BAB III TINJAUAN PUSTAKA
3.8 Sistem Proses
3.8.7 Utilitas
3.8.7.1 Sumber Daya Alam dan Unit Penyedia Air
Kilang minyak PT. Pertamina RU V Balikpapan memiliki unit utilitas yang memanfaatkan sumber daya alam (air, minyak bumi dan gas alam) antara lain:
1. Air permukaan di Waduk Sungai Wain yang berlokasi 15 km utara Kilang Balikpapan. Air dialirkan melalui 3 jalur perpipaan menuju Water Treatment Plant (WTP) I Pancur.
2. Air bawah tanah berupa sumur bor (deep well) yang semula berjumlah 11 unit, kini tinggal 1 unit yang beroperasi. Air dialirkan menuju WTP II.
3. Air laut yang diambil dari laut Teluk Balikpapan. Air laut di Kilang Balikpapan digunakan untuk pendingin di unit- unit proses, fasilitas pemadam kebakaran dan air umpan Sea Water Desalination (SWD).
4. Natural Gas yang diperoleh dari perusahaan pemasok gas alam PT. Chevron Indonesia Company (CIC) digunakan untuk bahan bakar boiler.
5. Residue atau bottom product dari pengolahan minyak mintah digunakan untuk bahan bakar boiler.
Sumber daya alam tersebut digunakan untuk memenuhi sarana- sarana utilitas yang berperan dalam penyediaan air dan listrik bagi kebutuhan operasional kilang maupun perumahan.
Air yang digunakan sebagai utilitas pada kilang Pertamina RU V berupa air laut, air Sungai Wain, dan air sumur (deep well). Air utilitas ini memiliki fungsi diantaranya untuk keperluan sebagai berikut:
1. Pendingin pada unit proses dalam kilang 2. Umpan stream pada power plant
3. Pendingin pada power plant 4. Air untuk pemadam kebakaran
5. Air untuk kebutuhan kantor dan kompleks perumahan Pertamina RU V 3.8.7.1.1 Water Treatment Plant
WTP di PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan terdiri dari WTP I Pancur, WTP II Pancur dan WTP Gunung Empat. WTP Gunung Empat didesain untuk mengolah air sumur dalam dan mulai dioperasikan tahun 1984. Namun, karena sumur dalam in mengalami gangguan, WTP ini sekarang mengolah air Wain. Air bersih yang dihasilkan digunakan untuk perumahan Gunung Empat dan GATU (Gunung Air Terjun
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
145 Utara).
a. Water Treatment Plant I – Pancur
Water Treatment Plant I (WTP I) - Pancur mengolah air yang berasal dari Sungai Wain yang selanjutnya digunakan untuk perumahan dan ketel. Air bersih yang dihasilkan unit ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air di perumahan Gunung Empat dan Gunung Air Terjun Utara (GATU). Kapasitas desain plant ini 100 m3/jam, sedangkan kapasitas saat ini adalah 70 m3/jam. Produksi untuk perumahan sebanyak 500 m3/jam dan untuk air ketel sebanyak 100 m3/jam.
b. Water Treatment Plant II – Pancur
Water Treatment Plant II (WTP II) - Pancur mengolah air baku dari sumur bor deep well, kemudian air olahannya digunakan sebagai utility water atau dominan untuk kilang Balikpapan. Kapasitas produksi utility water ini sebesar 220 m3/jam.
c. Water Treatment Plant Gunung Empat
Terdapat 3 lokasi WTP 2 buah di Gunung Pancur dan 1 buah Gunung Empat.
Fasilitas ini berfungsi sebagai unit pengolahan air yang berasal dari air permukaan Waduk Sungai Wain dan air bawah tanah sumur bor. Prinsip teknologi proses yang dipergunakan adalah membersihkan kontaminan air berupa komponen tersuspensi (misalnya virus/
bakteri pathogen), suspended solid (misalnya pasir, lumpur, limbah dan minyak). Selain itu juga digunakan untuk memisahkan bahan- bahan terlarut inorganic compound dan organic compound. Proses yang ada di fasilitas disini adalah:
1. Flokulasi dan koagulasi dengan bantuan coagulant (Al2(SO4)3 dan pengatur pH caustic soda,
2. Sedimentasi dengan teknologi MTS (Multi Tray Sedimentation) dan 3. Filtrasi dengan menggunakan filter bed.
Produk air bersih dikirimkan ke kilang digunakan sebagai air utilitas dan pendingin dan ke perumahan digunakan sebagai air kebutuhan rumah tangga.
