BAB IV

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1.            Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau sering disebut dengan unit utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang kelangsungan suatu proses dalam pabrik. Unit pendukung proses ini meliputi : unit penyediaan air (air pendingin, air sanitasi, air umpan boiler dan air proses), steam, listrik, pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.

Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Etil Asetat antara lain :

1. Unit pengadaan air
2. Unit pengadaan steam
3. Unit pengadaan listrik
4. Unit pengadaan bahan bakar
5. Unit penyediaan udara tekan
6. Unit pengolahan limbah

4.1.1. Unit Pengadaan Air

Unit ini berfungsi untuk mengolah dan menyediakan air dari sumber air untuk keperluan air proses, air sanitasi, air untuk umpan boiler dan air pendingin. Sumber air yang digunakan pada pabrik Etil Asetat ini berasal dari anak cabang Sungai bengawan solo, dengan jumlah debit air yang diambil sebesar 9081,178 m³/hari. Air sungai dipilih dengan pertimbangan-pertimbangan bahwa air sungai kontinuitasnya relatif tinggi sehingga resiko kekurangan air dapat dihindari dan pengolahan air sungai relatif mudah dan sederhana sehingga tidak    membutuhkan biaya yang terlalu besar.

4.1.1.1 Pengolahan Awal Air

Air dari anak sungai bengawan solo dilewatkan pada saringan kasar kemudian dilewatkan pada saringan yang lebih halus supaya sampah dan kotoran tersaring selanjutnya ditampung dalam tangki sedimentasi. Di dalam tangki sedimentasi terjadi pengendapan berdasarkan gaya gravitasi. Bahan-bahan yang diendapkan antara lain pasir, lumpur dan tanah yang terikut oleh air sungai.

Selanjutnya air masuk pada tangki koagulasi yang di dalamnya ditambahkan koagulan berupa tawas, dengan rumus kimia (Al₂(SO₄)₃.18H₂O). Penambahan tawas akan mengakibatkan terbentuknya gumpalan-gumpalan yang menyatu membentuk flok-flok dan akhirnya mengendap. Endapan kemudian dibuang sedangkan air yang bersih ditampung dalam tangki air bersih.

Setelah proses sedimentasi kemudian air mengalami proses filtrasi. Tujuan filtrasi adalah membersihkan air supaya bebas dari zat tersuspensi dan kekeruhan. Proses filtrasi ini menggunakan saringan pasir. Setelah proses filtrasi maka akan didapatkan air yang jernih, yang kemudian di tampung dalam tangki air bersih.

4.1.1.1 Penggunaan Air di Pabrik Etil Asetat

Kebutuhan air di pabrik etil asetat ini, secara keseluruhan dipergunakan untuk keperluan :

a.                  Air umpan boiler (boiler feed water)

Air umpan boiler merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam untuk kelangsungan proses. Kebutuhan air umpan boiler untuk sirkulasi sebesar 343,396  m³/hari dan make-up sebesar 34,339 m³/hari karena diperkirakan adanya kondensat yang hilang melalui steam trap.

            Air yang digunakan untuk umpan boiler harus memenuhi beberapa persyaratan terutama kesadahan Ca dan Mg yang perlu diturunkan dari 200 ppm dan 100 ppm menjadi 0 ppm dengan cara ion exchanger (penukar ion) baik itu anion atau kation, sehingga akan diperoleh demin water.

            Air dari tangki air bersih dialirkan ke dalam ion exchanger, sehingga akan diperoleh air dengan kesadahan 0 ppm. Pelunakan air sadah ini menggunakan padatan penukar ion yaitu zeolith.

            Setelah mengalami proses pelunakan air, kemudian dilakukan proses aerasi dan deaerasi. Proses aerasi merupakan proses pencampuran air dengan udara secara merata. Tujuan proses aerasi adalah untuk menghilangkan gas-gas yang tidak diinginkan seperti CO₂ dan H₂S.

