analisa kekuatan kontruksi head puli dengan software fenite elemen
advertisement
TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DI PT. NIPPON SHOKUBAI INDONESIA Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan untuk menjadi Sarjana Teknik (S.T) Pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Oleh : BARINGIN ( 0130311-014 ) PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008 i TUGAS AKHIR TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DI PT. NIPPON SHOKUBAI INDONESIA NAMA NIM Disusun Oleh : : BARINGIN : 0130311-014 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA 2008 ii LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, Nama : Baringin N.I.M : 0130311 - 014 Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Fakultas Teknik Industri Judul Tugas Akhir : Teknologi Pengolahan Limbah Cair di PT. Nippon Shokubai Indonesia Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Tugas Akhir yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Tugas Akhir ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Penulis, ( Baringin) iii LEMBAR PENGESAHAN Telah diperiksa oleh: JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA MENGETAHUI: Dosen Pembimbing Koordinator Tugas Akhir (Nanang Ruhyat, ST. MT) ( Nanang Ruhyat, ST. MT ) iv KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia dan rahmat-Nya laporan tugas akhir ini dapat selesai kami susun Dalam laporan Tugas Akhir ini penyusun menyadari sepenuhnya bahwa banyak terdapat kekurangan baik dari segi penerapan maupun kalimatnya. Hal ini disebabkan keterbatasan literature dan pengetahuan yang dimiliki penyusun. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penyusun telah mendapat bantuan, bimbingan, pengarahan dan saran-saran dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada laporan tugas akhir ini penyusun menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Keluarga tercinta, istri dan anak,beserta ibu yang memberikan doa dan semangat hidup untuk masa depan saya. 2. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, Msc Selaku Dekan Fakultas Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 3. Bapak Ir. Ruli Nutranta, M.Eng Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 4. Bapak Nanang Ruhyat, ST. MT Selaku dosen pembimbing dan koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 5. Seluruh jajaran dosen jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberikan berbagai kebaikan disiplin ilmu selama ini 6. Seluruh rekan - Rekan Mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana khususnya rekan-rekan mahasiswa program studi kelas karyawan angkatan III . 7. Segenap Staff dan karyawan yang ada di PT. Nippon Shokubai Indonesia yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Akhirnya penyusun berharap laporan tugas akhir ini bisa berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Cilegon, 17 Juli 2008 Penulis (Baringin) v ABSTRAK Dalam uraian tugas akhir ini penyusun mencoba untuk membahas Teknologi Pengolahan Limbah Cair yang beroperasi di PT. Nippon Shokubai Indonesia (NSI) yang bergerak di bidang petrokimia. Adapun isi tugas akhir ini mencakup pembahasan tentang teknologi dan peralatan utama yang digunakan unit pengolah limbah cair (waste water treatment) yang ada di PT. NSI. Unit pengolah limbah cair itu terdiri dari Waste Liquid Incinerator System (WLIS) dan Nippon Shokubai Liquid Catalytic (NSLC). Unit pengolah limbah cair mempunyai tujuan agar limbah cair yang diolah lalu dibuang ke laut melalui pipa bawah tanah dan emisi gas yang dibuang melalui cerobong harus dipastikan sudah sesuai dengan nilai ambang batas yang ditetapkan perusahaan, pemerintah dan ramah lingkungan. Parameter teknologi pengolahan limbah cair selalu dijaga sesuai dengan kondisi operasional yang diinginkan. Adapun berbagai parameter seperti efisiensi pembakaran, kekeruhan limbah cair, nilai kebutuhan oksigen biokimiawi air limbah lazim disebut pula BOD (Biochemical Oxygen Demand) dan pH meter. Kata kunci: Teknologi Pengolahan Limbah Cair, Metode Pembakaran Limbah Cair, Parameter Limbah Cair. vi DAFTAR ISI Halaman Halaman judul .................................................................................................. i Halaman Laporan Tugas Akhir ........................................................................ ii Halaman Pernyataan Orisinal .......................................................................... iii Halaman Pengesahan ....................................................................................... iv Abstrak ............................................................................................................. v Kata Pengantar ................................................................................................. vi Daftar Isi .......................................................................................................... viii Daftar Tabel ..................................................................................................... xi Daftar Gambar ................................................................................................. xii Daftar Notasi .................................................................................................... xvi BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................ I-1 1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................... I-2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................... I-2 1.4 Metode Penulisan .............................................................................. I-2 1.5 Sistematika Penulisan ....................................................................... I-3 BAB II. LIMBAH CAIR YANG DIHASILKAN DARI UNIT PRODUKSI DAN UNIT UTILITAS 2.1 Pemilihan Teknologi Unit Produksi ................................................. II-1 2.1.1 Produksi Asam Akrilat dengan proses Nippon Shokubai ..... II-1 2.1.2 Produksi Asam Akrilat dengan proses Mitsubishi ................ II-2 2.1.3 Perbandingan Proses-proses produksi Asam Akrilat ............ II-4 2.2 Produk dan Bahan Baku.................................................................... II-4 2.2.1 Produk Utama Unit Produksi ................................................ II-5 2.2.2 Bahan Baku Utama Unit Produksi ........................................ II-6 2.3 Limbah Cair Dari Unit Produksi ....................................................... II-9 vii 2.4 Energi ............................................................................................... II-11 2.5 Limbah Cair dari Unit Utilitas .......................................................... II-12 2.6 Kation dan Anion Exchanger ............................................................ II-16 2.7 Limbah Cair ...................................................................................... II-25 BAB III. TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH 3.1 Lingkungan Kerja ............................................................................. III-1 3.2 Jenis-jenis Limbah ........................................................................... III-2 3.3 Landasan Teori.................................................................................. III-3 3.3.1 Panas Pembakaran ................................................................ III-3 3.3.2 Pengaruh Temperatur pada Panas Pembakaran .................... III-5 3.3.3 Temperatur Nyala ................................................................ III-5 3.3.3 Pengaruh Zat Inert ................................................................ III-6 3.3 Perpindahan Panas ............................................................................ III-6 3.5 Water Treatment ............................................................................... III-7 3.5.1 Industrial Water .................................................................... III-7 3.5.2 Cooling Water ....................................................................... III-7 3.6 Teknologi Proses Pengolahan Limbah Cair ...................................... III-10 3.6.1 Uraian Proses WLIS ............................................................. III-10 3.6.2 Peralatan yang Digunakan .................................................... III-11 3.6.3 Uraian Proses NSLC ............................................................. III-13 3.6.2 Peralatan yang Digunakan .................................................... III-13 BAB IV. PENGUKURAN PARAMETER TEKNOLOGI PENGOLAH LIMBAH CAIR DI PT.NSI 4.1 Peralatan-peralatan Pengukur Parameter .......................................... IV-1 4.2 Standar Pengukuran .......................................................................... IV-11 4.3 Cara Uji Kebutuhan BOD ................................................................. IV-13 4.4 Cara Uji Kebutuhan COD ................................................................. IV-18 4.4.1 Prosedur ................................................................................ IV-20 4.5 Penentuan COD dalam Contoh Air Limbah ..................................... IV-22 4.6 Perhitungan Efektifitas Pengolahan Air Limbah .............................. IV-25 BAB V PENUTUP viii 5.1 Kesimpulan ....................................................................................... V-1 5.2 Saran ............................................................................................... V-1 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... LAMPIRAN ix DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan Proses Nippon Shokubai dan Mitsubishi ................. II-4 Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku Utama ....................................................... II-5 Tabel 2.3 Sifat-sifat Produk Utama ............................................................... II-5 Tabel 2.4 Karakteristik Propilen .................................................................... II-6 Tabel 2.5 Karakteristik CAA ......................................................................... II-7 Tabel 2.6 Karakteristik Etanol ........................................................................ II-7 Tabel 2.7 Karakteristik n-Butanol.................................................................. II-8 Tabel 2.8 Karakteristik 2-Ethylhexyl Alcohol ............................................... II-8 Tabel 2.9 Karakteristik Pelarut ...................................................................... II-9 Tabel 2.10 Karakteristik Methanol .................................................................. II-10 Tabel 2.11 Karakteristik Inhibitor.................................................................... II-11 Tabel 3.1 Panas Pembakaran ......................................................................... III-4 Tabel 4.1 Standar Control Range ................................................................... IV-11 Tabel 4.2 Pemakaian Bahan dan Normalitas Feroamonium .......................... IV-21 Tabel 4.3 Perhitungan Efektifitas Pengolahan Air Limbah ........................... IV-26 x DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kation Exchanger ...................................................................... II-23 Gambar 2.2 Anion Exchanger....................................................................... II-24 Gambar 4.1 Detector ..................................................................................... IV-2 Gambar 4.2 Gas Chromatograph .................................................................. IV-3 Gambar 4.3 Perlengkapan Gas Chromatograph............................................ IV-4 Gambar 4.4 Operating Keypad beserta Perlengkapannya ............................ IV-6 Gambar 4.5 Spectrophotometer .................................................................... IV-7 Gambar 4.6 High Pressure Liquid Chromatograph ...................................... IV-8 Gambar 4.7 Karl Fischer Moisturemeter ...................................................... IV-9 Gambar 4.8 Viscometer ................................................................................ IV-10 Gambar 4.9 PHmeter .................................................................................... IV-10 Gambar 4.10 Conductivity Meter ................................................................... IV-11 xi NOTASI SYMBOL T KETERANGAN SATUAN Suhu Degree Celcius SG Densitas(spesific gravity) Cm3 ppm Kandungan Konsentrasi ppm P Tekanan Kg/cm2 V Volume m3 D Diameter Mm H Tinggi mm Fr Flow rate/laju alir M3/jam Q Panas pembakaran Kcal/mol COD Chemical Oxygen Demand ppm TSS Total Suspended Solid ppm TDS Total Dissolved Solid ppm pH Potential Hidrogen Angka 1- 15 Tb Turbidity/ kekeruhan ppm Biochemical Oxygen Demand ppm Oksigen terlarut Mg/liter a larutan ml X Kebutuhan Oksigen Kimiawi Mg/liter BOD OT xii BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Pertumbuhan dan perlindungan lingkungan seiring jalan dengan setiap misi pembangunan berkesinambungan yang sebenarnya. Selama bertahun-tahun pertumbuhan ekonomi yang pesat telah memberikan keuntungan yang besar kepada orang Indonesia. Namun pertumbuhan ini telah menghasilkan polusi yang signifikan yang mana orang Indonesia telah membayar mahal dipandang dari segi kesehatan manusia dan degradasi lingkungan. Kualitas udara di Indonesia terancam, yang mengakibatkan meningkatnya masalah kesehatan serta kerugian produktifitas. Peningkatan urbanisasi, motorisasi dan industrialisasi di Indonesia telah memperburuk polusi udara. Jumlah kendaraan di Indonesia telah meningkat lebih dari 6 juta antara tahun 1995 dan 2000. Tambahan lagi, kebakaran hutan yang terutama disebabkan oleh konversi tanah dalam skala besar. Indonesia memiliki salah satu tingkat penutupan penyaluran kotoran dan sanitasi yang terendah di Asia, dan hal ini menyebabkan kontaminasi air permukaan dan air tanah yang tersebar luas. Beberapa kota Indonesia malah mempunyai suatu sistem pembuangan kotoran yang tidak sempurna, dan karenanya sebagian besar rumah tangga sangat mengandalkan tangki kotoran pribadi atau pembuangan kotoran manusia langsung ke sungai dan kanal. Akibatnya, Indonesia telah berulang kali mengalami wabah infeksi lambung secara lokal dan mempunyai insiden penyakit tipus yang tertinggi di Asia. Sumber-sumber polusi air yang lain adalah pertambangan serta pengaliran air yang tidak lancar dan tidak teratur. Buruknya pengelolaan limbah padat, cair dan gas berbahaya telah mengakibatkan degradasi tanah, udara dan air, dan juga mempunyai suatu dampak terhadap kesehatan manusia. Penimbunan sampah yang terbuka masih tetap merupakan bentuk pembuangan yang paling lazim di negara ini, dimana 90 persen limbah dibuang dengan cara ini, sehingga menghasilkan bahan-bahan yang mencemarkan air tanah dan menambah berkembang biaknya hama dan kuman pembawa penyakit. Sebagian limbah yang tidak dikumpulkan telah dibakar, sehingga menambah polusi udara perkotaan,sementara yang lain pada akhirnya menghambat aliran sungai dan kanal, dan menambah banjir serta penyebaran air yang tercemar di daerah-daerah pemukiman yang terletak rendah. 