3.8.7.1.2 Sea Water Desalination
Unit ini berfungsi untuk menambah persediaan air tawar dengan mengolah air laut untuk selanjutnya diproses kembali di demineralized plant, kemudian siap digunakan sebagai umpan reboiler bertekanan tinggi. Unit ini berfungsi untuk menjaga persediaan air, agar selalu tersedia air yang cukup tenpa terpengaruh musim kemarau yang sering
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
146 mengakinatkan air tawar dari sumur/sungai berkurang. Air yang diolah diambil dari Teluk Balikpapan yang berjarak 450 m dari unit ini menggunakan pipa 84 inch yang sedalam 30 m dari permukaan laut.
SWD dibagi menjadi 2 bagian, yaitu SWD I dan SWD II. Proses yang digunakan untuk mengolah air laut pada SWD I adalah multi stage flash distillation (MSF) dan pada SWD II adalah multi effect distillation (MED) dengan produksi air tawar masing-masing 300 m3/jam dan 200 m3/jam. Ukuran kinerja unit SWD adalah banyaknya distilat yang dihasilkan per satuan steam pemanas yang digunakan. Ukuran tersebut dikenal dengan GOR (Gain Output Ratio). Air laut diuapkan secara bertahap dan uap yang terbentuk dikondensasi, kemudian dikirim ke tangka penampung. Untuk menghindari terjadinya kerak dan busa, maka digunakan bahan kimia anti kerak (antiscale) dan anti busa (antifoam). Bila dalam periode tertentu kerak sudah banyak dan kapasitas produksi tidak efektif, maka dapat dilakukan pembersihan secara kimia dengan asam (acid cleaning).
Pada SWD I, proses yang digunakan adalah proses multi stage flash distillation, yaitu proses penguapan air laut dan mengkondensasikan uap air dengan cara menukar panas dengan air laut umpan. Proses ini juga menggunakan prinsip penurunan tekanan yang mengakibatkan turunnya titik didih air (prinsip Flash Evaporation). Untuk itu, unit ini dilengkapi dengan ejector yang menghisap uap yang tidak terkondensasi dan membuat tekanan vakum (0,02 kg/cm2g pada stage terakhir). Pada SWD I ini terdapat 6 stages effect.
Mula-mula, umpan air laut dipanaskan oleh uap yang dihasilkan oleh air laut yang mengalir berlawanan arah dengan air laut umpan seperti terlihat pada Gambar 3.30 berikut:
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
147 Gambar 3. 30 Multi Stage Flash Distillation
Kemudian air laut umpan tersebut mengalir lewat tube dan setelah keluar dari tahap 1 dipanaskan oleh brine heater hingga 113°C. Air laut keluaran brine heater akan masuk ke bagian bawah stage (Water Box/Shell) untuk diuapkan dan uapnya akan dikondensasikan oleh air laut umpan dalam tube. Pada flash chamber terdapat ejector yang berfungsi untuk menjaga agar tekanan dalam flash chamber rendah agar titik didih air laut turun, sehingga mudah diuapkan. Brine water atau air laut yang tidak teruapkan akan kembali ke stage pertama untuk diproses kembali.
Gambar 3. 31Diagram Alir Proses Multi Stage Flash (SWD I)
(Sumber: Data Pertamina RU V Balikpapan)
Pada SWD II, proses yang digunakan adalah Multi Effect Distillation. Proses ini
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
148 sebenarnya memiliki cara kerja yang sama dengan SWD I, tapi pada SWD II tidak terdapat brine heater yang memanaskan air laut. Air laut dipanaskan dan diuapkan oleh steam 3.5 bar yang mengalir di dalam tube. Steam ini berasal dari exhaust steam yang keluar dari pompa-pompa turbin di kilang. Penguapan ini juga ditunjang oleh kondisi tekanan yang vakum, sehingga jtitik didih air turun. Jumlah effect evaporator pada SWD II ini adalah 5 buah.
