39 BAB VII
UTILITAS
Unit utilitas merupakan unit pendukung dalam penyediaan air, steam, listrik dan bahan bakar yang memiliki peran yang sangat penting dan harus ada. Unit utilitas terdiri dari unit penyedia dan pengolahan air, unit pembuatan steam, unit penyedia bahan akar dan unit pengolahan limbah.
40
= 3211,2478 kg/jam Air Umpan Boiler :
Air umpan boiler adalah air yang diumpankan kedalam Boiler untuk memproduksi steam.
Air umpan boiler = 2687,4656 kg/jam Air make up = 537,4931 kg/jam Total air umpan boiler :
Mp = Make up + Mb
= 2687,4656 kg jam⁄ + 537,4931 kg jam⁄
= 3224,9587 kg/jam b. Air Sanitasi
Air sanitasi terdiri dari : Air keperluan kantor :
Jika diperlukan karyawan 124 orang dan kebutuhan tiap orang 100 liter/hari maka :
= 100 liter
hari . m3
1000 liter . hari
24 jam . 124 orang
= 0,5167 m3⁄jam
= 516,6667 kg/jam Air Poliklinik :
Pengunjung poliklinik sebanyak 50 pengunjung dengan kebutuhan air rata – rata 10 liter/hari dengan pemakaian air rata – rata 5 jam/hari :
= 10 liter
hari . m3
1000 liter . hari
5 jam . 50 orang
= 0,1 m3⁄jam
= 100 kg/jam Taman :
Kebutuhan air untuk taman sebanyak 1500 liter/hari :
= 1500 liter
hari . m3
1000 liter . hari 24 jam
= 0,0625 m3⁄jam
= 62,5 kg/jam
41 Laboratorium & QC :
Dirancang kebutuhan air untuk memenuhi 10 karyawan dan masing – masing mendapatkan 10 liter/orang :
= 10 liter
hari . m3
1000 liter . hari
5 jam . 10 orang
= 0,02 m3⁄jam
= 20 kg/jam Masjid :
Pengunjung masjid sebanyak 100 orang dengan kebutuhan rata – rata 10 liter/hari dengan pemakaian rata – rata 2 jam/hari :
= 10 liter
hari . m3
1000 liter . hari
2 jam . 100 orang
= 0,5 m3⁄jam
= 500 kg/jam Perumahan :
Jika diperkirakan tiap karyawan memiliki 4 anggota keluarga dan kebutuhan tiap orang adalah 100 liter/hari :
= 100liter
hari . m3
1000 liter . hari
24 jam . (4 x 150 orang)
= 2,067 m3⁄jam
= 2066,6667 kg/jam
Total kebutuhan air sanitasi sebagai berikut : Kantor = 516,6667 kg/jam
Poliklinik = 100 kg/jam
Taman = 62,5 kg/jam
Laboratorium = 20 kg/jam
Masjid = 500 kg/jam
Perumahan = 2066,6667 kg/jam Total = 3265,8333 kg/jam Total kebutuhan air (M) :
M = (3211,2478 + 3224,9587 + 3265,8333)kg/jam
42
= 9702,0398 kg/jam
Total air sungai yang diperlukan adalah 10% dari kebutuhan air total, maka : M = 9702,0398 Kg jam⁄ + (0,1 x 9702,0398 kg jam⁄ )
= 10672,2438 kg/jam 7.3 Kebutuhan Pendingin
Kebutuhan (Brine NaCl 25%) pada pabrik ini bertujuan untuk mendinginkan larutan pada:
Reaktor = 32682,2243 kg/jam Cooler – 01 = 6251,9827 kg/jam Cooler – 02 = 99,0288 kg/jam Cooler – 03 = 17122,1661 kg/jam Total = 56155,4019 kg/jam 7.4 Proses Pengolahan Air
Air sungai yang tersedia adalah air yang belum layak untuk dgunakan sebagai air proses dan sanitasi karena masih mengandung kotoran, garam dan lan – lan.
