bab iv formaldehyd

8/18/2019 BAB IV Formaldehyd

1/41

37

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau unit utilitas merupakan bagian penting untuk

menunjang berlangsungnya suatu proses dalam pabrik. Unit pendukung proses dalam

pabrik formaldehid terdiri dari unit pengadaan dan pengolahan air, unit pengadaan

pendingin reaktor, unit pembangkit tenaga listrik, unit penyediaan steam (pemanas),

unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.

1. Unit pengadaan dan pengolahan air

Unit ini berfungsi untuk menyediakan air mulai dari pengolahannya hingga siap

digunakan sebagai air pendingin, air sanitasi, air proses dan air umpan boiler .

2. Unit penyediaan steam

Unit ini berfungsi menghasilkan fluida pemanas pada alat-alat perpindahan panas.

3. Unit pengadaan listrik

Unit ini menyediakan listrik yang berfungsi untuk tenaga penggerak dari peralatan

proses maupun untuk penerangan.

4. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini berfungsi untuk menyediakan bahan bakar yang digunakan di generator.

5. Unit pengadaan pendingin reaktor

Unit berfungsi menyediakan pendingin reaktor (R-01) agar suhu reactor

dipertahankan pada suhu 250-400˚C. Pendingin yang digunakan adalah unit

Dowterm A.

6.

Unit penyediaan udara tekan

Unit ini berfungsi untuk menyediakan udara tekan guna menjalankan instrumentasi

di beberapa peralatan proses.

7. Unit pengolahan limbah

Unit ini berfungsi untuk mengolah limbah yang dihasilkan dari seluruh area pabrik.

8. Unit pengolahan pencemaran air dan udara

Unit ini berfungsi untuk pengendalian proses dalam hal pencemaran air dan udara.


2/41

38

4.1.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air

4.1.1.1 Unit Pengadaan Air

Dalam pemenuhan kebutuhan air, suatu industri atau pabrik pada umumnya

menggunakan air sumur, air sungai atau air laut sebagai sumber air. Pada prarancangan

pabrik formaldehid ini, kebutuhan air proses dipenuhi dengan mengambil air laut dari

Selat Makassar. Fresh Water diambil dari badan air laut Selat Makassar melalui sistem

pemompaan dan pemipaan langsung masuk ke unit pengolahan air di dalam pabrik.

Selain itu, digunakan juga air sumur hasil pengeboran yang telah diolah terlebih dahulu

untuk keperluan sanitasi atau keperluan rumah tangga pabrik. Pertimbangan digunakan

air sumur untuk keperluan sanitasi dan keperluan rumah tangga pabrik adalah :1.

Mempunyai kualitas yang relatif sudah baik dibandingkan dengan air

permukaan, ditinjau dari segi kontaminasi maupun pencemaran lingkungan.

2. Merupakan sumber air yang kontinuitasnya relatif tinggi sehingga kekurangan

air dapat dihindari.

3.

Air sumur tidak memerlukan pengolahan yang rumit apabila digunakan sebagai

air sanitasi, karena telah memenuhi persyaratan dan telah memiliki kualitas

yang relatif baik.

Air yang diperlukan di lingkungan pabrik, yaitu meliputi :

1. Air Umpan Boiler

Merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam dan untuk

kelangsungan proses. Air yang digunakan sebagai umpan boiler diperoleh dari air laut.

Air untuk umpan boiler memiliki persyaratan yang sangat ketat. Meskipun kelihatan

jernih, tetapi pada umumnya air hasil dari unit pengolahan air masih mengandung

garam atau mineral-mineral terlarut dan asam yang dapat merusak metal pada system

pembangkit steam. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan

boiler adalah sebagai berikut :

Zat-zat yang menyebabkan korosi.

Korosi yang terjadi didalam boiler disebabkan air mengandung larutan-larutan

asam, gas terlarut seperti O2, CO2, H2S, dan NH3.

Zat yang menyebabkan foaming.


3/41

39

Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler

karena adanya zat-zat organik, anorganik dan zat-zat yang tidak larut dalam

jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada air yang kadar alkalinitasnya tinggi.

Zat yang menyebabkan kerak ( scale forming ).

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang

biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.

Oleh karena itu air umpan boiler harus melewati pengolahan lebih lanjut untuk

mengendalikan jumlah zat-zat tersebut. Umumnya air umpan boiler diolah dengan cara

demineralisasi menggunakan ion-exchange dan dilanjutkan dengan proses deaerasi dan

stripping untuk menghilangkan gas terlarut.

2. Air Proses

Merupakan air yang digunakan sebagai air proses dimanfaatkan pada absorber

sebagai absorbent. Air akan mengabsorb (menyerap / melarutkan) sebagian besar gas

formaldehid yang terbentuk pada reaktor. Selain itu air proses ini juga digunakan pada

alat yang memerlukan sistem pendingin cooling water seperti Cooler. Pemenuhan

kebutuhan air proses berasal dari air laut Selat Makassar. Penggunaan sumber air

tersebut untuk keperluan air proses dengan berbagai pertimbangan antara lain :

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

b.

Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya

c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi

d. Tidak terdekomposisi

e. Tidak dibutuhkan cooling tower , karena air laut langsung dibuang ke laut

kembali dengan melewatkannya pada Waterfall

3. Air Sanitasi

Air sanitasi untuk perkantoran dan laboratorium juga harus memenuhi

persyaratan tertentu. Air untuk perkantoran akan dikonsumsi karyawan pabrik,

sehingga diperlukan air yang bersih dan bebas kandungan ion – ion yang berbahaya.

Sedangkan untuk laboratorium, diperlukan air yang juga bebas kandungan ion – ion

sehingga hasil analisa menjadi lebih tepat. Air sanitasi ini diperoleh dari air sumur hasil

pengeboran yang telah diolah terlebih dahulu. Syarat air sanitasi meliputi :


4/41

40

1. Syarat fisik :

Tidak berwarna (jernih)

Tidak mempunyai rasa

Tidak berbau

2. Syarat kimia :

Tidak mengandung zat organik maupun zat anorganik

Tidak beracun

3. Syarat bakteriologis :

Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama yang merugikan (patogen)

4. Air Hidran

Air ini digunakan mencegah atau memadamkan kebakaran. Pada umumnya air

ini tidak memiliki persyaratan yang spesifik.

4.1.1.2 Pengolahan Air

Pengolahan air bertujuan untuk memenuhi syarat-syarat air untuk dapat

digunakan. Pengolahan tersebut dapat meliputi pengolahan secara fisik dan kimia,

penambahan desinfektan maupun dengan penggunaan ion exchanger .

Air laut sebagai bahan baku untuk kebutuhan air proses di pabrik diambil dari air

laut Selat Makassar dan harus memenuhi beberapa persyaratan kualitas, yaitu:

Bebas dari kotoran yang bisa menyebabkan terjadinya penyumbatan di

sepanjang aliran perpipaan dan peralatan.

Air laut tidak mengandung mikroorganisme, zat pencemar, dan binatang laut

lainnya

1. Unit Air Umpan Boiler

Air sebagai umpan boiler diambil dari Boiler feed water (air umpan boiler) yang

berasal dari air laut Selat Makassar. Air umpan boiler adalah air yang dimasukkan atau

ditambahkan ke dalam boiler untuk mengganti kehilangan air karena penguapan selama

operasi berjalan. Jika umpan air boiler mutunya rendah, maka dapat dapat menimbulkan

kerak pada permukaan pipa atau seluruh sistem boiler. Sedangkan mutu air umpan

boiler, ditentukan oleh kandungan bahan yang ada di dalam air tersebut. Persyaratan

mutu air umpan boiler dapat dilihat pada Tabel 4.1.


5/41

41

Tabel 4.1 Persyaratan Air Umpan Boiler

No Parameter Satuan Persyaratan Maksimum (Psig)

0 – 150 150-700 700 – 1500

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Suhu

pH

daya hantar listrik

Total kesadahan

Kadar bikarbonat

Total alkaliniti

Kesadahan Ca/Mg

Kadar cholrida

Kadar sulfat

Kadar silika

Kadar carbonat

Kadar hidroksidaKadar amonium

Kadar H2S

Kadar besi

Kadar aluminium

kadar mangan

Padatan tersuspensi

Padatan terlarut

Total padatan

Oksigen terlarut

Stability index

Kadar tembaga

oC

unit

-oD

ppm,CaCO3

ppm,CaCO3

ppm

ppm,Cl

ppm,SO4

ppm,SiO4

ppm,CO3

ppm,OH ppm,NH4

ppm,H2S

ppm,Fe

ppm,Al

ppm,Mn

ppm

ppm

ppm

ppm,O2

-

ppm,Cu

-

8-10

-

1,12

50

140

0

0

0

30

200

500,1

5

1

5

0,3

20

700

720

1,4

6-7

0,5

-

8,2-10

-

0

5

70

0

0

0

10

40

300,1

0

0,2

0,1

0,1

5

150

155

0

6-7

0,05

-

8,2-9

-

0

0

40

0

0

0

0,7

20

150,1

0

0,05

0,01

0,01

0

50

50

0

6-7

0,05(Sumber: Sukartinah, 1992)

Secara umum proses pengolahan air laut untuk dijadikan air umpan boiler

ditunjukkan pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Umpan Boiler


6/41

42

a. Sea Water I ntake

Air laut dihisap dari laut ke kolam penampungan yang langsung berada di pinggir

pantai dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa air dilewatkan pada unit

penyaring-unit penyaring diantaranya :

1. Coarse Bar Screen

Coarse Bar Screen terdapat di sea water intake, unit penyaring ini berfungsi untuk

menahan kototan/sampah yang besar seperti kayu dan ubur-ubur serta binatang laut

lainnya.