Mula-mula, air laut di-spray-kan ke dalam masing-masing evaporator.
Kemudian, air laut dipanaskan dengan steam 3,5 bar. Uap yang dihasilkan dihisap oleh sistem ejektor bercampur dengan steam yang digunakan dalam sistem ejektor tersebut.
Steam dan uap keluaran ejektor akan dikondensasikan sebagai produk air tawar, sedangkan air laut yang tidak menguap (brine water), dibuang langsung ke laut. Hasil dari SWD tidak boleh mengandung silika dan memiliki konduktivitas sebesar 10 mS/cm.
3.8.7.1.3 Demineralization Plant
Plant ini berfungsi untuk pemurnian air dari kandungan garam-garam mineral yang berasal dari WTP II Pancur dan air tawar hasil sea water desalination plant melalui proses pertukaran ion. Demineralitazion Water Plant terdiri dari 5 buah train, dengan kapasitas tiap train 150 m3/jam. Air keluaran plant ini memiliki kadar ion yang rendah sehingga dapat digunakan sebagai air umpan boiler bertekanan tinggi dengan kadar ion yang rendah ini, maka kemungkinan terjadinya korosi dan kerak pada boiler dan turbin dapat dihindari.
Unit demineralisasi ini menggunakan penukar ion sebanyak tiga unit dengan pembagian sebagai berikut :
1. Satu unit cation exchanger 2. Satu unit anion exchanger
3. Satu unit mixed bed exchanger (campuran anion dan kation)
Mula- mula air dari WTP disaring dengan menggunakan gravel filter, yaitu bed yang berisi batu-batu kecil, untuk menahan partikel-partikel yang berukuran besar. Aliran masuk dari atas bed dan keluar dari bawah bed. Setelah melewati gravel filter, air dialirkan ke penukar kation. Dalam bed penukar kation, ion-ion logam, seperti Ca+, Mg+, dan Na+, diikat oleh resin. Jenis resin yang digunakan dalam cation exchanger adalah resin lewatit.
Gas CO2 dihasilkan sebagai produk samping selama ion-ion logam diikat oleh resin.
Reaksi yang terjadi dalam cation exchanger adalah sebagai berikut :
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
149 Untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dalam cation exchanger, sebelum melewati anion exchanger, air dari cation exchanger dialirkan dalam degassifier.
Degassifier ini berupa kolom yang berisi bedpacking raschig ring.Cairan yang mengandung CO2 dimasukkan dari atas degassifier melalui sebuah spray nozzle. Butiran air yang terbentuk kemudian dilewati oleh udara dari bawah kolom, dengan demikian diharapkan gas CO2 akan terbawa bersama-sama dengan udara. Air yang keluar dari degassifier diharapkan mempunyai kandungan CO2 yang cukup rendah.
Sesudah melalui kolom degassifier, air dimasukkan ke dalam anion exchanger.
Dalam anion exchanger terjadi dua proses, yaitu proses pengikatan asam-asam mineral, seperti asam sulfat (H2SO4), dan proses pengikatan asam-asam lemah, asam silika, dan sisa-sisa asam karbonat.
Pengikatan asam-asam mineral dilakukan oleh resin anion yang bersifat basa lemah (weakly basic anion exchanger), sedangkan asam-asam lemah, asam silika, dan sisa-sisa asam karbonat diikat oleh resin anion yang bersifat basa kuat (stronglybasic anion exchanger). Resin yang dipakai untuk anionexchanger adalah resin Lewatit MP 64/500 WS. Reaksi yang menggambarkan proses dalam anion exchanger adalah sebagai berikut :
Gambar 3. 32 Reaksi pada Anion Exchanger
Untuk mencegah ion-ion logam dan senyawa-senyawa asam lolos dari cation
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
150 exchanger dan anion exchanger, maka produk dari anion exchanger dimasukkan ke dalam mixed bed yang berisi campuran resin kation dan anion.
Proses regenerasi resin-resin yang sudah jenuh dilakukan setiap 8 jam sekali.