Oleh sebab itu air sungai perlu diproses terlebih dahulu : Proses pengolahan air adalah sebagai berikut :
Air sungai dipompa ke bak penampungan awal untuk mengendapkan partikel partikel yang berat, kemudian dipompakan ketangki pengendap dan pencampur, di sini ditambahkan tawas dan kapur untuk mengendapkan partikel/kotoran yang ada, kemudian dipompa ke sand filter saringan pasir untuk menyaring kotoran kotoran yang tersisa dari sand filter ditampung di bak penampungan air bersih. Dari bak penampungan air bersih ini didistribusikan untuk keperluan Pabrik. Kebutuhan air untuk air proses dipompa ke tangki demineralisasi untuk menghilangkan anion dan kation yang dapat menimbulkan kerak pada pipa setelah itu air ini ditampung di bak penampungan dan siap untuk digunakan untuk kebutuhan proses Sedangkan kebutuhan air sanitasi dipompa dari bak penampungan air bersih ke bak desinfektan dengan menambahkan kaporit 70% khlorin untuk membunuh kuman,, Dari bak air dipompa untuk kebutuhar sanitasi.
43 Untuk mengurangi kebutuhan air yang besar, maka Brine NaCl pendingin dan air kondensat direcycle ke bak penampungan untuk proses kembali.
44 7.5 Spesifikasi Alat Utilitas
Pompa Air Sungai (L-111)
Tabel 7.1 Spesifikasi pompa air sungai
Kode L-111
Tugas Memompa air sungai ke bak penampungan Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 50,1031 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 1 HP
Bak Penampungan Awal (F-110)
Tabel 7.2 Spesifikasi Bak Penampungan Awal
Kode F-110
Tugas Menampung air sungai pada tahap pendahuluan dan mengendapkan partikel – partikel berat dalam air yang berasal dari sungai
Bentuk Persegi Panjang
Konstruksi Beton Bertulang
Volume 119,7692 m3
Panjang 6,1385 m
Lebar 6,1385 m
Pompa Tangki Pengendap (L-112) Tabel 7.3 Spesifikasi pompa air sungai
Kode L-112
Tugas Memompa air dari bak penampungan awal ke tangki pengendap
Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 50,1031 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 1 HP
45 Tangki Pengendapan dan Pencampur (H-110)
Tabel 7.4 Spesifikasi Tangki Pengendapan dan Pencampur
Kode H-110
Tugas Tempat mengikat partikel – partikel kecil dengan kougulan Al2SO4
Type Silinder tegak dengan tutup bawah konis
Material Carbon Steel
Volume 113,7808 m3
Diameter 6,3939 m
Tinggi Silinder 1,5985 m
Pengaduk Propeller
Daya Pengaduk 1 HP
Pompa Sand Filter (L-121)
Tabel 7.5 Spesifikasi pompa Sand Filter
Kode L-121
Tugas Memompa air dari tangki pengendap ke bak sand filter
Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 50,1031 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 1 HP
Sand Filter (H-120)
Tabel 7.6 Spesifikasi Sand Filter
Kode H-120
Tugas Menyaring partikel – partikel halus yang masih tersisa
Jenis Gravity sand filter
Kapasitas 12,6423 m3
Panjang 1,7608 m
Lebar 0,8804 m
Tinggi 8,1547 m
Tebal 0,3 m
Konstruksi Beton
46 Pompa Air Bersih (L-123)
Tabel 7.7 Spesifikasi pompa air bersih
Kode L-123
Tugas Memompa air dari sand filter ke bak air bersih Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 50,1031 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 1 HP
Bak Air Bersih (F-120)
Tabel 7.8 Spesifikasi Bak Air Bersih
Kode F-120
Tugas Untuk menampung air bersih yang keluar dari sand filter
Bentuk Persegi Panjang
Kapasitas 12,6423 m3
Panjang 1,8489 m
Lebar 3,6977m
Tinggi 1,8489 m
Tebal 0,3 m
Konstruksi Beton
Pompa Penukar Ion (L-122)
Tabel 7.9 Spesifikasi pompa penukar ion
Kode L-122
Tugas Memompa air dari bak air bersih ke dalam tangki penukar ion
Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 14,2010 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 0,5 HP
Tangki Kation Exchanger (KE-140) Tabel 7.10 Spesifikasi Kation Exchanger
Kode KE – 140
Tugas Menghilangkan garam – garam kation (ion – ion positif).
