MAKALAH Makalah Utilitas

MAKALAH

“Makalah Utilitas”

OLEH:

NAMA : juhari

NIM : 2013510011

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS TRIBHUANA TUNGGA DEWI

MALANG 2015-2016

Bab 1

Pendahuluan

Latar Belakang

Sistem utilitas merupakan sarana atau unit yang diperlukan untuk operasi suatu proses. Sarana atau unit penunjang disini maksuknya adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai penyediaan bahan-bahan penunjang kegiatan pabrik, udara tekan dan lain-lain. Unit utilitas penting dalam proses didalam suatu industri. Contoh pada pabrik pupuk yang memerlukan air, sehingga baik sebagai pelarut maupun keperluan pabrik lainnya, mereka membutuhkan bahan bakar untuk pengoperasian sebagai alat yang berbahan bakar.

Yang melatarbelakangi dibuatnya unit utilitas dalam pabrik yaitu: kapasitas-kapasitas atau daya tampung merupakan faktor pertama yang menjadi pertimbangan ada tidaknya unit utilitas disuatu pabrik. Continuitas yang tidak boleh dilupakan dalam prtimbangan pengadaan unit utilitas adalah kekontinuitas proses pabrik yang menggunakan bahan penunjang. Jika pemenuhan kebutuhan akan bahan penunjang terjadi setiap hari. Lebih baik kita mempunyai unit utilitas.

Tujuan.

Tujuan agar tidak kesulitan lagi menyediakan bahan penunjang tersebut untuk kebutuhan harian.

Bab II

Pembahasan

1. Utilitas (Utility)

Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir. Unit Utilitas meliputi :

1. Unit water intake.

2. Unit pengolahan air.

3. Unit pembangkit uap (steam).

4. Unit pembangkit listrik.

5. Unit udara instrumen dan udara pabrik.

6. Unit pemisahan udara (ASP).

7. Unit pengukuran gas (gas metering station).

8. Unit pengolahan air buangan.

2. Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air di pabrik diperlukan untuk bahan baku dan pembantu proses yaitu dalam bentuk Filter Water dan Demin Water atau Polish Water, disamping itu diproduksi pula Potable Water sebagai air minum.

3. Clarifier
Clarifier (63-FD-1001) berfungsi sebagai tempat pengolahan air tahap pertama yaitu proses penjernihan air untuk menghilangkan zat padat dalam bentuk suspensi dengan jalan netralisasi, sedimentasi, koagulasi, dan filtrasi. Clarifier mempunyai kapasitas 1330 ton/jam sedangkan kebutuhan air baku masuk clarifier adalah 600 sampai 800 ton/jam (normal). Pada inlet clarifier diinjeksikan bahan-bahan kimia yaitu alum sulfat, klorin, soda kaustik, sedangkan coagulant aid ditambahkan ke dalam clarifier.

Fungsi dari bahan-bahan kimia tersebut adalah :
a. Alum Sulfat (Al2(SO4)3)
Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi dalam air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan alumunium hidroksida (Al2(SO4)3) dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O -----> 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O

Gumpalan Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang terikut ke dalam air dan H2SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam. Penambahan alum tergantung pada turbiditi dan laju alir air umpan baku.

b. Soda Kaustik (NaOH)
Berfungsi untuk menetralkan air akibat penambahan alum sehingga PHnya berkisar antara 6 sampai 8. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

H2SO4 + NaOH -----> Na2SO4 + 3 H2O

c. Klorin (Cl2)
Tujuan utama penambahan zat klorin adalah untuk mematikan mikroorganisme dalam air, disamping itu juga untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier dan akan mengganggu proses selanjutnya.

d. Coagulant Aid (Polymer)
Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena dengan penambahan bahan ini akan membentuk flok-flok yang lebih besar sehingga akan lebih mudah dan cepat mengendap.

Clarifier dilengkapi dengan agitator dan rake yang berfungsi sebagai pengaduk, keduanya bekerja secara kontinyu. Agitator berfungsi untuk mempercepat terjadinya flok-flok dan bekerja dengan kecepatan 1,05 sampai 4,2 rpm. Sedangkan rake berfungsi mencegah agar flok-flok (gumpalan lumpur) tidak pekat di dasar
clarifier dan bekerja dengan kecepatan 0,033 rpm. Kotoran-kotoran yang mengendap bersama lumpur (sludge) dikeluarkan dari bawahclarifier sebagai blow down, sedangkan air jernih dariclar ifier keluar lewat over flow

2.2 Saringan Pasir (Gravity Sand Filter)
Air yang jernih dari Clarifier dialirkan ke Gravity Sand Filter (63-FD-1002) secara gravitasi. Gravity sand filter terdiri atas 5 (lima) unit yaitu empats er vice dan satu unit siaga (stand by). Komponen utama dari saringan pasir adalah pasir yang ukurannya berbeda-beda. Saringan pasir bekerja kontinyu, jika kotoran-kotoran menggumpal atau lumpur yang sudah terlalu tebal di saringan, maka akan dilakukan back wash secara berkala.

