BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

(1)

Prarancangan Pabrik Benzene dari Toluene dan Hidrogen dengan Proses Hidrodealkilasi Kapasitas 500.000 Ton/Tahun

88

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau utilitas yang menunjang proses produksi di pabrik benzene meliputi unit pengadaan air (air pendingin, air konsumsi dan sanitasi, serta air umpan boiler), unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.

1. Unit Pengadaan Air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air pabrik benzene sebagai berikut:

a. Air pendingin

Kebutuhan air pendingin sebesar 1.149.892,16 kg/jam b. Air konsumsi dan sanitasi

Kebutuhan air konsumsi dan sanitasi sebesar 313,12 kg/jam.

c. Air umpan boiler

Kebutuhan make up air umpan boiler sebesar 11.198,34 kg/jam 2. Unit Pengadaan Steam

Unit ini bertugas menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas pada reboiler, heater, vaporizer dan steam turbine. Kebutuhan steam sebesar 124.550,90 kg/jam.

3. Unit Pengadaan Pendingin Reaktor

Unit ini bertugas menyediakan kebutuhan pendingin reaktor yang berupa molten salt sebesar 14.925,64 kg/jam

4. Unit Pengadaan Udara Tekan

Unit ini bertugas menyediakan kebutuhan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatik, penyediaan udara tekan di bengkel, dan kebutuhan umum yang lain. Kebutuhan udara tekan yang harus disediakan sebesar 65,24 m³/jam.

(2)

89 5. Unit Pengadaan Listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak pada peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik, listrik AC, maupun untuk penerangan. Kebutuhan listrik pabrik ini sebesar 1.279,26 kW yang disuplai dari generator.

6. Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar solar untuk kebutuhan generator untuk proses start-up. Kebutuhan solar untuk pabrik ini sebesar 187,90 L/jam.

7. Unit Pengolahan Limbah

Unit ini bertugas mengolah limbah yang berasal dari seluruh aktivitas pabrik benzene agar ketika dibuang tidak mencemari lingkungan.

4.1.1. Unit Pengadaan dan Pengolahan Air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk pemenuhan kebutuhan air meliputi air pendingin, air umpan boiler, dan air konsumsi umum dan sanitasi. Dalam perancangan pabrik benzene, air yang digunakan sebagai air pendingin berasal dari air laut Selat Sunda sedangkan air umpan boiler dan air konsumsi dan sanitasi berasal dari PT. Krakatau Tirta Industri yang cukup dekat dengan lokasi pabrik. Air tersebut diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan.

Air laut akan mengalami proses penyaringan kasar, penyaringan halus, dan klorinasi, sedangkan air dari PT. Krakatau Industri akan mengalami proses pre-settling, softening, klorinasi dan demineralisasi.

Proses pengolahan air laut dan air dari PT. Krakatau Tirta Industri dapat dilihat di gambar 4.1. dan 4.2.

(3)

Prarancangan Pabrik Benzene dari Toluene dan Hidrogen dengan Proses Hidrodealkilasi Kapasitas 500.000 Ton/Tahun

90

Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air Laut

(4)

Prarancangan Pabrik Benzene dari Toluene dan Hidrogen dengan Proses Hidrodealkilasi Kapasitas 500.000 Ton/Tahun

91

Gambar 4.2. Skema Pengolahan Air KTI

(5)

92 4.1.1.1. Air Pendingin

Air pendingin dan air pemadam kebakaran yang digunakan adalah air laut yang diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air laut sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut:

a. Air laut dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi.

d. Tidak dibutuhkan cooling tower, karena air laut langsung dibuang lagi ke laut (once through).

Unit sea water intake (SWI) berfungsi sebagai penyuplai bahan baku air laut untuk keperluan air pendingin dan bahan baku proses. Air laut yang berfungsi sebagai air pendingin digunakan dengan sistem sekali pakai (once through). Setelah digunakan, air laut dibuang ke laut bebas yang terletak cukup jauh dari air laut masuk (sea water intake).

Air laut yang masuk ke unit SWI diperoleh dari Selat Sunda di sekitar kawasan pabrik. Untuk penggunaan air laut di pabrik, terdapat persyaratan kualitas air laut sebelum masuk unit proses, yaitu terbebas dari material yang dapat menyebabkan korosi dan penyumbatan pada pipa maupun peralatan lain. Material tersebut meliputi kotoran, binatang laut, mikroorganisme, dan zat pencemar.

Untuk menjaga kualitas air laut tersebut maka perlu dilakukan tahapan perlakuan sebagai berikut:

a. Perlakuan secara Fisik

Menyaring dan mengambil kotoran-kotoran atau binatang laut dengan menggunakan saringan.

b. Perlakuan secara Kimia

Menginjeksikan air laut dengan Sodium Hipoklorit (NaOCl) untuk mematikan/menghambat aktivitas mikroorganisme dan pertumbuhan karang laut.

(6)

93 c. Perlakuan secara Preventif

Melakukan monitor pada buangan air limbah pabrik yang mengalir kembali ke air laut (pada Out Fall) sehingga tidak mencemari lingkungan air laut.

Berikut ini merupakan spesifikasi air laut yang digunakan sebagai umpan.