1.2 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah membahas teknologi pengolah limbah cair yang ada di PT. Nippon Shokubai Indonesia (NSI) yakni Waste Liquid Incinerator System (WLIS) dan Nippon Shokubai Liquid Catalytic (NSLC). 1.3 Batasan Masalah Tugas akhir ini akan membahas Teknologi Pengolahan Limbah Cair yang beroperasi di PT. Nippon Shokubai Indonesia yang bergerak di bidang petrokimia. 1.4 Metode Penulisan a. Metode Pustaka Dalam hal ini penulis menggunakan buku-buku panduan yang dimiliki oleh perusahaan tersebut sebagai bahan referensi. b. Metode Lapangan Metode ini dilaksanakan dengan melakukan terjun langsung ke lapangan sehingga penulis dapat mengetahui secara langsung cara kinerja alat tersebut. c. Melalui Situs Internet Mencari melalui situs-situs ilmiah baik dari perusahaan petrokimia maupun karya-karya tulis ilmiah 1.5 Sistematika Penulisan BAB I. PENDAHULUAN Dalam bab ini membahas latar belakang dan tujuan penulisan tugas akhir. Dan juga terdapat cara pengambilan data, gambaran topik masalah yang akan di bahas serta pembatasan masalah yang akan di bahas. BAB II. LIMBAH CAIR YANG DIHASILKAN DARI UNIT PRODUKSI DAN UNIT UTILITAS Dalam bab ini membahas karakteristik limbah cair yang dihasilkan dari unit produksi. Adapaun jumlah limbah cair yang dihasilkan tergantung dari kapasitas unit produksi yang berjalan. Dengan kata lain, semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin banyak limbah cairan yang di hasilkan. Tentu saja ini sangat mempengaruhi kondisi kerja unit pengolahan limbah cair itu sendiri. Semakin tinggi kapasitas produksi yang berjalan, maka limbah cair yang dihasilkan dari unit utilitas pun semakin banyak. BAB III. TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH Dalam bab ini membahas tentang teknologi dan perlatan yang digunakan unit pengolah limbah. Unit pengolah limbah mempunyai peranan vital bagi lingkungan dimana limbah cair yang diolah harus dipastikan sudah ramah lingkungan dengan selalu menjaga kondisi operasional unit pengolah limbah dengan baik dan emisi yang dibuang sesuai dengan nilai ambang batas yang ditetapkan pemerintah. BAB IV. PENGUKURAN EFEKTIFITAS TEKNOLOGI PENGOLAH LIMBAH CAIR DI INDUSTRI PETROKIMIA Dalam bab ini membahas tentang cara pengukuran efektifitas teknologi pengolahan limbah cair dengan berbagai parameter seperti efisiensi pembakaran, kekeruhan limbah cair, nilai kebutuhan oksigen biokimiawi air limbah lazim disebut pula BOD (Biochemical Oxygen Demand) dan pH meter. BAB V PENUTUP Dalam bab ini membahas tentang kesimpulan mengenai operasioanal unit pengolah limbah dalam menunjang kelancaran unit produksi dan unit utilitas. Di samping itu kajian-kajian yang memungkinkan unit pengolah limbah dapat bekerja seoptimal mungkin dalam industri petrokimia. BAB II LIMBAH CAIR YANG DIHASILKAN DARI UNIT PRODUKSI DAN UNIT UTILITAS 2.1 Pemilihan Teknologi Unit Produksi PT. NSI adalah produsen pertama petrokimia yang menghasilkan Acrylic Acid (AA) dan Esther Acrylic di Indonesia dan Asia Tenggara. Teknologi proses petrokimia yang dipakai oleh PT. NSI adalah teknologi dari Nippon Shokubai Co. Ltd. Jepang. 2.1.1 Produksi Asam Akrilat dan Ester Akrilat dengan Proses Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Proses ini memproduksi asam akrilat dan ester akrilat dari propilen, udara, dan alkohol. Investasi modal untuk produksi 50000 ton/tahun asam akrilat dan 20000 ton/tahun metil akrilat berturut-turut adalah 3600 MMYen dan 700 MMYen. Konsumsi bahan baku dan utilitas adalah sebagai berikut: · Untuk produksi 1 kg asam akrilat dibutuhkan: Propilen, 100% = 0,68 kg Katalis dan zat kimia lain = 5 Yen · Kukus = 1,2 kg Listrik = 0,4 kWh Air = 35 kg Investasi modal = 3600 MMYen Untuk produksi 1 kg metil akrilat dibutuhkan: Asam akrilat = 0,89 kg Metanol = 0,38 kg Katalis dan zat kimia lain = 4 Yen Kukus = 4,2 kg Listrik = 0,04 kWh Air = 13 kg Asam akrilat diproduksi secara langsung dari propilen dalam perolehan yang tinggi dengan proses oksidasi katalitik berfasa uap. Dalam proses yang sudah dikembangkan, sebagian gas hasil reaksi yang meninggalkan absorber asam akrilat di-recycle ke reaktor oksidasi. Sistem recycle ini memberikan beberapa keuntungan yang penting dibandingkan dengan proses one-pass yang konvensional. Reaksi dapat berlangsung pada konsentrasi kukus yang jauh lebih rendah dalam gas hasil reaksi dan tidak memerlukan umpan kukus yang baru untuk dimasukkan ke dalam reaktor. Akibatnya, konsumsi kukus banyak tereduksi. Reduksi yang besar dalam konsumsi umpan propilen disebabkan karena pemakaian propilen yang lebih efisien. Konsentrasi kukus yang lebih rendah dalam gas produk mereduksi beban pendinginan dalam absorber asam akrilat dan meningkatkan konsentrasi larutan asam akrilat pada proses ekstraksi pelarut dan pemurnian asam akrilat selanjutnya. Karena itu, limbah air yang dihasilkan dari proses berkurang, dan hal ini disukai khususnya jika limbah air dikelola dengan sistem insinerasi. Berbagai ester akrilat dihasilkan dengan menggunakan asam akrilat yang didapat. Untuk metil dan etil akrilat, reaksi esterifikasi berlangsung secara kontinu dalam fasa cair dengan menggunakan katalis resin penukar ion. Aliran alkohol yang tidak bereaksi yang keluar dari reaktor diekstraksi dan di-recycle. Untuk butil dan 2-etilheksil akrilat, reaksi berlangsung dalam keadaan semi-kontinu dengan sedikit alkohol berlebih. Ester-ester berkemurnian tinggi diperoleh secara kontinu dengan distilasi-distilasi berikutnya [Hydrocarbon Processing, November 1977]. 2.1.2 Produksi Asam Akrilat dan Ester Akrilat dengan Proses Mitsubishi Petrochemical Co,Ltd. Proses ini melibatkan oksidasi katalitik dari propilen menjadi asam akrilat dan esterifikasi dengan berbagai alkohol. Konsumsi bahan baku dan utilitas dapat dilihat pada rincian berikut ini: · · Untuk produksi 1 ton asam akrilat: Propilen = 0,676 ton Kukus = 0,2 ton Listrik = 115 kWh Zat-zat kimia = 4500 Yen Investasi modal = 3500 MMYen Untuk produksi 1 ton etil akrilat: Asam akrilat = 0,755 ton Etil alkohol = 0,487 ton Kukus = 4,1 ton Listrik = 57,3 kWh Zat-zat kimia = 2700 Yen Investasi modal = 900 MMYen Propilen dioksidasi dengan udara dalam fasa uap dengan menggunakan katalis padat yang dikembangkan oleh MPCL (Mitsubishi Petrochemical Co,. Ltd.). Katalis memberikan perolehan asam akrilat yang lebih besar dari 87%-mol tanpa adanya propilen yang tidak bereaksi dan/atau recycle akrolein. Katalis memiliki stabilitas yang baik bahkan dengan konsentrasi propilen yang tinggi dalam gas umpan dengan umur lebih dari empat tahun. Konsentrasi propilen dalam gas umpan lebih tinggi daripada proses konvensional dengan memecah umpan udara ke bagian reaktor pertama dan kedua. Sistem ini meminimisasi umpan udara dan kukus ke dalam setiap reaktor, dan tidak perlu lagi mengumpankan kukus yang baru atau me-recycle gas limbah demi menghindari daerah mudah terbakar. Akibatnya, konsumsi energi untuk system ini menjadi minimum. Lagi pula, operasi yang stabil dapat dengan mudah dicapai karena system gas tanpa recycle. Dalam bagian pemurnian asam akrilat, sebuah sistem yang baru juga telah diperkenalkan untuk mendapatkan laju recovery yang tinggi dari asam akrilat dan konsumsi kukus yang rendah. Asam akrilat dari bagian pemurnian diumpankan bersama dengan alkohol yang tepat ke dalam reaktor esterifikasi. Untuk akrilat berfraksi ringan, reaksi dilaksanakan dengan penambahan katalis resin penukar ion. Proses pembuatan etil akrilat identik dengan metil akrilat, karena itu keduanya dapat diproduksi secara bergantian dalam unit yang sama, yang disebut dengan operasi saklar. Untuk akrilat berfraksi berat, operasi saklar juga dapat diaplikasikan untuk butil akrilat dan 2-etilheksil akrilat. Operasi saklar dapat mereduksi investasi modal awal dan personil operasi secara besar-besaran [Hydrocarbon Processing, November 1983]. 2.1.3 Perbandingan Proses-proses Produksi Asam Akrilat dan Ester Akrilat Berdasarkan uraian di atas, dilakukan perbandingan terhadap kedua proses tersebut yang disajikan pada Tabel berikut ini. Tabel 2.1 Perbandingan Proses Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. (NSKKCL) dan Mitsubishi Petrochemical Co,. Ltd. (MPCL) NSKKCL MPCL asam akrilat dan ester akrilat asam akrilat dan ester akrilat Bahan baku propilen, udara, alkohol propilen, udara, alkohol Fasa reaksi uap uap Tipe reaktor fixed bed multitubular fixed bed multitubular Jumlah reaktor dua dua Katalis reaksi ada ada Umur katalis empat tahun (rata-rata) lebih dari empat tahun konversi 97,5 % mol yield >87% mol tidak di-split di-split tidak memakai tidak memakai di-recycle tidak di-recycle ada ada Produk Konversi, yield Air split Fresh steam Waste gas dari absorber Resin penukar ion pada esterifikasi 2.2 Produk dan Bahan Baku Perbedaan teknologi ini terletak pada susunan reaktor yang digunakan dan kebutuhan energi. Pada teknologi sebelumnya, reaktor yang disusun secara seri. Reaktor pertama adalah tempat berlangsungnya reaksi oksidasi propilen menjadi acrolein. Acrolein dioksidasi menjadi Acrylic Acid pada reaktor kedua. Pada teknologi terakhir, reaktor tersusun secara paralel dan dalam satu reaktor terdapat dua buah stage. Pada stage I terjadi oksidasi propilen menjadi acrolein. Pada stage II terjadi oksidasi acrolein menjadi Acrylic Acid. Dalam penggunan energi, energi yang dibutuhkan pada teknologi sebelumnya lebih besar daripada kebutuhan energi teknologi terbaru. Keunggulan dari teknologi yang digunakan oleh PT. NSI adalah tingkat kebutuhan energi yang rendah dan efisiensi proses yang tinggi. Selain itu, teknologi ini juga merupakan teknologi bersih dimana kuantitas limbah yang dihasilkan diminimisasi dan ramah lingkungan . Limbah yang diperoleh dari proses dimanfaatkan sebagai sumber panas sebelum limbah tersebut dibuang ke lingkungan. Kecanggihan teknologi ini menyebabkan PT. NSI lebih unggul dibandingkan dengan pabrik-pabrik lain yang sejenis. Bahan baku utama yang digunakan untuk proses produksi di PT. Nippon Shokubai Indonesia adalah propilen, udara, etanol, butanol, dan 2-etilheksil alkohol. Sifatsifat masing-masing bahan baku itu adalah sebagai berikut: Sifat-sifat Berat molekul Tabel 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku Utama Propilen Etanol Butanol 2-etilheksil alkohol Oksigen 42,08 46,07 74,12 130,23 32,00 0,609-47 0,78920 0,81020 0,83320 1,426-252,5 Titik Beku, oC -185 -112 -79,9 -76 -218,4 Titik Didih, oC -48 78,4 117 183,3 -183 Specific Gravity Sumber: Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, McGraw-Hill Book Co., Singapore, 1984 2.2.1 Produk Utama Unit Produksi Produk utama yang dihasilkan PT. NSI adalah Acrylic Acid (AA), Ethyl Acrylate (EA), Buthyl Acrylate (BA), 2-Ethylhexyl Acrylate (2-EHA). Sifat-sifat masing-masing produk utama tersebut disajikan pada tabel berikut ini. Tabel 2.3 Sifat-sifat Produk Utama Sifat-sifat Keasaman (sebagai AA), % Kadar Air, % Warna (APHA) Specific Gravity, 25oC Indeks bias Kalor laten penguapan, kkal/mol Panas spesifik, kkal/(g)(oC) AA EA 0,0008 BA 0,0008 2-EHA 0,0008 0,12 5 1,045 0,03 5 0,917 0,07 5 0,894 0,10 10 0,880 1,4185 1,4034 8,3 ± 0,4 1,4160 9,1 ± 0,5 1,4332 10,3 ± 0,5 0,47 0, 46 0,46 2.2.2 Bahan Baku Utama Unit Produksi Bahan baku utama yang terlibat dalam proses produksi Acrylic Acid dan Acrylic Esters adalah sebagai berikut: 1. Propilen Propilen diimpor dari PT. Mitsui Malaysia dan Singapura, serta dari PT. Alphine di Amerika Serikat. Propilen digunakan sebagai bahan baku proses pembuatan Crude Acrylic Acid (CAA) dengan kapasitas sebesar 5,25 ton/jam. Karakteristik propilen tersebut disajikan pada tabel di bawah ini : Tabel 2.4 Karakteristik Propilen Karakteristik Kemurnian Jumlah min.94,0 % mol Kandungan propana max.5,5 % mol Kandungan etilen max.0,5 % mol Kandungan butena max.0,1 % mol Kandungan senyawa asetilenik max.5 ppm mol Kandungan senyawa sulfur max.1 ppm mol Kandungan air max.5 ppm mol Kandungan zat non-volatil max.5 ppm wt 2. Udara Udara digunakan sebagai bahan baku bagi oksidasi propilen menjadi Acrylic Acid. Udara berasal dari udara luar dengan laju alir 700 Nm3/jam dengan kadar oksigen sebesar 21% volume. Sebelum digunakan, udara terlebih dahulu disaring untuk menghilangkan partikelpartikel padat. 3. Crude Acrylic Acid CAA digunakan sebagai bahan baku dalam proses memperoleh High Purity Acrylic Acid (HPAA), Ethyl acrylate (EA), Buthyl Acrylate (BA), dan 2-Ethylhexyl Acrylate (2-EHA). Kapasitas CAA yang dibutuhkan untuk proses EA, BA, dan 2-EHA berturut-turut adalah 208,5 ton/jam, 3,1 ton/jam, dan 2,11 ton/jam. Karakteristik CAA disajikan pada tabel berikut ini Tabel 2.5 Karakteristik CAA Karakteristik Keterangan Penampilan Tidak berwarna dan transparan Kemurnian Min. 99,5 % berat Warna Max. 10 ppm Kandungan MEHQ 200 ± 20 ppm Kandungan air Max. 0,2 % berat Kandungan Max. 0,08 % berat Kandungan furfural Max. 2 ppm Kandungan asam propionat Max. 0,1 % berat Kandungan HQ Max. 2 ppm Waktu polimerisasi 15-19 menit 4. Etanol Etanol dipasok secara lokal dan impor dengan kapasitas 1,29 ton/jam. Pasokan lokal berasal dari PT. Molindo Raya Malang, PT. Aneka Kimia Nusantara Mojokerto, dan PT. Rajawali Cirebon. Pasokan impor berasal dari Afrika Selatan. Etanol dipakai sebagai bahan baku proses pembuatan EA dengan karakteristik sebagai berikut: Tabel 2.6 Karakteristik Etanol Karakteristik Keterangan Penampakan Tidak berwarna, transparan Cairan bebas dari bau asing Kemurnian min. 95,0 % vol. min. 92,5 % berat Kandungan residu evaporasi max. 2,5 mg / 100 mL Kandungan asam bebas (dinyatakan max. 0,005 % berat dalam konsentrasi Asam Asetat) Kandungan aldehid (dinyatakan dalam max. 5 mg / 100 mL konsentrasi Asetaldehid) Kandungan metanol max. 2 mg / 10 mL Kandungan fuel oil max. 0,01 % berat 5. n-Butanol n-Butanol yang digunakan dalam proses pembuatan BA diimpor dari PT. UCC Amerika Serikat, PT. Eastman Singapura, PT. Mitsubishi Jepang, PT. BASF Singapura, dan PT. Kyowa Jepang. Kapasitas n-butanol yang digunakan pada proses BA adalah 3,14 ton/jam dengan karakteristik sebagai berikut: Tabel 2.7 Karakteristik n-Butanol Karakteristik Keterangan Penampakan Tidak berwarna dan transparan Cairan bebas dari bau asing Warna max. 5 APHA Kemurnian min.99,5 % berat Keasaman (dinyatakan dalam max. 0,002 % berat konsentrasi Asam Asetat) Kandungan aldehid (dinyatakan max. 0,05 % berat dalam konsentrasi Butilaldehid) Kandungan air max. 0,05 % berat Kandungan dibutil eter max. 0,015 % berat Kandungan butil asetat max. 0,01 % berat Kandungan iso-butanol max. 0,05 % berat Kandungan residu evaporasi max. 0,002 % berat Keterangan: APHA = American Public Health Association 6. 