2. Rake Screen

Rake Screen ini berfungsi untuk membersihkan kotoran/sampah yang lebih kecil.

Peralatan rake screen adalah sebuah penggaruk yang bisa membuka dan menutup,

digerakkan oleh sistem hydroulik (tekanan oli).

3. Rotary Screen

Rotary Screen ini berfungsi untuk menyaring kotoran/sampah yang lebih kecil lagi

seperti daun-daun, udang-udang kecil yang maih lolos di unit penyaring kedua.

Setelah melalui ketiga unit penyaring tersebut, diharapkan air laut bebas dari

kotoran/sampah padat.

b. Unit Klorinasi

Selanjutnya air laut masuk ke Unit Klorinasi. Chlorination berfungsi untuk

memproduksi larutan NaOCl (natrium hipoklorit) dengan konsentrasi antara 1.000 –

2.000 ppm. NaOCl ini berfungsi sebagai desinfektan guna mencegah atau mengurangi

pertumbuhan ganggang, dan mikroorganisme lainnya yang dapat menyebabkan

terjadinya kerak ( scaling) atau karang yang akan menyumbat pipa dan mengganggu

proses transfer panas di alat-alat penukar panas.

Injeksi larutan NaOCl dilakukan secara normal (continuous dosing ) dengan kadar

dalam air laut masuk basin mencapai 1 ppm untuk mencegah pertumbuhan

mikroorganisme. Karena selama injeksi continuous dosing ada beberapa

mikroorganisme yang cenderung kebal, maka injeksi juga dilakukan secara shock

dosing dengan konsentrasi 10 ppm di sea water header. Sea water header merupakan

tempat penampungan air laut setelah klorinasi.

Pembuatan larutan NaOCl dilakukan dengan cara elektrolisis air laut. Kemudian

air laut dialirkan ke sel elektrolisis.


7/41

43

Reaksi yang terjadi pada proses khlorinasi di Electrolizer adalah sebagai berikut:

NaCl Na+ + Cl- (4.5)

Anoda : 2Cl- Cl2 + 2e- (4.6)

Katoda : 2H2O + 2e- 2OH- + H2 (4.7)

2Na+ + 2OH- 2NaOH (4.8)

Reaksi keseluruhan terjadi di ruang antara elektroda-elektroda:

NaCl + H2O NaOCl + H2 (4.9)

Kinerja Unit Chlorination sangat dipengaruhi oleh kebersihan masing-masing cell .

Untuk mencegah terbentuknya endapan garam dan kerak pada sel elektrolisis maka

diperlukan Acid cleaning secara berkala.

Acid cleaning dilakukan setiap bulan pada kondisi normal, meskipun kondisi-

kondisi sebagaimana tersebut di atas tidak terjadi. Acid cleaning dilakukan dengan

menggunakan larutan asam khlorida (HCl 5%) dengan cara mensirkulasikannya ke

seluruh cell elektrolisis selama 4 jam.

c. Unit Desalinasi

Pada pabrik formaldehid ini, sistem desalinasi air laut dirancang menggunakan

teknologi proses thermal dimana pada penggunaan tenaga panas ini, air laut dievaporasi

secara bertahap dalam tiga buah heat exchanger evaporator. Uap air yang dihasilkan

dari evaporator ini kemudian dikondensasikan dan ditampung dalam tangki air

desalinasi. Kualitas air distilat lebih kecil dari 2,5 μS/cm3. Bahan-bahan kimia yang

diinjeksikan di unit ini adalah :

H2SO4 untuk mengontrol pH dan mengontrol M-alkalinitas.

Sodium Bisulfit untuk menghilangkan klorin bebas dari air laut agar tidak terjadi

korosi.

Anti foam untuk menghilangkan busa yang terjadi pada evaporator.

Beberapa parameter yang harus diperhatikan pada air desalinasi ditunjukkan pada Tabel

4.2.


8/41

44

Tabel 4.2 Kontrol Parameter pada Air Desalinasi

Parameter Range

Electro Conductivity < 0,1μS/cm

pH 6,5-7,5TDS < 12 ppm

Cl < 5 ppm

Dari tangki air desalinasi ini, air didistribusikan untuk air umpan boiler.

2. Unit Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan dalam proses sehari-hari berasal dari air laut

Selat Makassar yang telah diklorinasi. Air pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang

tidak korosif, tidak menimbulkan kerak dan tidak mengandung organisme yang dapat

mengurangi efektifitas perpindahan panas seperti kerang. Untuk mengatasi hal tersebut

maka ke dalam air pendingin diinjeksikan bahan kimia seperti klorin untuk membunuh

organisme (kerang). Sistem pendinginan yang digunakan adalah sistem satu kali

lewatan (one through) dan pada air buangannya dibuat air terjun (water fall ) yang

berfungsi untuk melepaskan gas klorin karena gas klorin mematikan biota laut selain itu

juga untuk pendinginan. Secara umum proses pengolahan air laut untuk dijadikan air

pendingin adalah sebagai berikut

Gambar 4.2 Diagram Alir Pengolahan Air Pendingin


9/41

45

a. Sea Water I ntake

Air laut dihisap dari laut ke kolam penampungan yang langsung berada di pinggir

pantai dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa air dilewatkan pada unit

penyaring-unit penyaring diantaranya :

1. Coarse Bar Screen

Coarse Bar Screen terdapat di sea water intake, unit penyaring ini berfungsi untuk

menahan kototan/sampah yang besar seperti kayu dan ubur-ubur serta binatang laut

lainnya.

2. Rake Screen

Rake Screen ini berfungsi untuk membersihkan kotoran/sampah yang lebih kecil.

Peralatan rake screen adalah sebuah penggaruk yang bisa membuka dan menutup,

digerakkan oleh system hydroulik (tekanan oli).

3.

Rotary Screen

Rotary Screen ini berfungsi untuk menyaring kotoran/sampah yang lebih kecil lagi

seperti daun-daun, udang-udang kecil yang maih lolos di unit penyaring kedua.

Setelah melalui ketiga unit penyaring tersebut, diharapkan air laut bebas dari

kotoran/sampah padat.

b. Unit Klorinasi

Selanjutnya air laut masuk ke Unit Klorinasi. Chlorination berfungsi untuk

memproduksi larutan NaOCl (natrium hipoklorit) dengan konsentrasi antara 1.000 –

2.000 ppm. NaOCl ini berfungsi sebagai desinfektan guna mencegah atau mengurangi

pertumbuhan ganggang, dan mikroorganisme lainnya yang dapat menyebabkan

terjadinya kerak ( scaling) atau karang yang akan menyumbat pipa dan mengganggu

proses transfer panas di alat-alat penukar panas.

Injeksi larutan NaOCl dilakukan secara normal (continuous dosing ) dengan kadar

dalam air laut masuk basin mencapai 1 ppm untuk mencegah pertumbuhan

mikroorganisme. Karena selama injeksi continuous dosing ada beberapa

mikroorganisme yang cenderung kebal, maka injeksi juga dilakukan secara shock

dosing dengan konsentrasi 10 ppm di sea water header. Sea water header merupakan

tempat penampungan air laut setelah klorinasi.

Pembuatan larutan NaOCl dilakukan dengan cara elektrolisis air laut. Kemudianair laut dialirkan ke sel elektrolisis.


10/41

46

Reaksi yang terjadi pada proses khlorinasi di Electrolizer adalah sebagai berikut:

NaCl Na+ + Cl- (4.10)

Anoda : 2Cl- Cl2 + 2e- (4.11)

Katoda : 2H2O + 2e- 2OH- + H2 (4.12)

2Na+ + 2OH- 2NaOH` (4.13)

Reaksi keseluruhan terjadi di ruang antara elektroda-elektroda:

NaCl + H2O NaOCl + H2 (4.14)

Kinerja Unit Chlorination sangat dipengaruhi oleh kebersihan masing-masing cell .

Untuk mencegah terbentuknya endapan garam dan kerak pada sel elektrolisis maka

diperlukan Acid cleaning secara berkala.