Tabel 4.1. Spesifikasi Air Laut Untuk Air Pendingin

Parameter Satuan

Total Dissolved Solid (TDS) ppm 35.000

Suspended Solid ppm 10

Total Hardness ppm 5.000

pH 8,4

Kalsium ppm 800

Klorida ppm 16.000-21.000

Sulfat ppm 2.150

Bikarbonat ppm 130

Iron ppm 0,4

Silika ppm 1,2

Ammonia ppm 1-5

Sulfida ppm 0,02

Specification Resistance ohm/cm 21-24 Peralatan yang tersedia di unit ini antara lain:

1. Bak Penampung Awal (BU-02)

Sebagai tempat masuk air laut pertama kali, merupakan tempat penampungan air laut bersih sebelum dipompa ke unit proses selanjutnya.

2. Bar Screen (Saringan Awal)

Berfungsi menyaring kotoran atau material – material yang berukuran besar. Dilengkapi dengan travershing trash rake screen yang

(7)

94

digerakkan dengan sistem hidrolik untuk mengangkat kotoran yang tersangkut di Bar Screen.

3. Rotary Screen (Traveling Screen)

Berfungsi menyaring material – material kecil yang lolos dari Bar Screen.

- Kapasitas penyaringan: 10 ton/jam - Mode operasi:

Tabel 4.2. Tabel Mode Operasi Rotary Screen Perbedaan level (mm) Operasi Rotary Screen Auto

150 Tidak beroperasi

151 Start slow speed

151-300 Slow speed

301 Beralih ke fast speed

301-150 Fast speed

150 Beralih ke slow speed

150-101 Slow speed

100 Stop

4. Stop Log

Berfungsi menahan air laut agar tidak masuk Sea Water Screen saat dilakukan pembersihan.

5. Travershing Trash Rake

Merupakan alat untuk mengangkat material yang tertahan di Bar Screen.

6. Trash Basket

Sebagai tempat membuang kotoran atau sampah laut.

7. Sea Water Pump (12-P-101 A/B/C) Penggerak dan pendistribusi air laut Tipe : Centrifugal pump Kapasitas : 10.760 m³

(8)

95 Pdischarge : 3,4 - 3,6 kg/cm² Deskripsi proses sea water intake (SWI)

Air laut masuk ke bak penampungan awal (BU-02) sebelumnya diinjeksikan larutan sodium hipoklorit (NaOCl) secara continuous dosing dengan konsentrasi 1 ppm pada ujung bak. Tujuan injeksi ini adalah menghilangkan adanya ganggang laut, kerang, tumbuhan laut dan mikroorganisme. Air laut mengalami penyaringan pertama di saringan awal untuk menyaring kotoran berukuran besar seperti batang kayu dan plastik. Saringan awal dilengkapi dengan travershing trash rake untuk mengangkut kotoran yang tersangkut. Rake screen ini dioperasikan secara kontinyu atau 1 siklus saja, tergantung dari kebutuhan. Dalam kondisi normal hanya dioperasikan 1 siklus dalam 24 jam pada waktu day shift.

Penyaringan berikutnya adalah traveling screen untuk menyaring kotoran yang berukuran lebih kecil seperti potongan daun dan kerikil yang lolos dari saringan awal. Kotoran yang tersangkut disemprot dengan air laut dari sea water header dan dibuang di trash basket. Kemudian air laut didistribusikan dengan menggunakan pompa laut. Sea Water Pump pada normal operasi 2 pompa service sedangkan 1 standby. Unit ini dilengkapi oleh Stop Log untuk menahan air laut masuk ke bak penampung awal pada saat dilakukan pembersihan. Keluaran discharge pompa laut dijaga di kisaran 3,4-4 kg/cm² dengan kapasitas pompa desain awal sekitar 18.851 m³/jam sementara sekarang ini untuk memenuhi kebutuhan pabrik kapasitasnya menjadi 21.437 m³/jam dengan rate hampir 100 % kapasitas 2 pompa yaitu masing masing 10.760 m³/jam. Jika tekanan discharge kurang dari desainnya maka akan menyebabkan pendinginan akan berkurang juga. Untuk mengatasinya dengan menambah bukaan BV discharge pompa dan menjalankan pompa yang stanby. Jika tekanan discharge lebih dari desainnya, maka akan menyebabkan pipa pecah.

Untuk mengatasinya dengan mengurangi bukaan BV discharge pompa.

(9)

96

Berikut ini merupakan rincian kebutuhan air pendingin pabrik benzene:

Tabel 4.3. Kebutuhan Air Pendingin

No. Alat Kebutuhan (kg/jam)

1. Kondenser Parsial (E-104) 826.425,96

2. Kondenser 1 (E-106) 195.798,73

3. Kondenser 2 (E-108) 7.583,00

4. Cooler (E-1010) 17.150,88

5. Cooler (E-1011) 41.592,85

6. Heat Exchanger Utilitas (HEU-01) 198,95 7. Heat Exchanger Utilitas (HEU-02) 50.413,48 8. Heat Exchanger Utilitas (HEU-03) 10.728,32

Total 1.149.892,16

4.1.1.2. Air Umpan Boiler

Untuk kebutuhan umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah air dari PT. Krakatau Tirta Industri. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah:

a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.

b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)

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

c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)

Foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Tahapan pengolahan air dari PT. Krakatau Tirta Industri agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi:

(10)

