INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
7.1 Unit penyediaan dan pengolahan air ( Water System ) 1. Unit penyediaan air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan dimetil tereftalat adalah sebagai berikut :
a. Air untuk keperluan umum (General Uses)
Kebutuhan air ini meliputi kebutuhan laboratorium, kantor, karyawan, dll. Diperlukan sebesar
3000 kg/jam
b. Air untuk pembangkit steam (Boiler Feed Water)
1. Untuk kebutuhan steam Reboiler-01 (112,78oC) 27305,64 kg/jam 2. Untuk kebutuhan steam CR-02 (115oC) 6287,76 kg/jam
3. Untuk kebutuhan steam pembangkit listrik 10547,6605 kg/jam
Jumlah kebutuhan 44141,0605 kg/jam
Over design 25% 55176,3257 kg/jam
Recovery 90%, sehingga make up 10% 5517,6326 kg/jam
c. Air pendingin untuk pendingin alat proses
1. CD-01 untuk mengkondensasi produk (30-60oC) 232075,08 kg/jam 2. Pendingin pada cooling crystalizer CR-01
(5-30oC)
30264,12 kg/jam
3. Pendingin pada CD-03 pada MD-01 (30-40oC) 988578 kg/jam
Jumlah kebutuhan 1250917,2 kg/jam
Over design 25%, kebutuhan air pendingin 1501100,64 kg/jam Recovery 90%, sehingga make up air 10% 150110,064 kg/jam
d. Air untuk pemadam kebakaran
Disediakan air sebanyak 10 m3/hari 416,6667 kg/jam Jumlah kebutuhan air total 166486,7454 kg/jam 166,4867 m3/jam 5879,3921 ft3/jam 1318575,0235 m3/tahun
2. Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air untuk pabrik dimetil tereftalat diperoleh dari sungai yang terletak di kawasan pabrik. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water reservoir) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) :
1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi 5. Demineralisasi 6. Deaerasi 7. Klorinasi Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991).
Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak terlarut.
Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al2(SO4)3 dan larutan abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991).
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi:
M3+ + 3H O M(OH) + 3 H Pengolahan awal
Air untuk umpan Boiler
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. 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 + 6SO4
3-Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2 Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3 CaCl4 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk 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).
Kebutuhan alum dan soda abu:
Alum = 29,854 lb/hari = 13,541 kg Alum/hari = 22916,239 kg Alum/tahun Na2CO3 = 29,854 lb/hari = 13,541 kg/hari = 4468,667 kg/tahun
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 atauGAC), 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, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan kalsium klorida 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 10,24 in (26,06 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada 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 pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 5,33 in (13,55 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 2,99 in (7,59 cm) (Metcalf & Eddy, 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 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 = 10000 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 5ppm
Demineralisasi
Air untuk umpan ketel pada reaktor harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas :
a. Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan zeolit.
Kebutuhan zeolit = 164,871 kg Waktu regenerasi = 11,67 jam
Kebutuhan NaCl untuk meregenerasi zeolit = 59,996kg/hari
b. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan adalah R-NH2. Kebutuhan R-NH2 = 197,012 kg
Waktu regenerasi = 11,67 jam
Kebutuhan NaOH untuk meregenerasi R-NH2 = 91,854 lb
Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan superheated steam 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 menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.