2-Ethylhexyl Alcohol 2-Ethylhexyl Alcohol dipakai dalam proses pembuatan 2-Ethylhexyl Acrylate dengan kapasitas 3,88 ton/jam. 2-Ethylhexyl Alcohol diimpor dari PT. UCC Amerika Serikat, PT. Chisso Jepang, PT. Eastman Singapura, dan PT. Kyowa Jepang dengan karakteristik sebagai berikut: Tabel 2.8 Karakteristik 2-Ethylhexyl Alcohol Karakteristik Keterangan Penampakan Tidak berwarna dan transparan Cairan bebas dari bau asing Warna max. 10 APHA Kemurnian min. 99,5 % berat Keasaman (dinyatakan konsentrasi asam 2-etilheksanoat dalam max. 0,002 % berat Kandungan aldehid (dinyatakan dalam max. 0,05 % berat konsentrasi 2-Etilheksilaldehid) Kandungan air max. 0,10 % berat Kandungan iso-oktanol max. 0,20 % berat (2-Etil-4-Metil-1-Pentanol) 2.3 Limbah Cair dari Unit Produksi Limbah cair dari produksi asam akrilat dan ester akrilat di PT. NSI berasal dari reaksi samping pada reaksi oksidasi maupun esterifikasi. Produk samping yang dihasilkan antara lain adalah acrolein, asam asetat, furfural, etil asetat, etil propionat, metil akrilat, Ethyl Hydroxy Propionate (EPE), Ethoxy Propionic Acid (EPA), butil asetat, butil propionat, isobutil acrylate, buthoxy propionic Acid (BPB), dibutil eter, 2-ethylhexyl b-acryloxy Propionate (ECE), 2-ethylhexyl b-2-ethylhetoxy Propionate (EEP), 2-ethylhexene (EHX). Limbah cair tersebut dimanfaatkan sebagai bahan bakar pada unit pengolahan limbah Waste Liquid Incinerator System (WLIS) dalam bentuk waste oil. Berbagai jenis limbah cair : 1. Solvent (pelarut) Pelarut dihasilkan dalam proses pembuatan CAA pada kolom pemisahan air dan selanjutnya akan disalurkan ke dalam unit pengolah limbah cair. Berikut ini adalah sifat pelarut yang digunakan: Tabel 2.9 Karakteristik Pelarut Karakteristik Penampakan Keterangan Transparan dan tidak mengandung pengotor, kandungan air tidak larut Kemurnian min. 99,5 % berat Total Sulfur max. 2 mg / kg Test Kenetralan Netral Kandungan benzen max. 0,10 % berat Kandungan hidrokarbon non- max. 0,25 % berat aromatik Kandungan hidrokarbon berantai max. 0,10 % berat C-8 aromatik Kandungan residu evaporasi max. 5 mg / 100 mL 2. Metanol Metanol digunakan sebagai pengencer (dilute) waste oil untuk menghindari terjadinya clogging pada aliran pipa karena viskositas waste oil yang tinggi. Karakteristik metanol disajikan pada di bawah ini : Tabel 2.10 Karakteristik Metanol Karakteristik Penampilan Keterangan Tak berwarna dan transparan Cairan bebas dari bau asing Warna max. 10 APHA Kemurnian min. 99,6 % berat Specific Gravity pada 20oC 0,792 - 0,793 Kandungan air max. 0,1 % berat Keasaman (dinyatakan dalam max. 30 ppm berat konsentrasi Asam Asetat) Kandungan zat non-volatil max. 0,003 % berat / 100 mL Kisaran distilasi min. 25 menit Tes permanganat max. 0,1 % berat Tes iodoform (dinyatakan max. 20 ppm berat dalam konsentrasi Aseton) Kandungan metil eter max.0,1 % berat Kandungan etanol max. 20 ppm berat 3. Inhibitor Acrylic Acid bersifat reaktif sehingga mudah mengalami reaksi polimerisasi. Polimer dari Acrylic Acid ini tidak diharapkan. Oleh karena itu digunakan , inhibitor untuk menghambat reaksi polimerisasi itu. Beberapa karakteristik salah satu inhibitor yang digunakan disajikan pada tabel di bawah : Tabel 2.11 Karakteristik Inhibitor Karakteristik Keterangan Penampilan Kristal berbentuk jarum putih Kemurnian min. 99,0 % berat Kelarutan dalam Asam Akrilat max. 20 APHA encer (APHA) Titik Leleh 169-174 oC Kandungan konstituen volatil max. 0,3 % berat Kandungan Residu pembakaran max. 0,05 % berat Kandungan partikel berukuran £ max. 20 % berat 100 mess 2.4 Energi Selain produk utama dan produk samping, keluaran proses lainnya adalah limbah gas, limbah cair, dan kelebihan panas dari reaksi oksidasi propilen. Baik limbah gas maupun limbah cair masih dapat dimanfaatkan untuk pembakaran. Limbah gas dihasilkan dari kolom absorbsi pada proses Crude Acrylic Acid (CAA), sedangkan limbah cair berasal dari waste oil yang dihasilkan dari proses. Panas pembakaran dari ketiga keluaran proses tersebut dimanfaatkan untuk membangkitkan kukus pada Waste Heat Boiler dan Superheater. 2.5 Limbah Cair dari Unit Utilitas Bahan baku air dari PT. Krakatau Tirta Industri masih mengandung padatan tersuspensi dan nilai turbidity yang belum memenuhi spesifikasi pada PT. Nippon Shokubai Indonesia. Padatan tersuspensi dapat membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat pemanas, dll. Untuk menangani hal tersebut PT Nippon Shokubai Indonesai memiliki unit pengolahan air yaitu filter water dan demineralized water. A. Jenis Filter Water Pada proses penghilangan padatan tersuspensi digunakan filter water dengan tipe pressure filter yang disebut dual filter. Tekanan yang diberikan sebesar 3,3 Kg/cm2G, sebagai medianya menggunakan dua pompa tetapi dalam keadaan normal yang running hanya satu sedangkan yang satunya stand-by. Dalam dual filter tersusun atas karbon aktif, pasir, dan gravel. B. Fungsi dan Tujuan Dual filter berfungsi untuk merubah industrial water (IW) menjadi filtered water (FW). Dalam dual filter terdapat karbon aktif yang berfungsi untuk mengadsorb padatan tersuspensi dan menangkap klorin yang dapat mengoksidasi resin pada demineralized water unit sedangkan padatan tersuspensi yang tidak teabsorb oleh karbon aktif ditangkap oleh pasir. Proses filtrasi bertujuan untuk menahan zat-zat tersuspensi ( suspended matter) dalam suatu fluida dengan cara melewatkan fluida tersebut melalui suatu lapisan berpori yaitu karbon aktif dan sand C. Peralatan pada Unit Filtrasi Unit filtasi merupakan kumpulan peralatan yang tergabung dalam proses produksi filtered water. Peralatan tersebut yaitu : 1. Dual filter 2. Alum dozing tank 3. Alum dozing pump 4. NaClO dozing tank 5. NaClO dozing pump 6. Backwash pump 7. Air backwash pump. Spesifikasi peralatan diatas: Nama alat : Dual filter Fungsi : Menahan padatan tersuspensi dari fluida Inside Diameter : 3000 mm Volume : 22.6 m3 Design Temp. : 40oC Design Press. : 6 Kg/cm2 Pneumatik Test : 7.5 Kg/cm2 Nama alat : Alum Dozing Tank Fungsi : Tempat menampung Al2(SO4)3 4% Volume : 200 Kg (1% volume tank = 9,05 Kg) Material : Fiber Nama alat : Alum Dozing Pump Fungsi : Untuk meninjeksikan alum ke line bersama industrial water dan NaClO. Type : Stroke Pressure : 3,5 Kg/cm2 Prinsip kerja : Penyempitan Ruang Nama alat : NaClO Dozing Tank Fungsi : Tempat menampung NaClO 10% Volume : 1,3 m3 (=1.456 Kg) Material : PVC Nama alat : NaClO Dozing Pump Fungsi : Untuk meninjeksikan NaClO . Type : Stroke Pressure : 3,5 Kg/cm2 Prinsip kerja : Penyempitan Ruang Nama alat : Backwash Pump Fungsi : Untuk mentransfer air dari filter water tank ke dual filter melalui bottom ketika backwash Type : Centrifugal Prinsip kerja : Gaya sentrifugal Nama alat : Air Backwash Blower Fungsi : Untuk air mix agar padatan tersuspensi yang menempel pada karbon aktif dapat terlepas. Type : Centrifugal Prinsip kerja : Gaya sentrifugal E. Prinsip kerja dual filter Air dari raw water tank dipompakan ke dalam dual filter melalui bagian top. Bersamaan dengan feed dual filter diinjeksikan bahan kimia yaitu alum dan NaClO sebagai koagulan dan disinfektan. Dengan penambahan bahan kimia, padatan tersuspensi dan partikel lain akan membentuk gumpalan-gumpalan (floc) yang kemudian akan diadsorb oleh karbon aktif dan pasir. Selain iyu karbon aktif dapat menangkap Cl2 sehingga FW di PT NSI free klorin. Hasil penyaringan keluar melalui bottom dan disimpan di filter water tank dengan kapasitas 500 m3. kerja dari dual filter sequence dengan indikasi level water tank. Dual filter akan servus ketika levelnya 400 m3 dan stand-by ketika mencapai 450 m3. filter water digunakan untuk plant cleaning, sanitary, dan sebagai feed demin unit. Selama normal operasi padatan tersuspensi terakumulasi dalam media penyaring, yang mengakibatkan kinerja dual filter tidak maksimal. Untuk membersihkan media penyaring dan mengembalikan performance dual filter maka diperlukan backwash. Backwash dilakukan dengan cara menutup feed dual filter, kemudian filter water dari tangki dialirkan dari bawah dual filter yang bertujuan untuk membawa keluar padatan tersuspensi dan kotoran yang telah teadsorb oleh karbon aktif dan pasir. Selain itu udara dari luar dimasukkan pada begian tengah dual filter dengan menggunakan blower yang berfungsi untuk bubbling atau pengdukan. Sehingga padatan tersuspensi yang menempel pada karbon aktif akan terlepas dan ikut keluar bersama filter water ( backwash water) yang kemudian overflow dan menuju ke netralizion pit dengan air limbah dari demineralize unit untuk dinetralkan. F. Operasi Dual Filter 1. Kapasitas produksi § Rate Capacity : 67 m3/hour x 1 Cycle § Cycling Capacity : 730 m3/hour x 2 Cycle/day 2. Kondisi Operasi § Service : 11 Hour/Cycle § Backwash : 1 Hour/Cycle 3. Lay Out Media Penyaring a. Carbon Aktif § Volume : 5 m3 § Diameter : 0.5-1.7 mm § Tinggi : 710 mm b. Sand ( pasir) § Volume : 3 m3 § Diameter : 0.6 mm § Tinggi : 426 mm c. Gravel (Support) § Diamater : 2-20 mm § Tinggi : 1150 mm 4. Pengoperasian Shutt Of Valve D A IW NEUTRALIZATION PIT E BLOWER F B NEUTRALIZATION PIT FW TANK C FW Shut off valve yang terbuka pada saat : § Service : A dan B § Backwash : C dan D § Air mixing : E dan D § Drain : F dan D § Idle :D § Rinse : A dan F 5. Tahapan Backwash a. Backwash I : 60 sec b. Drain : 600 sec c. Air mixing : 300 sec d. Backwash II : 30 sec e. Idle I : 30 sec f. Backwash III : 900 sec g. Idle II : 240 sec h. Rinse : 600 sec Keterangan : 1. Backwash : Untuk menghilangkan kotoran yang terperangkap dalam lapisan filter 2. Drain : Mengeringkan filter sebelum dilakukan air mixing 3. Air mixing : Melepaskan impurities yang masih terperangkap dalam lapisan filter 4. Idle : Mengendapkan kembi lapisan filter kesusunan semula 5. Rinse : Membuang impurities sisa backwash agar tidak terbawa ke filter 2. 6 KATION EXCHANGER DAN ANION EXCHANGER Air dalam penggunaannya di dalam proses industri harus memenuhi syarat-syarat supaya air tersebut dapat digunakan, yaitu air tersebut harus melalui beberapa pengolahan terlebih dahulu, biasanya dalam industri kimia pengolahan air dibagi menjadi beberapa proses pengolahan, yaitu : q Pengolaahan External Proses pengolahan secara external untuk memperoleh kualitas air yang sseuai dengan persyaratan tertentu terdiri atas berbagai jenis, disesuaikan dengan tujuan pemggunaan air tersebut. Proses pengolahan air secara external digunakan untuk mengolah impurities tertentu dan pengolahan air secara external ini dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu : o Pengolahan awal/primer Pengolahan primer bertujuan untuk menghilangkan zat-zat pengotor berukuran besar dan zat-zat padat tersuspensi. Proses ini umumnya di gunakan untuk mmemperoleh kualifikasi air pendingin atau sebagai proses awal untuk penyediaan air dengan kualitas yang lebih tinggi. Pengolahan air secara primer di PT. Nippon Shokubai Indonesia adalah pada dual filter water unit. o Pengolahan sekunder Pada tahap ini air yang telah bebas dari padatan tersuspensi mengalami proses lebih lanjut untuk menghilangkan padatan terlarut dan gas terlarut. Pengolahan air secara sekunder di PT. Nippon Shokubai Indonesia adalah pada demineralization water unit. q Pengolahan Internal Pengolahan air secara internal adalah proses penambahan suatu atau beberapa bahan kimia ke dalam air yang akan digunakan untuk proses maupun pendukung proses. Masalah-masalah umum yang membutuhkan pengolahan internal adalah o Masalah korosi Untuk menangani masalah korosi, PT, Nippon Shokubai Indonesia menggunaakan bahan kimia Kurilex L-107. o Masalah kerak Untuk menangani masalah kerak, PT, Nippon Shokubai Indonesia menggunaakan bahan kimia Polycrin A-491. q Desalinisasi adalah proses pengurangan kandungan mineral air. Desalinisasi digunakan jika sumber air yang akan digunakan sebagai air proses atau air minum banyak mengandung mineral, sementara sumber air lain sangat terbatas. Dalam proses pengolahan air di PT. Nippon Shokubai Indonesia tidak ada proses desalinisasi, karena air yang digunakan berasal dari PT. Krakatau Tirta Industri, dimana air tersebut kandungan mineralnya sangat sedikit. Secara umum proses pengolahan air di PT. Nippon Shokubai Indonesia adalah sebagai berikut PT. KRAKATAU TIRTA INDUSTRI INDUSTRIAL WATER (IW) DUAL FILTER UNIT FILTERED WATER (FW) DEMINERALIZATION UNIT POLISH WATER (PW) Demineralizer unit mempunyai peranan penting sebagai unit utilitas antara lain : 1. Fungsi q Kation Exchanger Menukar ion-ion pengotor positif dalam air dengan ion hydrogen yang diikat oleh resin. q Anion Exchanger Menukar ion-ion pengotor negatif dalam air dengan ion hydroksida yang diikat oleh resin. 