Bab IV Unit Pendukung Proses

  • Published on
    24-Jul-2015

  • View
    75

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

<p>Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 66 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses (utilitas) merupakan unit penunjang proses produksi dalam pabrik.Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik etanol adalah : 1.Unit pengadaan air a.Air pendingin dan air proses b. Air umpan boiler (steam) c. Air konsumsi umum dan sanitasi d. Air pemadam kebakaran 2.Unit pengadaan steam 3.Unit pengadaan udara tekan 4.Unit pengadaan listrik 5.Unit pengadaan bahan bakar 6.Unit pembuatan biokatalis 4.1.1Unit Pengadaan Air Sumber air yang digunakan dalam pabrik diperoleh dari Sungai Juanayang tidak jauh dari lokasi pabrik dengan faktor-faktor sebagai berikut : a.Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.b.Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 67 a.Air Pendingin dan Air Proses AiryangdigunakanadalahairsungaiyangdiperolehdariSungaiJuwana yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Pengolahan air sungai meliputi 4 tahap, yaitu : 1.Pengendapan awal Airsungaidialirkandarisungaikebakpenampungandenganmenggunakan pompautilitasPU-01ketravelingscreenuntukmenyaringpartikeldengan ukuranbesar.Tahapinibertujuanuntukmemisahkanpadatan-padatanatau lumpur yang terdapat di dalam air dengan menggunakan gaya gravitasi.2.Pengendapan dengan cara koagulasi Airdaribakpenampungandialirkanmenggunakanpompamenujubak koagulasi. Pada tahap koagulasi ini ditambahkan larutan tawas 5% dan larutan kapur5%.Larutankapur5%(Ca(OH)2)untukmengikatgaram-garamyang terlarutdalamairsungaidanlarutantawas5%(Al3(SO4)3)sebagaibahan koagulan. 3.Pemisahan dengan clarifier Airdaribakkoagulasikemudiandialirkanmenggunakanpompamenuju clarifier.Flok-flokyangterbentukpadaproseskoagulasidipisahkandalam clarifier. Flok akan mengendap di dasar clarifier dan keluar melalui pipa blow down. Sedangkan air yang terpisahkan dari flok akan mengalir ke atas menuju sand filter. 4.Pemisahan dengan sand filter Airdariclarifierkemudiandipisahkandaripartikel-partikelyangbelum mengendapdidalamsandfilter.Airkeluaransandfilterkemudiandialirkan Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 68 menujubakpenampunganairbersih.Didalambakpenampungairbersih ditambahkanchlorinesebagaidesinfektanterhadapmikroorganismeyang terdapat di dalam air sungai.Air bersih dari bak penampungan dapat digunakan sebagai air proses, air konsumsi dansanitasisertaairpendingin(coolingwater).Airyangdigunakansebagaiair pendingindapatdigunakankembalidengancaramembuangpanasyangterserap dalam air menggunakan cooling tower (CT-01). Tabel 4.1 Kebutuhan Air Proses NoKeteranganKode AlatKebutuhan ( kg/jam ) 1Mixer(M-01)5016,32 Kebutuhan air proses5016,32 Tabel 4.2 Kebutuhan Air Pendingin NoKeteranganKode AlatKebutuhan ( kg/jam ) 1Kondensor 01CD-01216326,37 2Kondensor-02CD-0244587,85 3Heat exchangerHE-021237,40 Kebutuhan air pendingin262151,63 Make up air pendingin (10%)26215,16 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 69 b.Air umpan boiler Untukkebutuhanumpanboilersumberairyangdigunakanadalahair sungai.Tahapanpengolahanairagardapatdigunakansebagaiairumpanboiler meliputi : 1.Tahap pengolahan air sungai Airumpanboileryangdigunakanberasaldariairsungaidimanapengolahan awal yang dilakukan sama dengan pengolahan air sungai. 2.Kation Exchanger Air bersih dari bak penampungan dialirkan menuju unit penyediaan air umpan boiler.Airumpanboilerharusdihilangkankandungangaram-garamnyayang dapatmenimbulkankesadahandalamair.Kationexchangerberfungsiuntuk mengikation-ionpositifdarigaramyangterlarutdalamairlunak.Alatini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yangdigunakanadalahjenisC-300dengannotasiRH2. Adapunreaksiyang terjadi dalam kation exchanger adalah: 2NaCl+RH2 --------&gt;RNa2+2 HCl................................................(IV-1)CaCO3+RH2 ---------&gt;RCa+H2CO3................................................(IV-2)BaCl2+RH2 --------&gt;RBa+2 HCl..................................................(IV-3)Apabilaresinsudahjenuhmakapencuciandilakukandenganmenggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah: RNa2+H2SO4--------&gt;RH2+Na2SO4..............................................(IV-4)RCa +H2SO4--------&gt;RH2+CaSO4................................................(IV-5) RBa +H2SO4--------&gt;RH2+BaSO4...............................................