BAB III HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 BAB III HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA 3.1 Tangki Pelarutan HCl (DT-01) Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (DT-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur 2 Alur 3 HCl 2348, ,701 H 2 O 3999, , ,303 subtotal 6347, , ,004 total 7829, , Pencampur (R-01) Tabel 3.2 Neraca Massa pada Pencampur (R-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 5 Alur 3 Alur 7 Alur 6 CaCO ,854 31,839 MgCO 3 30,583 3,058 FeCl 3 4,829 4,829 HCl 2348,701 25,879 MgCl 2 31,205 CaCl ,276 H 2 O 5480, ,563 CO ,622 Subtotal 3219, , , ,622 Total 11048, ,270

2 3.3 Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (DT-02) Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (DT-02) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 8 Alur 9 Alur 10 Ca(OH) 2 53,858 53,858 H 2 O 215, ,434 subtotal 53, , ,292 total 269, , Reaktor Penetral (R-02) Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor Penetral (R-02) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 7 Alur 10 Alur 11 CaCO 3 31,839 31,839 MgCO 3 3,058 3,058 FeCl 3 4,829 0,483 HCl 25,879 2,588 MgCl 2 31,205 9,361 CaCl , ,606 H 2 O 6053, , ,493 Ca(OH) 2 53,858 10,242 Mg(OH) 2 13,377 Fe(OH) 3 2,863 Subtotal 9645, , ,910 Total 9914, ,910

3 3.5 Evaporator (FE-01) Tabel 3.5 Neraca Massa pada Evaporator (FE-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 11 Alur 12 Alur 13 CaCO 3 31,839 31,839 MgCO 3 3,058 3,058 FeCl 3 0,483 0,483 HCl 2,588 2,588 MgCl 2 9,361 9,361 CaCl , ,606 H 2 O 6280, , ,099 Ca(OH) 2 10,242 10,242 Mg(OH) 2 13,377 13,377 Fe(OH) 3 2,863 2,863 Subtotal 9914, , ,516 Total 9914, , Kristalisator (K-01) Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kristalisator (K-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 13 Alur 14 Alur 15 CaCO 3 31,839 31,839 MgCO 3 3,058 3,058 FeCl 3 0,483 0,483 HCl 2,588 2,588 MgCl 2 9,361 9,361 CaCl , ,606 H 2 O 1256, , ,073 Ca(OH) 2 10,242 10,242 Mg(OH) 2 13,377 13,377 Fe(OH) 3 2,863 2,863 Subtotal 4890, , ,491 Total 4890, ,516

4 3.7 Rotary Dryer (DE-01) Tabel 3.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (DE-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 15 Alur 16 Alur 17 CaCO 3 31,839 31,839 MgCO 3 3,058 3,058 FeCl 3 0,483 0,483 HCl 2,588 2,588 MgCl 2 9,361 9,361 CaCl , ,606 H 2 O 548, , ,461 Ca(OH) 2 10,242 10,242 Mg(OH) 2 13,377 13,377 Fe(OH) 3 2,863 2,863 Subtotal 4182, , ,878 Total 4182, , Rotary Cooler (RC-01) Tabel 3.8 Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 17 Alur 18 CaCO 3 31,839 31,839 MgCO 3 3,058 3,058 FeCl 3 0,483 0,483 HCl 2,588 2,588 MgCl 2 9,361 9,361 CaCl , ,606 H 2 O 153, ,461 Ca(OH) 2 10,242 10,242 Mg(OH) 2 13,377 13,377 Fe(OH) 3 2,863 2,863 Subtotal 3787, ,878 Total 3787, ,878

5 3.9 Screening (SC-01) Tabel 3.9 Neraca Massa pada SC-01 Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 18 Alur 19 Alur 21 CaCO 3 31,839 0,318 31,520 MgCO 3 3,058 0,031 3,028 FeCl 3 0,483 0,005 0,478 HCl 2,588 0,026 2,562 MgCl 2 9,361 0,094 9,268 CaCl ,606 35, ,000 H 2 O 153,461 1, ,926 Ca(OH) 2 10,242 0,102 10,140 Mg(OH) 2 13,377 0,134 13,243 Fe(OH) 3 2,863 0,029 2,835 Subtotal 3787,878 37, ,999 Total 3787, , Ball Mill (BM-01) Tabel 3.10 Neraca Massa pada BM-01 Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 19 Alur 20 CaCO 3 0,318 0,318 MgCO 3 0,031 0,031 FeCl 3 0,005 0,005 HCl 0,026 0,026 MgCl 2 0,094 0,094 CaCl 2 35,606 35,606 H 2 O 1,535 1,535 Ca(OH) 2 0,102 0,102 Mg(OH) 2 0,134 0,134 Fe(OH) 3 0,029 0,029 Total 37,879 37,879