2. Kondisi Alat q Kation Exchanger - Volume : 10.4 m3 - Design Pressure : 6 Kg/cm2G - Design Temperatur : 40oC - Pneumatic Test : 7.5 Kg/cm2G - Built : 1997-7 q Anion Exchanger - Volume : 10.4 m3 - Design Pressure : 6 Kg/cm2G - Design Temperatur : 40oC - Pneumatic Test : 7.5 Kg/cm2G - Built : 1997-7 3. Prinsip Pertukaran Ion Pertukaran ion adalah sebuah proses kimia. Pada proses tersebut senyawa yang tidak larut, dalam hal ini adalah resin, menerima ion positif atau negatif tertentu dari larutan (air yang masih mengandung zat-zat terlarut) dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yang sama. Jika ion yang dipertukarkan berupa ion-ion positif, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa ion-ion negatif, maka resin tersebut dinamakan resin penukar anion. Pada saat service terjadi reaksi kimia sebagai berikut : Kation exchanger : R-H + Ca2+ Mg2+ Na+ HCO3SO42Cl- ® R- R- HCO3SO42Cl- Ca2+ Mg2+ Na+ + Anion exchanger : R-OH + H2CO3 H2SO4 HCl ® +H2O Pada saat regenerasi terjadi reaksi kimia sebagai berikut : Kation exchanger : HCl + R- Ca2+ Mg2+ Na+ ® R-H ® R-OH + Na- + Ca2+ Mg2+ Na+ - Cl Anion exchanger : NaOH+ R- HCO3SO42Cl- HCO3SO42Cl- H2CO3 H2SO4 HCl 4. Operasi Alat Kation exchanger dan anion exchanger merupakan peralatan yang terdapat dalam demineralisation water unit. Adapun operasi dari unit ini adalah sebagai berikut : q Backwash Selama air melalui ion exchenger selama tahapan service. Padatan yang terlarut akan terakumulasi terutama di permukaan bed resin. Pada tahapan backwash, bagian atas resin akan di cuci dengan aliran air yang menuju ke atas. Air yang digunakan untuk backwash didistribusikan dari center collector. q Cation exchanger Anion exchanger Waktu 15 menit 15 menit Flow rate 50.5 m3/jam 30.3 m3/jam Chemical measuring Dalam persiapan untuk tahapan penamban bahan kimia, ketika tahapan backwash dimulai, HCl 32% (untuk kation exchanger) dan NaOH 48% (untuk anion exchanger) harus dipersiapkan di masing-masing measuring tank. Waktu q Cation exchanger Anion exchanger 10 menit 15 menit Idle Tahapan ini untuk mengatasi resin yang fluidiz ketika backwash. Waktu q Cation exchanger Anion exchanger 5 menit 10 menit Water Injection Tahapan ini untuk mempererat lapisan resin untuk mencegah pengapungan pada tahapan selanjutnya Cation exchanger Anion exchanger Waktu 2 menit 2 menit Flow rate 5.1 m3/jam 5.6 m3/jam q Pre-Heat (Anion Exchanger) NaOH sebelum digunakan untuk regenerasi resin harus dipanaskan terlebih dahulu, agar bias bekerja secara efektif. Anion exchanger q Waktu 6 menit Flow rate 5.6 m3/jam Suhu 50oC Chemical Injection Penambahan bahan kimia bertujuan untuk regenerasi resin. Resin kation dalam regenerasinya ditambahkan 32%HCl dan resin anion ditambahkan 48% NaOH. Bahan kimia ini diinjeksikan dari under collector. Cation exchanger Anion exchanger 25 menit 40 menit Waktu Up Flow rate q : 17.2 m3/jam Up : 18.5 m3/jam (PW) (PW) Down : 5.1 m3/jam Down : 5.6 m3/jam (FW) (FW) Displacement Tujuan tahapan ini adalah untuk memindahkan sisa HCl (kation exchanger) dan NaOH (anion exchanger) yang tiggal di bed resin kation atau anion. Supaya penggunaan bahan kimia efektif air yang digunakan untuk tahapan ini diinjeksikan dari arah yang sama dengan penginjeksian bahan kimia. Cation exchanger Anion exchanger 24 menit 21 menit Waktu Up Flow rate : 16 m3/jam (PW) Up : 18.3 m3/jam (PW) 3 Down : 5.1 m /jam Down : 5.6 m3/jam (FW) (FW) q Rinse Tujuan tahapan ini untuk mencuci bersih sisa regeneran. Tahapan ini menggunakan filtered water. q Cation exchanger Anion exchanger Waktu 4 menit 4 menit Flow rate 64 m3/jam 64 m3/jam Recycle Tujuan tahapan ini untuk membilas demineralizer unit. q Cation exchanger Anion exchanger Waktu 10 menit 10 menit Flow rate 50 m3/jam 50 m3/jam Service Setelah proses regenerasi selesai. Unit ini akan service secara otomatis. Cation exchanger Anion exchanger Waktu 10 jam 10 jam Flow rate 64 m3/jam 64 m3/jam Demineralization water unit akan melkukan back wash secara otomatis setelah menghasilkan polish water sebanyak 640 m3, dan akan melkukan whole back wash secara otomatis setelah menghasilkan polish water sebanyak 76,800 m3. Demineralization water unit akan melakukan service secara otomatis jika level di polish water tank 350 m3 dan akan stand-by jika level di polish water tank 400 m3. Limbah cair dari demineralizer unit akan disalurkan menuju unit pengolah limbah secara berkala sesuai dengan kondisi level di demineralizer unit. Adapun parameter yang diukur untuk limbah cair dari unit utilitas ini meliputi tingkat kekeruhan, tingkat keasaman dan kekentalan. Di bawah ini adalah gambar dari bagian unit demineralizer unit : Gambar 2.1 Kation Exchanger Gambar 2.2 Anion Exchanger 2.7 Limbah Cair Limbah cair yang dihasilkan PT. Nippon Shokubai Indonesia diolah pada unit Waste Water Treatment (WWT). Limbah yang diolah pada WWT terdiri dari dua macam, yaitu: waste water dan waste oil. Waste water berasal dari proses AA, EA, BA, 2-EHA dan dari cleaning. Sebagian process waste water diolah di unit Nippon Shokubai Liquid phase Catalytic incinerator system (NSLC) dengan kandungan COD dikontrol pada 20000-30000 ppm. Process waste water yang tidak diolah di unit NSLC dimasukkan ke unit Waste Liquid Incinerator System (WLIS). Process waste water yang diolah di WLIS memiliki kandungan COD lebih dari 30000 ppm. Cleaning water diolah dalam unit WLIS. Waste oil dihasilkan dari proses CAA, HPAA, EA, BA, dan 2-EHA. Waste oil diolah di unit WLIS sekaligus berfungsi sebagai bahan bakar untuk membakar waste water. Fuel oil digunakan sebagian bahan bakar pengganti waste oil jika ada plant yang tidak sedang berjalan.Waste oil dari proses AA dan HPAA ditambahkan dengan metanol sebagai pengencer (diluter) untuk mencegah terjadinya clogging dalam pipe line menuju unit WLIS. Selain dihasilkan dari proses, waste oil juga berasal dari bekas perawatan Machinery. Waste water yang telah diolah di unit WLIS dan NSLC akan ditampung dalam tangki netralisasi untuk mengontrol pH, turbiditas, TDS sebelum dibuang keluar. Pengontolan pH di tangki netralisasi dilakukan dengan menambahkan larutan NaOH atau HCl begantung pada pH campuran treated water dari WLIS dan NSLC. BAB III. TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH 3.1 Latar Belakang Untuk mencapai kinerja terbaik dalam menciptakan dan memelihara suatu lingkungan kerja yang aman dan sehat maka sebuah perusahaan harus memiliki komitmen yang kuat dalam Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3). Komitmen ini biasanya diwujudkan dalam sebuah surat kebijakan yang ditandatangani oleh Pimpinan Tertinggi Perusahaan ( Presdir), yaitu : berkeyakinan bahwa pelaksanaan program lingkungan hidup kesehatan dan keselamatan kerja (LHK3) yang baik akan menuju pengelolaan usaha yang efesien dan menguntungkan serta selaras dengan lingkungan. Dengan bekal konsep Tekhno Amenity perusahaan-perusahaan petrokimia bertekad untuk mengelola LHK sebagai bagian usaha yang terbaru dengan cara sebagai berikut : • Bersungguh-sungguh mentaati setiap peraturan LHK3 dari pemerintah dan ketentuan lainnya. • Mengkaji ulang serta melaksanakan program dan mencapai sasaran LHK3 secara berkesinambungan untuk memperbaiki system pengelolaan lingkungan dan kinerjanya. • Berusaha keras secara bertahap untuk mengurangi emisi pada lingkungan dan limbah yang dihasilkan. • Memelihara kondisi kerja yang aman, sehat dan ramah lingkungan. Selain memperhatikan keselamatan dan kesehatan pekerja, setiap perusahaan harus memperhatikan lingkungan sekitarnya. Terutama dalam penanganan limbah yang dihasilkannya. Berdasarkan peraturan pemerintah setiap perusahaan diwajibkan: Ø Mengolah limbah yang dihasilkan Ø Menyimpan sementara limbah tersebut tidak lebih dari 90 hari Ø Memiliki tempat penyimpanan limbah sementara yang telah diakui oleh Kementrian Lingkungan Hidup. Ø Membuat laporan kepada Kementrian Lingkungan Hidup setiap 6 bulan sekali. 3.2 Jenis- Jenis Limbah Sebagai akibat dari kegiatan proses produksi dalam suatu industri petrokimia, tentu akan ada limbah yang dihasilkan. Limbah-limbah ini memerlukan pengolahan dalam suatu unit pengolah limbah. Sebagai contoh dari jenis- jenis limbah yang terdapat pada PT. Nippon Shokubai antara lain : 1. Limbah Padat Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki oleh limbah padat dapat dibagi menjadi : a. Hazardaos Waste (Limbah B3) Limbah yang tergolong B3 sesuai undang-undang akan disimpan sementara dan kemudian akan dikirim ke PPLI di Bogor. b.General Waste (Limbah Umum) Limbah Umum adalah limbah yang bersumber dari semua kegiatan pabrik kecuali produksi dan memiliki sifat tidak berbahaya bagi lingkungan. 2.Gas a.Gas Emisi Gas emisi dihasilkan dari : -WLIS ( Waste Liquid Incineration System) adalah unit pengolahan limbah cair dengan cara dibakar di incinerator. -LC (Liquid Catalitic) adalah unit pengolahan limbah dengan menggunakan katalis. -Boiler Boiler ialah suatu pesawat dibuat guna menghasilkan uap atau steam yang dipergunakan di luar pesawatnya. Bahan bakar yang berdasarkan pertimbangan teknis ekonomis dapat dibakar untuk menghasilkan panas dalam mesin-mesin industri disebut dengan bahan bakar. Pembakaran merupakan suatu proses reaksi kimia antara unsurunsur bahan bakar dengan oksigen disertai pelepasan panas dengan temperature tinggi. Setiap jenis bahan bakar mempunyai nilai pembakaran yang berbeda dan kandungan unsur-unsur atau komponen-komponen yang terkandung di dalamnya juga berbeda, sehingga dimungkinkan pada suatu jenis bahan bakar dapat terjadi pembakaran sempurna dan pada jenis lainnya terjadi pembakaran yang tidak sempurna, tetapi hal ini tidak mutlak karena ada beberapa faktor yang mempengaruhinya.Pembakaran yang tidak sempurna mengakibatkan bahan bakar tidak mampu memberikan energi panas yang dibutuhkan dan juga akan menimbulkan polusi udara sehingga membutuhkan pengaturan dalam hal unsur buangnya melalui stack yang terdapat pada sistem boiler ini. -Waste Gas Catalitic Inceneration System (WGCIS). b.Odor / Bau Pemantauan bau dilakukan dilakukan di area lapangan pabrik dan di tempat kerja karyawan. 3.Limbah Cair adalah limbah yang dihasilkan dari pengolah limbah WLIS, oil separator dan demin water. Sebelum dibuang pada limbah ini dilakukan pemeriksaan konsentrasi, PH dan Variabel lain sampai limbah ini tidak mencemari lingkungan. 4.Noise / Kebisingan Pemantauan tingkat kebisingan dilakukan dilakukan di area lapangan pabrik dan di tempat dimana karyawan bekerja. 3.3 Landasan Teori Untuk mengolah limbah cair dengan cara pembakaran diperlukan teknologi dan peralatan yang mendukung dalam kelancaran operasionalnnya. Berikut ini adalah landasan teori dalam pembakaran : DESTILLATION ILLUSTRATION LIQUID PREPARATION BOILING CHARGE CONDENSING COOLING SYSTEM NONVOLATILE LIQUID CWS VESSEL VESSEL SUPPORT CWS VOLATILE LIQUID FUEL TANK BURNER 3.3.1 Panas Pembakaran Dalam persamaan neraca energi berlaku : Q = ∆ H (Rumus 1- Hand Book of Process of WLIS) Begitu pula untuk sistem tertutup : P tetap : q = ∆ H (Rumus 2-Hand Book of Process of WLIS) V tetap : q = ∆ U (Rumus 3-Hand Book of Process of WLIS) Bila proses perubahan tersebut diikuti dengan reaksi kimia, q disebut panas reaksi, bila reaksinya berupa pembakaran, q disebut panas pembakaran. Proses pembakaran umumnya berlangsung pada tekanan tetap, jadi : Q = - (Hproduk – Hreaktan) Q = - ∆HC Panas pembakaran adalah panas yang dilepas selama terjadi proses pembakaran, yang besarnya dapat dihitung dari perubahan entalpi reaktan ke produk. Panas pembakaran yang dilepas pada temperature 25oC disebut panas pembakaran standar. Beberapa harga panas pembakaran adalah sebagai berikut : Panas Pembakaran Standar T = 25oC, P = 1 atm, H2O hasil =cairan Bahan Bakar Reaksi -∆HC kcal/mol Carbon C + O2 → CO2 94.5 Metan CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 212.8 Hydrogen H2 + 1/2O2 → H2O 68.3 Etana C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2 372.8 Propana C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 530.6 Butana C4H10 + 13/2O2 → 4CO2 + 5H2O 688.0 Asetilen C2H2 + 3O2 → 2CO2 + H2O 310.6 Etilen Propilen C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O C3H6 + 9/2O2 → 3CO2 + 3H2O 337.2 492.0 Tabel PanasPembakaran- Hand Book of Process of WLIS Berdasarkan bentuk H2O hasil pembakaran, panas pembakaran ada 2 macam: a. Panas pembakaran rendah (Lower Heating Value), untuk hasil pembakaran H2O berupa uap air. b. Panas pembakaran tinggi (Higher Heating Value), untuk hasil pembakaran H2O berupa cairan air. Contoh : CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O(cair) ; q1 = 212.8 kcal/mol CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O(uap) ; q2 = 193.8 kcal/mol Dimana (q1 – q2) = jumlah panas penguapan air = 9.5 kcal/mol H2O 3.3.2 Pengaruh Temperature Terhadap Panas Pembakaran Pembakaran kenyataannya tidak dilakukan pada temperature 25oC, tetapi pada temperature pembakaran itu sendiri. Biasanya temperature hasil pembakaran sama dengan temperature pada saat pembakaran, sedang temperature reaktan masuk adalah temperature kamar. Bahan Bakar TR → Pembakaran pada TP → Hasil Pembakaran TP Panas pembakaran keadaan ini dapat dihitung dengan memasukkan entalpi sensible bahan bakar ∆HR dan entalpi sensible hasil pembakaran ∆HP : ∆HR = nRCpR (TR – 298K) = nR CpRdT ∆HP = nPCpP (TP – 298K) = nP CpPdT Dimana : nR dan nP adalah jumlah mol reaktan dan produk Temperature standar = 25oC = 298K = 537oR Kapasitas panas Cp dari campuran gas-gas dihitung dari : Cpcampuran = YiCpi 3.3.3 Temperature Nyala Bila jumlah panas yang diambil dari sistem pembakaran ditentukan, maka temperature nyala saat pembakaran dapat dihitung. Bila panas tidak ada yang keluar dari sistem, maka temperature sistem mencapai maksimum yang disebut temperature nyala adiabatis. 3.3.4. Pengaruh Zat Inert Zat inert tidak ikut dalam reaksi pembakaran, tetapi terlihat dalam neraca energi baik dalam ∆HR maupun ∆HP. Bila salah satu reaktan jumlahnya berlebihan, inipun dapat dianggap reaktan. 3.4 Perpindahan Panas Perpindahan panas (heat transfer) memainkan peranan yang sangat penting dalam operasi di PT. Nippon Shokubai Indonesia. Pemahaman atas prinsip-prinsip perpindahan panas dan penerapannya akan menentukan keberhasilan usaha PT. Nippon Shokubai Indonesia dalam melangsungkan suatu proses yang melibatkan pertukaran energi panas seperti pemanasan, pendinginan, pengubahan fase, proses-proses pemisahan/pemurnian dengan panas, maupun pada waste water treatment. Heat transfer adalah perpindahan panas dari satu benda ke benda lain atau dari satu tempat ke tempat yang lain pada benda yang sama. Energi panas berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain sebagai hasil dari perbedaan temperatur (temperatur difference), bila tidak ada perbedaan temperatur maka tidak akan ada perpindahan panas. Hukum ke nol termodinamika mengatakan: “ jika suhu sistem A dan B sama, dan jika suhu sistem B dan C sama, maka tidak akan ada panas yang berpindah dari A ke C bila keduanya dikontakkan“. Perbedaan suhulah yang mendorong terjadinya proses perpindahan panas, sehingga perbedaan suhu disebut dengan driving force (gaya pendorong). 