UTILITAS PUPUK KUJANG
Utilitas merupakan bagian yang menyediakan bahan pembantu proses atau biasa disebut sebagai sarana penunjang proses. Unit ini memegang peranan yang sangat penting dalam produksi, karena tanpa adanya unit ini maka proses produksi tidak dapat berjalan secara optimal.
Unit penunjang (utilitas) yang ada di PT. Pupuk Kujang Cikampek dibagi menjadi beberapa unit meliputi :
1. Unit Penyediaan Air.
2. Unit Penyediaan Uap (steam). 3. Unit Penyediaan Tenaga listrik.
4. Unit Penyediaan Udara Tekan Kering dan Udara Instrumen. I.1. Penyediaan Air
Kebutuhan air untuk keperluan pabrik sebesar 50.000 m3/hari dengan
perincian sebagai berikut :
Air untuk keperluan kantor dan permukiman : 5000 m3/hari
Air pendingin : 25.000 m3/hari
Air umpan ketel : 20.000 m3/hari
Bahan baku air yang digunakan diperolah dari Sungai Parungkadali yang berjarak 10 km, dan Sungai Cikao yang berjarak kurang lebih 20 km dari pabrik. Air dari Sungai Parungkadali dipompakan dengan dua buah pompa yang masing-masing memiliki debit 5.500 gpm, dimana 10.000 gpm dialirkan kelokasi pabrik sedangkan sisanya ditampung pada delapan buah kolam penampungan yang terdapat dilingkungan pabrik dengan kapasitas 700.000 m3 untuk persediaan jika suplainya terputus, sedangkan air dari
Sungai Cikao dipompakan dengan dua buah pompa yang masing-masing memiliki debit 5.500 gpm. Kapasitas tempat penampungan untuk mensuplay kebutuhan air pabrik diperkirakan selama dua bulan.
Tabel 4.1 Karakteristik Bahan Baku dan Karakteristik Umpan Air Pabrik Karakteristik Bahan Baku Air Karaktersitik Umpan Air Pabrik
- Kekeruhan antara 20 - 200 ppm
- pH antara 6,5 sampai 7,7 - Kadar Cl2 0
- Kesadahan 50 ppm
- Kekeruhan lebih kecil dari 0,5 ppm
- pH antara 7,0 sampai 7,5 - Kadar Cl2 0,5 ppm
- Kesadahan lebih kecil dari 50 ppm
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang1998) Dari tabel 4.1 terlihat bahwa air bahan baku yang diperoleh harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat sebagai air kebutuhan pabrik. Menurut karakteristik air baku, pengolahan yang harus dilakukan adalah menurunkan kekeruhan, yaitu dengan menghilangkan zat-zat yang terlarut dan tersuspensi di dalam air. Prinsip pengolahan yang perlu dilakukan adalah pengendapan zat-zat terlarut dan tersuspensi tersebut dengan bantuan koagulan. pH air juga harus disesuaikan dengan karakteristik umpan air pabrik.
Proses Pengolahan Air Kebutuhan Pabrik
Mula-mula air baku diumpankan ke premix tank dengan debit 900 m3/jam,
kemudian diaduk dengan putaran tinggi sambil diinjeksikan bahan-bahan kimia berikut :
1.Alum (Al2SO4)3 antara 30 sampai 40 ppm, yang berfungsi sebagai
flokulan.
2.Klorin atau Cl2 sejumlah 0,5 sampai 1 ppm, yang berfungsi sebagai
desinfektan atau membunuh mikroorganisme.
Dalam premix tank dilakukan pengadukan agar terjadi percampuran yang sempurna antara zat-zat yang ditambahkan tersebut dengan air. Keluar dari premix tank, air dimasukkan ke dalam clarifier, dimana flok-flok yang terbentuk diendapkan secara gravitasi sambil diaduk dengan putaran rendah. Untuk membantu terjadinya proses tersebut, sebelum masuk ke clarifier, air ditambah dahulu dengan koagulan aid dengan konsentrasi antara 0,1 sampai 0,2 ppm. Tujuannya adalah untuk membantu menggabungkan
partikel-partikel besar sehingga dapat diendapkan dengan mudah. Lumpur hasil pengendapan diblow-down (dibuang dari bawah), sedangkan air keluar dari bagian atas.