6 BAB IV HASIL PERHITUNGAN NERACA PANAS 4.1 Tangki Pelarutan HCl (DT-01) Tabel 4.1 Neraca Panas pada DT-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,888 Produk ,118 ΔΔΔΔΔΔ 4813,230 Total , , Reaktor Asam (R-01) Tabel 4.2 Neraca Panas pada R-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,988 Produk ,978 ΔΔΔΔΔΔ 2174,012 Beban Panas 72244,002 Total , , Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (DT-02) Tabel 4.3 Neraca Panas pada DT-02 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan 1003,746 Produk 1023,577 ΔΔΔΔΔΔ 19,831 Total 1023, ,577

7 4.4 Reaktor Penetral (R-02) Tabel 4.4 Neraca Panas pada R-02 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,828 Produk ,025 ΔΔΔΔΔΔ -62,659 Beban Panas -4428,462 Total , , Evaporator (FE-01) Tabel 4.5 Neraca Panas pada FE-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,025 Produk ,6 Steam ,579 Total , ,6 4.6 Kristalisator (K-01) Tabel 4.6 Neraca Panas pada K-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,541 Produk ,199 Udara Pendingin ,238 ΔΔΔΔΔΔ ,896 Total , ,437

8 4.7 Rotary Dryer (DE-01) Tabel 4.7 Neraca Panas pada DE-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan 43435,475 Produk ,967 Steam ,492 Total , , Rotary Cooler (RC-01) Tabel 4.8 Neraca Panas pada RC-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan ,179 Produk 5147,121 Udara Pendingin ,058 Total , , Kompressor (JC-01) Tabel 4.9 Neraca Panas pada JC-01 Alur Masuk (KJ/jam) Keluar (KJ/jam) Umpan 8321,727 Produk 11907,586 Beban Panas 3585,859 Total 11907, ,586

9 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 1. Gudang Penyimpanan Bahan Baku Batu Kapur (TT-01) Fungsi : Menyimpan bahan baku batu kapur sebelum diproses Bahan konstruksi : Dinding : beton Lantai : aspal Atap : asbes Bentuk : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 794,452 m 3 Ukuran : Panjang = 11,669 m Lebar = 11,669 m Tinggi = 5,834 m 2. Belt Conveyor (C-01) Fungsi : mengangkut batu kapur menuju crusher (CR-01) Jenis : horizontal belt conveyor Bahan Konstruksi : carbon steel Kondisi operasi : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Jumlah : 1 unit Laju alir : 3219,2655 kg/jam = 0,894 kg/s Daya : 1/4 hp

10 Belt Conveyer C-01 C-02 C-03 C-05 Laju alir (kg/jam) Densitas (kg/m 3 ) Daya (hp) Daya standar(hp) 0, ,033 1/4 0, ,033 1/4 0, ,001 1/4 1, ,690 0,038 1/4 3. Crusher (CR-01) Fungsi : Menggiling batu kapur menjadi butir-butiran halus. Jenis : roll crusher Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 unit Kapasitas : 3219,266 kg/jam = 0,894 kg/s Ukuran produk : 0,15 cm = 15 mm Daya : 40 hp 4. Tangki Penyimpanan HCl (TT-02) Fungsi : Untuk menyimpan Asam Klorida Bahan konstruksi : 304 Stainless steel Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 2 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 2580,266 m 3 Diameter tangki : 11,208 m Tinggi total tangki : 13,076 m Pdesain : 429,636 kpa = 4,240 atm = 61,499 psi Tebal dinding tangki : 2 ¼ in Tebal dinding head : 2 ¼ in

11 5. Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01) Fungsi : Untuk memompa asam klorida dari TT-02 ke Tangki Pelarutan HCl (DT-01) Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Stainless Steel Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Diameter pipa : 1,5 in Panjang pipa : 72,808 ft Kapasitas : 0,0007 m 3 /s = 0,0230 ft 3 /s Daya : ¼ hp 6. Pompa Air Bersih (P-02) Fungsi : Untuk memompa air bersih ke Tangki Pelarutan HCl (DT-01) Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Diameter pipa : 1,5 in Panjang pipa : 72,8083 ft Kapasitas : 0,0166 ft 3 /s = 0,00047 m 3 /s Daya : ¼ hp 7. Tangki Pelarutan HCl (DT-01) Fungsi : Mencampurkan HCl dan H 2 O untuk membuat larutan HCl 30% Jenis Konstruksi : Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C