97 a. Bak Penampung

Air dari PT. Krakatau Tirta Industri akan ditampung di bak penampung BU-01. Sebagian air akan dialirkan menuju tangki air konsumsi dan sanitasi (TU-01), sedangkan sisanya akan diolah lebih lanjut agar dapat digunakan sebagai air proses.

b. Kation Exchanger

Air dari bak penampungan dialirkan menuju unit penyediaan air umpan boiler. Air umpan boiler harus dihilangkan kandungan garam- garamnya yang dapat menimbulkan kesadahan dalam air. Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif dari garam yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan notasi RH2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah:

2 NaCl + RH₂ ⟶ RNa₂+ 2 HCl (4-1)

CaCO₃+ RH₂ ⟶ RCa + H₂CO₃ (4-2)

BaCl₂+ RH₂ ⟶ RBa + 2 HCl (4-3)

Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:

RNa₂+ H₂SO₄ ⟶ RH₂ + Na₂SO₄ (4-4)

RCa + H₂SO₄ ⟶ RH₂+ CaSO₄ (4-5)

RBa + H₂SO₄ ⟶ RH₂+ BaSO₄ (4-6)

c. Anion Exchanger

Air hasil kation exchanger kemudian dialirkan menuju anion exchanger. Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C-500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah:

R(OH)₂+ 2 HCl ⟶ RCl₂+ 2 H₂O (4-7)

(11)

98

R(OH)₂+ H₂SO₄ ⟶ RSO₄ + 2 H₂O (4-8) R(OH)₂+ H₂CO₃ ⟶ RCO₃+ 2 H₂O (4-9) Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%.

Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah:

RCl₂+ 2 NaOH ⟶ R(OH)₂+ 2 NaCl (4-10) RSO₄+ 2 NaOH ⟶ R(OH)₂+ 2 Na₂SO₄ (4-11) RCO₃+ 2 NaOH ⟶ R(OH)₂+ 2 Na₂CO₃ (4-12) d. Deaerasi

Air yang sudah bebas dari ion-ion positif dan negatif akan ditampung di tangki air demin (TU-02), kemudian dialirkan menuju tangki deaerasi menggunakan pompa. Proses deaerasi bertujuan untuk menghilangkan gas-gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat menyebabkan korosi pada alat-alat proses dan boiler. Gas ini kemudian dibuang ke atmosfer. Air bebas gas terlarut kemudian diumpankan menuju tangki penyimpanan umpan boiler.

e. Tangki Umpan Boiler (TU-03)

Alat ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal 6 jam. Bahan-bahan yang ditambahkan untuk mencegah korosi dan kerak, antara lain (Powell, 1954):

a. Hidrazin (N2H4)

Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler.

Reaksi yang terjadi ialah:

N₂H_{4 (aq)}+ O_{2 (g)}⟶ N_{2 (g)}+ 2 H₂O_(l) (4-13)

(12)

99 b. NaH2PO4

Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi:

2 NaH2PO4 + 4 NaOH + 3 CaCO3Ca3 (PO4)2 + 3Na2CO3 + 4 H2O (4-14) Kebutuhan air boiler yang akan diubah menjadi steam sebesar 55.991,69 kg/jam hanya untuk start-up pabrik. Kebutuhan air boiler selanjutnya menggunakan air make-up sebesar 20% dari kebutuhan total, yaitu sebesar 11.198,34 kg/jam.

Tabel 4.4. Kebutuhan Air Boiler

1. Reboiler (RE-01) 7.119,64

2. Reboiler (RE-02) 506,33

3. Vaporizer (V-01) 22.193,14

4. Heat Exchanger (HE-01) 2.083,51 5. Heat Exchanger (HE-02) 12.699,58 6. Heat Exchanger (HE-03) 1.832,36

7. Steam Turbine 78.116,13

Total 124.550,90

Make up 24.910,18

4.1.1.3. Air Konsumsi dan Sanitasi

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari PT.

Krakatau Tirta Industri. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, kebutuhan kantor, laboratorium, kantin, hidran, taman dan klinik.

Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, kimia, dan biologi. Berikut ini merupakan parameter wajib standar baku mutu air berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 32 Tahun 2017.

(13)

100

Tabel 4.5. Parameter Fisik Standar Baku Mutu

No. Parameter Unit Standar Baku Mutu

(kadar maksimum)

1. Kekeruhan NTU 25

2. Warna TCU 50

3. Zat padat terlarut (total

dissolved solid) mg/L 1.000

4. Suhu ^oC ± 30

5. Rasa - Tidak berasa

6. Bau - Tidak berbau

Tabel 4.6. Parameter Kimia Standar Baku Mutu

No. Parameter Wajib Unit Standar Baku Mutu (kadar maksimum)

1. pH mg/L 6,5-8,5

2. Besi mg/L 1

3. Fluorida mg/L 1,5

4. Kesadahan (CaCO3) mg/L 500

5. Mangan mg/L 0,5

6. Nitrat, sebagai N mg/L 10

7. Nitrit, sebagai N mg/L 1

8. Sianida mg/L 0,1

9. Detergen mg/L 0,05

10. Pestisida total mg/L 0,1

11. Air raksa mg/L 0,001

12. Arsenik mg/L 0,5

13. Kadmium mg/L 0,005

14. Kromium mg/L 0,05

(14)

101

Tabel 4.6. Parameter Kimia Standar Baku Mutu (lanjutan) No. Parameter Wajib Unit Standar Baku Mutu