Acid cleaning dilakukan setiap bulan pada kondisi normal, meskipun kondisi-

kondisi sebagaimana tersebut di atas tidak terjadi. Acid cleaning dilakukan dengan

menggunakan larutan asam khlorida (HCl 5%) dengan cara mensirkulasikannya ke

seluruh cell elektrolisis selama 4 jam. Persyaratan untuk air pendingin dapat dilihat pada

Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Syarat Mutu Air Pendingin

Parameter Jumlah

pH 6,5 – 7,5

Konduktivitas 11 μs/cm

Klorida 2,25 ppm

Total Fe 0,005 ppm

Total Cu 0,03 ppm

SiO2 0,02 ppm

Sodium 1,20 ppm

Potasium 0,05 ppm

Mg 0,15 ppm

Bikarbonat 0,60 ppm

Sulfat 0,40 ppmTotal Dissolved Solid 5 ppm

(Sumber: PT Pupuk Kalimantan Timur, 2014)

3. Unit Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor dan

domestik. Air sanitasi yang digunakan dalam pabrik berasal dari air sumur hasil

pengeboran yang telah diolah terlebih dahulu. Persyaratan mutu air minum dapat

dilihat pada Tabel 4.4.


11/41

47

Tabel 4.4 Syarat Mutu Air Minum

No Parameter Satuan

Syarat-syarat

KeteranganMin

diijinkan

max

diijinkan

A. FISIKA1 Bau tidak berbau

2 TDS mg/L 1000

3 Kekeruhan Skala NTU 5

4 Rasa tidak berasa

5 Suhu 63 oC

6 Warna Skala TCU 15

B.KIMIA

1.Kimia Anorganik

1 Air raksa mg/L 0,001

2 Alumunium mg/L 0,23 Arsen mg/L 0,05

4 Balium mg/L 1

5 Besi mg/L 0,3

6 Flouridda mg/L 1,5

7 Kadmium mg/L 0,05

8 Kesadahan mg/L 500

9 Klorida mg/L 250

10 Kromium mg/L 0,05

11 Mangan mg/L 0,1

12 Natrium mg/L 200

13 Nitrat mg/L 10-Jan14 Nitrit mg/L 1

15 Perak mg/L 0,05

16 PH 9,5

17 Selenium mg/L 0,01

18 Seng mg/L 5

19 Sianida mg/L 0,1

20 Sulfat mg/L 400

21 Sulfida mg/L 0,05

22 Tembaga mg/L 1

23 Timbal mg/L 0,05

2.Kimia Organik

1 Aldrin mg/L 0,0007

2 Benzena mg/L 0,01

3 Benzo mg/L 0,00001

4 Chlrodane mg/L 0,0003

5 Chloroform mg/L 0,03

6 2,4 D mg/L 0,1

7 DDT mg/L 0,03

8 1,2 Dichloroethane mg/L 0,01

9 1,1 Dichloroethane mg/L 0,0003

10 Heptachlor mg/L 0,003

11 Hexachlorobenzene mg/L 0,00001

12 Lindane mg/L 0,004


12/41

48

13 Hethychlor mg/L 0,03

14 Pentachlorophenol mg/L 0,01

15 Pestisida total mg/L 0,1

16 2,4,6 trichlorophenol mg/L 0,01

17 Zat organic mg/L 10

3 Mikrobiologi

1 Koliform tinja Jml/100ml 0

2 Total koliform Jml/100ml 0

4. Radio aktivitas

1 Aktivitas alpha mg/L 0,1

2 Aktivitas beta mg/L 1

(Sumber: Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/mENKES/PER/II/1990)

Proses pengolahan air sumur menjadi air sanitasi terdiri atas beberapa tahap :

1. Well Water

Sumber air tanah yang digunakan untuk keperluan air proses, dan air sanitasi

disuplai dari beberapa sumur.

2. Aerator

Air sumur dipompakan ke aerator secara counter current dengan udara yang

dihembuskan oleh blower dan turun melalui tumpukan raschig ring . Ferro (Fe

2+

)yang larut dalam air sumur hasil pengeboran dioksidasi menjadi Ferri (Fe3+)

yang mudah mengendap sehingga mudah dipisahkan. Proses oksidasi dapat

berjalan sempurna pada pH 7, karena itu pada aerator diinjeksikan NaOH

untuk menetralkan air sumur yang bersifat asam.

3. Iron Removal Filter

Berfungsi untuk menyaring endapan-endapan dan mengurangi kadar besi yang

dapat menimbulkan korosi pada peralatan. Kadar besi pada air keluar dari filter

ini tidak boleh lebih dari 0,2 ppm. Iron removal filter berisi Manganese Dioxide

Coated Filter . Media yang diperkuat oleh lapisan batu kerikil di bawahnya.

Manganese dioxide ini berfungsi untuk menyempurnakan oksidasi ion-ion ferro

menjadi ion-ion ferri. Selain itu dengan adanya media padat seperti pasir, zat

padat yang mengambang dalam air ( suspended solid ) akan tertahan secara

mekanis. Air yang melewati iron removal filter dipompakan ke filtered water

tank , sebagian digunakan sebagai air sanitasi setelah diinjeksikan chlorine 1,5

ppm dan ditampung di water tank .


13/41

49

Air Sanitasi

Gambar 4.3. Pengolahan Air Sanitasi

4.1.1.3 Menghitung Kebutuhan Air

Kebutuhan air untuk pelarut pada absorber

Air digunakan sebagai pelarut pada absorber. Air sebagai ”mass separating agent ”

akan melarutkan sebagian besar formaldehid dan sedikit metanol yang berasal dari

campuran gas produk reaktor.

Kebutuhan air sebagai pelarut = 1327,056 kg/jam

Diperkirakan air hilang 10 % sehingga make up air sebesar :

= 132,7056 kg/jam

Densitas air pada T = 30 oC = 995,680 kg/m3

(Geankoplis, 1983)

Total kebutuhan air sebagai pelarut = (1327,056 + 132,7056) kg/jam

= 1459,7616 kg/jam

= 35,1863 m3/hari

Kebutuhan air untuk steam

Kebutuhan air guna membangkitkan steam (BFW) untuk operasional pabrik

berdasarkan data dari neraca panas adalah :Total kebutuhan air untuk steam = 1075,630 kg/jam

Well Water

Aerator

Iron Removal Filter

Chlorine Injection

Water Tank


14/41

50

Diperkirakan air hilang 20 % sehingga make up air sebesar :

= 215,126 kg/jam

Total kebutuhan air untuk steam = (1075,630+ 215,126) kg/jam

= 1290,756 kg/jam

= 31,1125 m3/hari

Kebutuhan air untuk pendingin

Kebutuhan air untuk pendingin adalah sebagai berikut :

HE 1, Cooler (C-01) = 27511,1029 kg/jam

HE 2, Cooler Dowtherm (C-02) = 53653,5434 kg/jam

Kebutuhan air untuk pendingin = 81164,6463 kg/jam

Diperkirakan air hilang 10 % sehingga make up air sebesar

= 8116,46463 kg/jam

(Perry, et al., 2007)

Densitas air pada 30oC = 995,680 kg/m3

(Geankoplis, 1983)

Total kebutuhan air untuk pendingin = 89281,11093 kg/jam

= 2152,0435 m3/hari

Kebutuhan air untuk sanitasi

Kebutuhan air sanitasi untuk perkantoran dan rumah tangga dapat diperkirakan

sebagai berikut :

Air untuk karyawan kantor

Kebutuhan air untuk setiap karyawan sebesar 40 liter/ hari

Sehingga, untuk 140 orang diperlukan air sebanyak :

= 140 x 40 Liter/hari = 5600 Liter/hari = 5,6 m3/hari

Air untuk keperluan laboratorium diperkirakan 3 m3/hari

Air untuk kebersihan, pertamanan, dll diperkirakan sebesar 10 m3/hari

Total kebutuhan air sanitasi = (5,6 + 3 + 10) m3/hari = 18,6 m3/hari

Jadi, total kebutuhan air:

Air sebagai pelarut + Air untuk steam + Air untuk pendingin + Air untuk

sanitasi

35,1863 m3/hari + 31,1125 m3/hari + 2152,0435 m3/hari + 18,6 m3/hari =

2263,9423 m3/hari


15/41

51

4.1.2 Unit Penyediaan Steam

Kebutuhan steam pada pabrik formaldehid digunakan untuk mensuplai

kebutuhan panas pada vaporizer. Steam terbentuk dari air yang diuapkan dalam alat

boiler .

Steam yang digunakan untuk pemanas pada vaporizer adalah steam low

pressure pada suhu 110 oC dan tekanan 1,41 atm dengan = 532,626 kkal/kg sehingga

steam yang dibutuhkan adalah 909,679 kg/jam.

Untuk menjaga kebocoran pada saat distribusi jumlah steam dilebihkan

sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 1000,6469 kg/jam.

Untuk menyediakan steam bertekanan 1064 mmHg (1,41 atm) dan suhu 110 oC

digunakan Waste Heat Boiler (WHB-01) dengan memanfaatkan panas produk keluar

reaktor. Steam yang dihasilkan dari WHB-01 adalah 1075,630 kg/jam.