12 Tekanan = 1 atm Kapasitas : 143,117 m 3 Diameter tangki : 5,896 m = 232,141 in Tinggi total tangki : 7,862 m Pdesain : 202,512 kpa = 1,999 atm = 28,988 psia Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 2 in Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun) Jumlah Baffle : 4 Daya Pengaduk : hhhh 8. Reaktor Asam (R-01) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan kalsium klorida dengan penambahan HCl Jenis : Reaktor tangki berpengaduk Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jenis pengaduk : flat 6 blade open turbine (turbin datar enam daun) Jenis sambungan : double welded butt joins Jumlah baffle : 4 buah Jumlah : 3 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 25,918 m 3 Diameter tangki : 3,097 m = 121,922 in Tinggi total tangki : 4,129 m Pdesain : 173,329 kpa = 1,711 atm = 24,811 psia Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 1,5 in Tebal jaket pemanas : 1,5 in Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun) Jumlah Baffle : 4

13 Daya Pengaduk : 1111 hhhh 9. Pompa (P-03) Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran R-01 menuju ke Reaktor Penetral (R-02) Jenis : Positive displacement (rotary pump) Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Diameter pipa : 3 in Panjang pipa : 93,463 ft Kapasitas : 0,0758 ft 3 /s = 0,0021 m 3 /s Daya : ½ hp 10. Gudang Penyimpanan Ca(OH) 2 (TT-03) Fungsi : Menyimpan bahan baku Ca(OH) 2 sebelum diproses Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : beton Lantai : aspal Atap : asbes Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 C Tekanan : 1 atm Kebutuhan : 15 hari Kapasitas : 15,763 m 3 Ukuran : Tinggi = 3,980 m Lebar = 1,990 m Panjang = 1,990 m

14 11. Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (DT-02) Fungsi : Mencampurkan Ca(OH) 2 dan H 2 O untuk membuat larutan Ca(OH) 2 20% Jenis Konstruksi : Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 6,897 m 3 Diameter tangki : 1,637 m Tinggi total tangki : 2,499 m Pdesain : 149,132 kpa = 1,472 atm = 21,347 psia Tebal dinding tangki : 1 ½ in Tebal dinding head : 1 ½ in Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun) Jumlah Baffle : 4 Daya Pengaduk : 1111 hhhh 12. Reaktor Penetral (R-02) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi penetralan sisa asam dengan penambahan Ca(OH) 2 Jenis : Reaktor tangki berpengaduk Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jenis pengaduk : flat 6 blade open turbine (turbin datar enam daun) Jenis sambungan : double welded butt joins Jumlah baffle : 4 buah Jumlah : 4 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 1,080 m 3 Diameter tangki : 1,074 m = 3,523 in

15 Tinggi total tangki : 1,432 m Pdesain : 139,047 kpa = 19,903 psia = 1,372 atm Tebal dinding tangki : 2 in Tebal dinding head : 1,5 in Tebal jaket : 1,5 in Tebal insulator : 0,25 in Jenis pengaduk : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun) Jumlah Baffle : 4 Daya Pengaduk : 00, 2222 hhhh 13. Pompa (P-04) Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran R-02 ke evaporator (FE-01) Jenis : Positive displacement (rotary pump) Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Diameter pipa : 3 in Panjang pipa : 93,463 ft Kapasitas : 0,0783 ft 3 /s = 0,0022 m 3 /s Daya : ½ hp 14. Evaporator Fungsi : Untuk memekatkan CaCl 2 dan mengurangi kadar air Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator Tipe : Single Effect Evaporator Jenis : 1-4 shell and tube exchanger Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass Luas Permukaan : , ffff 22 Jumlah : 1 unit

16 15. Pompa (P-05) Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran FE-01 menuju kristalisator (K- 01) Jenis : Positive displacement (rotary pump) Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Commercial Steel Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Diameter pipa : 2 in Panjang pipa : 79,2825 ft Kapasitas : 0,0289 ft 3 /s = 0,0008 m 3 /s Daya : ¼ hp 16. Kristalisator (K-01) Fungsi : Mengkristalkan CaCl 2 Jenis : Direct contact air cooling crystallizer Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C Jumlah : 1 unit Tekanan desain : 149,589 kpa Dimensi vapour space Diameter : 00, mm Tinggi shell : 0,614 m Tinggi tutup : 0,102 m Diameter liq/cr. chan. : 0,092 m Tinggi conical section : 0,151 m Tebal plat tutup : 1½ in Dimensi liquid/crystal channel Sudut apex konis : 30 o Diameter : 11, mm Tinggi shell : 1,398 m = 55,030 in Tebal plat shell : ¼ in Tinggi tutup : 0,233 m