            Sedangkan proses deaerasi bertujuan untuk menurunkan kadar oksigen dalam air. Proses deaerasi ini dilakukan dengan memanaskan air sampai suhu didihnya sehingga kadar O₂ turun menjadi 0,1-0,2 ppm. Pengolahan yang terakhir adalah dengan penambahan bahan kimia secara langsung ke dalam ketel uap bersama-sama air pengisi ketel. Penambahan bahan-bahan tersebut antara lain: soda abu, garam phospat, NaOH, garam sulfit dan tanin. Setelah proses seluruhnya dilakukan maka air telah siap digunakan untuk air umpan boiler.

b.                  Air pendingin

Kebutuhan air pendingin untuk sirkulasi sebesar 8.693,982 m³/hari dan untuk make-up sebesar 434,699 m³/hari. Air yang digunakan sebagai air pendingin harus dihindarkan dari zat-zat yang dapat menyebabkan korosi, fouling, maupun zat-zat yang menyebabkan pertumbuhan mikroorganisme, seperti : besi dan oksigen terlarut yang dapat menimbulkan korosi, silika yang dapat menyebabkan kerak, dan minyak yang merupakan penyebab terganggunya film corrotion inhibitor, menurunkan heat transfer coefficient dan dapat menjadi makanan mikroba sehingga menimbulkan endapan.

            Oleh karena itu Untuk memenuhi kebutuhan air pendingin, air yang sudah diolah dan ditampung dalam tangki air bersih perlu pengolahan lebih lanjut untuk mencegah timbulnya kerusakan pada peralatan. Oleh karena itu air pendingin perlu penambahan bahan-bahan seperti:

·         Senyawa phospat untuk mencegah timbulnya kerak pada pipa.

·         Senyawa kaporit untuk membunuh bakteri dan mencegah timbulnya lumut pada menara pendingin

·         Asam sulfat dan kaustik untuk mengatur pH

c.                   Air Proses

Air yang digunakan untuk proses pencampuran di mixer  mempunyai persyaratan yang sama dengan air umpan boiler dan kebutuhan air proses sebesar 6,813 m³/hari.

d.                  Potable water

Potable water digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor dan perumahan, yang kebutuhan totalnya diperkirakan 43,8 m³/hr. Potable water harus memenuhi syarat baik secara fisik, kimia, maupun biologis, dimana air harus jernih, tidak beracun, dan tidak mengandung mikroorganisme yang bersifat pathogen.

            Dari tangki air bersih, air selanjutnya dipompakan ke bak penampung kemudian ditambahkan desinfektan, yang berfungsi untuk membunuh bakteri-bakteri yang merugikan yang dapat menimbulkan penyakit. Desinfektan yang digunakan adalah kaporit (kalsium hipoklorit : Ca(OCl)₂).

            Kemudian air dilewatkan pada saringan arang aktif yang berfungsi untuk mengikat kelebihan klor dan menghilangkan bau. Air ini kemudian ditampung dalam bak penampung dan siap digunakan untuk kebutuhan air rumah tangga

4.1.2.      Unit Penyediaan Steam

Steam merupakan sarana yang sangat penting digunakan dalam proses, seperti untuk heat exchanger dan reboiler, yang dihasilkan oleh boiler. Kebutuhan steam sebesar 15.738,99kg/jam kg/jam dipenuhi dari satu unit boiler, dimana kebutuhan steam ini dilebihkan 10% karena diperkirakan adanya kondensat yang hilang melalui steam trap.

Jenis boiler yang digunakan adalah fire tube boiler, dimana gas panas mengalir dalam pipa yang dikelilingi air. Mekanisme perpindahan panas utama yang terjadi adalah secara konveksi, sehingga terjadi perpindahan panas dari gas panas ke air, dimana air akan berubah menjadi uap air. Bahan bakar yang digunakan adalah minyak solar sebesar 1,02 m³/jam. Kebutuhan air untuk pembuatan steam dipenuhi dari unit pengolahan air demineralisasi ( demine water tank ) dan dari kondensat yang dikembalikan ke deaerator.

