % sebagai pengganti steam yang hilang yang diperkirakan
karena adanya kebocoran akibat dari transmisi sebesar 10 % sedangkan faktor keamanan
sebesar 15 %, sehingga kebutuhan air umpan boiler sebanyak 1129,5463 kg/jam.
Air untuk keperluan ini harus memenuhi syarat-syarat agar air yang digunakan
tidak merusak ketel (boiler). Persyaratan yang harus dipenuhi adalah air tidak
mengandung kation-kataion seperti Ca2+, Mg2+ dan anion-anionsepertiSO42-,Cl-, SO32-.
Untuk itu diperlukan treatment secara lebih sempurna.
Dari Perry, ed.6, Hal 976 didapat bahwa air umpan boiler tersebut mempunyai
syarat sebagai berikut:
Total padatan (total disolved solid) : 3500 ppm
Alkalinitas : 700 ppm
Padatan terlarut (suspended solid) : 300 ppm
Silika : 60-100 ppm Besi : 0,1 ppm Tembaga : 0,5 ppm Oksigen : 0.007 ppm Kesadahan (hardness) : 0 Kekeruhan (turbidity) : 175 ppm Minyak : 7 ppm Residual fosfat : 140 ppm VIII- 2
Setelah memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas dari:
- Zat-zat yang menyebabkan korosi yaitu: gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S
dan NH3
- Zat-zat yang dapat menyebabkan busa yaitu zat organik, anorganik dan
zat-zat yang tidak terlarut dalam jumlah yang besar.
Untuk memenuhi syarat tersebut dan untuk mencegah kerusakan pada boiler,
maka sebelum digunakan air umpan boiler harus diolah dahulu, melalui: demineralizer,
untuk menghilangkan ion-ion pengganggu dan deaerator, untuk menghilangkan gas-gas
terlarut.
Spesifikasi alat:
Nama Alat : Boiler
Type : Fire tube boiler
Fungsi : Menghasilkan steam
Rate steam : 1886,5135 lb/jam
Heating surface : 20232,169 ft2
Jumlah tube : 584 buah
Ukuran tube : 6 in ips = 20 ft,
Bahan bakar : Fuel oil 33o API
Rate diesel oil : 31,5027 kg/jam
Jumlah : 1 buah.
b. Air Sanitasi
Air sanitasi digunakan untuk keperluan para karyawan di lingkungan pabrik untuk
konsumsi, cuci, mandi, masak, laboratorium, perkantoran dan lain-lain.
Syarat-syarat yang perlu dipenuhi:
1. Syarat Fisik
- Suhu : Dibawah suhu kamar
- Warna : Tidak berwarna/jernih
- Rasa : Tidak berasa
- Bau : Tidak berbau
- Kekeruhan : <1 mg SiO2/liter
- pH : Netral
2. Syarat Kimia
- Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg, dan
sebagainya.
- Tidak mengandung zat-zat kimia beracun.
3. Syarat Mikrobiologis
Tidak mengandung bakteri terutama bakteri patogen yang dapat merubah
sifat-sifat fisik air. Untuk memenuhi persyaratan tersebut, setelah proses penjernihan,
air harus diberi desinfektan seperti klor cair atau kaporit.
Kebutuhan air sanitasi pada Pra Rencana Pabrik Metana ini adalah :
1. Untuk kebutuhan karyawan
Menurut standar WHO kebutuhan air untuk tiap karyawan = 120 kg/hari.
2. Untuk laboratorium dan taman
Direncanakan kebutuhan air untuk taman dan laboratorium adalah sebesar 30 %
dari kebutuhan karyawan.
3. Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air
Air sanitasi untuk pemadam kebakaran dan air cadangan direncanakan sebesar
40% dari kebutuhan air sanitasi.
c. Air pendingin
Air pendingin berfungsi sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas.
Hal ini disebabkan karena:
- Air merupakan materi yang banyak didapat
- Mudah dikendalikan dan dikerjakan
- Dapat menyerap panas
- Tidak mudah menyusut karena pendinginan
- Tidak mudah terkondensasi
Sebagai media pendingin, air harus memenuhi persyaratan tertentu, yaitu tidak
mengandung:
- Kesadahan (hardness), dapat memberikan efek pembentukkan kerak
- Besi, penyebab korosi
- Silika, penyebab kerak
- Minyak, penyebab terganggunya film corrosion inhibitor yang dapat
menurunkan efisiensi perpindahan panas dan merupakan makanan
mikroba yang dapat menyebabkan terbentuknya endapan.
Mengingat kebutuhan air sebagai pendingin cukup besar dan untuk menghemat
pemakaian air, maka air pendingin yang digunakan didinginkan kembali (disirkulasi)
dalam Cooling Tower, sehingga tidak perlu dilakukan penggantian air pendingin, kecuali
bila ada kebocoran atau kehilangan karena penguapan, maka disediakan penambahan air
sebesar 20 % dari kebutuhan air pendingin.
d. Air Proses
Air proses adalah air yang digunkan dalam proses.