Bentuk Silinder tegak dengan bed resin
Kapasitas 3224,9587 kg/jam
Laju Alir 14,2010 gpm
Diameter Bed 0,6091 m
Tinggi Tangki 1,0563 m
Konstruksi Baja Tahan Karat
47 Tangki Anion Exchanger (AE-150)
Tabel 7.11 Spesifikasi Anion Exchanger
Kode AE-150
Tugas Menghilangkan kesadahan air yang disebabkan oleh adanya garam –garam anion (ion negative)
Bentuk Silinder tegak dengan bed resin
Kapasitas 3224,9587 kg/jam
Laju Alir 14,2010 gpm
Diameter Bed 0,6091 m
Tinggi Tangki 1,0563 m
Konstruksi Baja Tahan Karat Pompa Air Sanitasi (L-171)
Tabel 7.12 Spesifikasi pompa air sanitasi
Kode L-171
Tugas Memompa air dari bak air bersih ke dalam tangki air sanitasi
Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 17,2066 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 0,5 HP
Bak Air Sanitasi (F-170)
Tabel 7.13 Spesifikasi Tangki ai sanitasi
Kode F-170
Tugas Untuk menampung air bersih yang keluar dari sand filter
Bentuk Persegi Panjang
Konstruksi Beton Bertulang
Volume 87,0889 m3
Panjang 6,1385 m
Lebar 6,1385 m
Pompa Distribusi Air Sanitasi (L-171)
Tabel 7.14 Spesifikasi pompa distribusi air sanitasi
Kode L-171
Tugas Mendistribusikan air sanitasi Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 17,2066 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 0,5 HP
48 Pompa Air Proses (L-151)
Tabel 7.15 Spesifikasi pompa air proses
Kode L-151
Tugas Memompa air dari tangki penukar ion ke dalam tangki air proses
Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 14,2010 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 0,5 HP
Bak Air Proses (F-150)
Tabel 7.16 Spesifikasi tangki penampungan air proses
Kode F-150
Tugas Untuk menampung air proses yang keluar dari penukar ion
Bentuk Persegi Panjang
Konstruksi Beton Bertulang
Volume 7,1666 m3
Panjang 1,5456 m
Lebar 1,5456 m
Tangki H2SO4 (F-140)
Tabel 7.17 Spesifikasi tangki penampungan H2SO4
Kode F-140
Tugas melarutkan larutan H2SO4 untuk regenerasi kation exchanger.
Bentuk Tangki Silinder
Kapasitas 2,1553 m3
Diameter 1,2232 m
Tinggi 2,2590 m
Konstruksi Carbon Steel Tangki NaOH (F-150)
Tabel 7.18 Spesifikasi tangki penampungan NaOH
Kode F-150
Tugas melarutkan larutan NaOH untuk regenerasi anion exchanger.
Bentuk Tangki Silinder
Kapasitas 1,2183 m3
Diameter 1,0114 m
Tinggi 1,8027 m
Konstruksi Carbon Steel
49 Daerator (X-160)
Tabel 7.19 Spesifikasi Daerator
Kode X-160
Tugas Menghilangkan gas – gas yang terlarut dalam air seperti O2, CO, CO2 dan lain – lain
Kapasitas 130,2671 ft3
Diameter 1,9234 m
Tinggi 2,2230 m
Konstruksi Carbon Steel Tangki Hidrazin (F-160)
Tabel 7.20 Spesifikasi tangki Hidrazin
Kode F-160
Tugas Menampung larutan hidrazin 1% yang digunakan dalam tangki daerator
Bentuk Tangki Silinder
Laju Alir massa 2687,4656 kg/jam
Kapasitas 0,2687 m3
Diameter 0,6111 m
Tinggi 1,0600 m
Konstruksi Carbon Steel Pompa Brine NaCl (L-181)
Tabel 7.21 Spesifikasi pompa brine NaCl
Kode L-181
Tugas Memompa air Brine NaCl sebagai pendingin Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 114,4810 gpm
Daya Pompa 2 HP
Daya motor 3 HP
Pompa Daerator (L-152)
Tabel 7.21 Spesifikasi pompa daerator
