UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Prarancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilt dan Etanol Kapasitas 40.000 Ton/Tahun.

(1)

Prarancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol Kapasitas 40.000 ton/tahun

Rizki Khairunnisak Nur Amin D500 100 020

57 BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas)

Unit pendukung proses atau utilitas adalah bagian yang penting dalam menunjang proses produksi di dalam pabrik. Utilitas di dalam pabrik etil akrilat yang akan dirancang meliputi unit pengadaan air,unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan , unit pengadaan bahan bakar dan unit pengadaan listrik.

1. Unit pengadaan air

Unit pengadaan air bertugas untuk menyediakan dan mengolah air untuk kebutuhan air diantaranya:

a) Air konsumsi umum dan sanitasi

b) Air pendingin dan air untuk umpan boiler 2. Unit pengadaan steam

Unti pengadaan steambertugas untuk menyediakan kebutuhan steam untuk media pemanas heater.

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit pengadaan udara tekan bertugas untuk menyediakan udara tekan dalam memenuhi kebutuhan instrumentasi. Udara tekan diperlukan untuk alat kontrol pneumatik, untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan untuk kebutuhan umum yang lain.

4. Unit pengadaan bahan bakar

Bertugas untuk menyediakan bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan generator.

5. Unit pengadaan listrik

(2)

58 4.1.1 Unit Pengadaan Air

Untuk memenuhi kebutuhan air suatu pabrik, pada umumnya menggunakan air sumur, air sungai, maupun air laut sebagai sumbernya. Dalam perancangan pabrik ini, sumber air yang digunakan berasal dari air sungai Ciujung yang bermuara di daerah Cilegon. Penggunaan air sungai sebagai sumber air dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Air sungai merupakan sumber air yang kontinuitasnya relatif tinggi, sehingga kendala kekurangan air dapat dihindari.

2. Pengolahan air sungai relatif lebih mudah, sederhana, dan biaya pengolahan relatif lebih murah dibandingkan dengan proses pengolahan air laut lebih rumit serta biaya pengolahannya lebih besar.

4.1.1.1 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

Air yang digunakan untuk keperluan konsumsi dan sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, kebutuhan laboratorium, kantor,perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat. yaitu :

a. Syarat fisik:

 Suhu dibawah suhu udara luar

 Tidak berasa dan tidak berbau

 Warna jernih b. Syarat kimia:

 Tidak karsinogenik atau beracun

 Tidak mengandung zat organik c. Syarat bakteriologis:

Tidak mengandung bakteri (terutama bakteri patogen), seperti Pseudomonas, Salmonella, Escherichia coli.

4.1.1.2 Air Umpan Boiler

(3)

59 a. Zat yang dapat menyebabkan korosi

Korosi dalam boiler terjadi karena air mengandung larutan asam, gas terlarut seperti O2,CO2,H2S yang masuk ke badan air.

b. Zat yang dapat menyebabkan kerak (scale reforming)

Pembentukan kerak disebabkan adanya kesadahan dan suhu tinggi yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.

c. Zat yang dapat menyebabkan foaming dan priming

Foaming adalah terbentuknya gelembung atau bisa dipermukaan air dan keluar bersama steam. Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Pengolahan air umpan boiler

Sebagai air untuk umpan boiler, air yang berasal dari sungai Ciujung belum mmenuhi persyaratan, sehingga harus diolah terlebih dahulu. Adapun persyaratan yang harus dipenuhi agar air umpan boiler tidak menimbulkan masalah-masalah yaitu:

 Pembentukan kerak pada boiler

 Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler

 Terjadinya korosi pada boiler

Berikut adalah tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan untuk boiler yaitu:

a) Filtrasi

b) Demineralisasi c) Deaerasi 4.1.1.3 Pengolahan Air

(4)

60

Pengolahan air yang akan digunakan sebagai air proses, umpan boiler, konsumsi dan sanitasi akan melalui beberapa tahapan diantaranya:

a. Clarifier

Air baku yang bersumber dari sungai Ciujung diklarifikasi di dalam clarifier yang bertujuan untuk mengurangi materi yang mengendap. b. Sand filter