4.1.3.  Unit Pengadaan Tenaga Listrik

Kebutuhan listrik dalam pabrik meliputi kebutuhan listrik untuk proses sebesar 25,35 kW,  untuk utilitas sebesar 40,3 kW, untuk pengolahan limbah sebesar 10,4 kW untuk penerangan dan AC sebesar 54,89 kW serta untuk laboratorium dan instrumentasi sebesar 10 kW. Kebutuhan tenaga listrik ini diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan dibackup dengan generator cadangan dengan daya 250 kW.

Generator yang digunakan adalah generator arus bolak balik dengan pertimbangan:

§    Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar

§     Tenaga dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan, dengan menggunakan transformator

Generator AC yang digunakan jenis AC 3 fase yang mempunyai keuntungan :

§    Tenaga listrik stabil

§    Daya kerja lebih besar

§    Kawat penghantar yang digunakan lebih sedikit

§    Harganya murah dan sederhana

4.1.4.  Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar bertujuan memenuhi kebutuhan bahan bakar pada boiler dan generator. Bahan bakar yang digunakan adalah solar yang diperoleh dari PERTAMINA atau distribusinya.

Pemilihan didasarkan pada pertimbangan bahan bakar cair:

• Mudah didapat
• Kesetimbangan terjamin
• Mudah dalam penyimpanannya

Kebutuhan bahan bakar solar untuk menjalankan generator sebanyak 65,095 ft³/jam

Jadi total kebutuhan solar untuk boiler dan generator adalah 199,445 ft³/jam

4.1.5.  Unit Penyediaan Udara Tekan

            Unit ini bertugas menyediakan udara tekan untuk keperluan sistem instrumentasi di seluruh area proses, utilitas, pembersihan alat, dll. Udara tekan dihasilkan dengan mengkompresi udara luar menggunakan kompresor dan didistribusikan melalui pipa – pipa. Udara tekan harus bersifat kering, bebas minyak dan tidak mengandung partikel lainnya.

            Untuk memenuhi kebutuhan digunakan 2 buah kompresor. Kapasitas masing – masing kompresor diperkirakan 25 m³/menit dan mempunyai tekanan 8 kg/cm².           

4.1.6.  Unit Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik etil asetat adalah limbah cair. Buangan limbah cair dari pabrik akan diolah dalam Waste Water Treatment (WWT) agar aman terhadap lingkungan. Limbah dikatakan aman jika telah memenuhi persyaratan atau standar pemerintah. Spesifikasi air limbah olahan menurut pemerintah dapat dilihat pada tabel 4.2:

Tabel 4.1 Waste Water Effluent Specification

No.	Effluent	Kadar (mg/l)
1.	Suspended solid	200
2.	Minyak (oil)	15
3.	BOD	50
4.	COD	100
5.	pH	6-9

Limbah yang dihasilkan oleh pabrik Ethyl asetat berbentuk bahan buangan cair, padatan serta gas di unit utilitas. Pengolahan limbah tersebut didasarkan pada jenis  buangannya :

1.            Pengolahan bahan buangan cair

a.                                    Limbah sanitasi

Air buangan sanitasi berasal dari toilet pabrik dan perkantoran, yang dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan injeksi chlorine. Chlorine ini berfungsi sebagai desinfektan, yaitu membunuh mikroorganisme yang dapat menimbulkan penyakit.

b.      Air berminyak

Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa kompresor dan alat-alat lain. Pemisahan dilaksanakan berdasarkan perbedaan berat jenisnya, dimana minyak di bagian atas dialirkan ke tungku pembakar, dan air di bagian  bawah dialirkan ke penampungan terakhir kemudian dibuang.

c.         Air sisa regenerasi

Air sisa regenerasi dari unit demineralisasi mengandung NaOH dan H₂SO₄ yang kemudian dinetralkan dalam kolam penetralan hingga pH mencapai sekitar 6,5 – 7, serta mengandung O₂ minimal 3 ppm, setelah dinetralisasi, air limbah dibuang ke laut. 