(IV-6)Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 70 3.Anion Exchanger Airhasilkationexchangerkemudiandialirkanmenujuanionexchanger.Alat inihampirsamadengankationexchangernamunmemilikifungsiyang berbedayaitumengikation-ionnegatifyangadadalamairlunak.Danresin yangdigunakanadalahjenisC-500PdengannotasiR(OH)2.Reaksiyang terjadi di dalam anion exchanger adalah: R(OH)2+2 HCl --------&gt;RCl2+2 H2O............................................(IV-7) R(OH)2+H2SO4 --------&gt;RSO4+2 H2O.........................................(IV-8)R(OH)2+H2CO3 --------&gt;RCO3+2 H2O........................................(IV-9)PencucianresinyangsudahjenuhdigunakanlarutanNaOH4%.Reaksiyang terjadi saat regenerasi adalah: RCl2+2 NaOH--------&gt;R(OH)2 +2 NaCl.....................................(IV-10)RSO4+2 NaOH--------&gt;R(OH)2 +2 Na2SO4................................(IV-11)RCO3+2 NaOH--------&gt;R(OH)2 +2 Na2CO3...............................(IV-12) 4.Deaerasi Airyangsudahbebasdariion-ionpositifdannegatifkemudiandialirkan menuju tangki deaerasi menggunakan pompa. Proses deaerasi bertujuan untuk menghilangkan gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara pemanasanmenggunakansteam.Oksigenterlarutdapatmenyebabkankorosi padaalat-alatprosesdanboiler.Gasinikemudiandibuangkeatmosfer.Air bebasgasterlarutkemudiandiumpankanmenujutangkipenyimpananumpan boiler. 5.Tangki Umpan Boiler Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 71 Alatiniberfungsimenampungairumpanboilerselama24jam.Bahan-bahan yang ditambahkan untuk mencegah korosi dan kerak, antara lain: a.Hidrazin (N2H4) Zatiniberfungsiuntukmenghilangkansisagasterlarutterutamagas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Reaksi yang terjadi : N2H4 (aq) + O2 (g)N2 (g) + 2 H2O (l) ................................(IV-13) b.NaH2PO4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi : 2 NaH2PO4 +4 NaOH +3 CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3+4H2O (IV-14) (Powel,1954) Tabel 4.3 Kebutuhan Air Umpan Boiler NoKeteranganKebutuhan ( kg/jam ) Kebutuhan Air umpan boiler8334,58 Make up air umpan boiler (20%)1666,91 c.Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.4 :Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi NoKeteranganKebutuhan ( kg/jam ) 1Perkantoran50 2Laboratorium10 3Kantin100 4Air hidran/Taman10 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 72 NoKeteranganKebutuhan ( kg/jam ) 5Air poliklinik30 Kebutuhan Air Konsumsi &amp; Sanitasi200 Rangkaianprosespengolahanairkonsumsiumumdansanitasimenjadi satubagiandenganprosespengolahanairpendingin,airprosesdanairumpan boiler,hanyasajauntukairkonsumsiumumdansanitasitidakperlumelalui tahapdemineralisasi.Daritangkiklorinasikemudiandialirkanketangki penampungairrumahtanggadankantor.Skemapengolahanairsungaidapat dilihat pada gambar 4.1. Tabel 4.5 Kebutuhan Air Sungai NoKeteranganKebutuhan ( kg/jam ) 1Air proses5016,32 2Air pendingin make up26215,16 3Air make up umpan boiler1666,91 4Air konsumsi umum &amp; sanitasi200 Total33098,4 d.Air Pemadam Kebakaran Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 73 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 74 4.1.2Unit Pengadaan Steam Steamyangdiproduksipadapabriketanolinidigunakansebagaimedia pemanasreboiler.Untukmemenuhikebutuhansteamdigunakan1buahboiler. Steamyang dihasilkan dariboilerini mempunyaisuhu143 oC dan tekanan 3,92 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 6945,48 kg/jam.Perancangan boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam Steam yang dihasilkan :T= 143oC = 290 F P= 3,92 atm = 57,556 psia Hv steam= 917,5 BTU/lbm jenis boiler= boiler pipa api -Menentukan daya boiler Daya yang diperlukan boiler dihitung dengan persamaan : ..............................................................................................................(IV-7) Dimana : Ms= massa steam yang dihasilkan = 15312 lb/jam hv = entalpi steam pada 3,92 atm dan 143oC= 917,5 BTU/lbm(Tabel 7 Kern) hfeed = entalpi umpan (BTU/lbm) Umpan air terdiri dari : 20 % make up water (T = 35oC, h = 62,98 BTU/lbm) dan 80 % kondensat (h kondensat = 259,31 BTU/lbm).(Tabel 7 Kern) 5 , 34 3 , 970) .