Air keluar dari clarifier ini mempunyai karakteristik sebagai berikut :
pH antara 6,5 sampai 6,8,
Kekeruhan kurang dari 1 ppm,
Kadar Cl antara 0,5 sampai 1 ppm.Untuk memenuhi syarat sebagai air kebutuhan pabrik, pH air harus dinaikkan antara 7,0 sampai dengan 7,5 dengan menambahkan NaOH, lalu dialirkan ke clear well sebagai tempat penampungan sementara.
Selanjutnya air diumpankan ke sand filter. Di sand filter ini air dari clear well yang kemungkinan masih mengandung partikel-partikel kotoran yang halus disaring, kemudian ditampung ke dalam dua buah tangki, yaitu : 1. Filtered water storage tank, berfungsi untuk menampung air yang
digunakan untuk keperluan make up air pendingin, air hidran dan umpan unit demineralisasi air.
2. Portable water storage tank, berfungsi menampung air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari di pabrik dan pemukiman.
Gambar 4.1. Unit Pengolahan Air
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998)
Gambar 4.2. Blok Diagram Pengolahan Air I.1.1. Unit Demineralisasi Air
Kebutuhan air umpan ketel adalah 180 m3 dalam setiap jam. Dari tabel
4.2. terlihat bahwa air tersaring dari filtered water storage tank belum memenuhi syarat untuk dijadikan sebagai air umpan ketel. Untuk itu harus dilakukan pengolahan dalam demin plant agar diperoleh syarat-syarat sebagai air umpan ketel.
Air sungai Premik Tank Clarifier Clear Well
Chlorin Alum Coagulan Aid Caustic
Endapan Sand Filter Filter Water Storage Portable Water Storage
Tabel 4.2. Karakteristik Umpan Air Pabrik dan Karakteristik Air Umpan Ketel.
Karaktersitik Umpan Air Pabrik Karaktersitik Air Umpan Ketel - pH antara 7,0 sampai 7,5
- Kadar Cl2 0,5 ppm
- Kesadahan lebih kecil dari 50 ppm
- Kekeruhan lebih kecil dari 0,5
- pH antara 9,8 sampai dengan 10, - Konduktivitasnya 100 mmHous, - Kadar SiO2 0,2 ppm
- Kadar PO4 antara 15 - 20 ppm,
- Padatan terlarutnya 0,2 ppm, - Kadar Fe 0,01 ppm
- O2 sampai kurang dari 0,007 ppm.
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang,1998) Demineralisasi dipe rlukan karena BFW harus memenuhi syarat-syarat tertentu. Hal ini dimaksudkan agar :
1. Tidak menimbulkan kerak pada kondisi uap yang dikehendaki maupun pada tube heat exchanger, jika uap digunakan sebagai pemanas. Hal ini akan mengakibatkan turunnya effisiensi operasi, bahkan bisa mengakibatkan tidak beroperasi sama sekali.
2. Bebas dari gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi terutama gas oksigen dan karbondioksida.
Jadi pengolahan yang harus dilakukan adalah penghilangan mineral-mineral yang terkandung di dalam air, seperti Ca++, Mg++, Na+, HCO3-, SO42-, Cl- dan
lain-lain, dengan menggunakan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan ketel (Boiler Feed Water / BWF).
Air dari filtered water storage diumpankan ke carbon filter vertikal yang berfungsi untuk menghilangkan gas klorin, warna, bau dan zat-zat organik lainnya. Air yang keluar dari carbon filter diharapkan mempunyai pH sekitar 7,0 sampai dengan 7,5. Selanjutnya air tersebut diumpankan ke dalam cation exchanger untuk menghilangkan kation-kation mineralnya. Kemungkinan jenis kation yang ditemui adalah Mg++,Ca++, K+, Fe++, Mn++ dan Al 3+.
Cation exchanger merupakan suatu silinder baja tegak yang berisi resin R-H, yaitu polimer dengan rantai karbon R yang mengikat ion H.
Reaksi yang terjadi :
L+x + x R-H R
xL + x H+
(kation) (resin) (resin-kation)
Ion L+x dalam operasi akan diganti oleh ion H+ dari resin R-H sehingga air
yang dihasilkan bersifat asam dengan pH sekitar 3,2 sampai 3,3. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang keaktifannya (jenuh), biasanya dilakukan pada selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Regenerasi ini dilakukan dengan asam sulfat dan dilakukan dalam tiga tahap, yaitu back wash atau cuci balik, regenerasi dengan menggunakan bahan kimia asam sulfat dan pembilasan dengan air demin. Reaksi yang terjadi pada proses regenerasi adalah kebalikan dari reaksi operasi, yaitu :
2 RxL + x H2SO4 2x R-H + L2(SO4)x
(resin jenuh) (asam sulfat) (resin)
Air yang keluar dari cation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger untuk menghilangkan anion-anioan mineralnya. Kemungkinan jenis anion yang ditemui adalah HCO3-, CO32-, Cl- NO- dan SiO32-.
