LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG – BEKASI
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE – 420 Kerja Praktek
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620035) Febiola Ernestine (2012620051)
Dosen Pembimbing : Jenny Novianti M Soetedjo, S.T., M.Sc.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
i
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL
: LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES - JAKARTA
CATATAN
:
Pelaksanaan kerja praktek : 4 Januari – 4 Februari 2016
Menyetujui,
Mengetahui,
Dosen Pembimbing
Koordinator Kerja Praktek
Jenny Novianti M Soetedjo, S.T., M.Sc.
Angela Martina, S.T.,M.T.
ii
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL
: LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES - JAKARTA
CATATAN
:
Pelaksanaan kerja praktek : 4 Januari – 4 Februari 2016
Mengetahui, Pembimbing Lapangan
Kepala Bagian HRD
Dr. Sutimadji Tjokro
Dodi Wahyudi
iii
SURAT PERNYATAAN
Kami yang bertandatangan di bawah ini: Nama : Michael Subroto NPM : 2012620025 Nama : Randy Christian NPM : 2012620035 Nama : Febiola Ernestine NPM : 2012620051 Dengan ini menyatakan bahwa laporan kerja praktek dengan judul:
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES
Merupakan hasil pekerjaan kami dan seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan jika pernyataan ini tidak sesuai dengan kenyataan, maka kami bersedia menanggung sanksi sesuai peraturan yang berlaku.
Bandung, 4 Mei 2016
Michael Subroto
Randy Christian
Febiola Ernestine
(2012620025)
(2012620035)
(2012620051)
iv
INTISARI
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies adalah perusahaan internasional yang bergerak dalam bidang jasa (service company) dalam mengatasi masalah yang terjadi pada perusahaan migas (minyak dan gas) downstream. Masalah yang dihadapi dalam proses downstream dapat akan diselesaikan dengan menggunakan produk dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies berupa oilfield chemicals. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan nama perusahaan cabang dari Champion Technologies yang berpusat di St Paul, Minnesota, Amerika Serikat. Pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terletak di Jl. Jababeka Raya Blok R Kav 2M-2N, Cikarang Industrial Estate Proses produksi akan dilakukan setelah ada PO dari client dengan proses mixing menggunakan tiga buah mixing vessel yang memiliki kapasitas 10000 liter, 14000 liter, dan 21000 liter. Ketiga mixing vessel memiliki bentuk cone head (dasar berbentuk cone) serta dilengkapi dengan baffle dan tiga buah impeller untuk memaksimalkan proses mixing. Raw material berupa chemicals tertentu akan dialirkan ke dalam mixing vessel menggunakan pompa yang dayanya dipasok oleh kompressor dengan kapasitas total 35 HP. Setelah melalui proses mixing selama 12 jam maka produk akan diuji terlebih dahulu oleh QC (Quality Control). Pengujian meliputi uji pH, viskositas, dan spesific gravity. Setelah melalui proses QC maka produk akan di kemas. Wadah pengemasan yang digunakan berupa Drum, IBC, Tote Tank, dan ISO Tank. Kemudia produk akan didistribusikan kepada client sesuai pesanan. Kendala yang dihadapi pabrik ini adalah tingginya kandungan bahan organik pada limbah yang dibuang (COD) dan WWTP (Waste Water Treatment Plant) yang sudah tersedia, belum mampu untuk menurunkan kandungan tersebut secara maksimal sesuai dengan ketentuan perusahaan pengolahan limbah di daerah Jababeka. Tugas khusus yang diberikan berupa perancangan WWTP berbasis biological treatment, perancangan mixing vessel untuk pencampuran yang maksimal, dan perancangan heat exchanger. Hasil dari tugas khusus tersebut adalah WWTP