4. Filter Water Reservoir
Air dari saringan pasir ditampung di Filter Water Reservoir (63-FB-1006), kemudian dibagi ketiga tangki yaitu :

· Potable Water Tank (63-FB-1002) Digunakan untuk mendistribusikan air yang telah memenuhi persyaratan air minum ke perumahan, kantor, kapal, dan emergency shower.

· Filter Water Tank (63-FB-1008) Digunakan sebagai fire water, make up Cooling Water dan back wash.

· Recycle Water Tank (63-FB-1008) Digunakan sebagai air umpan demin. Air ini diproses lagi untuk menghasilkan air yang bebas mineral dan akan digunakan sebagai air umpanBoiler.

5. Saringan Karbon Aktif (Activated Carbon Filter)
Air dari Recycle Water Tank (63-FB-1008) dialirkan ke dalamActivated Carbon Filter (63-FB-1003) untuk menyerap CO2 terlarut dalam air dan zat-zat organik yang ada dalamfilter water, serta residual klorin dari air sebelum masuk ke sistem Deionisasi (Demineralizer).

6. Demineralizer
Unit ini berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat, klorida dan karbonat dengan menggunakan resin, unit ini terdiri dari :

a. Cation Tower (63-DA-1001)
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa ion- ion positif yang terdapat dalam filter water dengan menggunakan resin kation R- SO3H (tipe Dowex Upcore Mono A-500). Proses ini dilakukan dengan melewatkan air melalui bagian bawah, dimana akan terjadi pengikatan logam- logam tersebut oleh resin. Resin R-SO3H ini bersifat asam kuat, karena itu disebut asam kuat cation exchanger resin

Reaksi yang terjadi adalah :

CaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCl

MgCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HCl

NaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HCl

CaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HSO4

MgSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HSO4

NaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSO4

Na2SiO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSiO4

CaCO3+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCO3

b. Degasifier (63-DA-1002)
Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari asam karbonat pada proses sebelumnya, dengan reaksi sebagai berikut :

H2CO3 -----> H2O + CO2

Proses Degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum 740 mmHg dengan menggunakansteam ejektor, di dalam tangki ini terdapat netting ring untuk memperluas bidang kontak antara air yang masuk dengan steam bertekanan rendah yang diinjeksikan. Sedangkan outletsteam ejektor dikondensasikan dengan injeksi air dari bagian atas dan selanjutnya ditampung dalam seal pot sebagai umpan Recovery Tank.

c. Anion Tower (63 -DA-1003)
Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam air yang keluar dariD egas ifier. Resin pada anion exchanger adalah R=NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600). Reaksi yang terjadi adalah :

H2SO4 + 2 R = N – OH -----> (R = N)2SO4 + 2 H2O

HCl + R = N – OH -----> R = N – Cl + H2 O

H2SiO3+ 2 R = N – OH -----> (R = N)2SiO3 + 2 H2O

H2CO3 + R = N – OH -----> R = N – CO3 + H2O

HNO3 + R = N – OH -----> R = N – NO3 + H2O

Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu bersifat netral. Air keluar tangki ini memiliki pH 7,5 sampai 8,5 konduktifitas kurang dari 3Ωµ

d. Mix Bed Polisher (63-DA-1004)
Berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa logam atau asam dari proses sebelumnya, sehingga diharapkan air yang keluar dari mix bed polisher telah bersih dari kation dan anion. Di dalam mix bed polisher digunakan dua macam resin yaitu resin kation dan resin anion yang sekaligus keduanya berfungsi untuk menghilangkan sisa kation dan anion, terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silika dengan reaksi sebagai berikut :

Reaksi Kation :
Na2SiO3 + 2 R – SO3H -----> 2 RSO3Na + H2SiO3

Reaksi Anion :
Na2SiO3 + 2 R = N - OH -----> 2 RSO3Na + H2SiO3

Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke Polish Water Tank (53-FB-1004) dan digunakan untuk air umpanboiler

7. Unit Pembangkit Uap
Pada Unit Utilitas, sumber pembangkit uap yang digunakan untuk kebutuhan operasi adalah Package Boiler (63-BF-4001). Air dari Polish Water Tank (63-FB- 1004) dimasukkan ke dalam Deaerator (63-EG-4001) untuk menghilangkan gas CO2 dan O2 terlarut yang menyebabkan korosi. Di deaerator juga diinjeksikan hydrazine (N2H4) untuk mengikat gas O2 yang terdapat dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut :

N2 H4 + O2 -----> 2H2O + N2

Pada outlet Deaerator juga diinjeksikan ammonia yang berfungsi untuk mengatur pH dari boiler feed water. Package boiler dengan kapasitas 120 ton/jam, tekanan 41 kg/jam2G dan temperature 385oC menggunakan panas yang berasal dari pembakaranfuel gas. Sistem operasinya adalah air yang dari Deaerator masuk ke Economizer (63-EC- 4001) lalu dialirkan ke steam drum, dalam steam drum diinjeksikan Na3PO4 untuk mengikat komponen hardness serta untuk menaikkan pH airboiler. Sirkulasi antara steam drumdan coil-coil pemanas berlangsung secara alami karena perbedaan berat jenis air dalam pipa. Uap yang dihasilkan oleh Package Boiler digunakan pada pabrik utilitas, pabrik urea, sedangkan pabrik ammonia hanya pada saat tertentu.

8. Unit Pembangkit Listrik
Untuk memenuhi kebutuhan listrik, sebagai sumber tenaga pembangkit listrik yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Main Generator (63-EG-7001)
Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan perumahan.
Daya : 20 MW
Tegangan : 13,8 KV

b. Main Generator (53-GI-7001)
Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya sama dengan main generator (63-EG-7001) dan hanya salah satu main generator saja yang beroperasi.
Daya : 15 MW
Tegangan : 13,8 KV

c. Standby Generator (53-GI-7002)
Merupakan generator pendamping, dioperasikan apabila terjadi gangguan pada main generator. Bahan bakarnya bisa solar atau gas alam.
Daya : 1,5 MW
Tegangan : 2,4 KV

d. Emergency Generator (53-GH-7001)
Merupakan generator cadangan, yang dipakai dalam keadaan mendadak apabila terjadinya gangguan pada main generator dan pada saat peralihan ke standby generator.
Daya : 350 KW
Tegangan : 480 V

9. Unit Udara Instrumen dan Udara Pabrik
Fungsi dari udara instrument antara lain :
- Menggerakkan Pneumatic Control Valve.
- Purging diBoiler .
- Flushing di Turbin.

Fungsi dari udara pabrik antara lain :
- Flushing jaringan pipa.
- Mixing tangki kimia pengantongan urea.
- Pembakaran di Burning pit.

10. Unit Pemisahan Udara
Pada prinsipnya unit pemisahan udara (N2 dan O2) ini bekerja berdasarkan titik cairnya. Udara baku disaring melalui filter kemudian dimampatkan dengan kompresor udara sampai tekanan 41oC untuk memisahkanmoisture (kandungan air) dari udara, pendinginan dilanjutkan dalam Precooler Unit sampai temperatur 5oC. Udara yang telah mengembun dikeluarkan lewat drain separator dan dialirkan ke MS Adsorben untuk menyerap CO2 dan H2O, kemudian udara ini dialirkan ke dalam cool box. Pada cool box N2 dan O2 dipisahkan dengan tiga macam metode, yaitu :
- Metode I adalah produksi N2 gas, maksimal 300 Nm3/hr.
- Metode II adalah produksi N2 cair, maksimal 50 Nm3/hr
- Metode III adalah produksi O2 gas, maksimal 75 Nm3/hr.

11. Unit Pengukur Gas
Berfungsi untuk mengukur banyaknya gas alam yang dikonsumsi oleh pabrik, yaitu dipakai oleh pabrik utilitas (untuk menghasilkan steam dan sebagai bahan bakar generator), serta banyaknya gas alam yang dipakai oleh pabrik ammonia (untuk proses dan bahan bakar). Indikasi pengukur laju alir gas alam terdapat di lapangan dan diruang kontrol yang mengukur laju alir, tekanan, temperatur, dan densitas.

12. Unit Pengolahan Air Buangan
Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, maka buangan dari proses produksi diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Unit penampungan air limbah ini terdiri dari Waste Water Pond (WWP) dan Kolam Penampungan dan Pendalian Limbah (KPPL).

8.1 Kolam Air Limbah (WWP)
Kolam air limbah ini merupakan unit penampungan limbah yang berasal dari :
a. Tangki netralisasi pada unit demineralizer.
b. Tangkis lur r y pada unit pengolahan air.
c. Pabrik ammonia.
d. Pabrik urea.

Air limbah tersebut dinetralkan dengan menambahacid ataucaus tic sampai mencapai pH 6 sampai 8, kemudian dikirim oleh pompa transfer. Setelah pH air buangan netral, air limbah tersebut dibuang ke laut.

8.2 Kolam Penampungan dan Pengendalian Limbah
Kolam Penampungan dan Pengendalian Limbah (KPPL) mempunyai kapasitas 5.250 M3. Fungsi dari KPPL adalah untuk mengatur komposisi air limbah dan kecepatan buangannya, untuk mengurangi jumlah padatan terlarut dengan cara pengendapan dan menampung limbah (air buangan) pada saat pabrik sedang beroperasi dan melepaskan ammonia yang terlarut dalam air limbah.