Seperti pada cation exchanger, anion exchanger ini juga berupa tiga buah bejana tekan yang berisi resin. Resin yang terdapat pada anion exchanger dapat dituliskan dengan simbol R-OH. Reaksi yang terjadi pada unit ini adalah sebagai berikut :
NL-x + x R-OH R
x NL + x OH
(anion) (resin) (resin-anion)
Pada saat operasi, reaksi akan berlangsung ke kanan, sehingga ion negatif NL-x akan diganti oleh ion OH- dari resin R-OH. Air yang keluar dari anion
exchanger diharapkan mempunyai pH sekitar 8,6 sampai 8,9. Regenerasi dilakukan dengan menambahkan larutan NaOH 4% dengan suhu 490C sebagai
regenerant. Reaksi berlangsung sehingga resin jenuh akan kembali menjadi R-OH. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
(resin jenuh) (natrium hidroksida) (resin)
Untuk menyempurnakan kerja kedua unit penukar ion diatas, maka air dari anion exchanger selanjutnya dialiran ke unit mixed bed exchanger untuk menjaga kemungkinan sisa-sisa kation dan anion yang masih lolos. Unit ini berupa vessel dengan isi resin penukar ion negatif dan positif yang telah dicampur.
Air yang keluar dari unit ini diharapkan mempunyai pH sekitar 6,1 sampai 6,2 dan selanjutnya dikirim ke unit demineralized water storage sebagai penyimpanan sementara sebelum diproses lebih lanjut sebagai BFW. Gambar unit demineralisasi dapat dilihat pada gambar 6.3, dan gambar pertukaran ion beserta regenerasinya dapat dilihat pada gambar 6.5.
Gambar 4.3. Unit Demineralisasi
Gambar 4.4. Blok Diagram Proses Demineralisasi
Gambar 4.5. Proses Pertukaran Ion dan Regenerasi pada Ion Excanger. (Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998) Air yang sudah mengalami demineralisasi masih mengandung gas-gas terlarut terutama oksigen dan karbon dioksida. Gas-gas tersebut dihilangkan dari air karena dapat menimbulkan korosi.
Gas-gas tersebut dihilangkan dalam suatu deaerator (Gambar 6.4) dengan di stripping menggunakan uap bertekanan rendah (0,6 kg/cm2) dan suhu sekitar
1500C. Anion Exchanger Mix Bed Exchanger Demine Tank Filter Water Storage Carbon Filter Cation Exchanger
Gambar 4.6. Deaerator.
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998) Pada deaerator diinjeksikan bahan-bahan kimia berikut :
1. Hidrazin yang berfungsi mengikat oksigen berdasarkan reaksi berikut: N2H2 + O2 2N2 + H2O
Nitrogen sebagai hasil reaksi besama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui stripping dengan uap bertekanan rendah.
2. Larutan ammonia yang berfungsi mengontrol pH
Air yang keluar dari deaerator pH-nya sekitar 9,8 sampai 10 dan temperatur kira-kira 112,5oC. pH ini diatur sedemikian rupa sehingga
korosi pada bahan konstruksi besi tidak terjadi.
3. Na3PO4.12H2O untuk mengatur kesadahan air dengan cara mengendapkan
semua kesadahan sebagai phospat, kemudian endapan dikeluarkan lewat blow down (pembuangan dari bawah).
Diharapkan kadar oksigen yang ada dalam air setelah keluar dari unit deaerasi bisa turun sampai kurang dari 0,007 ppm.
I.1.2. Unit Air Pendingin
Sistem air pendingin ini merupakan sistem sirkulasi air panas yang telah digunakan untuk pendinginan peralatan atau exchanger di pabrik, kemudian didinginkan dalam menara pendingin (cooling tower). Gambar cooling tower dapat dilihat pada gambar 6.5.
Air pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang tidak korosif, tidak menimbulkan kerak dan tidak mengandung mikroorganisme yang dapat menimbulkan lumut.