3.5 Water Treatment (Pengolahan Air) Water treatment adalah salah satu unit pendukung utama dalam proses kegiatan industri. Air dalam kegiatan industri khususnya industri petrokimia dipergunakan untuk berbagai keperluan, diantaranya : 1) Sistem pemadam kebakaran 2) System pendingin (cooling water system ) 3) Pembuatan steam (boiler feed water ) 4) Cleaning 5) Sanitari Air yang berasal dari alam tidak bisa langsung digunakan untuk keperluan industri karena masih mengandung zat-zat pengotor (impurities) yang terdiri dari Padatan Terlarut (Dissolve Solid), Padatan Tersuspensi (Suspended Solid), dan Gas terlarut. Impurities tersebut dapat menyebabkan kerusakan material ataupun menghambat proses, oleh karena itu diperlukan adanya pengolahan pada air tersebut sehingga memenuhi persyaratan kualitas air yang digunakan dalam industri sesuai dengan tujuan penggunaan air tersebut. Water treatment di PT. Nippon Shokubai Indonesia terdiri dari tiga bagian, yaitu: 3.5.1 Industrial Water PT. Nippon Shokubai Indonesia mendapatkan Industrial Water Dari PT. Krakatau Tongkang Industri sebanyak 100 m3 / h yang disuplai melalui pipa bawah tanah dan di simpan dalam tangki yang berkapasitas 1000 m3. Industrial Water di perusahaan ini digunakan untuk pemadam api (fire fighting) dan juga digunakan untuk quensher pada unit pengolahan limbah (WWT). 3.5.2 Cooling Water Cooling water merupakan unit penunjang yang penting untuk kestabilan dan kelangsungan jalannya proses produksi. Di PT Nippon Shokubai Indonesia cooling water dipergunakan sebagai media pendingin pada beberapa equipment seperti pada kondensor yang berfungsi untuk mengkondensasi fase gas menjadi fase liquid di kolom-kolom distilasi dan di refrigerator, untuk proses cooling down pada reaktor jacket di ester acrylate plant pada saat shut down , dan untuk cooling pump di seluruh area proses dan utilitas. Namun pada brine system,terdapat perbedaan fungsi, cooling water tidak digunakan sebagai cooling namun sebagai pemanas bagi brine water yang akan digunakan pada propylene evaporator. Cooling water system di PT Nippon Shokubai Indonesia menggunakan sistem tertutup (closed loop system) yang tersirkulasi secara kontinyu. Sistem ini memungkinkan tidak adanya pengurangan kuantitas dari cooling water yang diakibatkan oleh penguapan. Sebagai support bagi pendistribusian cooling water, cooling water system dilengkapi dengan peralatan penunjang yang penting, antara lain : heat exchanger, pompa, chemical injection tank dan expansion tank. Pompa berfungsi mengirimkan cooling water ke respective yard. Pompa yang terpasang dicooling water system berjumlah tiga buah dimana dua buah pompa melakukan servis dan satu buah pompa stand by sebagai back up. Heat exchanger di cooling water system berfungsi untuk mendinginkan cooling water yang telah melakukan kerja dengan media pendingin berupa sea water. Heat exchanger yang digunakan ialah tipe plate heat exchanger dengan sistem aliran yaitu counter current. Plate heat exchanger yang ada di cooling water system berjumlah empat buah dimana dalam kondisi operasi hanya tiga buah heat exchanger yang melakukan servis. Expansion tank merupakan vessel yang berisi polish water sebanyak 70 % volume tangki dan juga nitrogen (N2). Tangki ini berfungsi untuk menjaga tekanan pada lines dan juga sebagai make-up water pada cooling water system. Sedangkan chemical injection tang memiliki fungsi sebagai tempat penambahan chemical yang akan dimasukan kedalam main lines cooling water system. Dalam cooling water system terdapat sumber yang dapat mengganggu pendistribusian cooling water. Gangguan yang sering timbul ialah korosi, scaling, dan biological fouling. Gangguan tersebut dapat merusak sistem perpiaan dan juga dapat mengurangi efisiensi dari transfer panas. Untuk pencegahannya maka perlu ditambahkan chemical yang diinjeksikan pada cooling water. Untuk pencegahan korosi digunakan kurilex dan untuk pencegahan scaling digunakn kurita. Pada bagian sebelumnya telah disebutkan bahwa sebagai media pendingin bagi cooling water yang telah melakukan kerja transfer panas maka digunakan air laut (sea water). Sea water disuplay dari PT TPI menuju ke PT Nippon Shokubai Indonesia dengan menggunalan rubber lines untuk mencegah timbulnya korosi pada jalur perpipaan. Sistem sirkulasinya berupa once through system. Jadi, setelah sea water digunakan untuk mendinginkan cooling water di dalam heat exchanger maka sea water return langsung dibuang kembali ke laut. Cooling water supply dipompakan ke respective yard dan digunakan sebagai media pendingin dan sebagai media kondensasi. Di respective yard cooling water menyerap panas pada kondensor atau equipment lainnya. Cooling water yang telah menyerap panas dari respective yard kemudian akan dikembalikan lagi menuju plate heat exchanger yang disebut cooling water return. Di plate heat exchanger, cooling water yang telah mengalami kenaikan temperatur akan melakukan indirect contact dengan sea water supply yang memiliki suhu lebuh rendah sehingga terjadi perpindahan panas yang menyebabkan sea water mengalami kenaikan suhu. Setelah menyerap panas dari cooling water sea water dikembalikan lagi ke laut sebagai sea water return. Cooling water return yang keluar dari respective area akan mengalami kenaikan temperatur sehingga terjadi pemuaian pada cooling water, hal ini dapat menyebabkan ekspansi yang menimbulkan kenaikan pressure dimana peningkatan pressure dapat mengganggu sistem. Maka untuk me-reduce kenaikan pressure cooling water system di lengkapi dengan exspansion tank. Tekanan berlebih akibat pemuaian tersebut akan dipurging ke atmosfer sehingga pressure di dalam sistem sesuai setting point : Cooling water sistem basis desain data : Cooling Water Flowrate : 4400 m3/h Sea Water Flowrate : 5400 m3/h Discharge Pressure Pump : 5.2 Kg/cm2 CWS Temperature : 28 oC CWR Temperature : 31 oC SWS Temperature : 29 oC SWR Temperature : 35 oC 3.6 Boiler Water Sebagai Penghasil Steam Proses produksi di industri petrokimia tidak terlepas dari dukungan adanya steam sebagai pensuplai kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam proses produksii. PT. Nippon Shokubai Indonesia memiliki pembangkit steam yang terdiri dari sebuah main boiler dan tiga buah waste heat boiler. Main boiler menggunakan bahan bakar fuel oil untuk berlangsungnya proses pembangkit steam. Sedangkan di waste heat boiler tidak menggunakan bahan bakar seperti fuel oil, melainkan dengan memanfaatkan panas dari reaksi pada unit proses produksi. Steam digunakan untuk keperluan di reboiler, reactor jacket, film evaporator dan bisa juga pada heat exchanger. Steam ini diproduksi oleh main boiler dan juga waste heat boiler. Peralatan yang terdapat dalam boiler unit: 1. Boiler 5. Deaerator 2. Blower 6. HPW Tank & Pump 3. Economizer 7. Chemical Tank & Pump 4. Stack 8. Fuel Oil Tank & Pump Composisi dalam pembuatan steam adalah sebagai berikut: 1. Boiler Feed Water ( BFW ) 2. Fuel Oil 3. LPG 4. PA ( Plant Air ) 5. Udara 6. Zat kimia Untuk mencegah Scalling dan Korosi yang mungkin timbul: Alcon 14, oxinon M-201 & oxinon H-104 Seperti halnya boiler di perusahaan lain, bahwa tekanan yang dihasilkan olah main boiler merupakan tekanan tinggi dengan menggunakan fuel dan oksigen sebagai burner. Tekanan yang dihasilkan adalah 31 kg/cm2 dengan kapasitas maximum 35 ton/jam, kapasitas yang cukup besar ini menjadi pemasok utama steam bagi kebutuhan proses produksi. Pada gambar dibawah ini menunjukkan suatu boiler terdiri atas dua system yang terpisah. Satu sistem adalah steam water sistem yang biasa disebut sebagai sisi air dari boiler, pada system tersebut air dimasukkan, selanjutnya memperoleh panas yang dikirim melalui suatu logam padat penghalkang dipanaskan, berubah menjadi steam dan meninggalkan system dalam bentuk steam. Sistem yang lain adalah fuel-Air Flue gas ( bahan bakar- udara- gas buang ) yang biasa disebut Fire side of Boiler ( sisi pembakaran dari boiler ) sisi ini menyediakan panas yang dikirim ke air. Input untuk ini adalah fuel ( bahan bakar ) dan udara yang diperlukan untuk membakar bahan bakar. Pada system ini bahan bakar dan udara dicampur, dinyalakan dalam dapur. Hasilnya pembakaran yang permukaan pemindah panas dalam bentuk “water- steam circulating tubes ( pipa yang berisi air steam yang bersirkulasi ). Tube/pipa-pipa ini menerima panas radiasi dari flame ( lidah api ) selanjutnya panas yang diterima oleh dinding pipa dipindahkan “water side system” ( sisi air ). Gas yang dihasilkan dari pembakaran disebut sebagai flue gas ( gas buang ). Gas buang ini meninggalkan furnace ( dapur ) melalui suatu alat tambahan misalnya aconomizer sehingga panas dapat termanfaatkan. Water STEAM AND WATER SYSTEM Fuel Campuran Furnace Heat Bahan ( dapur ) Transfer Bakar dan Udara Stem Blow down Flue Gas ( Gas Buang ) 3.6.1 Waste Heat Boiler Waste heat boiler merupakan jenis boiler yang sangat bermanfaat sekaligus menjadi solusi dalam pemanfaatan energi sehingga lebih optimal terpakai. Energi thermal yang berasal dari proses dimanfaatkan sebagai media pemanas bagi BFW sehingga dapt menjadikan Steam yang mempunyai potensi yang sama dengan main boiler, tetapi tergantung panas sisa yang diberikan dari prose itu sendiri. Terdapat tiga jenis waste heat boiler: 1.Waste Heat Boiler AE-1003 Jenis boiler ini memanfaatkan panas dari gas Acrilic acid yang memiliki temperatur yang cukup tinggi dan mampu menghasilkan steam bertekanan sedang yaitu 6,5 kg/cm2G. Gas Panas Masuk Steam Gas Panas Keluar BFW 2. Waste heat Boiler AE- 1500A Boiler ini memanfaatkan enaergi panas pada reactor AA oksidasi dengan pamanasnya adalah Heat Transfer Salt. Garam ini berfungsi menjaga temperature pada reactor AA oksidasi dan sekaligus dapat menjadikan saturated steam dangan tekanan yang tinggi, yaitu 21 kg/cm2. Steam ini juga dijadikan auperheated steam guna penggerak turbin blower pada proses. REAKTOR HTS keluar HTS Waste Heat Boiler Steam HTS keluar HTS masuk BFW 3. Waste Heeat Boiler AE-1006B Jenis ini sama halnya waste heat boiler pada AE- 1003, tapi energi panas yang dimanfaatkan berasal dari waste gas proses. Energi thermal ini mampu menghasilkan steam dengan tekanan 6,5 kg/cm2. Gas Panas Masuk Steam Gas Panas Keluar BFW 3.6.2 Spesifikasi Peralatan Main Boiler Adapun peralatan utama yang terdapat pada unit boiler adalah: 1. Boiler Boiler Type : Water Tube Boiler Capacity : 35 ton/hr Operatioal pressure : 30 kg/cm2G Maximum pressure : 34 kg/cm2G BFW Flowrate : 6.0 ton/hr Fuel Oil Flowrate : 34 kg/hr Fungsi: Boiler digunakan untuk merubah air menjadi uap air yang memiliki tekanan tinggi guna dijadikan sebagai media pemanas. BOILER STEAM BFW FUEL OIL ATOMISE AIR 2. Economizer Temperatur in : 2500C Tenperatur out : 1800C Fungsi : Economizer digunakan untuk memanfaatkan energi panas dari sisa pembakakaran sehingga dapat meningkatkan temperature BFW sebelum masuk kedalam boiler, dan mengurangi beban kerja dari boiler itu sendiri. 3. Deaerator Pressure : 1,6 kg/cm2G Normal Level :6% HPW Oxynon H-107 Main Boiler WHB WHB WHB 4. Fuel Oil Jenis Oil : Solar Solar Suplai : 158,08 m3/h Fungsi : Bahan Bakar ini digunakan pada burner boiler sehingga diharapkan mampu memberikan energi panas yang maksimal, sehingga steam yang dihasilkan sesuai dengan yang dikehendaki. 5. Plant Air Fungsi : Plant Air digunakan sebagai pembantu proses pembakaran sehingga dapat dirasionalisasikan dengan fuel oil. Hal ini tentunya berkaitan dengan segi tiga api. 6. Chemical Tank & Pump Type for chemical : Oxynon M-201 Alcon 146 Fungsi ; Bahan kimia oxynon M-201 berfungsi sebagai anit korosi dan alcon 146 digunakan untuk anti scalling. 3.6.3 Dasar Pengoperasian Boiler Air demin yang mana diproduksi pada demin unit ditransfer kepada hot pure water tank sebagai air yang siap masuk ke deaerator untuk dihilangkan kandunagan oxygennya. Karena oxygen ini dapat menyebabkan korosi pada permukaan-permukaan logam sehingga proses pemanasan dapat terganggu. 2Fe + O2 Fe2 O3 ( corrosion ) Air demin dispray dari top deaerator kemudian diinjeksikan steam dari bagian bottom deaerator sehingga kandungan oxygen dari air demin dapat di absorb oleh steam. Proses ini dibantu juga oleh bahan kimia yaitu oxynon H-104 unutk menghilangkan kandungan oxygen tersebut. N2H4 + O2 N2 + 2H2O Air yang telah bebas dari kandungan oxygen ini disebut Boiler Feed Water. Boiler Feed Water kemudian ditransfer ke economizer untuk meningkatkan temperature yang berasal dari energi panas yang dihasilkan dari pembakaran.. Sehingga beban boiler tidak terlalu tinggi dan yang paling penting lagi adalah dapat menghemat biaya dalam hal penyediaan bahan bakar. Setelah mendapatkan temperature dari economizer maka BFW masuk kedalam alat utama yakni boiler. Boiler mempunyai dua drum didalamnya, diantaranya terdapat water drum dan steam drum. Water drum difungsikan sebagai holding bagi bfw ysng akan dijadikan steam kemudian steam drum digunakan untuk menampung produk steam dari boiler itu sendiri. Proses pembakaran pada boiler dikontrol dengan fuel oil pada bagian burner boiler, dan dibnatu dengan steam atomizing 9 kg/mc2 untuk proses atomizing dalam menjaga optimalisasi pembakaran. Pada proses pembakaran ini proses air disuplai oleh blower. BFW dengan suhu tinggi menjadi uap air yang memiliki tekanan sebagai media pemanans pada alat proses yang membutuhkan, uap air ini disebut dengan steam. Steam yang terbentuk ditampung pada steam drum. Panggunaannya terus bersirkulasi sesuai kebutuhan pada peralatan itu sendiri. Scalling dan korosi merupakan masalah penting yang harus diperhatikan karena dapat menggangu proses perpindahan panas yang terjadi dalam boiuler maupun laju steampada pipeline, halini dapat teratasi dengan menggunakan alcon 14 dan oxinon M201. Konduktifity pada boiler dijaga kurang dari 5µs/cm dan dalam pengontrolannya dilakukan dengan langkah yaitu continuous blow down. Tekanan keluaran steam dijaga pengontrolannya sebesar 30 kg/cm2. Sedangkan dengan steam dari superheated mejadi saturated dilakukan pada desuperheater sebagai pengaturan temperatur steam dengan menggunakan media yaitu boiler feed water pengontrolannya dilakukan khusus menggunakan temperatur control Produksi steam digunakan pada semua plant dengan komposisi yang selalu dijaga kondisinya. Dan kemudian steam yang telah digunakan akan mengalami kondensasi, steam kondensat ini akan ditampung pada steam condensate tank. Hasil ini juga akan dikirim pada hot pure water tank sebagai umpan pada deaerator sehingga memiliki temperature yang dapat dimanfaatkan kembali sebagai boiler feed water Steam yang terbentuk sebagian besar digunakan pada pemanasan reboiler baik itu pada plant acrilyc acid maupun acrylic ester, dan unit pengolah limbah. Diharapkan dengan temperatur steam yang ditentukan pada reboiler mampu menghasilkan pertukaran panas dengan semakmisimal mungkin pada peralatan heat excanger. 