(xhfeed hv msDayaA A=Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 75 hfeed = 220,044 BTU/lbm Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 319 HP -Menentukan luas penampang perpindahan panas ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft2/HP Total heating surface = 3828,29 ft2 -Perhitungan kapasitas boiler Q = ms (h hf) =15312 x (917,5 220,044) = 10679451,3 BTU/jam -Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar diperoleh dari batu bara jenis bituminuos Heating value (HV) batubara= 7100 kcal/kg = 12780 BTU/lb Jumlahbatubarauntukmemenuhikebutuhanpanasyangadasebanyak592 kg/jam. Spesifikasi boiler yang dibutuhkan : Kode: B-01 Fungsi : Memenuhi kebutuhan steam Jenis: Boiler pipa api Jumlah : 1 buah Tekanan steam: 57,56 psi (3,915 atm) Suhu steam: 290 oF (143 oC) Efisiensi: 80 % Bahan bakar: Batubara bituminuos Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 76 4.1.3Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik etanol digunakan sebagai instrumentasi pneumatic. Kebutuhanudaratekandiperkirakansebesar100m3/jam,tekanan4atm (58,8psi)dansuhu35oC.Alatuntukmenyediakanudaratekanberupakompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. -Perhitungan Daya Kompresor Daya yang diperlukan boiler dihitung dengan persamaan : ..........................................................(IV-8) Dimana : K = adiabatik exponent = 1,19(Fig. 1 Branan) P1= suction pressure = 1 atm (14,7 psi) Q1 = kapasitas aktual = 58,86 ft3/menit r= compression ratio (P2/P1) = 4 (Perry 8 ed, p 10-45) EO = efisiensi = 80% Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 7,5 HP Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan : Kode: KU-01 Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan Jenis: Single Stage Reciprocating Compressor Jumlah : 1 buah | |OKKEr Q PKKDaya((</p> <p>((</p> <p>((</p> <p>=1 .1 33000144) 1 (1 1Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 77 Kapasitas: 100 m3/jam Tekanan suction: 1 atm (14,7 psi) Tekanan discharge: 4 atm (58,8 psi) Suhu udara: 35 oC Efisiensi: 80 % Daya kompresor: 7,5 HP 4.1.4.Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan listrik di pabrik etanolini dipenuhi oleh PLN dan generator AC. GeneratorbertujuansebagaipasokanlistrikketikaterjadigangguandariPLN. Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1.Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2.Listrik untuk perkantoran (penerangan dan AC) 3.Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Untuk menentukan besarnya tenaga listrik penerangan digunakan persamaan : D UF aL..= ...............................................................................................(IV-8) L: Lumen per outlet a: Luas area, ft2</p> <p> F: foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6th ed) U: Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6th ed) D: Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6th ed) Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 78 Penggunaan tenaga listrik AC sebesar 15.000 W untuk 50 AC dengan tenaga listrik 300WuntuktiapAC.Penggunaantenagalistrikuntuklaboratoriumdan instrumentasi dirancang sebesar 10 kW.Tabel 4.6Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Nama AlatJumlahDaya (HP) Total Horse Power (HP) M-01133 P-0110,1250,125 P-0230,51,5 P-03133 P-04133 P-05122 PU-01155 PU-02155 PU-0310,08330,083 PU-0410,08330,083 PU-05155 PU-0610.1250,125 PU-0710,08330,0833 PU-0810,08330,0833 PU-0910,3330,333 PU-1010,250,25 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 79 Nama AlatJumlahDaya (HP) Total Horse Power (HP) PU-1110,250,25 PU-12133 PU-1310,3330,333 FLO-0111010 CT-0114040 KU-0117,57,5 Jumlah90 Tabel4.7Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan BangunanLuas, m2Luas, ft2FUDLumen Pos keamanan25269,0920,000,420,7517085,16 Parkir1701829,8210,000,490,7549791,03 Musholla1001076,3620,000,550,7552187,39 Kantin30322,9120,000,510,7516884,15 Kantor2502690,9135,000,600,75209293,17 Poliklinik70753,4620,000,510,7539396,36 Ruang control50538,1840,000,560,7551255,47 Laboratorium50538,1840,000,560,7551255,47 Proses120012916,3830,000,590,75875686,67 Utilitas135014530,9310,000,590,75328382,50 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 80 BangunanLuas, m2Luas, ft2FUDLumen Ruang generator5005381,8210,000,510,75140701,29 Bengkel3003229,0940,000,510,75337683,09 Gudang8008610,925,000,510,75112561,03 Pemadam1001076,3620,000,510,7556280,52 Storage &amp; loading150016145,4710,000,590,75364869,45 Jalan dan taman150016145,475,000,550,75195702,70 Area perluasan250026909,125,000,570,75314726,57 Jumlah10495112964,49 3213742,012 Jumlah lumen : 1. untuk penerangan dalam bangunan= 2653521,71 lumen 2. untuk penerangan bagian luar ruangan= 560220,30 lumen Tabel 4.8 Total kebutuhan listrik pabrik NoKebutuhankW 1Listrik untuk keperluan proses dan utilitas73,62 2Listrik untuk keperluan penerangan a.Penerangan dalam ruangan Lampu 1383 buah @ 40 Watt (1920 lumen) b.Penerangan bagian luar ruangan Lampu 187 buah @ 100 Watt (3000 lumen) Total daya untuk penerangan74,02 3Listrik untuk AC15 Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 81 NoKebutuha...</p>

Recommended

View more >