Tabel 4.3. Karakteristik Umpan Air Pabrik dan Karakteristik Air Pendingin Karakteristik Umpan Air Pabrik Karakteristik Air Pendingin
- Kekeruhan lebih kecil dari 0,5 - pH antara 7,0 sampai 7,5 - kadar Cl2 < 0,5 ppm
- kesadahan lebih kecil dari 50 ppm
- kekeruhan mencapai 0,5 atau kurang - mempunyai pH antara 7,0 -7,8 - kadar Cl kurang dari 0,5 ppm,
Untuk mempertahankan kondisi air agar seperti yang diinginkan, maka ke dalam air pendingin diinjeksikan bahan–bahan kimia sebagai berikut :
1. Klorine untuk membunuh mikroorganisme.
2. CaOPO4 untuk mencegah terjadinya penggumpalan.
3. Asam sulfat untuk mengatur keasaman.
Dalam cooling tower ini, air panas dari bagian atas menara dicurahkan ke bawah, sehingga akan terkontakkan dengan udara yang masuk lewat kisi-kisi menara akibat tarikan dari induce fan yang ada dibagian puncak menara. Kemudian air yang sudah dingin dengan temperatur sekitar 32C ditampung dalam bak penampung yang ada di bagian bawah menara.
Kehilangan air karena, terbawa tetesan oleh udara maupun dilakukan blown down di cooling tower diganti dengan air yang disediakan oleh filtered water storage. Kebutuhan air pendingin adalah 573,4 m3/jam.
Gambar 4.7. Cooling Tower.
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998) I.1.3. Air Minum
Kebutuhan air minum mencapai 75 m3/jam, dengan karakteristik yang sama
dengan karakteristik air umpan pabrik, sehingga biasanya air umpan pabrik dapat langsung digunakan sebagai bahan air minum.Tapi jika air yang berasal dari sand filter jika belum memenuhi syarat, maka perlu ditambahkan klorin ke dalamnya. Tabel 4.4. Karakteristik Umpan Air Pabrik dan Karakteristik Air Minum
Karakteristik Umpan Air Pabrik Karakteristik Air Minum - kekeruhan lebih kecil dari 0,5
- pH antara 7,0 - 7,5 - kadar Cl2 < 0,5 ppm
- kesadahan lebih kecil dari 50 ppm
- kekeruhan lebih kecil dari 0,5 ppm, - pH antara 7,0 - 7,5
- kadar Cl2 < 0,5 ppm,
- kesadahan lebih kecil dari 50 ppm. (Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 2003) I.2. Unit Penyediaan Uap
Kebutuhan uap di PT Pupuk Kujang dipenuhi oleh Unit Utilitas dan Unit Amonia. Dari Unit Utilitas dihasilkan uap bertekanan menengah (45 kg/cm2) dan uap bertekanan rendah (10,5 kg/cm2). Sedangkan Unit
Unit ini terdiri dari tiga buah boiler, yaitu : a. Satu buah waste heat boiler (WHB).
Boiler ini dapat memenuhi 45% dari kebutuhan steam di pabrik. WHB ketel ini tipe pipa air dengan luas permukaan panas :
- Economizer = 3417,15 M2
- Boiler tube = 3680,07 M2
- Super Heater = 523 M2
Kapasitas boiler ini 90,7 ton/jam, dan beroperasi pada temperatur 397C dan tekanan 42,3 kg/cm2. Untuk media pemanas digunakan
panas dari exhaust gas turbin Hitachi dan dipanaskan lagi dalam pembakaran gas alam. Gambar WHB dapat dilihat pada gambar 4.6. b. Dua buah package boiler.
Boiler ini dapat menghasilkan uap sebanyak 55% dari kebutuhan. Package boiler merupakan ketel tipe pipa air dengan kapasitasnya mencapai 102,06 ton/jam dan beroperasi pada temperatur 399C dan tekanan 42,3 kg/cm2. Bahan bakar menggunakan gas alam. Gambar
package boiler dapat dilihat pada gambar 4.7.
Distribusi pemakaian Steam dari pabrik utilitas adalah untuk : Supplay ke pabrik urea = 110 ton/jam
Supplay ke pabrik ammonia = 10 ton/jam (sewaktu-waktu bila dibutuhkan)
Konsumsi unit utilitas = 27 ton/jam
Pemakaian uap untuk proses keseluruhan pabrik meliputi : a. Uap tekanan tinggi (high pressure steam).