Air yang mengalir berlebihan yang berasal dari clarifier dialirkan ke filter jenis gravitysandfilter dengan menggunakan media pasir kasar dan halus untuk menghilangkan partikel halus yang masih lolos dan belum terendapkan. Selanjutnya, air yang tersaring di tampung di bak penampung air yang kemudian dipompa ke tangki untuk air konsumsi dan sanitasi umum serta dipompakan juga ke unit demineralisasi untuk proses selanjutnya.

c. Unit demineralisasi

Unit demineralisasi berfungsi untukmenghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg2+, K+, Fe2+, Al3+,HCO 3-,SO42-,Cl- dan lain-laindengan menggunakan bantuan resin. Air yang diperoleh dari unit deminerlisasi adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lagi menjadi air untuk umpan boiler dan sisanya untuk air pendingin. Unit demineralisasi ini diperlukan karena air yang akan digunakan untuk umpan boiler dan pendingin membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut:

 Air tidak akan menimbulkan kerak pada boiler ataupun tube dari alat penukar panas jika steam digunakan untuk pemanas. Karena kerak yang timbul akan menyebabkan turunnya efisiensi alat.

 Terbebas dari semua gas-gas yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, terutama gas O2 dan CO2.

(5)

61

softener yang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation yang ada di dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, sehingga air keluaran dari kation exchanger memiliki pH rendah sekitar 3,7 dan free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA adalah salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan suatu resin. Pada operasi normal FMA stabil pada 12 ppm, jika FMA menurun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4 dengan konsentrasi 4%. Air yang keluar dari kation exchanger diumpankan ke degassifer, untuk menghilangkan gas CO2 dengan cara menggelembungkan udara ke dalam air menggunakan blower. Kemudian air diumpankan ke anion exchanger yang berfungsi sebagai alat penukar ion-ion ( HCO3-, SO42-, Cl-, NO3+, dan CO3-) yang terdapat pada air umpan. Pada anion exchanger terdapat resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE), dimana anion yang terdapat dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam yang terkandung dalam umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH- yang terlepas dari resin yantg menyebabkan terjadinya netralisasi sehingga pH air yang keluar dari anion exchanger kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH- sehingga pH cenderung basa. Batasan yang diperbolehkan untuk Ph (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silika yang terdapat pada air keluaran dari anion exchanger adalah titik tolak bahwa resin sudah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung di dalam tangki air demineralisasi sebelum digunakan sebagai air proses dan sebelum diproses untuk unit deaerator. d. Unit Deaerator

(6)

62

sampai kurang dari 5 ppm. Proses ini dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses secara mekanis dilakukan dengan cara mengkontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah,yang mengakibatkan sebagian besar gas terlarut di dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Kemudian dilakukan proses secara kimiawi yaitu dengan cara menambahkan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi yaitu:

(7)

Pr ar anc ang an Pa br ik E til A kr ila t d ar i A sa m A kr ila t d an E ta no l K ap as ita s 4 0.0 00 to n/ ta hun R iz ki K ha irunni sa k N ur A m in D 50 0 1 00 0 20 63 CL PWT- 01

PWT - 07 PWT- 04

BU - 01

TU - 02

Air Rumah tangga dan Kantor SP KE AE Blow Down Hidrazine gas buang

NaH2PO4

LPS

PWT- 03

PWT- 02

TU-03 DE TU-04

PWT - 06

DARI SUNGAI CIUJUNG

CT

PWT - 05 Raw water dari KTI

T = 30°C

P = 2 kgf/cm2 pH = 7 SS = 74 mg/l TDS = 577.1 mg/l

Mengurangi materi yang mengendap

Menghilangkan sisa 2 materi yang mengendap

T = ambient P = 1,5 kgf/cm2

pH < 3

T = 30°C (max)

pH = 6,8 –8,5 Conductivity = 30 µmhos/cm

SiO2= 60 ppb (max) P = 4 kgf/cm2_(max)