3.6 Teknologi Proses Pengolahan Limbah Cair PT. Nippon Shokubai Indonesia memiliki dua unit pengolahan limbah yaitu Waste Liquid Incinerator System (WLIS) dan Nippon Shokubai Liquid Catalyc (NSLC). Kedua unit pengolahan limbah tersebut telah tersertifikasi oleh pemerintah dan dikontrol secara otomatis oleh Nippon shokubai sehingga proses pengolahan limbah cair dengan system ini sangat efektif dan ramah lingkungan dengan menggunakan teknologi amienity. 3.6.1 Uraian Proses Waste Liquid Incenerator System (WLIS) Adalah unit pengolahan limbah cair dengan proses pembakaran dimana umpan air limbah dibakar langsung didalam incinerator pada suhu 9500 C sehingga zat-zat organic yang terdapat dalam air limbah akan terurai menjadi CO2 dan H2O (uap air) yang akan dibuangke atmosfir setelah melewati quencher dan ventury scrubber (alat menangkap debu). Sedangkan sisa hasil pembajkaran seperti senyawa sulfur dan oksida anorganik dengan penambahn NaOH akan membentuk Na2SO4 yang terlarut dalam air. Absorb water yang didalam quencher dipompakan ke mixing tank dengan penambahan flokulan seperti aluminium sulfat (Al2SO4) dan zat flokulan yang lainnya ( HPSA) dan (P-1000). Endapan anorganik membentuk fase padatan yang besar, fase padatan tersebut dipisahkan ke solid separation system dengan hasil akhir limbah Lumpur (waste sludge) yang kemudian dikirim ke PT PPLI. Sedangkan air buangan yang mengandung garam Na2SO4 di buang kelaut setelah PH nya di atur 6-9 Keunggulan WLIS mampu menurunkan nilai COD dari sekitar 145000 ppm menjadi < 100 ppm. Didalam proses pembakaran di incinerator menggunakan bahan bakar fuel oil dan waste oil dari fraksi berat pada pemurnian produk pada plant AA dan ester Komposisi limbah cair yang dibakar dalam unit WLIS terdiri dari: 1. Waste water A : bersumber dari unit buangan setiap proses yang berkadar COD tinggi 2. Waste water B : Bersumber dari air buangan proses pencucian yang mengandung banyak NaOH. 3. Waste oil AA dan Ester sebagai pengganti bahan bakar Prinsip pengolahan air limbah dengan WLIS adalah waste water A sebelum masuk ke incinerator dipekatkan terlebih dahulu di stripping kolom dengan menggunakan HE yang memanfaatkan panas yang berasl dari quencher sehingga menghemat bahan bakar. Cara kerja stripping kolom yaitu dengan menghembuskan udara dari luar oleh blower ke liquid yang sudah dipanaskan sehingga terjadi uap yang kemudian dimasukkan langsung kedalam incinerator. Sedangkan konsentrasinya akan dialirkan bersama dengan waste water B dan waste oil kedalam incinerator. 3.6.2 Peralatan Yang Digunakan a. Incinerator Incinerator merupakan batu tahan api yang berbentuk silinder dan dilengkapi dengan fuel burner yang terdapat di bagian atas incinerator, incinerator memiliki temperature 9500 C oleh panas pembakaran dari waste oil yang di atomizekan oleh udara kompressi dengan tekanan 7 kg/cm2 G. Konsentrat dari waste water A dan B dispraykan kedalam incinerator oleh udara yang dikabutrkan memasuki injector yang berjumlah 6 buah. Pada bahu incinerator. Elemen sulfur dari hasil pembakaran dalam air buangan dinetralisasi oleh NaOH yang berkonsentrasi 6%, laju alir NaOH dikontrol sehingga pH buangan dari quencher 7.5 gasgas hasil pembakaran bersama dengan partikel garam yang tersuspensi masuk dalam quencher b.Quencher Gas-gas hasil pembakaran yang masuk kedalam quencher diabsorb dengan menggunakan industrial water (IW). IW berfungsi untuk melarutkam oksidaoksida anorganik. Dengan cara dikontakan langsung dengan gas panas yang keluar dari quencher dimanfaatkan untuk heat exchanger di stripping column yang kemudian akan keluar menuju scrubber sedangkan partikel garam yang tersuspensi akan terlarut dalam air dan masuk kedalam unit solid separation system. c.Scrubber Di dalam scrubber gasgas yang berasal dari quencher akan diserap debunya dengan menggunakan air dan dibuang ke atmosfer setelah melalui cerobong. Level air dalam venture scrubber dikontrol 50 % air tersebut disirkulasi, sebagai pengabsorb debu dengan cara di-spraykan dan sebagian lagi ditransfer ke quencher untuk menjaga level tetap 50 %. Pada scrubber di-injeksikan chemical yaitu dispersan liquid untuk mencegah pengendapan. d.Solid Separation System Partikel garam yang terlarut dalam quencher dikirik ke unit separation system dan ditambahkan 6 % NaOH dalam mixing tank dan diatur pH-nya 8, agar mudah terbentuk endapan ketika penambahan zat koagulan tersebut sehingga zat-zat anorganik yang terdapat dalam larutan akan terkoagulasi membentuk partikel yang besar, sehingga fase padatan dapat dipisahkan oleh tickner dan di dehidrasi oleh decanter dengan hasil akhir limbah lumpur atau waste sludge. Sedangkan cairan di tickner dan decanter dikirim ke neutralization tank.Di dalam neutralization tank, pH meter dan tingkat kekeruhan dimonitoring setiap saat. Apabila ada penyimpangan, maka akan ditambahankan penetral untuk pH. Setelah sesuai dengan parameter yang ditetapkan maka cairan itu akan di salurkan melalui pipa bawah tanah menuju laut 3.6.3 Uraian Proses Nippon Shokubai Liquid Catalytic (NSLC) NSLC PROCESS Catalytic Oxidation Process Descriptions Waste Water AA & Esters Plant. COD (20,000~30,000 ppm) Treated Water COD ( < 100 ppm ) Compress Air Nippon Shokubai Liquid Catalytic System Waste Water Ester Catalytic reaction Compress Air Waste Water AA Purge Gas 260degC 75 Kg/cm2 Treated Water Adalah sebuah unit pengolahan air limbah cair dengan cara reaksi oksidasi katalitik dalam sebuah reactor packed bad dengan temperature 260 oC dan tekanan 75 Kg/cm2. Pengolahan air limbah dengan system ini bertujuan untuk menurunkan nilai COD dan menghilangkan senyawa Sox dan NOx, sehingga buangan gas emisi dari liquid gas separator tank dapat lang sung dibuang ke atmosfer. NSLC didesain utnuk mengoksidasi limbah cair dengan nilai COD 20.000 – 30.000 ppm, dan keungguan proses ini adalah tidak memerlukan bahan bakar tambahan karena panas yang keluar dari reactor dimanfaatkan untuk memanaskan umpan yang akan ke reactor oksidasi dengan menggunakan heat exchanger. Penggunaan bahan bakar diperlukan ketika start up, sebagai bahan bakar pada heat medium boiler adalah hot oil sehingga terjadi transfer panas dengan cooling water pada heat exchanger. Cooling water tersebut berfungsi untuk memanaskan reactor sampai suhunya 260oC yang disirkulasikan melalui HE dan reactor. NSLC menggunakan sebuah katalis dimana kontamionan dalam air buangan dapat dioksidasi, didekomposisi, dijernihkan hanya dalam satu step. Sistem ini tidak menerima waste water yang memiliki COD tinggi dengan kandungan alkali yang cukup besar. 3.6.4 Peralatan Yang Digunakan 1.Reaktor Reaktor yang digunakan beroperasi dalam suhu pengontrolan sekitar 260oC dengan tekanan 75 kg/cm2. Di dalam reactor terdiri dari sejumlah tube yang berisikan katalis. Katalis ini berfungsi untuk menghilangkan kandungan-kandungan zat berbahaya dalam limbah cair sebelum di salurkan ke laut. Di dalam reaktor, dengan bantuan oksigen maka terjadilah reaksi secara kontinyu untuk mengolah limbah cair. 2. Kompressor Kompressor yang digunakan berjenis reciprocating dan mempunyai 4 tingkat dalam pengoperasiannya. Udara yang dikompressikan menuju reaktor mempunyai tekanan 75 kg/cm dimana kompressor bekerja dengan sistem load dan unload. Ketika tekanan berkurang di bawah 75 kg/cm2 secara otomatis kompressor akan load (bekerja) menaikkan tekanan sampai 75 kg/cm2. Apabila tekanan sudah tercapai, maka secara otomatis kompessor akan unload(standby). 3. Heat Exchanger Alat penukar panas yang ditempatkan untuk memanaskan limbah cair sebelum masuk ke dalam reaktor. Heat Exchanger bekerja dengan cara menyerap panas dari limbah cair keluran reaktor untuk mengefisiensikan pembakaran. BAB IV. PENGUKURAN PARAMETER TEKNOLOGI PENGOLAH LIMBAH CAIR DI PT. NSI 4.1 Peralatan-peralatan Pengukur Parameter Sebagai pengukuran parameter hasil dari unit pengolah limbah cair di PT.NSI banyak digunakan peralatan-peralatan yang secara khusus dipergunakan. Alat-alat yang digunakan adalah : 1. Gas Chromatograph, yaitu alat yang digunakan untuk menganalisa kandungan zat-zat berdasarkan affinitas atau daya serap zat didalam fase gerak melalui kolom sebagai fase diam dengan menggunakan carrier gas sebagai fase gerak, sample berbentuk gas dan liguid. Sampel yang sesuai dianalisis menggunakan teknik ini mestilah boleh larut dalam pelarut organic. Sampel akan disuntik melalui penyuntik dimana suhu yang digunakan biasanya lebih tinggi daripada suhu turus. Sampel yang meruap akan dibawa melalui turus oleh fasa bergerak seperti gas nitrogen tulen atau helium. Sampel yang terpisah daripada turus seterusnya dicamkan oleh pengesan (FID). Pengesan FID berfungsi dengan bantuan gas hidrogen dan udara mampat secara berterusan.Pemilihan turus yang sesuai dan manipulasi suhu oven pemisahanyang baik boleh dicapai. Terdapat dua jenis manipulasi suhu oven secara isotermal dan pemprograman suhu. Gambar 4.1 Detector Gambar 4.2 Gas Chromatograph Gambar 4.3 Kromatografi Gas beserta perlengkapannya Gambar 4.4 Operating Keypad beserta Perlengkapannya 2. Spectrophotometer, yaitu alat yang digunakan untuk memisahkan kadar suatu zat berdasarkan penyerapan cahayanya. Gambar 4.5 Spectrophotometer 3.High Pressure Liquid Crhomatograph (HPLC), yaitu alat yang digunakan untuk memisahkan kandungan zat-zat berdasaarkan tekanan dengan menggunakan carrier liguid, sample berbentuk cair dengan tekanan tinggi. Ciri-cirinya tidak lagi menggunakan tubing logam, tetapi terbuat dari plastik/teflon, pilihan kolom sangat beragam, mulai dari 5 cm sampai dengan 100 cm. Tekanan yang digunakan tergolong medium (1-25 MPa), kecepatan alir mempunyai kisaran yang sangat lebar (0.01 – 100 mL), sistem deteksi UV yang bisa dilakukan pada lebih dari satu panjang gelombang pada waktu yang bersamaan, dan kesemuanya ini dikendalikan oleh perangkat lunak. Gambar 4.6 High Pressure Liquid Crhomatograph (HPLC 4.Karl Fischer Moisturemeter, yaitu alat yang digunakan untuk menganalisa kandungan air dengan pengukatan oleh iodine. Gambar 4.7 Karl Fischer Moisturemeter 5.Viscometer, yaitu alat untuk mengukur kekentalan suatu zat. Gambar 4.8 Viscometer, 6.PH Meter, alat untuk mengukur kadar keasaman suatu zat. Gambar 4.9 PH Meter 7.Conductivity Meter, yaitu alat untuk mengukur konduktivity suatu larutan. Gambar 4.10 Conductivity Meter 4.2 Standar Pengukuran v Standar Control Range Tabel 4.1 Standar Control Range parameter Dearator Waste Package Cooling Waste Chiller Outlet Boiler Water Water Water 10.5-11.5 10-11 7-10.4 6-9 7-10 Conduktivity - <1500 <1000 - - - N2H4 >0.2 0.1-0.5 >0.2 - - - PO43- - 10-30 5-15 - - - L-I07 - - - >600 - 3000- Heat Boiler PH 8—9.5 4000 CODCr - - - - - <300 Turbidity - - - max.20 - - TSS - - - - - <400 TDS - - - - - <4000 v Tujuan Analisa Sample 1. Analisa nitrit (NO2) • Control range harus lebih dari 600 ppm • Kurang dari 600 ppm tidak bias mencegah korosif • Lebih dari 600 ppm boleh 2. Analisa Phospat (PO43-) • Control range antara 10-30 ppm • Untuk menjegah kesadahan • Lebih dari 30 ppm boleh, tapi pemborosan chemical • Kurang dari 10 ppm akan menyebabkan scale 3. Analisa Hidrazin (N2H4) • Control range minimal 0,2 ppm • Untuk mengikat oksigen • Lebih dari 0,2 ppm boleh, tapi pemborosan chemical • Kurang dari 0,2 ppm akan meneybabkan korosif karena masih ada okisegen bebas 4. Analisa Turbidity • Control range maksimal 20 ppm • Lebih dari 20 ppm akan menyebabkan scale • Kurang dari 20 ppm lebih baik 5. PH • Control range 6-8 • Terlalu asam atau basa akan menyebabkan korosif 6. Turbidity • Control range maksimal 1500 ppm • Lebih dari 1500 ppm menyebabkan sifat korosif semakin tinggi • Kurang dari 1500 ppm boleh 7. Analisa COD • Control range maksimal 500 ppm • Lebih dari 500 ppm limbahnya akan merusak lingkungan • Kurang daari 500 ppm boleh 8. Analisa TSS • Control range maksimal 400 ppm • Lebih dari 400 ppm akan menimbulkan endapan • Kurang dari 400 ppm lebih baik 9. Analisa TDS • Control range maksimal 4000 ppm • Lebih dari 4000 ppm akan menimbulkan endapan • Kurang dari 4000 ppm lebih baik 4.3 Cara Uji, Kebutuhan Oksigen Biokimia Air Limbah (Biochemical Oxygen Demand, BOD) Standar ini meliputi definisi, cara pengambilan contoh dan cara uji kebutuhan oksigen biokimiawi air limbah.Cara uji ini hanya berlaku untuk air limbah yang tidak mengandung/yang telah dihilangkan zat-zat toksik atau zat-zat pengganggu lainnya, misalnya klor aktif, belerang dioksida, hydrogen sulfide dan lain-lain. Kebutuhan oksigen biokimiawi disingkat KOB adalah jumlah milligram oksigen terlarut yang dibutuhkan mikroorganisme (terutama bakteri saporatif) untuk menguraikan zat organik secara biokimiawi dalam 1 liter air limbah pada kondisi tertentu. Kebutuhan oksigen biokimiawi air limbah lazim disebut pula BOD (Biochemical Oxygen Demand) Cara uji KOB pada dasarnya adalah pengukuran oksigen terlarut sebelum dan sesudah inkubasi. Menurut metode Winkler yang disempurnakan apabila ternyata kadar oksigen terlarut tidak dapat ditentukan secara metode tersebut maka penentuannya menurut ketentuan yang berlaku. Oksigen terlarut dalam contoh uji ditetapkan dengan menambahkan ion Mn3+ dalam keadaan basa yang akan teroksidasi menjadi mangani hidroksida [MnO(OH)]. Pada penambahan kalium yodida dan pengasaman akan dibebaskan yodium yang setara dengan jumlah oksigen dalam contoh uji. Yodium yang dibebaskan, kemudian dititrasi dengan larutan baku natrium tiosulfat menggunakan indikator kanji. Bahan Larutan Nutrisi Larutan penyangga fosfat. Larutkan garam-garam berikut secara terpisah dalam air suling steril : a. 8.5 g kalium hydrogen fosfat (KH2PO) b. 21.8 g dikalium hydrogen fosfat (K2HPO4) c. 33.4 g dinatrium hydrogen fosfat (Na2HPO4.7H2O) d. 3.24 g kalium nitrat (KNO3) Campurkan larutan a, b, c, dan d, kemudian encerkan dengan air suling steril hingga 1 liter. Simpan dalam tempat gelap dan dingin. Larutan ini mudah kena infeksi dan tidak