WHB yang digunakan adalah boiler jenis pipa api karena mempunyai

keuntungan sebagai berikut :

- Tidak memerlukan tembok dari batu tahan api

- Tidak memerlukan plate tebal untuk shell yang tebal sehingga harganya lebih murah

-

Tinggi permukaan air tidak memerlukan pengawasan seteliti mungkin seperti pada

boiler pipa air

- Memerlukan ruang dengan ketinggian rendah

-

Beroperasi dengan baik pada beban yang naik turun

Steam Yang Dihasilkan = 1075,630 kg/jam = 2845,6299 lb/jam

Blow down = 10% dari steam yang dihasilkan

= 0,1 x 2845,6299 lb/jam

= 284,56299 lb/jam

Umpan air masuk boiler = blow down + steam yang dihasilkan

= 284,56299 lb/jam + 2845,6299 lb/jam

= 3130,19289 lb/jam

Kondensat yang kembali = 70 % dari steam yang dihasilkan

= 0,7 x 2845,6299 lb/jam

= 1991,94093 lb/jam


16/41

52

Kondensat yang hilang = steam yang dihasilkan – kondensat yang kembali

= 2845,6299 lb/jam - 1991,94093 lb/jam

= 853,68897 lb/jam

Make-up air untuk boiler = kondensat yang hilang + blow down

= 853,68897 lb/jam + 284,56299 lb/jam

= 1138,25196 lb/jam

% make-up air =

=

= 36,3636 %

% make up kondensat =

=

= 63,6363 %

1. Perhitungan kapasitas boiler

Dari hal.140 Severn, 1964

Q = ms (h-hf) (4.15)

Dimana :

Q = kapasitas boiler

ms = massa steam (lb/jam)

h = entalpi steam pada P dan T tertentu (Btu/lb)

hf = entalpi steam pada 1 atm (Btu/lb)

Kondisi steam (Tabel F.1 Smith et al ., ed 6, 2001) :

a. Temperatur = 453,15 K pada P = 9,9 atm


17/41

53

Hgas = 2776,3 kJ/kg = 1193,57 Btu/lb

b. Make-up air pada suhu 403,15 K

Hliq = 546,3 kJ/kg = 234,86 Btu/lb

c. Kondensat kembali pada suhu 449,15 K

Hliq = 745,5 kJ/kg = 320,93 Btu/lb

Karena steam yang masuk terdiri dari 25% fresh feed (make up water) dan 75%

kondesat, maka :

hf = (0,25 x Hliq make up water )+ (0,75 x Hliq kondensat) (4.16)

hf = (0,25 x 234,86) + (0,75 x 320,93)

= 299,41 Btu/lb

Q = 2845,6299 x (1193,57 – 234,86)

= 2728133,841 Btu/jam

Efisiensi boiler 80 % jadi panas yang diperlukan untuk pembentukan steam

Q = 2728133,841 / 0,80

= 3410167,302 Btu/jam

2. Menentukan luas perpindahan panas.

Dari Severn hal.140, konversi panas menjadi daya adalah :

Hp =34,5x3,970

Q (4.17)

= 3410167,302 / (970,3 x 34,5)

= 101,8710 Hp

Dari severn hal 126 :

Ditentukan luas bidang pemanasan adalah 10 ft2/Hp

Jadi total heating surface = 1018,710 ft2

3.

Perhitungan kebutuhan bahan bakar

Bahan bakar yang digunakan adalah solar


18/41

54

Dari Hougen volume 1, hal 519 :

Heating value fuel oil grade 4 = 19440 Btu/lb

= 59,14 lb/ft

3

Massa bahan bakar

mf =f .

Q

(4.18)

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam

Q = kapasitas boiler, Btu/jam

= effisiensi boiler (80%)

f = heating value, Btu/lb

mf = 3410167,302 /(0,8 x 19440)

= 219,2751 lb / jam

vf =

mf (4.19)

= 219,2751 /59,14

= 3,7077 ft3/jam

= 104,9904 liter/jam

Spesifikasi Boiler

Tipe : Fire tube Boiler

Jumlah : 1 buah

Heat Surface : 1018,710 ft2

Tekanan : 1002,7 kPa

Temperatur : 453,15 K

Bahan bakar : fuel oil grade 4

Rate bahan bakar : 104,9904 liter/jam


19/41

55

4.1.3 Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik dapat diperoleh dari :

Suplai dari Perusahaan Listrik Negara (PLN)

Pembangkit tenaga listrik sendiri (Generator Set)

Pada prarancangan pabrik formaldehid ini kebutuhan akan tenaga listrik

dipenuhi dari pembangkit listrik PLN dan generator sebagai cadangan. Generator yang

digunakan adalah generator arus bolak-balik (AC) dengan pertimbangan :

Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan dengan

menggunakan transformator.

Generator AC yang digunakan jenis generator AC 3 phase yang mempunyai

keuntungan :

Tegangan listrik stabil

Daya kerja lebih stabil

Kawat penghantar yang digunakan lebih sedikit

Motor 3 phase harganya relatif murah dan sederhana

Kebutuhan listrik untuk pabrik meliputi :

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas.

Listrik untuk penerangan dan AC.

Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

4.1.3.1 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas

a. Kebutuhan listrik untuk peralatan proses

Kebutuhan listrik untuk peralatan proses dapat diperkirakan melalui tabel berikut :

Tabel 4.5. Kebutuhan listrik untuk proses

No. Kode Alat Nama Alat HP

1.

2.

3.

4.

5.

P-01

P-02

B-01

B-02

B-03

Pompa reaktan methanol

Pompa hasil bawah absorber

Blower udara fresh feed

Blower umpan reaktor

Blower Recycle

2

6

12

1

0,5

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses = 21,5 HP

Maka total power yang dibutuhkan = 25,5 HP x 0,746 KW/HP = 16,039 KW


20/41

56

b. Kebutuhan listrik untuk utilitas

Kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas dapat diperkirakan melalui tabel berikut :

Tabel 4.6. Kebutuhan listrik untuk Utilitas

No. Nama Alat HP Jumlah Total HP

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Pompa air pendingin

Pompa air pelarut

Pompa air sanitasi

Pompa kondensat

Pompa deaerasi

Pompa Dowterm A

Pompa Boiler Feed Water

5

2

2

4

7

1

2

2

1

1

1

1

1

1

10

2

2

4

7

1

2

Jumlah 28

Power yang dibutuhkan = 28 HP x 0,746 KW/HP = 20,888 KW

c. Kebutuhan listrik untuk pengolahan limbah diperkirakan = 35 HP

Power yang dibutuhkan = 35 HP x 0,746 = 26,11 KW

Total kebutuhan listrik untuk proses, utilitas, dan pengolahan limbah adalah

(16,039 + 20,888 + 26,11) KW = 63,037 KW

4.1.3.2 Kebutuhan Listrik untuk Penerangan dan AC

Perkiraan besarnya tenaga listrik yang dibutuhkan untuk keperluan penerangan

dapat ditentukan dengan melakukan pendekatan menggunakan konsep Luminous

Efficacy, yaitu tenaga radiasi cahaya yang dikeluarkan oleh lampu dalam bentuk lumen.

Kebutuhan pencahayaan per luas area dapat ditentukan sebagai berikut :

dimana :

Area = luas daerah yang membutuhkan pencahayaan (m2

)lux = kebutuhan energi cahaya per satuan luas (lumen/m2)

Besarnya lux nilainya berbeda tergantung pada area yang akan diberi

penerangan. Dalam perancangan ini digunakan nilai lux standar menurut AUS.


21/41

57

Tabel 4.7. Kebutuhan listrik untuk penerangan

No Bangunan Indoor Luas

(m2)

Lux

(lumen/m2)

Lumen

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Pos Keamanan

Pos Pemeriksaan

Kantor Pusat (2 lantai)

Masjid

Poliklinik

Kantin dan koperasi

Kantor RnD & Perpustakaan

Kantor K3

Ruang control

Laboratorium

Bengkel

Gudang

Proses

18

12

9002

150

300

150

600

600

200

400

500

450

2500

80

80

200

160

160

160

200

200

200

200

100

100

100

1440

960

360000

24000

48000

24000

120000

120000

40000

80000

50000

45000

250000

Total 7680 1940 1163400

No Bangunan Outdoor Luas

(m2)

lux

(lumen/m2)

Lumen

1

2

3

4

5

6

7

Area Parkir

Area Utilitas

Area pengolahan limbah

Fire Station

Power station

Taman dan jalan

Area Perluasan

2000

2500

2000

100

300

3000

2000

70

100

100

100

100

60

60

140000

250000

200000

10000

30000

180000

120000

Total 14400 630 930000

Lampu yang direncanakan untuk semua area di dalam bangunan menggunakan

lampu Light-emitting diode (LED) Philips 30 watt. Lumen output tiap lampu adalah

1830 lumen.