17 Diameter sambungan : 0,230 m Tinggi conical section : 1,011 m Panjang liq/cr. chan. : 0,978 m Tebal plat tutup : 1½ in 17. Screw Conveyor (C-04) Fungsi : Mengangkut kristal kalsium klorida yang keluar dari RC-01 Jenis : horizontal screw conveyor Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 2788,345 kg/jam Jarak angkut : 10 m Diameter screw : 2 in Kecepatan motor : 1rpm Daya : 1 ¼ hp 18. Rotary Dryer (DE-01) Fungsi : Mengeringkan CaCl 2 yang keluar dari kristalisator. Tipe : Rotary Dryer Bentuk : Direct fired rotary dryer Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Diameter : 3,424 Panjang : 10,437 m = 34,241 ft Kecepatan putaran : 66, rrrrrr Daya : 11 kw 19. Blower (B-01) Fungsi : Mengalirkan udara ke kristalisator (K-01) dan rotary cooler (RC-01)

18 Jenis : Centrifugal Blower Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 26146,107 kg/jam Daya : 65 hp 20. Rotary Cooler (RC-01) Fungsi : Mendinginkan cacl 2 agar diperoleh suhu 40 o C Jenis : Counter current direct heat rotary cooler Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Diameter : 1,846 m Panjang : 7,384 m Kecepatan putaran : 19,761 m 3 Daya : 22 kw 21. Screening (SC-01) Fungsi : Untuk mengayak partikel yang keluar dari RC-01 agar mempunyai diameter partikel yang seragam Jenis : Sieve Tray, Tyler Standart Screen Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Jumlah : 1 unit ayakan dengan spesifikasi: Ukuran = 80 mesh Bukaan ayakan = 0,175 mm Nominal diameter kawat = 0,142 mm Dpi = 0,284 mm

19 22. Ball mill (BM-01) Fungsi : Menggiling kalsium klorida yang tertahan pada bagian atas SC- 01 menjadi partikel yang lebih halus Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kapasitas : 378,787 kg/jam = 0,105 kg/s Daya : 10 hp 23. Gudang Penyimpanan Produk CaCl 2 (TT-04) Fungsi : Menyimpan bahan baku CaCl 2 sebelum diproses Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : beton Lantai : aspal Atap : asbes Jumlah : 1 unit Kondisi ruangan : Temperatur: 30 C Tekanan : 1 atm Kebutuhan : 1 minggu Kapasitas : 562,597 m 3 Ukuran : Panjang = 13,104 m Lebar = 6,552 m Tinggi = 6,552 m 24. Blower (B-02) Fungsi : Mengalirkan gas CO 2 ke kompressor (JC-01) Jenis : Centrifugal Blower Bahan konstruksi : Carbon Steels SA-283, grade C Kondisi operasi : Temperatur : 30 C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 1402,622 kg/jam = 51,537 lb/menit

20 Daya : 0,5 hp 25. Kompressor (JC-01) Fungsi : Untuk menaikkan tekanan dan mancairkan gas CO 2 Jenis : three stage compressor Diameter dalam (ID) : 10,02 in Diameter luar (OD) : 10,75 in Luas penampang (A) : 0,547 ft Tangki Penyimpanan CO 2 (TT-05) Fungsi : Untuk menyimpan CO 2 cair Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 35 o C Tekanan = 15 atm Kapasitas : 842,041 m 3 Diameter tangki : 9,722 m = 382,765 in Tinggi total tangki : 11,343 m Pdesain : 1903,839 kpa = 18,789 atm = 272,518 psi Tebal dinding tangki : 6 in Tebal dinding head : 6 in

21 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentasi Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol (controller), penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis.. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Peters & Timmerhaus, 1991). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, ph, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : 1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element)

22 Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur. 2. Elemen pengukur (measuring element) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element) Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi. 4. Elemen pengontrol akhir (final control element) Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicator). Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters & Timmerhaus, 1991) : 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

23 Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine,1985) : 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja: Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja: Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipe line. Prinsip kerja: Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan

24 dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja : Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. 5. Pressure Indicator (PI) Merupakan alat untuk mengetahui tekanan aliran atau tekanan operasi dari suatu alat. 6. Temperature Indicator (TI) Merupakan alat untuk mengetahui temperatur operasi dari suatu alat. 7. Level Indicator (LI) Level Indicator (LI) merupakan instrumen yang digunakan untuk mengetahui tinggi suatu cairan dalam tangki. Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Batu Kapur dan Asam Klorida No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan 1 Tangki Penyimpanan HCl Level indicator (LI) Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki 2 Reaktor Asam dan Reaktor Penetral 3 Pompa 4 Tangki Pelarutan HCl dan Ca(OH) 2 5 Evaporator Temperature controller (TC) Pressure Indicator (PI) Level controller (LC) Flow Controller (FC) Flow Controller (FC) Level controller (LC) Temperature controller (TC) Temperature controller (TC) Pressure Indicator (PI) Mengontrol laju alir dalam reactor Mengamati suhu dalam reactor Mengontrol ketinggian cairan dalam reactor Mengontrol laju alir pada pompa Mengontrol laju alir dalam tangki Mengontrol ketinggian cairan dalam tangki Mengontrol suhu dalam tangki Mengontrol suhu dalam evaporator Mendeteksi tekanan dalam evaporator

25 6 Kristalisator 7 Rotary Dryer 8 Rotary Cooler 9 Blower 10 Kompressor 11 Tangki Penyimpanan CO 2 Level controller (LC) Temperature controller (TC) Temperature controller (TC) Temperature controller (TC) Flow Controller (FC) Pressure controller (PC) Level indicator (LI) Pressure controller (PC) Mengontrol ketinggian cairan dalam evaporator Mengontrol suhu dalam kristalisator Mengontrol suhu dalam rotary dryer Mengontrol suhu dalam rotary cooler Mengontrol laju alir pada blower Mengontrol tekanan pada kompressor Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki Mengontrol tekanan dalam tangki 6.2 Keselamatan Kerja Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain (Peters & Timmerhaus, 1991) : 1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara mengatasi kecelakaan kerja. 2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat meliputi : Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan pelatihan pembinaan kepribadian. Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan. 3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin.

26 Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Peters & Timmerhaus, 1991): 1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal mungkin. 2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik. 3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas. 4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin. 5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran. 6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya. 7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran. 6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Kalsium Klorida dari Batu Kapur dan Asam Klorida Dalam rancangan pabrik pembuatan kalsium klorida, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut (Peters & Timmerhaus, 1991) : Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan Proses produksi kalsium klorida dari batu kapur dan asam klorida menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 32 C dengan menggunakan bahan bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal. Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada

27 tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses. 2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang cukup untuk pemeriksaan. 3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan karyawan. 4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam keadaan siap siaga. 5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydrant untuk jarak tertentu. Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu : 1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas: a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu. b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar. c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa: Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (audible alarm). Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm). 2. Panel Indikator Kebakaran Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan sistem dan terletak di ruang operator Peralatan Perlindungan Diri Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut : 1. Pakaian pelindung.

28 2. Penutup telinga. 3. Topi pengaman. 4. Sarung tangan. 5. Sepatu pengaman. 6. Pelindung mata. 7. Masker udara Keselamatan Kerja Terhadap Bahaya Listrik Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut : 1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus arus listrik otomatis lainnya. 2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. 3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja. 4. Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. 5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan. 6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan. 7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah : 1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik. 2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut. 3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. 4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.

29 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah : 1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh. 2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan. 3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat. 4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja. Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu: 1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi. 3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada. 4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. 5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. 6. Setiap kontrol secara periodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas pemeliharaan (maintenance).

30 BAB VII UTILITAS Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan kalsium klorida dari batu kapur dan asam klorida adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar 6. Kebutuhan udara pendingin 7. Unit pengolahan limbah 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan kalsium klorida dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas Nama alat Jumlah Uap (Kg/jam) Evaporator (FE-01) 637,310 Rotary Dryer (DE-01) 52,470 Total 689,780 Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperatur 150 o C tekanan 1 bar. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 809,834 kg/jam. Keluaran steam berupa saturated steam akan dialirkan ke jaket pemanas sebanyak 32,756 kg/jam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30%. Maka: Total steam yang dibutuhkan = 1,3 689,780 kg/jam = 896,714 kg/jam

31 Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali, sehingga : Kondensat yang digunakan kembali = 80% 896,714 kg/jam = 717,371 kg/jam Kebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20% 896,714 kg/jam = 179,343 kg/jam 7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan kalsium klorida adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan air untuk ketel Air untuk umpan ketel uap = 179,343 kg/jam 2. Kebutuhan air proses Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan kalsium klorida adalah 1131,064 kg/jam yaitu yang berasal dari Tangki Pelarutan HCl (DT-01) dan Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (DT-02). Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan kalsium klorida ditunjukkan pada tabel di bawah. Tabel 7.2 Kebutuhan Air Proses Kebutuhan Jumlah air (kg/jam) Tangki Pelarutan HCl (DT-01) 1481,163 Tangki Pelarutan Ca(OH) 2 (DT-02) 215,434 Total 1696, Air untuk berbagai kebutuhan Perhitungan kebutuhan air domestik: Menurut Metcalf et.al. (1991) kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah liter/hari. 1 hari Diambil 100 liter/hari = 4,16 4 liter/jam 24jam ρ air = 1000 kg/m 3 = 1 kg/liter Jumlah karyawan = 175 orang Maka total air kantor = = 700 liter/jam 1 kg/liter = 7600 kg/jam