Kode L-152
Tugas memompa air dari tangki air proses ke daerator Tipe alat Centrifugal pump
Material Commersial Steel
Kapasitas 11,3938 gpm
Daya Pompa 0,5 HP
Daya motor 0,5 HP
50 Boiler (Q-170)
Tabel 7.20 Spesifikasi Boiler
Kode Q-170
Tugas Membuat steam jenuh
Bentuk Tangki Silinder
Laju Alir Massa 2687,4656 kg/jam
Volume 21,4497 m3
Diameter 1,8448 m
Lebar 7,3951 m
Tinggi 8,3063 m
Konstruksi Carbon Steel Tangki Penampungan Brine NaCl (F-180)
Tabel 7.21 Spesifikasi tangki penampungan Brine NaCl
Kode F-180
Tugas Menampung Brine NaCl sebagai media pendingin pada alat cooler dan reaktor
Bentuk Tangki Silinder Kapasitas 187,1847 m3
Diameter 5,4079 m
Tinggi 10,9564 m
Konstruksi Carbon Steel
51 7.6 Kebutuhan Listrik
a. Kebutuhan listrik untuk proses pabrikasi
Tabel 7.25 Kebutuhan listrik untuk proses pabrikasi
No Nama Alat Jumlah Daya Motor (HP) Total Daya (HP)
1 Tangki Pencampur 1 0,5 0,5
2 Reaktor 1 1 1
3 Tangki Pencuci 1 0,5 0,5
4 Tangki Na2CO3 1 0,5 0,5
5 Tangki Netralisasi 1 0,5 0,5
6 Tangki Stabilisasi 1 0,5 0,5
7 Pompa – 01 2 1 2
8 Pompa – 02 2 0,5 1
9 Pompa – 03 1 0,5 0,5
10 Pompa – 04 1 0,5 0,5
11 Pompa – 05 1 0,5 0,5
12 Pompa – 06 1 0,5 0,5
13 Pompa – 07 1 0,5 0,5
14 Pompa – 08 1 0,5 0,5
15 Pompa – 09 1 0,5 0,5
16 Pompa – 10 1 0,5 0,5
17 Pompa – 11 1 0,5 0,5
18 Pompa – 12 1 0,5 0,5
19 Pompa – 13 1 0,5 0,5
20 Pompa – 14 1 0,5 0,5
21 Pompa – 15 1 0,5 0,5
TOTAL 13
Kebutuhan listrik untuk alat proses : P proses = 13 HP x 745,7 watt HP⁄
= 9694,1000 watt
= 9,6941 kwatt
52 b. Kebutuhan listrik untuk utilitas
Tabel 7.26 Kebutuhan listrik untuk utilitas
No Nama Alat Jumlah Daya Motor (HP) Total Daya (HP)
1 Tangki Pengendap 1 1 1
2 PU - 01 1 1 1
3 PU - 02 1 1 1
4 PU - 03 1 1 1
5 PU - 04 1 1 1
6 PU - 05 1 0,5 0,5
7 PU - 06 1 0,5 0,5
8 PU - 07 1 0,5 0,5
9 PU - 08 1 0,5 0,5
10 PU - 09 1 3 3
11 PU - 10 1 0.5 0.5
TOTAL 10,5
Kebutuhan listrik untuk utilitas :
P proses = 10,5 HP x 745,7 watt HP⁄
= 7829,8500 watt
= 7,8298 kwatt
Total kebutuhan listrik untuk pabrikasi : P pabrikasi = P proses + P utilitas
= 9,6941 + 7,8298 kwatt
= 17,5239 kwatt Jika faktor keamanan 20% maka :
P pabrikasi = 1,2 x 17,5239 watt HP⁄
= 21,0287 kwatt
c. Kebutuhan Listrik untuk Alat Kontrol P kontrol = (20
100) x 21,0287 watt HP⁄
= 4,2057 kwatt
53 d. Kebutuhan Listrik untuk Penerangan
Dari Perry edisi 6 tabel 25-59 diperoleh range 7 – 25% kebutuhan listrik pabrikasi untuk penerangan. Jika dipilih range 20% maka :
P penerangan = (20
100) x 21,0287 watt HP⁄
= 4,2057 kwatt
e. Kebutuhan Listrik untuk Bengkel, Laboratorium, Perkantran dan Keperluan lain
Keperluan listrik untuk bengkel dan lain – lain adalah 15% dari kebutuhan listrik pabrikasi, maka :
Pe = 40
100 x 21,0287 watt/HP
= 8,4114 kwatt
Total kebutuhan listrik keseluruhan (P) :
P = P pabrikasi + P kontrol + P penerangan + Pe
= (21,0287 + 4,2057 + 4.2057 + 8,4115) kw
= 37,8517 kw
= 50,7599 HP
Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebagai cadangan untuk memperlancar produksi bila terjadi gangguan pada PLN digunakan sebuah generator AC dengan kapasitas terpasang setiap generator sebesar 50 kw.