yang di rancang merupakan WWTP dengan proses pengolahan anaerobic digestion dengan kapasitas pengolahan COD sebesar 21038 ppm. Mixing vessel yang di rancang akan memberikan efisiensi pengadukan terbaik dengan diameter tangki 2.9 m, jarak baffle 0.29 m, ketinggian cairan minimal 2.9 m, jarak impeller dengan dasar tangki 0.1125 m, diameter impeller 0.9 m, dan material yang digunakan adalah stainless steel. Heat exchanger yang dihasilkan memiliki spesifikasi: 1-6 shell and tube heat exchanger, kalor yang dipertukarkan sebesar 33599.966 kJ/h, dan panjang heat exchanger yang digunakan adalah 8 ft. Kata kunci: Anaerobic Digestion, Heat Exchanger, Mixing, Mixing Vessel, COD, Limbah
v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Kerja Praktek ICE420 dengan baik dan tepat waktu. Pada periode kerja praktek ini, penulis melaksanakan Kerja Praktek pada PT. Champion Kurnia Djaja Technologies Cikarang selama periode 4 Januari hingga 4 Februari 2016. Laporan kerja praktek ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah Kerja Praktek ICE-420, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung. Sepanjang penyusunan laporan Kerja Praktek ini, penulis menyadari bahwa banyaknya pengalaman, pengetahuan, dan pembelajaran yang penulis peroleh selama melaksanakan kerja praktek tidak terlepas dari dukungan berbagai pihak yang sangat membantu. Dukungan, dorongan, dan bantuan banyak diterima oleh penulis dalam penggarapan laporan kerja praktek ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis secara khusus ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Ibu Jenny Novianti M Soetedjo, S.T., M.Sc., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan waktu dan tenaganya dalam memberi bimbingan, pengarahan, dan masukan yang berarti selama menyelesaikan laporan kerja praktek ini.
2.
Bapak Dr. Sutimadji Tjokro, selaku manajer West Indonesia Operation dan pembimbing kerja praktek yang telah memberikan ide dan pengetahuan umum selama periode kerja praktek berlangsung.
3.
Bapak Dodi Wahyudi, selaku kepala HRD dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang telah menyusun dan mebantu terlaksananya kegiatan kerja praktek kami.
4.
Bapak Suhada Kartowinoto, selaku Plant Manager PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang telah memberi ide, pengetahuan, dan penjelasan tentang pabrik.
5.
Ibu Erni, Bapak Awang, Ibu Febrina, Ibu Farah, Ibu Yunita, Ibu Puput, dan Bapak Iwan selaku kepala dari berbagai unit/divisi dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang telah meluangkan waktunya untuk berbagi vi
vii
pengalaman dan ilmu pengetahuan yang berarti bagi kami selama kerja praktek. 6.
Bapak Ricky Silalahi, Bapak Muhammad Farouq, dan Bapak Mulyadi, selaku Internal Engineer, Supply Chain Leader, dan HSE Leader yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan ilmunya serta memberikan semangat dan dukungan dalam penyelesaian laporan selama periode kerja praktek berlangsung,
7.
Keluarga dan sahabat untuk dukungan secara fisik dan moril yang telah berikan selam keja prakteki Melalui laporan kerja praktek ini, penulis mengharapkan agar dapat
diterima dengan baik dan dapat memberikan gambaran lebih jelas mengenai sejarah, proses, dan produk yang dihasilkan oleh perusahaan PT. Champion Kurnia Djaja Tehnologies ini. Adapun penulis menyadari bahwa laporan kerja praktek ini masih jauh dari sempurna dan masih memiliki banyak kekurangan. Sehingga, penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun bagi penulis agar dapat menyempurnakan dan memperbaiki laporan ini dengan lebih sistematis. Semoga laporan kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang membutuhkannya.