Uap ini dihasilkan oleh Unit Ammonia dengan tekanan 105 kg/cm2.
Uap ini dibuat dengan memanfaatkan panas dari Secondary Reformer yang bersuhu 10000C. Kapasitasnya mencapai 300 ton/jam.
b. Uap bertekanan menengah (middle pressure steam). Uap ini didapat dengan tiga cara, yaitu :
Uap bertekanan tinggi yang diekspansikan melalui turbin sehingga mempunyai tekanan 42 kg/cm2.
Uap yang berada di blow down yang berasal dari steam drum dan mud drum pada boiler.
Uap yang berasal dari reduksi uap bertekanan menengah melalui valve.
c.Uap bertekanan rendah (low pressure steam). Uap ini dihasilkan dengan tiga cara, yaitu :
Hasil ekspansi uap bertekanan menengah yang keluar dari turbin.
Flashing dan blow down dari steam drum dan mud drum boiler.
Menurunkan tekanan uap bertekanan menengah melalui valve.
Gambar 4.8. Waste Heat Boiler
Gambar 6.7. Packaged Boiler Gambar 4.9. Packed Boiler
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998) I.3. Unit Penyediaan Tenaga Listrik
Tugas dari unit ini adalah menyediakan tenaga listrik untuk kebutuhan pabrik, perkantoran dan perumahan. Daya listrik yang dikonsumsi adalah mencapai daya 21 MVA. Kebutuhan listrik tersebut disediakan dari beberapa sumber, yaitu sumber utamanya diperoleh dari generator Hitachi, sedangkan cadangan listriknya adalah dari PLN, Stand by Generator, dan Emergency Generator.
a. Gas Turbin Generator Hitachi.
Turbin ini mampu menghasilkan listrik 13,8 kV dengan daya 21 MVA. Pada kapasitas normal, generator tersebut membutuhkan gas alam sebanyak 3700 m3/jam. Generator Hitachi ini merupakan sumber
listrik utama dalam keadan operasi normal. b. PLN.
Sumber ini hanya berfungsi untuk cadangan saja bila generator yang digunakan mengalami kerusakan. Listrik dari PLN dapat memenuhi tegangan sebesar 150 KVA dengan daya 15 MVA.
c. Stand by Generator.
Berjumlah tiga buah, berupa mesin diesel yang mampu menghasilkan listrik sebesar 450 volt dengan daya sebesar 3 x 750 KVA. Generator ini digunakan hanya pada waktu kedua sumber listrik lainnya mengalami gangguan.
d. Emergency Generator.
Emergency generator akan langsung menyediakan listrik saat adanya pergantian sumber listrik.
Daya generator ini sebesar 300 KVA. Tenaga yang dihasilkan ini hanya dipakai untuk :
– Instrumentasi di panel Unit Utilitas, Unit Amonia dan Unit Urea, – Penerangan panel,
– Pompa-pompa bermotor.
Ketiga sumber listrik ini di dalam penggunaannya diubah dulu oleh transformator sehingga tegangannya menjadi 13,8 KV. Kemudian tegangan diubah lagi dalam pendistribusiannya sehingga diperoleh tegangan yang sesuai dengan yang diinginkan.
(Sumber : Dokumen Unit Utility, PT Pupuk Kujang, 1998) I.4. Unit Penyediaan Udara Tekan Kering dan Udara Instrumen
Udara yang dipakai di pabrik ada 2 macam, yaitu udara pabrik dan udara instrumen. Udara pabrik merupakan udara kering yang digunakan untuk proses, pembersihan peralatan dan pemipaan. Sedangkan udara instrumen digunakan untuk penggerak instrumen yang bekerja dengan sistem pneumatis.
Udara diperoleh dari udara bebas yang dihisap dengan kompresor pada tekanan 8,4 kg/cm2. Keluar dari kompresor, udara dibagi menjadi dua, 1.127,25
m3/jam untuk udara instrumen dan 796,59 m2/jam untuk udara pabrik.
Untuk udara instrumen, udara dari kompresor harus dikeringkan terlebih dahulu pada silica gel drier sehingga mempunyai titik beku –400C serta bebas dari
minyak dan debu agar cukup aman untuk menggerakkan pneumatic valve. Kandungan air harus dihilangkan untuk mencegah korosi. Udara instrumen ini biasanya mempunyai tekanan sampai 9 kg/cm2.