(kadar maksimum)

15. Selenium mg/L 0,01

16. Seng mg/L 15

17. Sulfat mg/L 400

18. Timbal mg/L 0,05

19. Benzene mg/L 0,01

20. Zat organik (KMnO4) mg/L 10

Tabel 4.7. Parameter Biologis Standar Baku Mutu

No. Parameter Wajib Unit Standar Baku Mutu (kadar maksimum)

1. Total coliform CFU/100 mL 50

2. E. coli CFU/100 mL 0

Tabel 4.8. Kebutuhan Air Konsumsi Dan Sanitasi No. Keterangan Kebutuhan (kg/jam)

1. Air untuk perkantoran 193,75 2. Air untuk laboratorium 20,83

3. Air untuk kantin 62,50

4. Air untuk hidran dan taman 27,71

5. Air untuk poliklinik 8,33

Total 313,12

4.1.2. Unit Pengadaan Pendingin Reaktor

Media yang digunakan sebagai pendingin reaktor adalah molten salt.

Molten salt merupakan pendingin yang terdiri dari campuran natrium nitrit (NaNO2), natrium nitrat (NaNO3), dan kalium nitrat (KNO3). Pendingin ini

(15)

102

tidak memerlukan perawatan secara fisis, kimia, ataupun biologi. Sifat fisik molten salt adalah sebagai berikut:

- Densitas = 119,324 lb/ft³ - Kapasitas Panas = 0,373 Btu/lb.^oF - Viskositas = 13,356 lb/ft.hr - Konduktivitas termal = 0,2471 Btu/hr.ft.^oF

Molten salt akan masuk ke reaktor di bagian shell pada suhu 148 ^oC dan tekanan 1 atm. Molten salt menjaga agar reaktor berjalan secara non isotermal dan non adiabatik dan reaksi dijaga pada suhu optimum 621-658

oC (dari kisaran suhu reaksi 537-798 ^oC). Molten salt keluar reaktor pada suhu 184,7^oC. Kebutuhan molten salt yang digunakan sebagai pendingin reaktor adalah 14.925,64 kg/jam.

4.1.3. Unit Pengadaan Steam

Steam yang diproduksi pada pabrik benzene ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan panas pada reboiler, heater, vaporizer, dan steam turbine.

Tabel 4.9. Kebutuhan Steam

Saturated Steam

1. Heater 1 (E-101) 2.083,51

2. Heater 2 (E-103) 12.699,58

3. Heater 3 (E-105) 1.832,36

4. Vaporizer (E-102) 22.193,14

5. Reboiler 1 (E-107) 7.119,64

Total (1) 45.928,24

Superheated Steam

1. Reboiler 2 (E-109) 506,33

(16)

103

Tabel 4.9. Kebutuhan Steam (lanjutan)

2. Steam Turbine 78.116,33

Total (2) 78.622,66

Total (1+2) 124.550,90

Steam yang diproduksi ada 2 jenis, yaitu saturated steam dengan suhu 223^oC dan tekanan 24,67 atm dan superheated steam dengan suhu 300^oC dan tekanan 24,67 atm. Saturated steam akan diproduksi di waste heat boiler dengan memanfaatkan panas gas keluaran reaktor. Sedangkan superheated steam akan diproduksi di boiler.

Kebutuhan steam tersebut dirancang berlebih sebesar 20% untuk mengantisipasi kemungkinan kebocoran saat distribusi. Total kebutuhan saturated steam yang digunakan sebesar 45.928,24 kg/jam dan superheated steam yang digunakan sebesar 78.622,66 kg/jam.

1. Perancangan boiler

Boiler dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam. Steam yang dihasilkan memiliki kondisi sebagai berikut:

T = 300 ^oC = 572 ^oF P = 24,67 atm = 367,5 psia

Boiler yang digunakan merupakan tipe shell and tube heat exchanger karena steam yang dihasilkan merupakan air yang dipanaskan dengan memanfaatkan panas gas produk reaktor.

Penentuan kapasitas boiler Q = ms(h − hf)

Keterangan:

ms = massa steam yang dihasilkan (lb/jam) = 207.997,82 lb/jam h = entalpi steam pada P dan T tertentu (Btu/lbm) = 1.294,24 Btu/lbm hf = entalpi umpan (btu/lbm)

(17)

104 Menghitung hf:

Umpan air terdiri dari 20% air make up dan 80% kondensat. Air make up adalah air pada suhu 30^oC (86 ^oF).

h air make up = 62,98 Btu/lbm h kondensat = 413,57 Btu/lbm h kondensat turbin = 419 Btu/lbm

hf = (0,2 × h air 𝑚𝑎𝑘𝑒 𝑢𝑝) + (0,8 × h kondensat)

= (0,2 × 62,98) + (0,8 × 419)

= 347,80 Btu/lbm Maka,

Q = ms × (h − hf)

= 207.997,82 × (1.294,24 − 347,80)

= 196.858.088,35 Btu/jam 2. Spesifikasi boiler

Kode : B-01

Tipe : Fire tube boiler

Jumlah : 1 buah

Tekanan (atm) : 24,67

Suhu (^oC) : 300

Kapasitas (kg/jam) : 94.347,19 Heating surface (m²) : 70568,26 Jenis bahan bakar : Fuel gas Kebutuhan bahan bakar (L/jam) : 1.024.123,02

4.1.4. Unit Pengadaan Udara Tekan

Udara tekan pada perancangan pabrik DEP digunakan sebagai instrumentasi pneumatik. Kebutuhan udara tekan dihitung berdasarkan jumlah alat kontrol yang dipakai, yaitu 32 kontrol valve dengan nilai udara tekan tiap valve sebesar 1,7 m³/jam. Kebutuhan udara tekan dirancang berlebih sebesar 20% untuk menghindari kebocoran selama proses distribusi

(18)

105

sehingga kebutuhan udara tekan pabrik ini sebesar 65,24 m³/jam, tekanan 7 atm, dan suhu 39,78 °C.