Jumlah lumen di dalam ruangan = 1163400 lumen

Jumlah lampu yang dibutuhkan = 1617120/1830

= 636 lampu


22/41

58

Area outdoor digunakan lampu Mercury 250 W. Output tiap lampu adalah

10000 lumen ( Perry, 1578)

Jumlah lampu yang dibutuhkan = 930000/10000

= 93 lampu

Total daya penerangan :

Indoor = (30 watt x 636) = 19080 watt = 19,08 kW

Outdoor = (250 watt x 93) = 23250 watt = 23,25 kW

Air Conditioner direncanakan menggunakan AC inverter LG. Sebuah AC 1 pKa

LG memerlukan daya listrik sebesar 520 watt. Luas area yang memerlukan AC

adalah 1700 m2. Sebuah AC diperkirakan cukup untuk memenuhi kebutuhan

ruangan seluas 77 meter. Sehingga dibutuhkan AC sejumlah 35 buah.

Kebutuhan listrik untuk 35 AC adalah :

Total Kebutuhan listrik untuk penerangan dan AC

= (18,2 + 19,08 +23,25) KW

= 60,53 kW

Total Kebutuhan Listrik = (60,53 + 47,371) KW

= 107,901 kW

4.1.3.3 Generator

Digunakan generator dengan effisiensi 80 %, maka input generator :

= 107,901 KW / 0,8

= 134,87625 KW

Ditetapkan input generator 600 kW, sehingga untuk keperluan lain masih tersedia

= (600 – 134,87625) kW

= 465,12375 kW

Spesifikasi generator :

Tipe : AC generator

Kapasitas : 600 KW

Tegangan : 220/360 volt

Efisiensi : 80 %


23/41

59

Phase : 3

Jumlah : 1 buah

Bahan bakar : solar

Diagram alir penyediaan tenaga listrik dapat dilihat pada gambar 4.2

Gardu PLN

(2000 V)

Generator Set

(380/220 V)

Unit Unit 1 Phase :

1. Unit Instrumentasi

2. Unit Penerangan

3. Unit Kontrol Instrumen

Panel Distribusi

Unit 1 phase (220 V)

Panel Distribusi

Sumber Listrik Pabrik

(380/220 V)

Panel Distribusi

Unit 3 phase (380 V)

Unit Unit 3 Phase :

1. Unit Proses

2. Unit Utilitas

3. Unit Pengolahan Limbah

TransformatorCircuit

Breaker

Circuit

Breaker

Circuit

Breaker

Circuit

Breaker

Circuit

Breaker

Circuit

Breaker

Gambar 4.2. Diagram Alir Penyediaan Tenaga Listrik

4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar bertujuan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar

pada generator. Pada perancangan ini digunakan bahan bakar jenis solar pada generator

karena mudah didapat, harganya murah dan mudah penyimpanannya.

Spesifikasi bahan bakar :

Jenis bahan bakar : solar

Heating value : 19.440 Btu/lb

Massa jenis : 54,26 lb/ft3


24/41

60

Effisiensi bahan bakar : 80 %

Kebutuhan solar untuk generator :

Kapasitas input generator = 600 KW = 600.000 W

= 600.000 / 0,029407

= 20403305,34 Btu/jam

Kebutuhan solar = 20403305,34 / (0,8 x 19.440)

= 1311,94 lb

= 1311,94 / 54,26

= 24,18 ft3/jam

4.1.5

Unit Pengadaan Pendingin Reaktor

Media yang digunakan sebagai pendingin reactor adalah Dowterm A. Dowterm A

tidak memerlukan treatment secara fisis, kimia ataupun biologis.

Kebutuhan Dowterm A sebesar 142729,753 kg/jam. Diperkirakan kehilangan akibat

kebocoran selama sirkulasi sebesar :

= 0,001 x 142729,753 kg/jam

= 142,729753 kg/jam

Jadi diperlukan total Dowterm A sebesar 142872,483 kg/jam

Dowterm A yang digunakan sebagai pendingin reaktor, panasnya digunakan

sebagai media pemanas di heat exchanger (HE-01) kemudian diumpankan kembali

untuk mendinginkan reaktor.

4.1.6 Unit Penyediaan Udara Tekan

Pada perancangan ini, udara tekan digunakan untuk menjalankan instrumentasi

dan udara plant di peralatan proses, seperti untuk menggerakkan control valve yang

dikendalikan dengan sistem DCS serta untuk pembersihan peralatan pabrik. Peralatan

yang menggunakan udara tekan ini adalah filter air. Udara terkompresi disuplai oleh

IA/PA Compressor dengan jenis screw tipe pakage. Udara dari IA/PA reservoir dibagi

menjadi dua, yaitu untuk kebutuhan plant dan instrumentasi. Udara untuk kebutuhan

instrumentasi terlebih dahulu disaring dengan prefilter dryer yang berbentuk pakage,

lalu dikeringkan. Hal ini dilakukan karena udara tekan untuk instrumentasi tidak boleh

mengandung air. Media pada dryer dapat berupa activated alumina atau silika gel.

Udara yang keluar dari drier disaring dulu dengan dust filter untuk menghilangkan


25/41

61

kotoran yang mungkin terbawa, kemudian ditampung dalam IA reservoir dan disalurkan

untuk kebutuhan instrumentasi. Salah satu penggunaannya adalah sebagai transmisi

pneumatic untuk instrumen kontrol. Sedangkan untuk kebutuhan plant air, udara

terlebih dahulu masuk ke filter pada screw compressor untuk kemudian dikompressi.

4.1.7 Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik formaldehid ini diklasifikasikan menjadi

dua, yaitu limbah cair dan limbah gas. Limbah gas dari pabrik formaldehid ini berupa

gas purging keluar absorber. Limbah gas ini tidak mengalami pengolahan lebih lanjut.

Skema pengolahan air limbah secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.2

Gambar 4.4. Skema Unit Pengolahan Limbah

Limbah cair dari pabrik formaldehid ini berupa :

Unit Pengolahan Air Buangan dan Limbah Proses

Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik dan air

limbah proses dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan

menggunakan lumpur aktif, aerasi dan desinfektan Ca-hypochlorite.

Air Berminyak dari Mesin Proses

Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa dan alat lain.

Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak di bagian

LIMBAH

CAIR GAS

Air buangan Air berminyak Sisa proses

Lumpur aktif

Aerasi

Disinfektan

natrium

hipoklorit

Bag.atas Bag. Bawah

Tangki

pembakaran

Penampung

an minyak

Penampung

an akhir

Penetralan

Kolam

Penampungan


26/41

62

atas dialirkan ke penampungan minyak dan pengolahannya dengan pembakaran

di dalam tungku pembakar, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke

penampungan akhir kemudian dibuang.

Air Sisa Proses

Limbah air sisa proses merupakan limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan

proses produksi seperti air sisa regenerasi. Air sisa regenerasi dari unit penukar

ion dan unit demineralisasi dinetralkan dalam kolom penentralan. Penetralan

dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 jika pH buangannya lebih dari

7,0 dan dengan menggunakan larutan NaOH jika pH buangannya kurang dari

7,0. Air yang netral dialirkan ke kolam penampungan akhir bersama-sama

dengan aliran air dari pengolahan yang lain.

4.1.7 Unit Pengolahan Pencemaran Air dan Udara

4.1.7.1 Pencemaran Air

Air limbah industri mengandung bahan pencemaran yang dapat berupa bahan

pencemaran umum dan bahan beracun. Bahan pencemaran umum adalah bahan-bahan

yang secara tidak langsung membahayakan kesehatan manusia, yaitu bahan organik,

lumpur, minyak, asam dan alkali, garam nutrien (garam N dan P), warna, bau, panas,

dan bahan anorganik. Air limbah yang mengandung bahan-bahan pencemaran tersebut

apabila tingkat konsentrasinya cukup tinggi akan mengganggu pengguna air, membuat

kehidupan manusia pengguna air menjadi tidak nyaman, atau merusak ekosistem

. Tujuan pengolahan air limbah industri adalah sebagai berikut :

a.

Melindungi kesehatan masyarakat

b. Melindungi pasokan air masyarakat

c.

Melindungi kehidupan lingkungan airBahan beracun adalah bahan-bahan yang dapat memberikan pengaruh langsung

terhadap manusia meskipun diberikan dalam jumlah sedikit. Manusia akan keracunan

bahan tersebut apabila bahan-bahan tersebut terkandung dalam air yang diminum, atau

dalam produk laut dan produk pertanian yang dimakan. Menurut jenisnya bahan

beracun dari industri manufaktur dapat digolongkan dalam 5 kelompok, yaitu:

Logam berat : Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Seng (Zn), Khrom total (Cr), Nikel

(Ni), Raksa (Hg), Sianida (CN), Khrom hexavalen (Cr(VI)) dan Total Chrom,

Cadmium (Cd), Mangan (Mn), Titanium (Ti), Barium (Ba), Stanum (Sn), Arsen

(As), Selenium (Se), Cobalt (Co), Radioaktivitas.


27/41

63

Bahan-bahan hasil sintesa kimia, seperti bahan farmasi, sianida, pestisida, PCB,

deterjen, katalis, dan lain-lain.