2.            Pengolahan bahan buangan padatan

Limbah padat berupa lumpur atau pasir yang dihasilkan dari unit pengolahan air dimanfaatkan sebagai penimbun yang sebelumnya diturunkan kadar airnya.

3.      Pengolahan gas buang

Gas  buang di unit utilitas ini diolah hingga sesuai dengan Baku mutu udara emisi menurut Surat Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. KEP-03/MENKLH/II/1991 yang di lhat pada table 4.3.

Tabel 4.2 Harga baku mutu emisi gas buang

No	Parameter	Baku Mutu Emisi			Keterangan
		A	B	C
1	Kabut asam sulfat atau sulfur trioksida atau keduanya	0,02	0,25	0,30	1. gm SO3/Nm3 dari buangan gas. 2. Buangan gas bebas dari kabut persisten
2	Oksida Nitrogen (NOx)	1,70	4,60	4,60	Buangan gas tak berwarna. gm/Nm3
3	Karbon monoksida	1,00	1,00	11,00	Gm/Nm3
4	Partikel padat (operasi lainnya)	0,40	0,50	0,60	Gm/Nm3
5	Hidrogen Sulfida	5,00	5,00	6,25	ppm (v/v)
6	Metal Merkaptan (CH3SH)	0,002		0,02	ppm
7	Ammonia (NH3)	1,00		5,00	ppm
8	Gas Klorin	0,20	0,25	0,30	GHCl/Nm3
9	Hidrogen klorida	0,40	0,50	0,60	GHCl/Nm3
10	Fluor, asal hidroflorida, atau senyawa anorganik fluor	0,02	0,02	0,02	Gm asam hydrogen fluoride/Nm3
11	Timah Hitam (Pb)	0,025	0,025	0,04	Gm/Nm3
12	Gas-gas asam	3,50	6,00	7,50	Gm SO3/Nm3 dari buangan gas
13	Seng (Zn)	0,1	0,1	0,15	Gm/Nm3
14	Air raksa (Hg)	0,01	0,10	0,15	Gm/Nm3
15	Cadmium (Cd)	0,015	0,015	0,025	Gm/Nm3
16	Arsen (As)	0,025	0,025	0,025	Gm/Nm3
17	Antimon (Sb)	0,025	0,025	0,04	Gm/Nm3
18	Radio Nuklida	-	-	-
19	Asap	-	-	-

Keterangan :

A      = Baku mutu ketat

B       = Baku mutu sedang

C       = Baku mutu ringan

4.2.Laboratorium

Keberadaan laboratorium dalam suatu pabrik sangat penting untuk mengendalikan  mutu hasil produksi. Analisa yang dilakukan dalam rangka pengendalian mutu meliputi analisa bahan baku dan pendukung, analisa proses dan analisa kualitas produk.

Program kerja laboratorium secara umum meliputi :

1. Menganalisa bahan baku dan bahan penunjang yang akan digunakan
2. Menganalisa produk yang akan dipasarkan
3. Melakukan percobaan yang ada kaitannya dengan proses produksi
4. Memeriksa kadar zat-zat yang dapat menyebabkan pencemaran pada buangan pabrik

4.2.1.      Program Kerja Laboratorium

Program kerja laboratorium ini adalah melakukan analisa secara fisika dan kimia terhadap semua stream yang berasal dari proses produksi maupun tangki serta mengeluarkan “Log Sheet” untuk menjelaskan spesifikasi hasil analisa. Analisa pada laboratorium ini dilakukan secara rutin pada periode waktu tertentu.