1. Perhitungan daya kompresor

Daya yang diperlukan kompresor dihitung menggunakan persamaan 4.15 (Branan, 2002).

Daya =

( 144 33000) (

K

K − 1)(P₁Q₁) (r^(K−1)^K − 1) E_o

Keterangan:

K = adiabatik exponent = 1,19

P1 = suction pressure = 1 atm (14,7 psi) Q1 = kapasitas aktual = 38,39 ft³/menit R = compression ratio (P2/P1) = 7 Eo = efisiensi kompresor = 80%

Maka, daya kompresor yang dibutuhkan sebesar 7 HP.

2. Spesifikasi kompresor

Tipe : Single stage centrifugal compressor

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 65,24 m³/jam Tekanan suction : 1 atm

Tekanan discharge : 7 atm Suhu udara : 39,78 °C Efisiensi : 80%

Daya kompresor : 7 HP

4.1.5. Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik di pabrik benzene dipenuhi oleh generator pabrik. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan:

a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan

(19)

106 Kebutuhan listrik di pabrik ini terdiri dari:

a. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas b. Listrik untuk penerangan

c. Listrik untuk AC

d. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi e. Listrik untuk alat-alat elektronik

Besarnya kebutuhan listrik masing-masing keperluan tersebut dapat diperkirakan sebagai berikut:

a. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Pabrik benzene beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

Kebutuhan listrik unit proses dan utilitas selama setahun dihitung dalam satuan kilowatt jam (kWh) dengan menyesuaikan kebutuhan tiap peralatan proses. Masing- masing kebutuhan listrik unit proses dan utilitas disajikan pada tabel 4.10. dan tabel 4.11.

Tabel 4.10. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses Alat Jumlah Daya (HP) Total

HP kW

P-01 1 5,00 5,00 3,73

P-02 1 10,00 10,00 7,46

P-03 1 7,50 7,50 5,59

P-04 1 3,00 3,00 2,24

P-05 1 2,00 2,00 1,49

P-06 1 7,50 7,50 5,59

P-07 1 1,00 1,00 0,75

P-08 1 1,50 1,50 1,12

P-09 1 50,00 50,00 37,25

C-01 1 11,43 11,43 8,52

C-02 1 26,16 26,16 19,51

C-03 1 10,21 10,21 7,61

C-04 1 1,18 1,18 0,88

B-01 1 100,00 100,00 74,57

Total 236,48 176,18

(20)

107

Tabel 4.11. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Utilitas

Alat Jumlah HP Total

Total HP kW

PU-01 1 0,75 0,75 0,56

PU-02 1 0,50 0,50 0,37

PU-03 1 0,50 0,50 0,37

PU-04 1 0,50 0,50 0,37

PU-05 1 0,75 0,75 0,56

PU-06 1 0,75 0,75 0,56

PU-07 1 1,00 1,00 0,75

PU-08 1 30,00 30,00 22,37

PU-09 1 100,00 100,00 74,57

PU-10 1 30,00 30,00 22,37

PU-11 1 500,00 500,00 372,50

PU-12 1 0,50 0,50 0,37

PAP-01 2 40,00 80,00 59,66

PAP-02 1 20,00 20,00 14,91

PAP-03 1 1,00 1,00 0,75

PAP-04 1 2,00 2,00 1,49

PAP-05 1 5,00 5,00 3,73

PAP-06 1 3,00 3,00 2,24

PAP-07 1 0,50 0,50 0,37

PAP-08 1 1,00 1,00 0,75

C-05 1 15,00 15,00 11,18

Total 792,75 590,60

Jadi, kebutuhan listrik yang digunakan untuk memenuhi kegiatan pada unit proses dan utilitas sebesar 767,50 kW.

b. Listrik untuk penerangan

Tenaga listrik untuk penerangan dihitung berdasarkan jurnal Tukiman (2015) dan hasil perhitungan disajikan pada tabel 4.7.