SS = 1 mg/L pH = 8-9

BFW

T = ambient pH = > 5,8

Conductivity = 0,5 µmhos/cm (max)

SiO2= 10 ppb (max)

Na = 10 ppb (max) Fe = 10 ppb (max)

P = 8 kgf/cm2_(max) Proses

(8)

64 1.1.1.5Kebutuhan air

a. Kebutuhan Air Pendingin

Kebutuhan air untuk pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1 Tabel 4. 1Kebutuhan Air Pendingin

No Kode Alat Alat Kebutuhan (kg/jam)

1. R Reaktor 22.492,911

2. Co-01 Cooler 875,983

3. Co-02 Cooler 811,860

4. Cd Condenser 73,389

Total kebutuhan air pendingin = 24.254,144 kg/jam b. Kebutuhan Air untuk Steam

Kebutuhan air untuk steam dapat dilihat pada tabel 4.2 Tabel 4. 2Kebutuhan Air untuk Steam

No Kode Alat Alat Kebutuhan (kg/jam)

1. He-01 Reaktor 116,56

2. He-02 Cooler 145,60

3. He-03 Cooler 188,68

4. He-04 Condenser 17,91

5. Rb reboiler 870,77

Jumlah air yang diperlukan yaitu sebesar 1.339,53 kg/jam

Diperkirakan air yang hilang sebsar 20% jadi kebutuhan untuk make-up air steam sebesar = 267,91 kg/jam

c. Kebutuhan air untuk Konsumsi Umum dan Sanitasi

(9)

65

Tabel 4. 3 Kebutuhan air untuk konsumsi umum dan sanitasi

No Nama Unit Kebutuhan (kg/jam)

1. Perkantoran 1.272,20

2. Laboratorium 41,7

3. Kantin,mushola,kebun 500

4. Hydrant 708,3

5. Poliklinik 41,7

Jumlah air 2.584,70

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi sebesar = 2.584,70 kg/jam Jadi total air yang harus disuplai dari sungai Ciujung sebesar

= Air konsumsi + makeupwater = 6333,625 kg/jam

4.1.2 Unit Pengolahan Udara Tekan

Udara tekan berfungsi untuk menjalankan sistem instrumentasi. Pengolahan udara tekan adalah pengolahan udara yang terbebas dari air, bersifat kering, bebas minyak dan bebas dari partikel-partikel lainnya.

Kebutuhan udara tekan pada prarancangan pabrik etil akrilat ini diperkirakan sebsar 100 m3/jam, dengan suhu 35°C dan tekanan 100 psi. Alat yang dipakai untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel yang berfungsi untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm.

Spesifikasi kompresor yang digunakan:

Kode : C

Fungsi : memenuhi kebutuhan udara tekan Jenis : reciprocoating compressor single stage Tekanan suction : 14,7 psi (1 atm)

(10)

66 Daya kompresor : 7,5 Hp

Kapasitas : 29,43 ft3/menit

Jimlah : 1 buah

4.1.3 Unit Pengadaan Tenaga Listrik

Pada prarancangan etil akrilat kebutuhan listrik dipenuhi dari listrik PLN dan generator pabrik. Hal ini dikarenakan agar suplai tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu walaupun terdapat gangguan suplai listrik dari PLN. Generator yang dipakai adalah generator jenis arus bolak-balik (AC) berdasarkan pertimbangan berikut ini :

a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan. Kebutuhan listik dalam pabrik etil akrilat ini antara lain terdiri dari :

1. Listrik untuk kebutuhan proses dan utilitas 2. Listrik untuk penerangan

3. Listrik untuk AC

4. Listrik untuk alat-alat elektronik

5. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Kebutuhan listrik untuk masing-masing keperluan diatas dapat diperkirakan sebagai berikut :

a. Listrik untuk Kebutuhan Proses dan Utilitas

Keperluan listrik untuk kebutuhan proses dan utilitas dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut ini :