W = 50 kw = 67,0511 Hp 7.7 Kebutuhan Bahan Bakar
a. Kebutuhan Bahan Bakar Boiler
Fuel oil yang digunakan adalah no.4 (23,2oAPI) dari Perry’s Chemical Engineer Handbook, 2008, 8th ed, table 24-6, p.24-9.
Nilai NHV (Net Heating Value) = 136000 btu/gal
= 41651,87 kJ/kg
(Fig. 24-1, Perry’s Chemical Engineer Handbook, 2008, 8th ed, p. 24-9) Efisiensi pembakaran berkisar antara 70 – 80% dan dipilih 75% :
Densitas Fuel oil = 910 kg/m3
QT = 8243791,7698 kJ/jam
54 Kebutuhan bahan bakar :
Wm = QT
η . NHV= 8243791,7698 kJ jam⁄
0,75 x 41651,87 kJ kg⁄ = 263,8950 kg/jam kebutuhan bahan bakar selama ½ bulan :
= 263,8950 kg jam⁄ x 24 jam hari⁄ x 15 hari = 95002,2184 kg Tangki Bahan Bakar Boiler
Fungsi : Menyimpan bahan bakar boiler Jenis : Tangki silinder horizontal
Volume Bahan Bakar = 95002,2184 kg
910 kg m⁄ 3 = 104,3980 m3 Dirancang dengan angka keamanan 20% :
= 1,2 x 104,3989 m3 = 125,2776 m3 Dimensi Tangki :
Dirancang L:D = 2:1 Volume = π . D2 . L
4 = π . D2 . 2D
4 125,2776 m3 = π . 2D3
4 D = 4,2989 m L = 8,5978 m
b. Kebutuhan Bahan Bakar Generator
Bahan bakar yang digunakan yaitu fuel oil. Spesifikasi bahan bakar diesel :
oAPI = 22 – 28 oAPI
Heating Value = 144000 btu/gal (Fig. 24-1, Perry, 2008 8th ed) Densitas (ρ) = 987 kg/m3
Efisiensi pembakaran berkisar antara 70 – 80% dan dianggap listrik padam 1x dalam satu bulan selama 3 jam.
Maka tenaga yang harus disediakan diesel : Efisiensi motor diesel = 80% = 67,0511 HP
0,80 = 83,8138 HP
55 Tenaga yang harus disediakan bahan bakar :
Efisiensi bahan bakar = 70% = 83,8138 HP
0,70 = 119,7341 HP Sehingga tenaga yang harus disediakan bahan bakar :
= 119,7341 HP x 0,7457 kW
1 HP x 56,92 btu menit⁄
1 kW x 1 menit 6 detik = 847,0238 btu/s
Kebutuhan minyak diesel :
= 847,0238 btu/s
144000 btu gal⁄ = 0,0580 gal s⁄ = 0,87 m3⁄tahun Kebutuhan minyak diesel selama 1 bulan untuk generator :
= 0,87 m3⁄tahun x 987 kg m⁄ 3 x 1 tahun 12 bulan
= 71,5575 kg bulan⁄
= 82,7900 liter bulan⁄ Tangki Bahan Bakar Generator
Fungsi : Menyimpan cadangan bahan bakar generator untuk kebutuhan selama 3 bulan
Jenis : Tangki silinder horizontal
Kebutuhan selama 3 bulan = 71,5575 kg bulan x 3 bulan⁄
987 kg m⁄ 3 = 0,2175 m3 Dirancang dengan angka keamanan 20% :
= 1,2 x 0,2175 m3 = 0,2160 m3 Dimensi Tangki :
Dirancang L:D = 2:1 Volume = π . D2 . L
4
= π . D2 . 2D 4 0,2160 m3 = π . 2D3
4 D = 0,5531 m L = 1,1063 m
56
Kode Keterangan Kode Keterangan
BP – 01 Bak Penampungan Awal KE Kation Exchanger
TP – 01 Tangki Pengendap dan Pencampur AE Anion Exchanger
BP – 02 Sand Filter BP – 06 Tangki H2SO4
BP – 03 Bak Air Bersih BP – 07 Tangki NaOH
BP – 04 Tangki Air Sanitasi DA Daerator
BP – 05 Tangki Air Proses B - 01 Boiler
BP – 08 Tangki Hidrazin BP – 09 Tangki Penampungan Brine NaCl
Cooler
steam Sungai