Intensitas penerangan:

E =Q A Keterangan:

E = Intensitas penerangan (lux) Q= Fluks cahaya (lumen)

(21)

108 A= Luas permukaan bidang (m²) Jumlah armature titik lampu:

N = 1,25 × E × A Q × nLB × nR Keterangan:

N = Jumlah armature titik lampu 1,25 = Faktor perencanaan

E = Intensitas penerangan (lux) A = Luas permukaan bidang (m²) Q = Flux cahaya (lumen)

nLB = Efisiensi armature (%) nR = Faktor utilitas ruangan (%)

Tabel 4.12. Jumlah Armature Titik Lampu Berdasarkan Luas Bangunan

No Bangunan A, m² E,

lux

Jenis Lampu

Q, lumen

nLB,

%

nR,

% N

1 Pos Keamanan 240 200 LED 13W 1.450 0,77 0,85 63 2 Parkiran 1.000 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 31

3 Taman 750 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 23

4 Kantor Pusat 1.250 350 LED 13W 1.450 0,77 0,85 576 5 Kantor Produksi 200 350 LED 13W 1.450 0,77 0,85 92 6 Kantor Utilitas 200 350 LED 13W 1.450 0,77 0,85 92

7 Kantin 264 200 LED 13W 1.450 0,77 0,85 70

8 Masjid 264 200 LED 13W 1.450 0,77 0,85 70

9 Klinik 200 250 LED 13W 1.450 0,77 0,85 66

10 Perpustakaan 200 300 LED 13W 1.450 0,77 0,85 79 12 Generator 375 150 ML 100W 6.200 0,77 0,85 17 13 Bengkel 375 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 23

14 Garasi 700 60 ML 100W 6.200 0,77 0,85 13

15 Gudang 700 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 22

16 Pemadam Kebakaran

420 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 26

17 Safety 300 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 18

18 Proses 9.900 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 610 19 Control Room 375 500 LED 13W 1.450 0,77 0,85 247 20 Laboratorium 300 500 LED 13W 1.450 0,77 0,85 198 21 Bongkar Muat 550 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 17

(22)

109

Tabel 4.12. Jumlah Armature Titik Lampu Berdasarkan Luas Bangunan (lanjutan)

No Bangunan A, m² E,

lux

Jenis Lampu

Q, lumen

nLB,

%

nR,

% N

22 Pengolahan Limbah

1.250 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 77 23 Utilitas 5.600 200 ML 100W 6.200 0,77 0,85 345 24 Area Perluasan 3.000 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 92 25 Jalan 16.587 100 ML 100W 6.200 0,77 0,85 511

Jumlah 45.000 . 3.378

Jumlah lampu Phillips LED 13 Watt E27: 1.552 buah Jumlah lampu Phillips ML 100 Watt E27: 1.825 buah Total daya penerangan = (13 × 1.552) + (100 × 1.825)

= 202.724,60 Watt

= 202,72 kW c. Listrik untuk AC

Penggunaan AC dibutuhkan pada beberapa tempat tertentu, yaitu kantor keamanan utama, laboratotium, control room, masjid, klinik, gedung K3, perkantoran, dan perpustakaan. Dengan memperkirakan daya AC diperoleh total kebutuhan listrik sebesar 125.000 W atau 125 kW.

d. Listrik untuk alat-alat elektronik

Kebutuhan listrik untuk alat-alat elektronik dapat dilihat di Tabel 4.13.

Tabel 4.13. Kebutuhan Listrik Untuk Alat Elektronik No. Bangunan Jumlah

PC Watt/PC Total (W)

Lain-lain (W)

1. Pos Keamanan 3 500 1.500 50

2. Kantor Pusat 30 500 15.000 1.500

3. Kantor Produksi 5 500 2.500 250

4. Kantor Utilitas 5 500 2.500 250

5. Kantin 50

6. Masjid 50

(23)

110

Tabel 4.13. Kebutuhan Listrik Untuk Alat Elektronik (lanjutan) No. Bangunan Jumlah

PC Watt/PC Total (W)

Lain-lain (W)

7. Klinik 2 500 1.000 100

8. Perpustakaan 2 500 1.000 50

9. Generator 2 500 1.000

10. Proses 3 500 1.500 50

11. Control Room 11 500 5.500 1.650

12. Laboratorium 3 500 1.500

Jumlah 66 33.000 4050

Berdasarkan hasil perhitungan diatas, maka total kebutuhan listrik untuk alat-alat elektronik adalah 37,05 kW.

e. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

Listrik yang diperlukan untuk laboratorium dan instrumentasi diperkirakan 30% dari total jumlah kebutuhan listrik untuk penerangan dan alat-alat elektronik. Kebutuhan listrik untuk laboratorium dan instrumentasi adalah 72,04 kW.

Berdasarkan pada perhitungan kebutuhan listrik pada keseluruhan pabrik maka dapat disimpulkan kebutuhan total listrik pada pabrik benzene adalah sebagai berikut:

Tabel 4.14. Total Kebutuhan Listrik Pabrik

No. Kebutuhan kW

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 842,07 2. Listrik untuk keperluan penerangan 202,72

3. Listrik untuk AC 125,48

4. Listrik untuk komputer 37,05

5. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 72,04

Total 1.279,26

Berdasarkan perhitungan listrik secara keseluruhan maka dapat ditentukan kebutuhan listrik spesifik per kilogram produk:

Kebutuhan spesifik listrik = 1.279,26 kWh

63.131,313 kg = 0,0203 ^kWh

kg 𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑒

(24)

111

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output minimum sebesar 1191,423 kW. Dipilih menggunakan generator dengan daya 10000 kW, sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 8808,577 kW. Adapun dengan kondisi pabrik start up, listrik disuplai melalui generator (GU-02) dengan bahan bakar solar. Kapasitas daya generator (GU-02) mencapai 1320 kW. Berikut merupakan spesifikasi generator yang diperlukan:

Tabel 4.15. Spesifikasi Generator

Kode : GU-01 GU-02

Tipe : Generator turbine Generator

Jumlah : 1 buah 1 buah

Kapasitas (kW) : 10.000 1320

Tegangan (volt) : 480 230

Efisiensi : 80% -

Jenis bahan bakar : Sisa pembakaran furnace dari output stripper

Solar

Kebutuhan bahan bakar (L/jam)

: 280,42 170,82

4.1.6. Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar generator saat pabrik melakukan start-up. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah solar. Solar diperoleh dari PT.