Bahan hasil samping (by product ) dari suatu proses kimia yang bersifat racun,contohnya dioxin dari pembakaran bahan organik.

Polutan anorganik : TSS, Cl2 tersisa (khlor), Sulfida (sbg S), Zat padat terlarut*,

Besi terlarut (Fe)*, Fluorida (F)*, Ammonia, TKN, Zat padat terlarut*, Nitrat,

Nitrit, Fosfat (PO4).

Polutan organik: BOD5, COD, Minyak & lemak.

Dikarenakan pabrik produksi dimethyl eter dengan proses dehidrasi methanol ini tidak

menghasilkan bahan beracun baik berupa senyawa berbahaya, logam berat serta hasil

samping yang beracun maka proses pengolahan pencemarannya tidak terlalu rumit.

Setiap jenis industri mempunyai karakteristik limbah cair yang spesifik, yang

berbeda dengan jenis industri lainnya, walaupun mungkin suatu jenis industri

mempunyai beberapa parameter pencemar yang sama dengan industri lainnya.

Perbedaan karakteristik limbah cair industri akan menyebabkan proses pengolahan

limbah cair industri tersebut berbeda antara satu industri dengan industrilainnya. Limbah cair industri harus diolah sedemikian rupa sehingga tidak akan

mencemari badan air setempat dimana limbah cair tersebut akan dibuang.

Pemilihan suatu proses pengolahan limbah cair industri tergantung dari:

1. Karakteristik limbah cair industri yang bersangkutan. Dalam hal ini penting

dipertimbangkan bentuk dari zat pencemar, misalnya materi tersuspensi, koloid

atau terlarut, kemampuan polutan tersebut untuk dapat terurai secara biologis

(biodegradability); dan toksiksitas senyawa organik dan inorganik.

2. Kualitas efluen yang diinginkan. Perlu dipertimbangkan pula kemungkinan

dilakukannya batasan di masa yang akan datang, seperti misalnya batasan

toksisitas kehidupan perairan bioassayefluen.

3. Biaya dan ketersediaan lahan yang tersedia. Satu atau lebih kombinasi

pengolahan dapat menghasilkan efluen yang diinginkan. Akan tetapi hanya satu

dari alternatif tersebut yang paling efektif biayanya.


28/41

64

Seberapa jauh kualitas effluent yang diharapkan juga akan menentukan jenis dan tingkat

pengolahan yang akan dilakukan. Semakin baik kualitas effluent yang diharapkan yang

akan dibuang ke badan air penerima, semakin tinggi tingkat pengolahan yang harus

dilakukan, yang pada akhirnya membuat biaya pengolahan akan semakin tinggi.

Berdasarkan pengelompokan karakteristik limbah cair industri, jenis pengolahan

yang akan diterapkan untuk industri dapat dikelompokkan menjadi:

Pengolahan Awal

Pengolahan Fisika-kimia (Pengolahan Primer)

Pengolahan Biologi (Pengolahan Sekunder)

Pengolahan Lanjutan (Pengolahan Tersier)

1.

Pengolahan Awal

Air limbah yang keluar dari industri umumnya pertamakali harus melalui

pengolahan awal, yang bertujuan untuk menyiapkan air limbah untuk pengolahan

selanjutnya. Detailnya adalah agar beban limbah bisa berkurang, pemisahan material

pengotor yang mungkin bisa merusak peralatan dan menganggu jalannya proses.

a. Screening digunakan untuk menghilangkan materi-materi kasar (coarse

material ) seperti plastik, daun-daunan, kertas, kayu dan lain-lain, dan materi-

materi halus ( fine material ) seperti benang fiber, serta zat padat tersuspensi.

b.

Grit removal digunakan untuk menghilangkan pasir. Pasir diendapkan dan

dibuang dengan cara mengalirkan air limbah industri dengan kecepatan sekitar

0,4 m/det di dalam suatu grit chamber . Materi kasar dan halus, seperti pasir

kasar dan halus harus dihilangkan terlebih dahulu, karena jika tidak, akan

mempersulit pengolahan selanjutnya. Pengolahan awal akan mengurangi beban

polutan, besarnya sangat tergantung dari jenis air limbah industri.

c. Proses ekualisasi digunakan untuk meredam fluktuasi karakteristik air limbah.

Karakter yang berfluktuatif akan menyulitkan pengolahan diproses selanjutnya

dan boros dalam pemakaian bahan kimia. Fasilitas yang ada adalah bak dengan

volume yang cukup dan mixer sebagai pengaduk. Dengan fasilitas tersebut

karakteristik air limbah relatif konstan.

d.

Proses netralisasi, jika diperlukan, diletakkan setelah proses ekualisasi, karena

sebagian dari aliran dengan pH yang berbeda akan saling menetralisasi satu


29/41

65

sama lainnya di bak ekualisasi. Proses neutralisasi bertujuan untuk menyiapkan

kondisi yang sesuai untuk proses berikutnya.

2.

Pengolahan Fisika-KimiaPengolahan fisika-kimia artinya mengolah air limbah secara fisik atau kimia.

Dalam proses pengolahan ini, obyek yang akan dibuang, dibuat lebih besar

ukurannya sehingga dapat dengan mudah diendapkan (coagulation &flocculation

process) di bak sedimentasi (bak pengendap), diapungkan ( flotation process) serta

disaring ( filtration process). Memperbesar ukuran partikel dengan menambahkan

koagulan diproses koagulasi sehingga terbentuk flok. Agar flok lebih besar lagi

ukurannya bisa dengan penambahan flokulan (polymer) di proses flokulasi. Dengan

lebih besar ukurannya, pemisahan dapat lebih mudah.

3. Pengolahan Biologi

Sebagian besar karakteristik air limbah mengandung kotoran bahan organik

yang disebut dengan COD atau BOD. Pengolahan yang paling baik adalah dengan

menguraikan bahan organik tersebut dengan bantuan mikroorganisme. Pengolahan

secara biologi bisa dilakukan secara aerobik (memerlukan udara) atau secara

anaerobik (tidak boleh ada udara). Metoda yang digunakan pada proses pengolahan

biologis baik aerobik maupun anaerobik bisa secara tersuspensi ( suspended growth)

ataupun terlekat (attached growth). Pada umumnya, proses pengolahan biologis

yang digunakan untuk limbah cair industri adalah proses lumpur aktif (activated

sludge).

Proses sedimentasi merupakan proses dimana benda-benda halus yang sudah

menggumpal dan siap mengendap, sebagai hasil dari proses koagulasi & flokulasi

atau dari lumpur biologi, dilewatkan dalam sebuah tanki/bak pengendap dengan

waktu detensi tertentu, sehingga dapat mengendap dan tepisah dari air bersihnya.

Adakalanya setelah proses sedimentasi baik dari proses fisika-kimia maupun

biologi, masih terdapat materi-materi halus yang tidak dapat mengendap. Pada kasus

ini diperlukan fasilitas tambahan yaitu saringan atau filter. Saringan umumnya

terbuat dari pasir ( single media) dengan diameter yang seragam (uniform), atau pasir

dengan diameter yang tidak seragam (un-uniform), ataupun kombinasi dari pasir dan

anthrasit (dual media) atau lainnya.


30/41

66

4. Pengolahan Lanjutan

Terkadang meskipun telah diterapkan sistem pengolahan awal, primer (fisika-

kimia) dan sekunder (biologi), namun kualitas hasil olahan masih belum memenuhi

persyaratan. Oleh karena itu pada sistem itu ditambahkan pengolahan lanjutan

(pengolahan tersier). Biasanya pengolahan lanjutan diterapkan pada satu atau

beberapa parameter saja. Pengolahan tersier juga biasanya diberlakukan terhadap air

hasil olahan yang akan dipakai kembali (daur ulang/recycling) baik untuk dipakai di

proses produksi, cuci lantai atau siram taman danlain-lain. Unit proses pengolahan

lanjutan untuk keperluan recycling juga tergantung dari kualitas air yang akan

digunakan.

4.1.7.2 Pencemaran Udara

Pengertian dari pencemaran udara itu sendiri ialah peristiwa pemasukan dan/atau

penambahan senyawa, bahan, atau energi ke dalam lingkungan udara akibat kegiatan

alam dan manusia sehingga temperatur dan karakteristik udara tidak sesuai lagi untuk

tujuan pemanfaatan yang paling baik. Atau dengan singkat dapat dikatakan bahwa nilai

lingkungan udara tersebut telah menurun.

1.

Proses Pencemaran Udara

Sumber pencemar udara diklasifikasikan menjadi 2 kategori menurut cara

cemaran masuk atau dimasukkan ke atmosfer yaitu :

a. Sumber pencemar primer adalah cemaran yang diemisikan secara langsung

dari sumber cemaran

b.