Tabel 4. 4Keperluan Listrik untuk Kebutuhan Proses dan Utilitas

Nama Alat Jumlah HP Total HP

R 1 28,54 28,54

P-01 1 2 2

P-02 1 2 2

P-03 1 1 1

(11)

67

Nama Alat Jumlah HP Total HP

P- 05 1 3 3

P-06 1 1 1

P-07 1 1 1

P-08 1 1 1

P-09 1 2 2

P-10 1 1 1

P- 11 1 1 1

CT 1 1 1

PU-01 1 3 3

PU-02 1 1 1

PU-03 1 1 1

PU-04 1 2 2

PU-05 1 1 1

PU-06 1 1 1

PU-07 1 1 1

Jumlah 67,04

Jumlah listrik yang dipakai untuk kebutuhan proses dan utilitas sebesar 67,04 HP. Diperkirakan konsumsi listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan sekitar ± 20% dari total kebutuhan. Jadi total kebutuhan listrik sebesar 80,45 HP atau 56 kW.

b.Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan dan AC Listrik untuk AC diperkirakan sebesar 5 kW

Listrik untuk penerangan diperkirakan sebesar100 kW c. Kebutuhan Listrik Untuk Laboratorium dan Bengkel

Listrik yang digunakan diperkirakan sebesar 40 kW d. Kebutuhan listrik alat instrumentasi dan kontrol

Kebutuhan listrik alat instrumentasi sebesar 10kW

Jadi total kebutuhan listrik = (67,04 + 5+ 100 + 40 + 10) = 214,99 kW

(12)

68 = 214,99 kW × 70%

= 150,50 kW

Ditetapkan input generator = 500 kW

Untuk keperluan lainnya dan cadangan masih tersedia = 349,50 × 70% = 244,65 kW

4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar a. Kebutuhan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar ini bertugasmenyediakan dan menyimpan bahan bakar yang akan digunakan dalam proses operasi pabrik. Dibutuhkan bahan bakar sebesar 23227,988 kg selama 7 hari untuk menjalankan generator dan boiler.

b. Perancangan tangki bahan bakar

Waktu tinggal = 7 hari

Volume = 37,926 m3

Tangki solar dirancang = 1 buah

Diameter = 5,05 m

Tinggi = 1,89 m

4.2 Laboratorium

Peran utama laboratorium pada pabrik etil akrilat ini adalah menganalisa produk yang dihasilkan apakah sudah sesuai dengan kualitas yang diinginkan. Selain itu laboratorium berperan sangat besar untuk memperoleh data-data yang diperlukan. Data-data tersebut dipakai untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi dan untuk pengendalian mutu. Pengendalian mutu bertujuan untuk mengendalikan mutu dari suatu produk yang akan dihasilkan agar sesuai dengan standar yang telah ditentukan. Pengendalian mutu dimulai dari bahan baku, ketika proses sedang berlangsung dan pada hasil atau produknya.

(13)

69

dengan normal atau tidak.Jikaanalisa produk menyimpang dari yang telah diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui dan segera diatasi.

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang memiliki tugas pokok diantaranya:

a. Mengontrol kualitas dari bahan baku dan mengontrol kualitas produk b. Mengontrol mutu air pendingin, dan air umpan boiler

c. Mengontrol mutu air pendingin, air umpan boiler dan lain sebagainya yang berkaitan langsung dengan proses produksi.

Laboratorium bekerja selama 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non shift.

1. Kelompok Shift

Kelompok ini melakukan tugas untuk memantau dan analisa-analisa rutin terhadap berlangsungnya proses produksi. Kelompok ini menggunakan sistem kerja bergilir, yaitu sistem kerja shiftselama 24 jam dan dibagi menjadi 3 shift. Untuk setiap sift nya bekerja selama 8 jam.