Regenerasi cation exchanger menggunakan larutan HCl dengan konsentrasi 4-8 %-berat, sedangkan untuk anion exchanger diregenerasi menggunakan larutan NaOH 4-8 %-berat.
Proses regenerasi untuk mixed bed dilakukan dengan cara terpisah. Setelah masing- masing bed di regenerasi, kedua resin dicampur dengan udara bertekanan lalu di back wash sampai seluruh asam dan basa sisa proses regenerasi dianggap telah tercuci bersih.
Dengan adanya perbedaan berat jenis resin kation dan anion, kedua jenis resin tersebut akan memisah membentuk bed yang terpisah dalam satu kolom. Proses sederhana pada demineralisasi air dapat dilihat pada Gambar 3.33 berikut ini :
Gambar 3. 33 Diagram sederhana Sistem Proses Water Demineralization Plant Unit demineralization plant memiliki 5 buah train, dengan kapasitas tiap train 150 m3/jam. Keluaran demineralization plant ini memiliki kadar ion yang rendah dan digunakan sebagai air umpan boiler bertekanan tinggi (60 kg/cm2).
3.8.7.1.4 Cooling Water System
Media pendinginan yang digunakan dikilang RU V Balikpapan adalah udara dan air. Sistem pendingin udara menggunakan finfan cooler, sedangkan sistem pendingin air dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :
1. Sea Cooling Water
Air laut di kilang Balikpapan digunakan sebagai sumber air pendingin. Air laut mampu mendinginkan suhu sampai dibawah 55℃. Air laut diambil dari Teluk Balikpapan
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
151 dengan menggunakan pipa beton berdiameter 84 inch. Ujung pipa dilengkapi dengan screen untuk mencegah terbawanya benda-benda yang cukup besar ke dalam aliran pipa.
Pipa ini didesain untuk mengalirkan air laut sebanyak 1500 m3/jam.
Air laut ditampung dalam sea water intake basin yang dibagi menjadi empat bagian.
Masing-masing bagian dilengkapi dengan mechanically racked bar screen dan travelling band screen. Kedua screen tersebut digunakan untuk menahan kotoran-kotoran yang terbawa dalam aliran. Basin ini dilengkapi dengan porTabel sludge untuk memompa keluar lumpur yang mengendap pada dasar basin. Kemudian air laut dialirkan dengan pompa sistem air pendingin utama, pompa sistem air pendingin power plant, dan pompa sistem persediaan air pemadam kebakaran.
2. Auxiliary Cooling Water (ACW)
Auxiliary Cooling Water (ACW) disimpan dalam expansion tank yang diselimuti dengan gas nitrogen agar terbebas dari udara. Sebelum masuk ke supply header, ACW dari expansion tank didinginkan dalam ACW cooler. Setelah ACW digunakan untuk mendingin peralatan, ACW dikumpulkan dalam return header dan didinginkan lagi sebelum digunakan kembali.
3. Tempered Cooling Water (TCW)
Tempered Cooling Water (TCW) digunakan untuk mendinginkan fluida dengan pour point tinggi dan viskositas tinggi. Temperaur TCW relative lebih tinggi dibandingkan dengan sistem air pendingin lainnya, sehingga proses pendingin fluida yang memiliki pour point dan viskositas tinggi dengan TCW dapat berlangsung dengan baik dan tidak terjadi pembekuan.
3.8.7.1.5 Rumah Pompa Sungai Wain Rumah pompa ini terdiri dari :
a. 1 buah pompa motor listrik dengan kapasitas 400 m3/jam b. 2 buah pompa motor listrik dengan kapasitas 450 m3/jam c. 2 buah pompa diesel dengan kapasitas 600 m3/jam
Dalam keadaan normal, pompa yang digunakan adalah tiga buah pompa listrik dengan debit 750 m3/jam. Pompa ini menarik air dari waduk buatan dengan luas 4 hektar dan kedalaman 2 meter. Selain sebagai wadah tadah hujan, waduk ini juga menampung air dari Sungai Wain dank anal buatan Teluk Bugis.
Laporan Magang Industri
PT. Kilang Pertamina Internasional RU V Balikpapan 01 Mei - 30 Juni
152