tahan lama. Bila larutan ini keruh atau disimpan lebih dari satu bulan tidak dapat dipergunakan lagi. Larutan magnesiumsulfat (MgSO4) Larutkan 22.5 g magnesium sulfat (MgSO4.7H2O) dalam air suling, kemudian encerkan hingga 1 liter. Larutan feri klorida (FeCl3) dan kalsium klorida (CaCl2) a. 0.25 g feri klorida (FeCl3.6H2O) b. 27.5 g kalsium klorida (CaCl2) Campurkan larutan a dan b kemudian encerkan hingga 1 liter. Larutan bibit mikroba Dapat digunakan limbah domestic atau air limbah dari clarifier pengolahan primer. Sebelum digunakan larutan ini disimpan dulu dalam udara terbuka pada suhu 20oC selama 24 jam sampai 36 jam kemudian saring melalui kapas atau kertas saring. Catatan : Sebagai larutan bibit mikroba dapat digunakan mikroba yang telah teradaptasi dengan air limbah yang akan diuji. Air pengencer Dapat digunakan air suling bebas Cu atau air bebas mineral yang mengandung oksigen sekitar 8 sampai 10 mg/l pada suhu 20oC yang diperoleh dengan jalan mengalirkan gelembung udara ke dalam air. Apabila digunakan udara tekan, udara tersebut perlu dimurnikan melalui saringan. Udara ini tidak boleh mengandung zat-zat lain, seperti minyak, air, dan gas. Bila perlu, uji kadar oksigen dalam air pengencer menurut ketentuan yang berlaku. Asam sulfat (H2SO4) 0.05 M Encerkan 2.8 ml asam sulfat pekat (massa jenis = 1.84) dengan air suling hingga 1 liter. Larutan natrium hidroksida (NaOH) 0.1 M Larutkan 4.0 g natrium hidroksida dalam air suling, kemudian encerkan hingga 1 liter. Larutan natrium sulfit (Na2SO4) 0.0125 M Larutkan 1.6 g natrium sulfit dalam air suling, kemudian encerkan hingga 1 liter. Larutan ini tidak stabil, pada pemakaiannya harus digunakan larutan yang baru dibuat. Larutan kalium yodida (KI) 10% Larutkan 10 g kalium yodida dalam air suling hingga 10 ml. Asam asetat (CH3COOH) 7.7 M Encerkan 250 ml asam asetat glacial (massa jenis = 1.049) dengan 250 ml air suling. Larutan indicator amylum (kanji) Larutkan 1 g kanji dalam 200 ml air suling panas. Tambahkan sedikit (beberapa mg) merkuri yodida (HgI2) sebagai pengawet. Larutan alkali yodida Larutkan secara terpisah 500 g natrium hidroksida (NaOH) dan 150 g kalium yodida (KI) dalam air suling. Campurkan kedua larutan tersebut, kemudian encerkan sampai 1 liter. Tambahkan ke dalam larutan tersebut larutan natrium azida yang mengandung 10 g NaN3 dalam 40 ml air suling. Larutan mangano sulfat (MnSO4) Larutkan 480 g mangano sulfat (MnSO4. H2O) dalam air suling, kemudian encerkan hingga 1 liter. Lakukan penyaringan jika larutan tersebut keruh. Asam fosfat pekat (H3PO4) massa jenis = 1.83. Larutan baku natrium tiosulfat (Na2S2O3) 0.1 N. Larutkan 25 g natrium tiosulfat (Na2S2O3).5H2O) dalam air suling dingin yang telah dididihkan, tambahkan 0.1 g natrium karbonat (Na2CO3) kemudian encerkan dengan air suling hingga 1 liter. Biarkan selama + 24 jam dan (bila perlu saring dengan kertas saring) kemudian tetapkan normalitasnya. Larutan yodium (I2) 0.01 N. Larutkan 1.28 g yodium dan 20 g kalium yodida dalam 40 ml air suling dalam labu seukuran 1 liter, kemudian encerkan hingga tanda batas. Biarkan larutan ini selama 24 jam sebelum dipergunakan dan simpan dalam botol berwarna gelap dan bersumbat gelas. Peralatan Botol KOB 250 ml atau 300 ml yang telah ditera sampai ketelitian 0.1 ml. Ruangan yang mempunyai suhu konstan 20,0 + 10 oC atau thermostat atau inkubator. Buret 25 ml atau 50 ml. Pipet ukuran 2 ml dan 5 ml. Labu seukuran 100 ml dan 1000 ml. Gelas piala 1000 ml. Pipet seukuran 5 ml, 10 ml dan 25 ml. Persiapan contoh uji Pengambilan contoh uji dilakukan dari induk contoh yang sudah serba sama. Apabila terdapat zat-zat pengganggu lakukan penghilangannya menurut cara-cara di bawah ini. Klor aktif Ke dalam 100 ml contoh uji, tambahkan 10 ml larutan kalium yodida, 10 ml asam asetat dan beberapa tetes indikator larutan kanji. Jika terjadi warna biru, titrasi dengan larutan natrium sulfite sampai warna biru tepat hilang. Catat pemakaian larutan natrium sulfite ( a ml ). Ke dalam 100 ml contoh uji yang lain, tambahkan a ml larutan natrium sulfite, kocok dan biarkan 10 menit. Kemudian tambahkan 10 ml larutan kalium yodida dan 10 ml asam asetat. Bila campuran berwarna biru, titrasi dengan larutan natrium sulfite sampai warna biru tepat hilang. Catat pemakaian larutan sulfite ( b ml ). Ke dalam 100 ml contoh uji yang akan diuji KOB-nya, tambahkan ( a + b ) ml larutan natrium sulfit. Belerang dioksida Apabila contoh uji mengandung belerang dioksida, tuangkan sejumlah volume tertentu contoh uji tersebut ke dalam gelas piala dan asamkan dengan asam sulfat sampai pH 3 atau lebih rendah. Catat pemakaian asam tersebut untuk diperhitungkan pada factor pengenceran apabila diperlukan. Alirkan gas nitrogen ke dalam contoh uji tersebut dari bawah sehingga terjadi gelembung-gelembung kecil dari gas tersebut. Kemudian periksa kebutuhan oksigen untuk volume tertentu dari contoh uji dengan menitrasinya dengan larutan yodium 0.01 N (1 ml larutan yodium 0.01 setara dengan 0.08 mg O2). Pemeriksaan akhir kebutuhan oksigen dari contoh uji tidak boleh lebih dari 0.1 mg/l. Hidrogen sulfide dan sulfide-sulfida lainnya. Cara mnghilangkan sesuai dengan 4.4.2. dengan meniupkan gas nitrogen ke dalam contoh uji pada pH 5 atau lebih rendah sampai bau sulfida hilang. Pengaturan pH Nilai pH contoh uji harus netral. Penetralan dapat dilakukan dengan penambahan asam sulfat atau larutan natrium hidroksida. Prosedur Pembuatan larutan pengencer. Tambahkan ke dalam 1 liter air suling (bebas Cu) atau air bebas mineral masing-masing 1 ml larutan-larutan berikut : - penyangga posfat - magnesium sulfat - feri klorida dan kalsium klorida - bibit mikroba Pembuatan larutan pengencer ini minimal sebanyak 2 liter, sehingga mencukupi untuk 6 buah botol KOB. Pengenceran contoh uji Encerkan contoh uji dengan larutan pengencer hingga 1 liter. Pengenceran contoh uji dapat dilakukan dengan cara-cara berikut : a. Buat beberapa seri pengenceran. Nilai KOB5 diambil dari pengenceran yang memberikan nilai sisa oksigen terlarut sekitar 1 -2 mg/l setelah inkubasi 5 hari. b. Apabila nilai KOB tidak dapat diperkirakan dapat pula dilakukan pengenceran berdasarkan table berikut : Macam Air Limbah Kepekatan contoh uji - Untuk yang beban pencemarannya berat 0–1% - Untuk yang mengalami pengendapan 1–5% - Untuk yang telah diolah 5 – 25 % - Untuk air laut sudah tercemari 25 – 100 % Tuangkan contoh uji yang telah diencerkan ke dalam 3 buah botol KOB sampai meluap, kemudian tutup masing-masing botol secara hati-hati, agar tidak terdapat gelembung udara. Tandai masing-masing botol dengan notasi I, II, III. Simpan botol II dan III dalam inkubator 20oC selama 5 hari. Tambah ke dalam botol KOB I 2 ml larutan mangano sulfat dan 2 ml larutan alkali yodida dengan menggunakan pipet ukur mulai dari dasar botol terus permukaan secara vertical. Tutup botol KOB I dengan hati-hati, kocok kemudian biarkan sampai terbentuk endapan coklat. Pisahkan contoh uji dalam botol KOB I menjadi dua bagian. Tambahkan 1 ml asam fosfat pekat ke dalam masing-masing bagian sampai endapan larut. Titrasi masing-masing bagian dengan larutan baku natrium tiosulfat 0.01 N menggunakan indicator larutan kanji sampai warna biru tepat hilang. Hasil titrasi menyatakan nilai oksigen terlarut pada nol hari (A1). Ulangi pengerjaan 4.5.3 sampai 4.5.6 untuk botol KOB II dan III setelah diinkubasi 5 hari. Hasil titrasi menyatakan nilai oksigen terlarut pada 5 hari (A2 dan A3). Lakukan pengerjaan 4.5.3 sampai 4.5.6 untuk penetapan blangko dengan menggunakan larutan pengencer tanpa contoh uji. Hasil titrasi menyatakan nilai oksigen terlarut nol hari (B1) dan nilai oksigen terlarut 5 hari (B2 dan B3). Perhitungan Nilai OT dihitung sebagai berikut : Dimana : OT adalah banyaknya oksigen terlarut (OT) dinyatakan dalam miligram perliter. a adalah banyaknya larutan natrium tiosulfat dinyatakan dalam milliliter. N adalah normalitas larutan natrium tiosulfat Vb adalah volume botol BOD dinyatakan dalam milliliter. Nilai KOB 5 hari dihitung sebagai berikut : Dimana : X adalah nilai KOB5, dinyatakan dalam milligram perliter. A1 adalah nilai OT contoh sebelum inkubasi, dinyatakan dalam milligram perliter. A2 dan A3 adalah nilai OT contoh setelah inkubasi, dinyatakan dalam milligram perliter. B1 adalah nilai OT larutan pengencer sebelum inkubasi, dinyatakan dalam milligram perliter. B2 dan B3 adalah nilai OT larutan pengencer setelah inkubasi, dinyatakan dalam milligram perliter. V adalah volume contoh uji, dinyatakan dalam milliliter. f adalah nilai perbandingan jumlah larutan bibit dalam contoh dengan jumlah larutan bibit dalam larutan blangko. 4.4 Cara Uji, Kebutuhan Oksigen Kimiawi Air Limbah (Chemical Oxygen Demand, COD) Standar ini meliputi definisi, cara pengambilan contoh dan cara uji kebutuhan oksigen kimiawi air limbah dengan menggunakan cara reflux. Cara uji ini tidak berlaku bagi air limbah yang mempunyai nilai COD lebih kecil dari 0 mg/liter dan bila air limbah mengandung ion klorida lebih besar dari 2000 mg perliter. Kebutuhan oksigen kimiawi (COD) adalah jumlah milligram oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat organic dan zat anorganik dalam satu liter air limbah pada kondisi tertentu dengan menggunakan oksidator dikromat. -Larutan baku kalium dikromat (K2Cr2O7) 0.250 N. Timbang 12.259 g kalium dikromat yang sudah dikeringkan pada suhu 103oC selama 2 jam. - Larutkan dalam air suling dan encerkan dalam labu ukur 1000 ml hingga tanda batas. -Larutan baku kalium dikromat (K2Cr2O7) 0.025 N. Pipet 100 ml larutan baku kalium dikromat 0.250 N ke dalam labu ukur 1000 ml, kemudian encerkan dengan air suling hingga tanda batas. -Larutan baku feroamoniumsulfat [Fe(NH4)2 (SO4)2] 6H2O] dalam air suling. Tambahkan 20 ml asam sulfat pekat dan dinginkan. Encerkan dengan air suling dalam labu ukur 1000 ml hingga tanda batas. -Larutan baku feroamonium sulfat [Fe(NH4)2 (SO4)2] 0.025 N. Pipet 100 ml larutan baku feroamonium sulfat 0.25 ml N, kemudian encerkan dengan air suling hingga 1000 ml. Normalitas larutan baku feroamonium sulfat ditentukan sebagai berikut : Encerkan dengan air suling 25 ml larutan baku kalium dikromat 0.250 N atau 0.025 N hingga 250 ml.Tambahkan 20 ml asam sulfat pekat dan dinginkan. Titrasi dengan larutan baku feroamonium sulfat 0.25 N atau 0.025 N dengan menambahkan 2-3 tetes indicator ferroin. Hitung normalitas larutan kembali normalitasnya. -Larutan indikator phenanthroline – ferosulfat (ferroin). Larutkan 1.48 g ortho- phenanthroline monohidrat. (C12H5N2 . H2O) dan 0.70 g fero sulfat (FeSO4.7H2O) dalam 100 ml air suling. Masukkan larutan dalam botol berwarna gelap dan simpan dalam lemari es. Asam sulfat pekat (H2SO4) pa massa jenis 1.84. Serbuk perak sulfat (Ag2SO4) pa. Serbuk merkuri sulfat (HgSO4) pa. Larutan perak sulfat-asam sulfat (Ag2SO4 . H2SO4). Larutkan 15 g serbuk perak sulfat dalam 300 ml asam sulfat pekat, kemudian encerkan dengan asam sulfat pekat dalam labu ukur 1000 ml hingga tanda batas. Biarkan larutan sampai semua perak sulfat larut. Asam sulfamat (NH2SO3H) .Hanya diperlukan bila ada ganguan dari nitrit. Es Kondensor air dengan panjang 300 mm, atau kondensor udara dengan panjang 1000 mm yang mempunyai pangkal terasah. Labu didih 500 ml dengan leher terasah. Mantel pemanas. Pipet ukur 25 ml dan 50 ml. Buret 50 ml. Botol pencuci. Gelas ukur 100 ml. Labu ukur 100 ml, 250 ml dan 100 ml. Neraca analitis dengan ketelitian 0.1 mg. Botol timbang Untuk contoh uji yang mempunyai nilai COD lebih besar dari 900 mg perliter, encerkan contoh uji dengan air suling hingga mempunyai nilai COD 50 sampai 900 mg perliter.Bila volume contoh uji kurang dari 50 ml, pemakaian jumlah bahan dan normalitas feroamonium sulfat ditentukan berdasarkan tabel. Tabel 4.2. Pemakaian Bahan dan Normalitas Feroamonium Volume Volume Volume Berat Normalitas Contoh K2Cr2O7 Ag2SO4 HgSO4 Feroamonium Akhir Uji 0.250N H2SO4 Sulfat Volume Sebelum Titrasi 4.4.1 (ml) (ml) (ml) (ml) (ml) (ml) 10 5.0 15 0.2 0.05 70 20 10.0 30 0.4 0.10 140 30 15.0 45 0.6 0.15 210 40 20 60 0.8 0.20 280 50 25 75 1.0 0.25 350 Prosedur Untuk contoh uji yang mempunyai nilai COD 50 sampai 900 mg perliter. Aduk contoh uji hingga serba sama, kemudian pipet 50 ml contoh uji ke dalam labu didih 500 ml. Catatan : Untuk menghilangkan adanya ganguan dari nitrit (NO2), tambahkan ke dalam contoh uji 10 mg asam sulfamat untuk setiap mg nitrit yang ada. Dinginkan labu didih dalam pendingin es, kemudian tambahkan ke dalam labu didih 1 g serbuk merkuri sulfat, beberapa butir batu didih dan 5 ml larutan perak sulfat – asam sulfat dengan hati-hati sambil diaduk hingga merkuri sulfat larut. Tambahkan 25 ml larutan baku kalium dikromat 0.250 N sedikit demi sedikit sambil diaduk hingga larutan serba sama. Tambahkan 70 ml larutan perak sulfat – asam sulfat sedikit sambil diaduk dan jaga larutan tidak lebih dari 50oC. Angkat labu didih dan pendingin es, kemudian refluks selama 2 jam. Biarkan labu didih hingga dingin, kemudian bilas bagian dalam kondensor dengan 25 ml air suling. Lepaskan labu didih dari kondensor kemudian encerkan larutan dalam labu didih dengan 175 ml air suling dan aduk hingga serba sama. Tambahkan 2-3 tetes indikator ferroin, kemudian titrasi kelebihan dikromat dengan larutan baku ferroamonitrasi kelebihan dikromat dengan larutan baku feroamonium sulfat 0.25 N sampai terjadi perubahan warna yang jelas dari hijaubiru menjadi coklat –kemerah-merahan. - Bila pada saat penambahan indicator ferroin larutan segera berubah menjadi coklat-kemerah-merahan ulangi pengerjaan dengan pengenceran contoh uji yang lebih besar. - Bila pada saat ditambahkan larutan perak sulfat-asam sulfat atau pada saat reflux larutan menjadi berwarna hijau terang, ulangi pengerjaan dengan pengenceran contoh uji yang lebih besar. Untuk contoh uji yang mempunyai nilai KOK 10 sampai 50 mg perliter. Lakukan pengerjaan 4.4.1. samapi dengan 4.4.1.8. dengan kecuali : - Penambahan serbuk merkuri sulfat (4.4.1.1.) diperhitungkan dari kandungan ion klorida yang ada dalam contoh uji dengan nilai perbandingan merkuri sulfat ion klorida = 10 : 1. - Gunakan larutan baku kalium dikromat 0.025 N (4.4.1.3.) dan titrasi kelebihan dikromat dengan menggunakan larutan baku feroamonium sulfat 0.025 N (4.4.1.8). Perhitungan Nilai KOK dihitung sebagai berikut : X = (a − b) Nx8000 c Dimana : X = Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) dinyatakan dalam milligram perliter. a = Volume larutan baku feroamonium sulfat yang digunakan untuk titrasi blanko dinyatakan dalam milliliter. b = Volume larutan baru feroamonium sulfat yang digunakan untuk titrasi contoh uji dinyatakan dalam milliliter. N = Normalitas larutan baku feroamonium sulfat c = Volume contoh uji dinyatakan dalam milliliter. 