2. Kelompok Non Shift

Bertugas untuk melakukan analisa khusus yang bersifat tidak rutin dan menyediakan reagent kimia yang diperlukan oleh Laboratorium. Untuk membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok non sift melakukan tugasnya di laboratorium utama yang memiliki tugas diantaranya :

 Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi  Meyediakan reagent kimia untuk analisa laboratorium  Melakukan penelitian utnuk membantu kelancaran produksi.

Dalam menjalankan tugasnya, laboratorium dibagi menjadi 3: a. Laboratorium fisik

b. Laboratorium analitik

(14)

70 4.2.1 Laboratorium fisik

Laboratorium ini memiliki tugas mengadakan pemeriksaan terhadap sifat-sifat mulai dari bahan baku, kemudian produk dan air yang meliputi air baku, air untuk pendingin, dan pada air limbah. Pengamatan yang dilakukan meliputi specific gravity dan viskositas

4.2.2 Laboratorium Analitik

Laboratorium ini memiliki tugas untuk mengadakan pemeriksaan pada bahan baku dan produk mengenai sifat-sifat kimianya.

Analisa yang dilakukan meliputi:

 Analisa komposisi dari bahan baku

 Analisa komposisi produk utama

 Analisa air meliputi: - Air baku

- Air pendingin - Air konsumsi umum - Air sanitasi

- Air umpan boiler - Air limbah

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

 Diversifikasi produk.

 Perlindungan terhadap lingkungan.

Selain mengadakan penelitian rutin, laboratorium juga melakukan penelitian yang bersifat non rutin, sebagai contoh penelitian terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian untuk mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku.

Alat analisa penting yang dipakaidiantaranya :

(15)

71

3. Gas Liquid Chromathogarphy, berfungsimenganalisa konsentrasi material cair.

4. Spectrofotometer, dipakai untuk mengetahui konsentrasi pada suatu senyawa yang terlarut dalam air.

5. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/ kebasaan air.Conductivity meter, digunakan untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air.

4.3 Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik etil akrilat dapat diklasifikasi sebagai berikut :

1. Buangan cair. 2. Buangan padatan.

Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya. 1. Pengolahan Buangan Cair

Air buangan dari pabrik etil akrilat berupa :

a) Unit Pengolahan Air Buangan dan Limbah Proses

Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik dan air limbah proses dikumpulkan kemudian diolah pada suatu unit stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan desinfektan Calsium Hypoclorite.

b) Air Berminyak dari Mesin Proses

Air berminyak bersumberdari buangan pelumas pada pompa dan alat lain. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak dibagian atas dialirkan ke penampungan minyak dan pengolahannya dengan pembakaran di dalam tungku pembakar, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampungan akhir, kemudian dibuang.

c) Air Sisa Proses

(16)

72

regenerasi dari unit penukar ion dan unit demineralisasi dinetralkan dalam kolam penetralan. Penetralan dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 jika pH buangannya lebih dari 7,0 dan dengan menggunakan larutan NaOH jika pH buangannya kurang dari 7,0. Air yang netral dialirkan ke kolam penampungan akhir bersama-sama dengan aliran air dari pengolahan yang lain dan blow down dari cooling tower.

2. Pengolahan bahan buangan padatan

Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah domestik dan IPAL. Limbah domestik berupa sampah-sampah dari keperluan sehari-hari seperti kertas dan plastik, sampah tersebut ditampung di dalam bak penampungan dan selanjutnya dikirim ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Limbah yang berasal dari IPAL ditimbun di dalam tanah yang dindingnya dilapisi dengan clay (tanah liat) agar jika limbah yang dipendam termasuk berbahaya tidak menyebar ke lingkungan sekitarnya.

4.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja

Pedoman keselamatan kerja dibuat untuk memberikan informasi yang lengkap tentang tata tertib dalam bekerja yang baik dan benar, agar kesehatan dan keselamatan pekerja selama melakukan tugasnya terjamin sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan oleh pihak pabrik yang bekerja sama dengan departemen tenaga kerja.

(17)

73