32 Perkiraan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ditunjukkan pada tabel berikut : Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan Domestik Kebutuhan Jumlah air (kg/jam) Kantor 700 Laboratorium 200 Kantin dan tempat ibadah 150 Poliklinik 150 Total 1200 Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah: = 179, , = 3075,9398 kg/jam Sumber air untuk pabrik pembuatan kalsium klorida ini adalah dari Sungai Kampar, Kabupaten Palalawan, Provinsi Riau dengan nilai debit sungai maksimum 2200 m 3 /detik dan nilai debit sungai minimum 49 m 3 /detik (BLH, 2011). Adapun kualitas air Sungai kampar, Riau dapat dilihat pada tabel berikut (Purwanto, 1999) : Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Kampar, Riau No Analisa Satuan Hasil I. FISIKA Bau Kekeruhan Rasa Warna Suhu II. KIMIA Fe 2+ Pb 2+ Mn 2+ Ca 2+ Mg 2+ Cl - 2- SO 4 2- NO 3 2- PO 4 2- CO 3 COD BOD TS NTU PtCo C g/l g/l g/l g/l ppm ppm ppm ppm ppm ppm mg/l mg/l mg/l Tidak berbau 36 Tidak berasa ,9 0, , ,066 0,64 0,156 0,01 0,017

33 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik kalsium klorida diperoleh dari sungai Kampar yang terletak di kawasan pabrik. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water reservoar) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) : 1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi 5. Demineralisasi 6. Deaerasi Screening Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991) Sedimentasi Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak terlarut Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al 2 (SO 4 ) 3 dan larutan abu Na 2 CO 3. Larutan Al 2 (SO 4 ) 3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan

34 Na 2 CO 3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan ph. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991). Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi: M H 2 O M(OH) H Dalam hal ini, ph menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991): Al 2 (SO 4 ) Na 2 CO 3 + 6H 2 O 2Al(OH) Na + + 6HCO SO 4 2Al 2 (SO 4 ) Na 2 CO 3 + 6H 2 O 4Al(OH) Na CO 2 + 6SO 4 Reaksi koagulasi yang terjadi : Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O + 3Na 2 CO 3 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 + 3CO 2 Selain penetralan ph, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991): CaSO 4 + Na 2 CO 3 Na 2 SO 4 + CaCO 3 CaCl 4 + Na 2 CO 3 2NaCl + CaCO 3 Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004). Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan: Total kebutuhan air = 3075,9398 kg/jam Pemakaian larutan alum = 50 ppm Pemakaian larutan soda abu = 0,54 50 = 27 ppm Larutan alum yang dibutuhkan = ,9398 = 0,1975 kg/jam Larutan abu soda yang dibutuhkan = ,9398 = 0,1066 kg/jam

35 7.2.4 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1991). Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam: pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan kalsium klorida menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut: 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 10,24 in (26,06 cm). 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 5,33 in (13,55 cm). 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 2,99 in (7,59 cm) (Metcalf & Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kumankuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO) 2.

36 Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO) 2 Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1200 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968) Total kebutuhan kaporit = ( )/0,7 = 0,0034 kg/jam Demineralisasi Air untuk umpan ketel pada reaktor harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas : a. Penukar Kation (Cation Exchanger) Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IRR 122 (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi : 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ R + 2H + 2H + R + Mg 2+ Mg 2+ R + 2H + 2H + R + Mn 2+ Mn 2+ R + 2H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 dengan reaksi : Ca 2+ R + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + R Mg 2+ R + H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H + R Mn 2+ R + H 2 SO 4 MnSO 4 + 2H + R Perhitungan Kesadahan Kation Air Sungai Kampar, Riau mengandung kation Fe2+, Pb+2, Mn2+, Ca2+, dan Mg2+, masing-masing 1,9 ppm, 0,13 ppm, 32 ppm, 8,6 ppm dan 128 ppm (Tabel 7.4) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = (1,9 + 0, , ) ppm = 170,63 ppm /17,1 = 9,9748 gr/gal