Pertamina. Bahan bakar ini dipilih sebagai bahan bakar pada pabrik benzene dikarenakan:

1. Mudah didapat

2. Paling umum digunakan 3. Mudah dalam penyimpanan 4. Memiliki heating value yang besar

(25)

112

Bahan bakar berupa Solar memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Heating value : 16.779,09 Btu/ lb Efisiensi bahan bakar : 80%

Specific gravity : 0,8124

Densitas : 810,074 kg/m³

(www.indonesia-property.com).

Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut:

Bahan bakar = Kapasitas alat

eff . ρ . h (4.16)

Kebutuhan bahan bakar untuk generator:

Kapasitas generator = 1320 kW

= 4504043,40 Btu/jam Kebutuhan bahan bakar = 187,90 L/jam

Berdasarkan perhitungan solar secara keseluruhan maka dapat ditentukan kebutuhan solar spesifik per kilogram produk, yaitu sebagai berikut:

Kebutuhan spesifik solar = ^{187,90 L}

63.131,31 kg = 0,0029 ^L

kg produk utama

Untuk menyimpan kebutuhan bahan bakar solar selama 1 bulan, dirancang tangki penyimpan bahan bakar dengan spesifikasi sebagai berikut:

Kode : TB-01

Tipe : Silinder tegak dengan flat bottom dan conical roof

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 170 bbl

Jumlah course : 2

Kondisi penyimpanan : P = 1 atm T = 30 ^oC

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

(26)

113

Dimensi : D = 10 ft

H = 12 ft

4.1.7. Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari proses produksi pabrik benzene ini berupa limbah padat dan limbah cair yang selanjutnya diolah pada Unit Pengolahan Limbah (UPL).

4.1.7.1. Limbah Padat

Limbah padat berasal dari logam-logam bekas perbaikan, sludge dari boiler, resin dari unit water treatment yang telah rusak, dan sampah- sampah yang ada di pabrik.

Limbah logam hasil perbaikan akan dijual kembali ke PT. Harsan Group Indonesia yang berlokasi di Serang, Banten. Sludge dari boiler yang sebagian besar terdiri dari garam-garam kalsium dan sisa resin yang rusak akan diserahkan ke PT. Wastec International di Cilegon, Banten.

Sampah-sampah domestik dikumpulkan di bak penampung untuk selanjutnya akan diserahkan ke pihak ketiga yaitu PT Rafika Trans Indonesia yang berlokasi di Jombang, Banten. Limbah yang sudah diserahkan kemudian akan dipilah dan didaur ulang oleh PT Rafika Trans Indonesia.

4.1.7.2. Limbah Cair

Limbah cair dalam pabrik benzene ini berasal dari hasil pencucian peralatan pabrik, limbah laboratorim, dan limbah domestik. Limbah hasil pencucian peralatan pabrik diperkirakan mengandung sedikit bahan-bahan kimia, kerak, dan kotoran-kotoran yang melekat. Laboratorium menghasilkan limbah yang mengandung bahan-bahan kimia sisa dari analisis kualitas bahan baku, produk, serta dari penelitian dan pengembangan proses. Limbah laboratorium termasuk kategori limbah B3 (bahan berbahaya, dan beracun).

(27)

114

Limbah hasil pencucian peralatan pabrik dan limbah laboratorium akan ditampung di dalam tangki penampung kemudian diserahkan ke pengumpul limbah B3, yaitu PT. Wastec International yang berlokasi di Cilegon, Banten. Limbah cair lain berupa limbah domestik yang akan dibuang langsung ke lingkungan.

4.1.7.3. Limbah Gas

Limbah gas yang dihasilkan pabrik benzene berasal dari flue gas hasil pembakaran pada furnace dan boiler. Limbah flue gas langsung dibuang ke atmosfer melalui sebuah stack. Limbah gas yang dibuang harus berada di bawah batas-batas yang ditetapkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan No. 7 tahun 2007 tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak Bagi Ketel Uap yang dapat dilihat pada Tabel 4.16.

Tabel 4.16. Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak Ketel Bagi Uap

No. Parameter Baku Mutu

1. Partikulat 230 mg/m³

2. Sulfur dioksida (SO2) 750 mg/m³ 3. Nitrogen dioksida (NO2) 825 mg/m³

4. Opasitas 20%

4.2. Laboratorium

Laboratorium pada pabrik benzene berperan untuk memperoleh data- data sebagai bahan evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisien, dan pengendalian mutu. Pengendalian mutu pabrik n-butil asetat meliputi bahan baku, proses yang berlangsung, dan produk yang dihasilkan.

Pengendalian mutu melalui pemeriksaan rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Pemeriksaan secara rutin juga dapat mengetahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Penyimpangan yang terjadi dapat segera diketahui dan diselesaikan berdasarkan hasil pemeriksaan rutin.

(28)

115

Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang mempunyai tugas pokok antara lain:

a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi

4.2.1. Laboratorium Fisis

Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat–sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan meliputi specific gravity, viskositas, dan kandungan air.