Adapun analisa yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Analisa bahan baku dan produk

Analisa bahan baku berupa etanol, Asam asetat, yang meliputi analisa komposisi, viskositas, spesific gravity. Analisa terhadap bahan baku ini dilakukan satu bulan sekali yaitu pada saat bahan baku datang.

Analisa produk etil asetat, terdiri dari :

-          Kadar etil asetat dengan menggunakan metode GC (Gas Chromatography)

-          kadar impuritas dengan metoda spektofotometri.

-          Tes penentuan titik leleh dan titik beku.

Analisa produk ini dilakukan setiap 24 jam sekali. Selain itu juga menganalisa densitas, viskositas dan specific gravity.

2. Analisa bahan dalam aliran proses

Analisa bahan dalam aliran proses, meliputi analisa viskositas, densitas, dan komposisi bahan pada produk keluaran reaktor dan keluaran destilasi hasil bawah maupun hasil atas. Analisa ini dilakukan setiap 6 jam sekali.

3. Pemeriksaan mutu unit utilitas

Analisa di unit utilitas meliputi analisa :

-          Analisa raw water yang berupa air sungai, meliputi analisa dissolved oxygen, kesadahan, pH, total solid, serta oil and organic matter.

-          Air pendingin, meliputi analisa pH, klor sisa dan kadar CaCO₃, SO₃, PO₄¯, SiO₂¯.Serta kekeruhan.

-          Air umpan boiler, meliputi analisa pH, jumlah zat padat terlarut, kadar Fe, kadar CaCO₃, SO₃, PO₄¯, SiO₂¯.

4. Pemeriksaan mutu air limbah, meliputi analisa kadar pH, jumlah etanol,  asam asetat dan etil asetat terlarut.

4.2.2.      Program Kerja Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan penelitian dan pengembangan terhadap permasalahan yang berhubungan dengan kualitas mineral terkait dalam proses untuk meningkatkan hasil akhir. Sifat dari laboratorium ini tidak rutin dan cenderung melakukan penelitian hal-hal baru untuk keperluan pengembangan. Dalam menjalankan tugasnya, laboratorium ini senantiasa melakukan penelitian terhadap kondisi lingkungan serta mengadakan pengembangan.

4.2.3.      Alat – Alat Utama Laboratorium

Alat –alat utama yang digunakan untuk melakukan analisa-analisa dalam memproduksi etil asetat adalah sebagai berikut :

a.      Gas Chromatography ( GC )

Alat ini digunakan untuk menganalisa Etil Asetat.

Tujuan  : Mengetahui kadar Etil Asetat

Prinsip : Etil Asetat yang terlarut diukur pada Gas Chromatography ( GC )

b.      Atomic Absorption Spectrophotometer ( AAS )

Alat ini digunakan untuk menganalisa logam terutama Fe, serta untuk menganalisa phospor dan silika pada area utilitas.

Tujuan  : Mengetahui kadar logam area utilitas

Prinsip : Logam Fe, phospor dan silika yang terlarut diukur pada spektrofotometer serapan atom (AAS)

c.       Spektrofotometer UV-Visible

Alat ini digunakan untuk menganalisa silika, phosphate, phosphor, kekeruhan, dan warna.

d.      Autotitrator

      Alat ini digunakan untuk menganalisa konsentrasi dari asam asetat.

e.       Moisture Meter ( Karl Ficher)

Alat ini digunakan untuk menganalisa kandungan air yang digunakan untuk seksi reaksi dan pemurnian produk.

                Prinsip : H₂O bereaksi dengan I₂ yang membebaskan O_n dan kemudian diikat dengan SO₂ menjadi SO₃

Cara Kerja :

Penetapan faktor Karl Fisher (F) yang dimaksud faktor KF adalah banyaknya mg H₂O yang mampu dititar oleh 1 ml pereaksi KF B.

f.        Conductivity Meter

Alat ini digunakan untuk mengukur konduktivitas yang ada pada pure water, blow down boiler, boiler feed water dan juga raw water.