37 Jumlah air yang diolah = 179,343 kg/jam = 179,343 kg/jam 264,17 gal/m 3 996,24 kg/m 3 Kesadahan air = 47,556 gal/jam = 9,9748 gr/gal 47,556 gal/jam 24 jam/hari = 11,389 kg/hari Perhitungan ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 47,556 gal/jam = 0,7926 gal/menit Dari Tabel 12.4 Nalco (1988), diperoleh data-data berikut: - Diameter penukar kation = 2 ft - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume resin yang diperlukan: Total kesadahan air = 11,389 kg/hari Dari Tabel 12.2 Nalco (1988), diperoleh: - Kapasitas resin = 20 kg/ft 3 - Kebutuhan regenerant = 6 lb H 2 SO 4 /ft 3 resin 11,389 kg/hari Jadi, kebutuhan resin = = 0,5694ft 3 /hari 3 20 kg/ft Tinggi resin = 0,5694 = 0,1813 ft 3,14 Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3 Waktu regenerasi = 7,85 ft 20 kg/ft 11,3887 kg/hari 3 3 = 13,7856 hari = 330,854 jam 3 6 lb/ft Kebutuhan regenerant H 2 SO 4 = 11,389 kg/hari 3 20 kgr/ft = 3,417 lb/hari = 0,065 kg/jam

38 b. Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi: 2-2ROH + SO 4 R 2 SO 4 + 2OH - ROH + Cl - RCl + OH - Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH Perhitungan Kesadahan Anion Air sungai Kampar, Riau mengandung Anion Cl -, SO 2-4, NO 2-3, PO , dan CO 3 masing-masing 24 ppm, 52 ppm, 112 ppm, 0,066 ppm, dan 0,64 ppm (Tabel 7.4). 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = ( , ,64) ppm = 188,706 ppm / 17,1 = 11,0354 gr/gal Jumlah air yang diolah = 179,343 kg/jam = 179,343 kg/jam 264,17 gal/m 3 996,24 kg/m 3 Kesadahan air = 47,556 gal/jam = 11,0354 gr/gal 47,556 gal/jam 24 jam/hari = 12,5952 kg/hari Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah = 47,556 gal/jam = 0,7926 gal/menit Dari Tabel 12.4 Nalco (1988), diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar kation = 1 unit

39 Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 12,5952 kg/hari Dari Tabel 12.7 Nalco (1988), diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kgr/ft 3 - Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin = Tinggi resin = 12,5952 kg/hari 3 12 kgr/ft 6,1614 = 0,3343 ft 3,14 = 6,1614 ft 3 /hari Volume resin = 0,3343 ft 3,14 ft 2 = 1,0496 ft 3 Waktu regenerasi = 1,0496 ft 12 kgr/ft 12,5952 kg/hari 3 3 = 1 hari = 24 jam 3 5 lb/ft Kebutuhan regenerant NaOH = 12,5952 kg/hari 3 12 kgr/ft = 5,248 lb/hari = 0,0992 kg/jam Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan superheated steam bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90 C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O 2 dan CO 2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator. 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan kalsium klorida adalah sebagai berikut: 1. Al 2 (SO 4 ) 3 = 0,1975 kg/jam 2. Na 2 CO 3 = 0,1066 kg/jam 3. Kaporit = 0,0034 kg/jam 4. H 2 SO 4 = 0,0646 kg/jam 5. NaOH = 0,0992 kg/jam

40 7.4 Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses = 400 hp 2. Unit Utilitas = 600 hp 3. Ruang kontrol dan laboratorium = 100 hp 4. Penerangan dan kantor = 30 hp 5. Bengkel = 40 hp 6. Perumahan = 100 hp Total kebutuhan listrik = ( ) hp = 1270 hp 0,7457 kw/hp = 947,039 kw Efisiensi generator 80%, maka Daya output generator = 947,039 kw/0,8 = 1183,7988 kw Sumber tenaga listrik yang dipakai untuk memenuhi kebutuhan energi listrik secara keseluruhan di pabrik, diperoleh dari PLN dan generator set (genset). PLN Sumber tenaga listrik dari PLN mempunyai kapasitas maksimum KW. Tetapi dalam pelaksanaannya jumlah listrik yang dipergunakan hanya berkisar antara kw. Penggunaannya hanya untuk kebutuhan kantor, tempat ibadah, kantin, laboratorium, bengkel, lampu jalan, dan lampu pabrik. Generator Set (Genset) Mengingat seringnya dilakukan pemadaman bergilir oleh PLN maka kebutuhan sumber listrik untuk pengoperasian listrik selain dari PLN, juga diperoleh dari generator. Generator yang digunakan adalah jenis generator diesel AC 1500 kw, V, 50 Hz, 3 phase yang mempunyai keuntungan : Tenaga dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan dengan menggunakan transformator Daya dan tenaga listrik yang dihasilkan relatif besar Tenaga listrik stabil Kawat penghantar yang digunakan lebih sedikit Motor 3 phase harganya relatif lebih murah dan sederhana