Sumber pencemar sekunder adalah cemaran yang terbentuk oleh proses

kimia di atnosfer

Sumber pencemar dari aktivitas manusia (antropogenik) adalah setiap kendaraan bermotor, fasilitas, pabrik, instalasi atau aktivitas yang mengemisikan sumber

pencemar udara primer ke atmosfer.

Ada 2 kategori sumber antropogenik yaitu:

a.

Sumber tetap (stationery source) seperti: pembangkit energi listrik dengan

bakar fosil, pabrik, rumah tangga, jasa, dan lain-lain

b. Sumber bergerak (mobile source) seperti: truk, bus, pesawat terbang, dan

kereta api.

Dari sekian banyak senyawa pencemar yang ada, lima senyawa yang paling

sering dikaitkan dengan pencemaran udara ialah: karbonmonoksida (CO), oksida


31/41

67

nitrogen (NOx), oksida sulfur (SOx), hidrokarbon (HC), dan partikulat (debu).

Pencemaran udara yang disebabkan oleh aktivitas manusia dapat ditimbulkan

dari 6 (enam) sumber utama, yaitu:

1.

pengangkutan dan transportasi

2. kegiatan rumah tangga

3. pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar fosil

4.

pembakaran sampah

5. pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan

6. pembakaran bahan bakar dan emisi proses

Pada waktu proses pengolahan, gas juga timbul sebagai akibat reaksi kimia

maupun fisika. Sebagian besar gas maupun partikel terjadi pada ruang

pembakaran, sebagai sisa yang tidak dapat dihindarkan dan karenanya harus

dilepaskan melalui cerobong asap. Banyak jenis gas dan partikel gas lepas dari

pabrik melalui cerobong asap ataupun penangkap debu harus ditekan sekecil

mungkin dalam upaya mencegah kerusakan lingkungan. Pada umumnya limbah

gas dari pabrik bersumber dari penggunaan bahan baku, proses, dan hasil serta

sisa pembakaran. Pada saat pengolahan pendahuluan, limbah gas maupun

partikel timbul karena perlakuan bahan-bahan sebelum diproses lanjut. Limbah

yang terjadi disebabkan berbagai hal antara lain; karena reaksi kimia, kebocoran

gas, dan lain-lain.

Oleh karena itu konsentrasi bahan pencemar dalam udara perlu ditetapkan

sehingga tidak menimbulkan gangguan terhadap manusia dan makhluk lain

sekitarnya. Jenis industri yang menghasilkan partikel dan gas adalah sebagai

tertera dalam tabel 4.8.


32/41

68

Tabel 4.8. Jenis Industri dan Limbahnya

No. Jenis Industri Jenis Limbah

1. Industri Pupuk Uap asam, NH3, bau, partikel

2. Pabrik Pangan (ikan, daging, minyak makan,

bagasse, bir)

Hidrokarbon, bau, partikel, CO,

H2S dan uap asam

3. Industri Pertambangan (mineral) semen, asam,

aspal, kapur, batu bara, karbida, serat gelas

NOx, SOx, CO, Hidrokarbon,

bau, partikel

4. Industri Metalurgi (tembaga, baja-seng, timah

hitam, alumunium)

NOx, SO, CO, Hidrokarbon, H2S,

Chlor, bau dan partikel

5. Industri Kimia (sulfat, serat rayon PVC,

ammonia, cat, bahan kimia dan lain-lain)

Hidrokarbon, CO, NH3, bau dan

partikel

6. Industri Pulp SOx, CO, NH3, H2S, bau

Jenis gas yang bersifat racun antara lain SO2, CO, NO, timah hitam,

amoniak, asam sulfida dan hidrokarbon. Pencemaran yang terjadi dalam udara

dapat merupakan reaksi antara dua atau lebih zat pencemar. Misalnya reaksi

fotokimia, yaitu reaksi yang terjadi karena bantuan sinar ultra violet dari sinar

matahari.

2. Baku Mutu Udara Ambien

Baku mutu kualitas udara lingkungan/ambien ditetapkan untuk cemaran

yaitu: O3 (ozon), CO (karbon monoksida), NOx (nitrogen oksida), SO2 (sulfur

oksida), hidrokarbon non-metana, dan partikulat. Baku mutu primer ditetapkan

untuk melindungi pada batas keamanan yang mencukupi (adequate margin

safety) kesehatan masyarakat dimana secara umum ditetapkan untuk melindungi

sebagian masyarakat (15- 20%) yang rentan terhadap pencemaran udara. Baku

mutu sekunder ditetapkan untuk melindungi kesejahteraan masyarakat (material,

tumbuhan, hewan) dari setiap efek negatif pencemaran udara yang telah

diketahui atau yang dapat diantisipasi. Berikut merupakan tabel baku mutu

kualitas udara nasional.


33/41

69

Tabel 4.9. Baku Mutu Kualitas Udara

Berdasarkan baku mutu kualitas udara ambien ditentukan baku mutu emisi

berdasarkan antisipasi bahwa dengan emisi cemaran dibawah baku mutu dan

adanya proses transportasi, konversi, dan penghilangan cemaran maka kualitas

udara ambien tidak akan melampaui baku mutunya.

3. Limbah Gas dan Partikel

Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu

partikel dan gas. Partikel adalah butiran halus dan masih mungkin terlihat

dengan mata telanjang seperti uap air, debu, asap, kabut dan fume. Sedangkan

pencemaran berbentuk gas hanya dapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas

tertentu) ataupun akibat langsung. Gas-gas ini antara lain SO2, NOx, CO, CO2,

hidrokarbon dan lain-lain.

Dalam pabrik dimethyl eter ini limbah gas yang dihasilkan berupa partikulat

debu yang cemaran partikulatnya meliputi partikel dari ukuran molekul s/d > 10

μm. Partikel dengan ukuran > 10 μm akan diendapkan secara gravitasi dari

atmosfer, dan ukuran yang lebih kecil dari 0,1 μm pada umumnya tidak


34/41

70

menyebabkan masalah lingkungan. Oleh karena itu cemaran partikulat yang

penting adalah dengan kisaran ukuran 0,1 – 10 μm. Sumber utama partikulat

adalah pembakaran bahan bakar ± 13% – 59% dan insinerasi. Partikel

merupakan zat dispersi terdapat dalam atmosfer,berbagai larutan, mempunyai

sifat fisis dan kimia.

Partikel dalam udara terdiri dari :

Asap, merupakan hasil dari suatu pembakaran.

Debu, partikel kecil dengan diameter 1 mikron.

Kabut, partikel cairan dengan garis tengah tertentu.

Aerosol, merupakan inti dari kondensasi uap.

Fume, merupakan hasil penguapan.

4. Pengendalian Pencemaran

Pengendalian pencemaran akan membawa dampak positif bagi lingkungan

karena hal tersebut akan menyebabkan kesehatan masyarakat yang lebih baik,

kenyamanan hidup lingkungan sekitar yang lebih tinggi, resiko yang lebih

rendah, kerusakan materi yang rendah, dan yang paling penting ialah kerusakan

lingkungan yang rendah. Berikut ini adalah cara-cara pengendalian pencemaran

udara yang umum dilakukan.

Atmosfer memiliki kemampuan alami yang dikenal “self cleansing”

Perlengkapan pengendalian pencemaran udara prinsipnya mengikuti proses

penyisihan partikel dan gas pencemar di atmosfer

Pendekatan dalam pengendalianpencemaran udara adalah pengenceran dan

pengendalian pencemar pada sumber

Gambar 4.5. Pengendalian Pencemaran Limbah Gas


35/41

71

Sistem pengendalian pencemaran udara mencakup pengendalian partikulat atau

debu dan pengendalian fasa gas. Pemilihan alat harus didasarkan pada hal-hal

seperti: ukuran partikel, efisiensi penyisihan yang ingin dicapai, besarnya aliran

gas, waktu pembersihan, dan karakteristik partikel.

1. Alat Pengendali Partikulat : Gravity Settling Chambers

Alat ini digunakan sebagai penangkap debu awal untuk menghilangkan

(menangkap) partikel dengan ukuran besar. Prinsip penyisihan partikulat

dalam Gravity Settler adalah gas yang mengandung partikulat dialirkan

melalui suatu ruang (chamber) dengan kecepatan rendah sehingga

memberikan waktu yang cukup bagi partikulat untuk mengendap secara

gravitasi ke bagian pengumpul debu (dust collecting hoppers).

Gravity Settling Chambers cara bekerjanya tergantung pada kecepatan

mengendap secara gravitasi. Alat ini juga digunakan untuk menyisihkan

partikel ukuran besar (sangat kasar, supercoarse) sekitar >=75 mikrometer.

Faktor penentunya adalah Vs atau kecepatan mengendap (terminal settling

velocity).

Gambar 4.6. Gravity Settling Chambers

Kelebihan dari gravity settler adalah:

Desain alat sederhana, mudah untuk dibuat konstruksinya

Pemeliharaan yang mudah dan biaya pemeliharaan sangat rendah

Kekurangan dari gravity settler adalah:

Ukurannya besar, memerlukan lahan yang luas

Harus dibersihkan secara manual dalam interval waktu tertentu

Hanya dapat menyisihkan partikel berukuran besar (10-50m)


36/41

72

Gambar 4.7. Cara Kerja Gravity Settler

2.