4.2.2. Laboratorium Analisis

Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat–sifat kimianya. Salah satu contoh analisis yang dilakukan adalah kadar kandungan kimiawi dalam produk.

4.2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya:

a. Diversifikasi produk

b. Perlindungan terhadap lingkungan

Laboratorium benzene juga mengadakan penelitian yang sifatnya tidak rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku

4.2.4. Prosedur Analisis Bahan Baku a. Densitas

Alat : Hidrometer

Cara pengujian :

1. Menuang sampel ke dalam gelas ukur satu liter (usahakan tidak terbentuk gelembung)

2. Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur

3. Memasukkan hidrometer yang telah dipilih sesuai kebutuhan sampel

(29)

116

4. Menunggu hidrometer terapung sampai konstan kemudian mencatat skala yang terbaca pada hydrometer

5. Mengkonversi menggunakan tabel yang tersedia

b. Viskositas

Alat : Viscometer tube, bath, stopwatch, termometer Cara pengujian :

1. Mengisikan sampel sampai batas tertentu (sesuai kapasitas kapiler) ke dalam viscometer tube yang telah dipilih

2. Memasukkan sampel ke dalam bath, didiamkan selama 15 menit agar sampel sesuai dengan temperatur bath/temperatur pengetesan 3. Melakukan pengetesan dengan mengalirkan sampel melalui kapiler

sambil menghitung waktu alirnya c. Kemurnian

Alat : Gas liquid chromatography Cara pengujian :

1. Mengambil sampel bahan baku secukupnya

2. Menginjeksikan sampel melalui kolom yang terdapat pada alat 3. Menganalisis hasil yang tercatat pada recorder

4.2.5. Prosedur Analisis Produk a. Densitas

Alat : Hidrometer

Cara pengujian :

1. Menuang sampel ke dalam gelas ukur satu liter (usahakan tidak terbentuk gelembung)

2. Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur

3. Memasukkan hidrometer yang telah dipilih sesuai kebutuhan sampel 4. Menunggu hidrometer terapung sampai konstan kemudian mencatat

skala yang terbaca pada hydrometer

5. Mengkonversi menggunakan tabel yang tersedia

(30)

117 b. Viskositas

Alat : Viscometer tube, bath, stopwatch, termometer Cara pengujian :

1. Mengisikan sampel sampai batas tertentu (sesuai kapasitas kapiler) ke dalam viscometer tube yang telah dipilih

2. Memasukkan sampel ke dalam bath, didiamkan selama 15 menit agar sampel sesuai dengan temperatur bath/temperatur pengetesan 3. Melakukan pengetesan dengan mengalirkan sampel melalui kapiler

sambil menghitung waktu alirnya c. Kemurnian

Alat : Gas liquid chromatography Cara pengujian :

1. Mengambil sampel bahan baku secukupnya

2. Menginjeksikan sampel melalui kolom yang terdapat pada alat 3. Menganalisis hasil yang tercatat pada recorder

4.2.6. Prosedur Analisis Air

Air yang akan dianalisis secara rutin adalah air baku, pendingin, demineralisasi, umpan boiler, dan limbah. Parameter yang diuji, antara lain warna, pH, kekeruhan (turbidity), kandungan klorin, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat- alat yang digunakan dalam laboratorium analisis air, antara lain:

a. pH meter untuk mengetahui tingkat keasaman dan kebasaan air b. Spektrofotometer untuk mengetahui konsentrasi logam berat c. Turbidimeter untuk analisis turbiditas (kekeruhan) pada air

d. Konduktometer untuk mengetahui konduktivitas zat terlarut dalam air

(31)

118

Tabel 4.17. Pengujian Sampel No. Sampel Titik

Pengambilan

Parameter Uji

Metode

Analisis Alat Frekuensi

1. Toluene TK-101

Densitas

ASTM D6526-12

Hidrometer

8 jam sekali

Viskositas Viskometer

Kemurnian Gas liquid

chromatography

2. Hidrogen Arus 1

Densitas

ASTM D7265-12

Hidrometer

4 jam sekali

chromatography

3. Propana Arus 4

Densitas

ASTM D1945-14

Hidrometer

4 jam sekali

chromatography

4. Karbon

dioksida Arus 22

Densitas

ASTM D4055-04

Hidrometer

4 jam sekali

chromatography

5. Benzene TK-102

Densitas

ASTM D4492-10

Hidrometer

4 jam sekali

chromatography

6. Diphenyl TK-103

Densitas

ASTM D8071-21

Hidrometer

4 jam sekali

Viskositas Viskometer

chromatography

(32)

119

Tabel 4.17. Pengujian Sampel (lanjutan) No. Sampel Titik

Pengambilan

Parameter Uji

Metode

Analisis Alat Frekuensi

7.

Boiler feed water

Unit utilitas

pH ASTM

D1293-18

pH meter

8 jam sekali Silika ASTM

D8016-18

Spectrofotometer

Besi ASTM

D1068-15

Spectrofotometer

Fosfat ASTM D515-58 T

Spectrofotometer

Sulfit ASTM D4658-15

Spectrofotometer

Konduktivitas ASTM D1125-14

Konduktometer

TDS ASTM

D5907-18

TDS meter

Kesadahan ASTM D1067-16

Hardness Test Kits