4.5 Penentuan Chemical Oxyigen Demand (COD) Dalam Contoh Air Limbah Untuk mengetahui apakah air laut tersebut telah atau belum tercemar oleh buangan industri maupun penduduk/rumah tangga, sudah barang tentu kita terlebih dahulu melakukan pengujian terhadap beberapa sifat dari sample (contoh) air laut. Diantaranya adalah pengujian terhadap sifat kimiawinya yang menyangkut penentuan besarnya konsentrasi berbagai unsur/senyawa berbahaya yang ada pada sample air alam itu sendiri. Salah satunya adalah penentuan COD (Chemical Oxygen Demand). Definisi COD atau Kebutuhan Oksigen Kimia yang sebenarnya adalah jumlah oksigen (mg/l) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik dan organik tertentu yang ada pada sample air. Seluruh zat organik dan anorganik dalam contoh air dapat dioksidasi oleh larutan kalium dikromat dalam suasana asam dan direfluks selama 2 jam pada suhu 200oC. Perak sulfat dibutuhkan untuk mempercepat reaksi oksidasi, dan untuk menghilangkan gangguan klorida yang terdapat dalam contoh air perlu ditambahkan merkuri sulfat kristal dalam jumlah tertentu tergantung banyaknya klorida tersebut. Kelebihan kalium dikromat dititrasi kembali dengan larutan ferro ammonium sulfat menggunakan indikator ferroin (campuran 1,10 phenantroline monohydrate dengan ferro sulfat). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : H+ CHO + Cr2O72- -------------> CO2 + H2O + Cr3+ ↑ H+ Fe2+ + Cr2O72- -------------> Fe3+ + Cr3+ + H2O Bahan dan Alat : Pereaksi : a. Larutan Kalium Dikromat (K2Cr2O7) 0.25 N Timbang 12.259 gram K2Cr2O7 (yang telah dipanaskan pada temperature 103oC selama 2 jam) masukkan ke dalam labu takar 1 liter, larutkan dengan air suling + 500 ml dan kocok sampai larut. Encerkan sampai tanda batas dengan air suling. b. Larutan Ferro Ammonium Sulfat (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) 0.10 N. Timbang 39 gram Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O masukkan dalam labu takar 1 liter, tambahkan air suling + 400 ml kocok sampi larut. Tambahkan 2 ml asam sulfat pekat perlahan-lahan melalui dinding labu, kocok dan dinginkan.Encerkan sampai 1 liter dengan air suling. Standarkan larutan di atas terhadap larutan standar kalium dikromat 0.25 N. Standarisasi : - Pipet 10 ml larutan standar K2Cr2O7 0.25 N ke dalam Erlenmeyer dan larutkan kira-kira 100 ml dengan air suling. - Tambahkan 30 ml H2SO4 pekat, kocok dan dinginkan. - Tambahkan 3 tetes indikator ferroin. - Titrasi dengan larutan ferro ammonium sulfat, dimana terjadi perubahan warna pada titik akhir titrasi dari hijau-biru menjadi coklat-kemerahan. - Catat pemakaian ferro ammonium sulfat dan hitung normalitasnya. ml K2Cr2O7 x 0.25 N Normalitas = -------------------------------ml Fe(NH4)2(SO4)2 c. Reagen Asam Sulfat terdiri dari : 22 gr perak sulfat 4 kg asam sulfat pekat Timbanglah 10.12 gr perak sulfat, kemudian masukkan ke dalam 1 liter asam sulfat pekat dan diaduk sampai larut. Biarkan 1 sampi 2 hari supaya larut sempurna. d. Indikator Ferroin terdiri dari : 1,10-phenanthroline monohydrate Ferro sulfat (FeSO4.7H2O) Timbang 1.485 gr 1,10-phenanthroline monohydrate dan 695 mg FeSO4.7H2O masukkan ke dalam labu takar 100 ml. Encerkan sampai tanda batas dengan air suling. e. Merkuri sulfat (HgSO4) kristal. Peralatan : a. Labu didih 100 ml dan kondensor. b. Batu didih c. Pemanas (Hot plate) d. Gelas ukur 25 ml e. Buret 50 ml f. Pipet seukuran 10 ml dan 5 ml g. Pipet tetes h. Spatulla i. Labu takar Prosedur : 1. Pipet 10 ml contoh air masukkan ke dalam labu didih, tambahkan berturut-turut 5 ml larutan K2Cr2O7 0.25 N, merkuri sulfat kristal + 0.2 gr, 15 ml reagen asam sulfat, dan beberapa butir batu didih, kocok perlahan-lahan agar merkuri sulfatnya larut. 2. Masukkan labu didih yang berisi larutan (1) pada kondensor, reflux selama 2 jam. Bilas kondensor dengan air suling, kemudian encerkan larutan dengan air suling sehingga volumenya 2 kali volume larutan (1). Dinginkan pada temperatur kamar. 3. Titrasi kelebihan K2Cr2O7 dengan standar ferro ammonium sulfat yang telah ditentukan normalitasnya dan tambahkan 3 tetes indikator ferroin, perubahan warna dari hijau-biru menjadi coklat-kemerahan. Catat pemakaian larutan ferro ammonium sulfat yang diperlukan untuk menitrasi contoh air (b ml). 4. Buatlah blanko dimana pengerjaanya sama seperti di atas kecuali contoh air diganti dengan air suling. Catat pemakaian titrasi (a ml). Perhitungan : ( a – b ) x N x 8000 mg/l COD = ---------------------------------ml air contoh dimana : a = ml ferro ammonium sulfat untuk blanko b = ml ferro ammonium sulfat untuk air contoh N = normalitas ferro ammonium sulfat 8000 erat equivalent O2 (8) x 1000 4.6 Perhitungan Efektifitas Air Limbah Dalam pengoperasian unit pengolah limbah banyak faktor yang mempengaruhi efektifitas air limbah mulai dari kapasitas produksi yang berjalan sebagai faktor internal dan kondisi eksternal seperti air hujan yang masuk dalam unit penampung air limbah. Operation Case : AA-Oxi [%] AA-Pur [%] HPAA [%] EA [%] BA [%] Reaction o [ C] Temp. EHA [%] Produce : Waste Water AA EA BA EHA Waste Oil AA HPAA EA BA EHA Operation : WW Esters COD WW AA COD LC WW Esters WW AA R/C AFI1711 COD AT-1602 ACL1611D AFC1611D AFC1632 Steam AH-1601 AFC1611C AFC1601A AFC1602 1 stop stop stop stop stop 2 start 3 120 start 110 110 start start 4 5 6 120 120 120 125 stop start 110 110 110 110 110 110 start 80 80 73 stop start 73 70 [m3/hr] [m3/hr] [m3/hr] [m3/hr] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,40 0,76 0,00 0,00 2,40 0,76 0,00 0,00 2,40 0,76 1,60 0,00 2,40 0,76 1,60 1,25 [kg/hr] [kg/hr] [kg/hr] [kg/hr] [kg/hr] 0 25 0 100 0 0 25 0 0 0 0 25 125 0 0 270 25 125 100 0 0 25 125 100 0 0 25 125 100 120 [m3/hr] [ppm] [m3/hr] [ppm] 0,00 0 0,00 110000 0,00 0,76 0 1500 0,00 2,40 110000 110000 0,76 1500 2,40 110000 2,36 5907 2,40 110000 3,61 6978 2,40 110000 [m3/hr] [m3/hr] [m3/hr] [t/hr] [ppm] 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0,76 0,55 1,16 2,47 25000 0,76 0,55 1,16 2,47 25000 2,36 0,53 0,00 2,89 25000 3,30 0,70 0,00 4,00 25000 [m3/hr] [m3/hr] [m3/hr] [t/hr] 0,00 (0,15) -0,04 -0,04 0,00 (0,15) -0,04 -0,04 1,85 1,70 0,43 0,41 1,85 1,80 0,45 0,43 1,87 1,72 0,43 0,41 2,01 1,86 0,47 0,45 [m3/hr] [kg/hr] [kg/hr] 2,6 450 100 1,3 25 0 1,6 25 125 2,7 295 225 1,5 25 225 2,1 25 345 AFC1601F AFC1601N Q x106 AV-1611 Decreasing Cleaning ALI1611 [kg/hr] [Nm3/hr] [kcal/hr] [t/hr] [t/day] [t/day] [ton] 0 378 5,88 0 433 3,83 0 413 4,30 0 410 6,12 0 317 4,16 0 313 5,09 2,46 59,08 1,18 28,28 1,01 24,19 1378 1350 2,13 51,09 116 1326 0,92 22,03 96 1390 1,46 35,13 24 1464 Keterangan : 1.Operation case dinyatakan dalam persen menujukkan unit produksi yang beroperasi 2. Waste water (air limbah) dinyatakan dalam m3/hour dari tiap-tiap unit produksi 3.Waste oil (cairan limbah) dinyatakan dalam kh/hour dari tiap-tiap limbah produksi 4.COD sebagai Chemical Oksigen Demand dintakan dalam part per million dari tiap-tiap unit produksi 5.Efektifitas pembakaran dinyatakan dalam kilo kalori per hour dari tiap pembakaran limbah dari tiap-tiap unit produksi 6.AV-1611 adalah tangki penampung air dan cairan limbah dinyatakan dalam ton BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Unit pengolahan limbah cair yakni Waste Liquid Incinerator System (WLIS) yang ada di PT. NSI mempunyai keuntungan dapat mengurangi operasional cost dimana sebagian dari limbah cair itu dipergunakan sebagai media pembakar dalam incinerator sehingga mengurangi konsumsi pemakaian bahan bakar (fuel oil). Sedangkan unit pengolah limbah cair yang lain yakni Nippon Shokubai Liquid Catalytic (NSLC) mempunyai kelebihan di dalam pengolahan limbah cair dengan kandungan COD yang berkisar antara 25000 – 300000 ppm dimana lebih sedikit membutuhkan energi listrik di dalam pengoperasiannya. 5.2 Saran Secara umum proses pengolahan limbah cair yang ada di PT. NSI berjalan dengan baik dan stabil, di mana jarang terjadi masalah serius yang menganggu proses pengolahan limbah cair baik itu di WLIS dan di NSLC. Meski demikian, perlu diadakan perawatan secara rutin terhadap peralatan-peralatan yang dipergunakan dan di ganti apabila sudah habis masa operasioanalnya. Dalam hal ini tindakan preventive maintenance lebih baik daripada menunggu sampai peralatan itu mengalami masalah bahkan sampai rusak. Pada akhirnya teknologi itu akan semakin usang apabila tidak ada perbaikan ataupun penelitian lebih lanjut terhadap sistem yang ada sekarang ini. Oleh karenanya perlu dipertimbangkan untuk meneliti lebih jauh terhadap teknologi unit pengolah limbah cair di masa yang akan datang. DAFTAR PUSTAKA 1. Herdananto, Agus “Alat Industri Kimia” , Program Pelatihan dan Pendidikan Teknisi Industri Kimia Sinergi AMC/CMA, 2002. 2. Mitsubishi Heavy Industries, LTD, MCEC, “Demineralized Water Operation Manual , 1997. 3. Kurita Water Industries, LTD, “Kurita Hand Book of Water Treatment”, 1985. 4. Tarjo,“Modul Basic Heat Transfer and Heat Exchanger”, Program Pelatihan dan Pendidikan Teknisi Industri Kimia Sinergi AMC/CMA, 2002. ;..;4 WD4E NSLC Waste Water Balance Tabel 4.1 Calculation data. Name *). WW(AA) = Hasil analisis. *). a). O2 in org. (gr/gr-org.) CO2 generate (mol/mol-org.) (gr/gr-org.) d). H2O generate (mol/mol-org.) (gr/gr-org.) e). - 53,64 = MW average sesuai dengan kalkulasi. Reaction WW (AA) + 2 O2 → 2 CO2 + 3/2 H2O = Reaksi merupakan reaksi pembakaran, dan semua reaksi adalah pembakaran sempurna. b). O2 combustion (mol/mol-org.) (gr/gr-org.) c). MW Heat generated. Kcal/g.org = MW Oksigen / MW Komponen. = 0.298269753 (gr/gr-org.) =(lihat koefisien oksigen dalam reaksi). = 2 * MW oksigen / MW komponen. = 2 (untuk pembakaran komponen WW AA) = 1.1931 (gr/gr-org.) =(lihat koefisien CO2 dalam reaksi). = 2 * MW CO2 / MW komponen. = 2 (untuk pembakaran komponen WW AA) = 1.6405 (gr/gr-org.) =(lihat koefisien H2O dalam reaksi). = 1.5 * MW H2O / MW komponen. = 1.5 (untuk pembakaran komponen WW AA) = 0.5039 (gr/gr-org.) = ((panas pemb. CO2 * CO2 reaksi) + (panas pemb. H2O * mol H2O reaksi))/MW komponen. = (93.963 * 2 + 68.317 * 1.5)/53.64 = 5.5416 Kcal/g.org Tabel 4.2 Waste Water Mass Balance a). Plant Load sesuai dengan ketentuan, Waste water flow rate tergantung dari plant load. b). Kandungan komponen konsentrasi komponen dalam waste water sesuai hasil analis, MW komponenen sesuai referensi. c). Flow rate Komponen = Konsentrasi komp dalam waste water * Flowrate total. COD calc. = Konsentrasi komp dalam WW * O2 untuk pembakaran (sesuai perhitungan 4.1 point b) * 10000 = 2.4 * 1.3322 * 10000 = 31973.356 ppm d). Waste water Feed to LC Calc. Feed AT-1602 1,8 m3/hr WW to AV-1611 0,3257 m3/hr Feed LC WW from AA WW from Ester 3,9143 t/hr 0,7693 m3/hr 3,145 m3/hr (ditentukan) COD (cr) Total Waste Water from AA COD (Cr) Waste Water from AA (standar COD u/. LC) 30000 ppm (ditentukan maksimal) Total Waste Water from Ester COD (Cr) Waste Water from Ester *) untuk total WW from AA dan Ester serta CO perhitungan pada point c diatas. WW to AV-1611 Feed LC WW from AA = ( WW Ester * ( COD WW AA - COD WW Ester))/( COD WW AA - COD WW LC ) = WW feed LC - WW from Ester. 16 Tabel 4.3 LC Mass and Heat Balance a). b). Waste Water AA to LC Plant 0,7384 m3/hr Density ditentukan, O2 ratio ditentukan untuk mengatur Excess oksigen yang keluar. Name MW Conc. (wt%) Flow rate COD calc. O2 Supplied O2 in org. kg/hr. ppm kg/hr kg/hr WW (AA) 53,6427171 10,6125 72,1869628 139277,0612 98,05302816 205,2389566 = ditentukan dari hasil analis. = sesuai referensi. = Flow rate * O2 ratio * O2 untuk penbakaran = sesuai referensi. = ditentukan dari hasil analis. perhitungan Tab = WW AA to LC * Conc./100 = Flow rate * O2 in org. (sesua = Conc. * O2 untuk pemb. (sesuai perhitungan 4.1) * 10000 c). Air supplied CO2 generate H2O generateTreated Water Heat Gen. Nm3/hr kg/hr kgr/hr Nm3/hr kg/hr kgr/hr kcal/hr 336,4338465 433,04585 133,940782 68,18648461 41,1411287 0 452458,2009 = O2 supplied/ MW O2 * 22.4136/( O2 conc dalam udara ) = Air supplied dalam Nm3/hr / 22.4136 * MW udara (28.85) = Flow rate * CO2 gene. (sesuai perhitungan Tabel 4.1 point c) = CO2 generate / MW CO2 *22.4136 = Flow rate * H2O gene. (sesuai perhitungan Tabel 4.1 point d) =0 = Flow rate * Heat gene. (sesuai perhitungan Gas conc. Air component O2 Combust. Air supplied Gene. gases Substance Vol. % wet. % kg/hr Nm3/hr kg/hr Nm3/hr kg/hr O2 20,99 23,185 100,8208793 70,6174644 100,8208793 = gas-gas yang keluar sbg hasil pembakaran. = Total Air yang supplied dalam Nm3/hr (perhitungan diatas) * Air Compon = ditentukan sesuai referensi. = ditentukan sesuai referensi. = Total O2 supplied (pada perhitungan diatas). = Total O2 supplied (pada perhitungan diatas). = hanya gas CO2 yang terbentuk (=total gas CO pada perhitunga consu. gases Nm3/hr Consu. O2 in org. Purged gas kg/hr Nm3/hr kg/hr Nm3/hr vol. % kg/hr wet. % 93,8000 133,9186 17,0574 24,3529 -6,1251 -1,8681 -8,7449 -1,9043 = (Consu. Gas dalam kg/hr * 22.4136/32) = (Air supplied - consu. Gases + consu. O2 in o = (CO2 generate * 32/44.01 + H2O generate * 16/18.02) = (Consu O2 in org dalam kg/hr * 22.4136/32) = Total O2 in org. = (Air supplied - consu. Gases + consu. O2 in org) dalam Nm3/hr d). Inlet quantities Liquid Gas Total Outlet quantities Liquid Gas Total 769,348695 kg/hr 433,04585 kg/hr 1202,39455 kg/hr = Total flow rate = Total air supplied dalam kg/hr = Total Liquid + gas 728,842694 kg/hr 459,228914 kg/hr 1188,07161 kg/hr = Total treated water dalam kg/hr = Total purge gas dalam kg/hr = Total liquid + gas e). Waste Water EA to LC Plant AFC-1333B 0,48182451 m3/hr 481,824513 kg/hr = WW produce fron EA plant / Total WW from Ester * WW Ester feed to LC = M3/hr * density O2 ratio 1,035 = Ditentukan untuk menentukan excess oksigen outlet. density 1000 kg/m3 = Ditentukan sesuai analis *). Untuk perhitungan Waste water BA dan EHA sama dengan perhitungan-perhitungan pada waste water EA diatas. 17 2,45 m3/hr 126615,51 ppm 3,59 m3/hr 6365,3365 ppm OD sesuai (sesuai bel 4.1). i perhitungan Tabel 4.1). pd Tabel 4.1 point e). nent dalam Vol. % / 100 O2 an diatas). org) dalam kg/hr