Alat Pengendali Partikulat: Electrostatic Presipitator (ESP)

Alat ini menggunakan medan listrik voltase tinggi untuk memberikan

muatan listrik terhadap partikulat. Partikulat yang sudah bermuatan bergerakmelewati permukaan pelat pengumpul yang bermuatan berlawanan, sehingga

partikulat akan tertarik dan menempel di pelat pengumpul.

Jenis-Jenis ESP

1. Negatively charged dry precipitators, jenis ini paling sering digunakan di

PLTU batubara, pabrik semen, atau kraft pulp mills

2. Negatively charged wetted-wall precipitators, jenis ini sering digunakan

untuk mengumpulkan mist atau partikulat yang sedikit basah

3. Positively charged two-stage precipitators, jenis ini digunakan untuk

menyisihkan mist atau partikulat yang sedikit basah

Gambar 4.8 Electrostatic Presipitator (ESP)

Prinsipnya alat ini terbagi dalam beberapa field dimana pemberian

muatan terhadap partikulat akan dilakukan. Biasanya ESP terdiri dari 3

sampai 10 field yang disusun seri searah aliran gas. Pada unit yang besar,

ESP dibagi pada beberapa chamber secara parallel yang masing-masing


37/41

73

memiliki jumlah field yang sama. Berikut adalah penyusunan field dan

chamber dalam sebuah ESP.

Gambar 4.9. Susunan fields dan chambers dalam ESP

Kekurangan dan kelebihan ESP:

ESP memiliki efisiensi sangat tinggi krn adanya daya tarik listrik

terhadap partikulat ukuran kecil

Dapat digunakan jika aliran gas tidak explosive dan tidak mengandung

bahan yang mudah melekat

Karakteristik partikulat sangat penting krn mempengaruhi konduktansi

elektrik dalam lapisan partikulat yang terkumpul di pelat pengumpul

4.2 Laboratorium

4.2.1 Peranan Laboratorium

Laboratorium mempunyai peranan penting dalam menunjang kelancaran proses

produksi, menentukan tingkat efisiensi dan menjaga mutu produksi. Selain itu,

laboratorium juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan, baik udara

maupun limbah cair.

Pengendalian mutu di dalam suatu pabrik pada hakikatnya dilakukan untuk

mengendalikan mutu produk yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang

diinginkan. Penyediaan mutu dilakukan sejak mulai bahan baku, saat proses

berlangsung dan juga pada produk akhir. Laboratorium kimia merupakan sarana untuk

mengadakan penelitian bahan baku, proses maupun produksi.

Tugas laboratorium antara lain :

1. Menganalisa bahan baku dan bahan penolong yang akan digunakan.

2.

Menganalisa dan meneliti produk yang akan dipasarkan.3.

Melakukan penelitian yang ada kaitannya dengan proses produksi.


38/41

74

4.2.2 Program Kerja Laboratorium

1. Analisa mutu bahan baku

Analisa dilakukan terhadap bahan baku yang digunakan, yaitu methanol. Analisa

dilakukan pada saat bahan datang, sehingga pabrik dapat menolak bahan baku yang

akan dibeli apabila hasil analisa tidak memenuhi syarat. Analisa meliputi : densitas,

warna dan kekeruhan.

2. Analisa mutu produksi

Analisa dilakukan setiap 4 jam sekali, yaitu analisa kemurnian formaldehid.

4.2.3 Alat-alat Laboratorium

Alat-alat laboratorium utama yang dilakukan di dalam laboratorium antara lain :

Spektofotometri

Digunakan untuk mengukur kadar methanol dan formaldehid dalam gas buang.

PH meter

Digunakan untuk mengukur pH pada unit utilitas seperti pH air sumur, pH air

demin, dan lain-lain.

Viscosimeter

Digunakan untuk mengukur viskositas formaldehid produk.

Hydrometer

Digunakan untuk mengukur spesific gravity formaldehid produk.

4.2.4 Prosedur Analisa

Prosedur analisa yang dilakukan pada laboratorium produksi antara lain :

1. Analisa bahan baku (methanol)a. Densitas

Penentuan densitas dilakukan dengan menggunakan picnometer atau langsung

menentukan spesific gravity dengan menggunakan hydrometer. Cara kerja :

1. Picnometer dikeringkan dalam oven pada suhu 100 oC selama 10 menit.

2. Picnometer ditimbang (misal w1)

3. Diisi aquadest sampai penuh dan ditimbang (misal w2)

4. Dengan menggunakan densitas air pada literatur (misal x) maka volume

picnometer (V)


39/41

75

V = x

ww 12

4.

Ulangi cara di atas dengan diganti sample dan ditimbang (misal w3)

5. Densitas dihitung dengan :

=V

ww 13

b. Warna dan kenampakan

Cara kerja :

Sampel dimasukkan dalam tabung gelas transparan kemudian diamati warna dan

kenampakan.

c. Analisa ada atau tidaknya reduktor

Cara kerja :

Masukkan 25 ml methanol dalam tabung reaksi lalu tambahkan 0,02 % KMnO4

1 ml, direndam dalam air (15 oC) kemudian catat waktu terjadinya perubahan

warna seperti warna larutan standar (larutan standar adalah 0,01 N HCl 4 ml

yang ditambahkan 0,2 N 0,1 % methyl orange) perlakuan ini dikatakan methanol

bebas dari zat reduktor jika dalam waktu 60 menit. Baru menunjukkan

perubahan warna seperti larutan standar.

d. Analisa ada tidaknya sulfur

Mengambil 5 ml methanol ditambahkan H2SO4, sedikit demi sedikit dengan

mengamati perubahan warna coklat. Bila terjadi perubahan warna coklat maka

methanol mengandung sulfur.

e.

Analisa kadar methanol

Mengambil 100 ml methanol dalam gelas ukur, lalu celupkan hydrometer ke

dalamnya dan baca skala yang menunjukkan spesific gravity methanol.

Kemudian ukur suhu methanol dan dengan membaca grafik spesific gravity

versus temperatur akan didapat kadar methanol dalam % berat.

f. Analisa kadar non volatile

Menimbang berat krus porselin kosong ( a gr ) lalu masukkan 50 ml methanol

dan panaskan dalam water bath hingga methanol teruapkan ( T 150 oC)

endapan yang terjadi ditimbang dalam keadaan dingin ( b gr ) lalu dikeringkan

dalam oven sampai berat konstan ( c gr )


40/41

76

% zat non volatile =V Sg

xacab

.

%100)()(

Sg = spesific gravity

V = volume methanol

2. Analisa produk

a. Analisa kadar formaldehid

Kualitas standar : kemurnian 37 %

Cara kerja :

1.

Sampel larutan formaldehid dengan volume tertentu ditambah dengan

larutan Natrium Hidroksida 1 N sebanyak 50 ml dan 25 ml Hidrogen

Peroksida.

2.

Kemudian campuran ini dipanaskan dalam water bath sampai suhu 60 oC

selama 5 menit sambil digojog agar campuran homogen.

3. Setelah pemanasan campuran didinginkan dan dititrasi dengan H2SO4 1 N

dengan indikator Thymolphtaline.

4.

Titrasi dihentikan jika perubahan warna dari biru menjadi hijau

5.

Percobaan diulang dengan blangko test yang terdiri dari 50 ml larutan

Sodium Hidrogen Peroksida.

6.

Kandungan formaldehid dapat dihitung :

% berat CH2O =sampel berat

3,003xasam Nxsampel)titik- blangko(titik

b. Analisa kadar methanol sisa

Cara kerja :

Dari kadar formaldehid diperoleh :

% methanol sisa =0025,0

)007,1003,0.(% Sg formalin

Sg = spesific gravity diukur pada suhu 20 oC.

Laboratorium mempunyai tugas melakukan analisa secara fisik dan kimia

terhadap semua stream. Mengeluarkan certificate of quality untuk menjelaskan

hasil pengamatan.


41/41

3. Analisa untuk utilitas

Analisa untuk utilitas meliputi :

a. Air lunak proses kapur dan proses penjernihan yang dianalisa pH silikat sebagai

SiO2, Ca sebagai CaCO3, sulfur sebagai SO4 2-,klor sebagai Cl2 dan zat padat

terlarut.

b. Penukar ion yang dianalisa kesadahan CaCO3, silikat sebagai SiO2

c.

Air bebas mineral, analisa sama dengan penukar ion

d. Air umpan boiler, yang dianalisa meliputi pH, kesadahan, jumlah O2 terlarut dan

kadar Fe

e.

Air dalam boiler, yang dianalisa meliputi pH, jumlah zat padat terlarut, kadar Fe,

kadar CaCO3, SO3, PO4, dan SiO2

f. Air minum, yang dianalisa meliputi pH klor sisa dan kekeruhan.

bab iv formaldehyd

Documents