41 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi. Keperluan Bahan Bakar Generator Nilai bahan bakar solar = Btu/lb m (Perry, 1999) Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/l Daya output generator = 1183,7988 kw Daya generator yang dihasilkan = 1183,7988kW (0,9478 Btu/det)/kW 3600 det/jam = ,0389 Btu/jam Jumlah bahan bakar = (403921,0389 Btu/jam) / (19860 Btu/lb m 0,45359 kg/lb m ) = 92,2532 kg/jam Kebutuhan solar = (92,2532 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 103,6552 liter/jam Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap steam/uap yang dihasilkan ketel uap = 698,780 kg/jam CpdT superheated steam (150 C 99,6 o C) = 19344,138 kj/kg (Reklaitis, 1983) Panas yang dibutuhkan ketel = 698,780 kg/jam x 19344,138 kj/kg / (1,05506 kj/btu) = ,524 Btu/jam Efisiensi ketel uap = 85 % Panas yang harus disuplai ketel = ( ,524 Btu/jam) / 0,85 = ,969 Btu/jam Nilai bahan bakar solar = Btu/lb (Perry, 1999) Jumlah bahan bakar: = ( ,969 Btu/jam) / ( Btu/lb m ) 0,45359 kg/lb m = 356,567 kg/jam Kebutuhan solar = (240,33675 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 400,637 liter/jam Total kebutuhan solar = 103,6552 liter/jam + 400,637 liter/jam = 504,2920 liter/jam

42 7.6 Kebutuhan udara pendingin Udara pada suhu 30 o C didinginkan di dalam unit pendinginan dengan menggunakan refrigerant gas CO 2 (R744) untuk menghasilkan udara pendingin pada suhu 5 o C sebelum dialirkan ke unit proses. Adapun kebutuhan udara pendingin pada keseluruhan pabrik pembuatan kalsium klorida ditunjukkan pada tabel 7.5 berikut : Tabel 7.5 Kebutuhan Udara Pendingin Pada Alat Nama Alat Jumlah udara pendingin (kg/jam) Kristalisator (K-01) 29623,820 Rotary Cooler (RC-01) 9634,887 Total 39258,707 Unit Pendinginan/Refrigeration Unit (UP) Fungsi : mendinginkan udara dari 30 o C menjadi 5 0 C Jenis : Single stage mechanical refrigeration cycle Bahan konstruksi : carbon steel Data : Suhu udara masuk unit pendinginan = 30 o C = 303,15 K Suhu udara keluar unit pendingin = 5 C = 278,15 K Refrigerant yang dipakai : gas Amoniak (R-717) Kondensor expansion valve Kompresor Chiller Gambar 7.1 Siklus unit pendinginan Suhu pendinginan = 10 C Tekanan pendinginan = 25 bar Suhu kondensasi = 45 C Tekanan kondensasi = 91 bar

43 - Kapasitas refrigerasi Kapasitas refrigerasi = panas yang diserap chiller T rata-rata = 290,65 K = 17,5 o C Kapasitas panas udara pada Trata-rata = 1,0216 kj/kg. K Qc = m cp dt = 39258,707 kg/jam x 1,0216 kj/kg. K x (303,15 K - 278,15 K) = ,377 kj/jam - Laju sirkulasi refrigerant m = Qc / (H 2 H 1 ) pada titik 4, T =-20 o C = 293,15 K Kapasitas panas amoniak pada T = 0,179 kj/kg. K H 4 = H 1 = Cp.dT = 0,179 kj/kg. K x (293,15 K - 278,15 K) = 2,688 kj/kg oleh karena proses throttling, H 4 = H 1 pada titik 2, T = 10 o C = 283,15 K Kapasitas panas amoniak pada T = 0,535 kj/kg. K H 2 = Cp.dT = 0,535 kj/kg. K x (318,15 K - 278,15 K) = 10,708 kj/kg massa refrigerant = Qc / (H 2 H 1 ) = ,377 kj/jam / (10,708 kj/kg 2,688 kj/kg) = ,8058 kg/jam - Panas kompressor, (Qc) Qc = H 2 H 1 = 10,708 kj/kg 2,688 kj/kg = 8,0203 kj/kg = 3,448 btu/lb Kerja kompressor, Wc = Q x m = 8,0203 kj/kg x ,8058 kg/jam = kj/jam = 278,519 KW efisiensi kompressor = 80% W = 278,519 KW / 0,8 = 348,148 KW - Coefficient of performance (COP) = 2,52 (Dietrich, 2005)