Proses Pengolahan Air
Proses pengolahan air pada Pra Rencana Pabrik Metana (CH4) ini dilakukan sbb:
Air dari sungai dipompa dengan pompa air sungai (L-212) ke dalam Bak
Sedimentasi (F-213) yang berfungsi sebagai bak pengendap kotoran-kotoran yang
terikut, kemudian dipompa (L-214) ke Bak Skimmer (F-215) untuk menghilangkan
kotoran yang belum hilang pada bak sedimentasi. Dengan menggunakan Pompa Skimmer
(L-216) dipompa menuju Tangki Clarifier (H-210), disini terjadi proses koagulasi dan
flokulasi dengan penambahan alum sebagai zat koagulan dan diadakan pengadukan
dengan kecepatan yang cepat dan lambat agar alum dan air dapat tercampur secara
homogen.
Setelah terjadi koagulasi dan flokulasi dalam bak clarifier, kemudian dialirkan ke
Sand Filter (F-217) untuk menyaring air dari kotoran-kotoran yang masih tersisa..
Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam Bak Penampung air bersih (F-218)
dan diolah dengan fungsinya masing-masing yaitu :
a. Pengolahan air sanitasi
Air dari bak air bersih (F-218) dialirkan dengan pompa (L-241) menuju bak Klorinasi
(F-241) dan ditambahkan desinfektan klor (Cl2) sebanyak 1 ppm yang diinjeksikan
langsung ke dalam pipa. Selanjutnya dipompa ke bak air sanitasi (F-243) dengan
menggunakan pompa (L-242) dan siap untuk dipergunakan sebagai air sanitasi.
b. Pelunakan air umpan boiler
Proses pelunakan air umpan boiler dilakukan dengan pertukaran ion dalam
demineralizer yang terdiri dari dua tangki, yaitu tangki kation exhanger (D-220A) dan
tangki anion exhanger (D-220B). Kation exhanger yang digunakan adalah resin zeolit
(H2-Z) dan anion exhanger yang digunakan adalah deacidite (DOH).
Air dari bak air bersih (F-218) dialirkan dengan pompa (L-221) menuju kation
exchanger (D-220A). Dalam tangki kation exhanger terjadi reaksi sebagai berikut
(Punmia, Hal 362) : Ca Ca Na2(CO3)2 +H2Z Na2Z + 2CO2 + 2H2O Mg Mg Ca Ca Na2SO4 + H2Z Na2Z + H2SO4 Mg Mg Ca Ca Na2SO4 + H2Z Na2Z + 2HCl Mg Mg
Ion- ion bikarbonat, sulfat dan klor diikat dengan ion Z membentuk CO2 dan air,
H2SO4 dan HCl. Selanjutnyan air yang bersifat asam ini akan dimasukkan ke dalam
anion exhanger untuk menghilangkan anion-anion yang mengganggu proses. Resin
yang digunakan De-acidite (DOH). Reaksi yang terjadi: (Punmia, Hal 362)
H2SO4 D2SO4
2DOH + 2HCl 2DCl + 2H2O
2HNO3 2DNO3
Sehingga keluaran dari tangki demineralisasi adalah garam-garam kalsium, natrium,
magnesium yang terikat pada kation exchanger dalam bentuk CaZ, NaZ, MgZ.
Sedangkan H2SO4, HCl, dan HNO3 terikut pada anion exchanger dalam bentuk
D2SO4, DCl dan DNO3 . Setelah keluar dari demineralizer, air umpan boiler telah
bebas dari ion-ion yang mengganggu dan siap untuk digunakan.
Setelah keluar dari tangki demineralisasi, air lunak ini digunakan sebagai air umpan
boiler. Untuk memenuhi kebutuhan umpan boiler, air lunak ditampung dlam bak air
lunak (F-222) yang selanjutnya dipompa (L-232) ke Deaerator (D-233) untuk
menghilangkan gas-gas impuritis pada air umpan boiler dengan sistem pemanasan.
Dari deaerator air siap diumpankan ke boiler (Q-230) dengan pompa (L-223). Steam
yang dihasilkan boiler didistribusikan ke peralatan dan kondensat yang dihasilkan di
recycle.
c. Pengolahan air pendingin
Untuk memenuhi kebutuhan air pendingin dari bak air bersih (F-218), air dipompa
(L-224) ke bak air pendingin (F-225) kemudian dialirkan ke peralatan dengan pompa
(L-226). Setelah digunakan air direcycle ke cooling tower (P-227) dan selanjutnya
dari cooling tower, air direcycle ke bak air pendingin kembali.
d. Proses regenerasi
Regenerasi hydrogen / kation exhanger dilakukan dengan menggunakan asam klorida
dengan reaksi sebagai berikut:
CaZ CaSO4
Na2Z + H2SO4 H2Z + Na2SO4
MgZ MgSO4
CaZ CaCl2
Na2Z + HCl H2Z + Na2Cl
MgZ MgCl2
Pemakaian resin yang terus-menerus menyebabkan resin tidak aktif lagi. Hal ini dapat
diketahui dari pemeriksaan kesadahan air umpan boiler yang dilakukan
terus-menerus. Jika terdapat kenaikan kesadahan air umpan boiler, maka hal ini
menunjukkan bahwa resin sudah jenuh dan perlu diregenerasi (setelah ± 17 jam).
Sedangkan regenerasi anion exchenger dengan menggunakan larutan Na2CO3 atau
NaOH.
Reaksi yang terjadi :
D2SO4 SO4
2 DCl + Na2CO3 2 DOH + Na2Cl2 + CO2
2 DNO3 (NO3)2