Bandung, 4 Mei 2016
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii SURAT PERNYATAAN....................................................................................... iv INTISARI.................................................................................................................v KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ..................................................................................................xv BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1 Sejarah Singkat Nalco ................................................................................1 1.2 Sejarah Singkat Champion .........................................................................5 1.3 PT Champion Kurnia Djaja Technologies .................................................6 1.3.1 Unit Produksi ......................................................................................7 1.3.2 Unit Pengadaan dan Penyimpanan Barang ........................................8 1.3.3 Unit Laboratorium Analisis dan Penjaminan Mutu ...........................8 1.3.4 Unit Pengawasan, Kesehatan, Keselamatan, dan Lingkungan ..........9 1.3.5 Unit Perbaikan ..................................................................................10 1.3.6 Unit Administrasi .............................................................................11 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................13 2.1 Scale Inhibitor .........................................................................................13 2.1.1 Fosfat anorganik .........................................................................14 2.1.2 Organophosphorus Compounds .................................................15 2.1.3 Polimer Organik ..........................................................................15 2.2 H2S Scavenger ........................................................................................16 2.2.1 Regenerative H2S Scavenger ........................................................16 2.2.2 Non - Regenerative H2S Scavenger .............................................17 2.3 Corrosion Inhibitor.................................................................................18 viii
ix
2.3.1 Anodik Inhibitor............................................................................19 2.3.2 Katodik Inhibitor ..........................................................................19 2.3.3 Mixed Inhibitor .............................................................................19 2.3.4 Volatile Corrosion Inhibitor .........................................................20 2.4 Pour Point Depressant (PPD) ...............................................................21 2.4.1 Mekanisme Kerja dari Pour Point Depressant ............................22 2.5 Foamer (Petroleum Foam) .....................................................................24 2.6 Defoamer ................................................................................................27 2.6.1 Oil based Defoamer ......................................................................28 2.6.2 Powder Defoamer .........................................................................29 2.6.3 Water based Defoamer .................................................................29 2.6.4 Sillicone based Defoamer .............................................................29 2.6.5 EO/PO based Defoamer ...............................................................30 2.6.6 Alkil poliakrilat .............................................................................30 2.7 Demulsifier ............................................................................................31 2.8 Biosida
...............................................................................................36
BAB III BAHAN ...................................................................................................39 3.1 Demulsifier .............................................................................................41 3.2 Foamer ....................................................................................................45 3.3 Pour Point Deppresant (PPD) ...............................................................46 3.4 Corrosion Inhibitor.................................................................................48 3.5 Scale Inhibitor ........................................................................................50 3.6 H2S Scavenger ........................................................................................52 3.7 Biosida ...................................................................................................52 3.8 Xylene .....................................................................................................54 3.9 Isopropyl Alcohol....................................................................................56 BAB IV SISTEM PROSES ...................................................................................59 4.1 Purchase Order (PO) .............................................................................59 4.2 Blending Instruction ...............................................................................60 4.3 Assessment ..............................................................................................60 4.4 Sistem Input Raw Material .....................................................................60
x
4.5 Mixing Material ......................................................................................62 4.6 Proses Sampling atau Quality Control....................................................62 4.7 Packaging ...............................................................................................63 4.8 Labelling .................................................................................................62 4.9 Proses Pencucian ....................................................................................62 BAB V ALAT PROSES DAN ISTRUMENTASI ................................................68 5.1 Alat Proses ..............................................................................................68 5.1.1 Tangki Pencampuran (Mixing Vessel) ..........................................68 5.1.2 Pompa (Transfer Pump) ...............................................................72 5.2 Alat Pendukung Proses ...........................................................................73 5.2.1 Kompresor ....................................................................................74 5.2.2 Water Storage Tank .....................................................................74 5.3 Tangki Penyimpanan ..............................................................................74 5.3.1 Drum ............................................................................................75 5.3.2 Tote Tank .....................................................................................76 5.3.3 IBC (Intermediate Bulk Container) .............................................77 5.4 Perangkat Analisa ...................................................................................78 5.4.1 Viskometer ..........................................................................................78 5.4.2 pH meter .............................................................................................79 5.4.3 Hydrometer .........................................................................................80 BAB VI PRODUK .................................................................................................81 6.1 Demulsifier .............................................................................................83 6.2 Foamer ....................................................................................................85 6.3 Pour Point Deppresant (PPD) ...............................................................86 6.4 Corrosion Inhibitor.................................................................................88 6.5 Scale Inhibitor ........................................................................................90 9.6 H2S Scavenger ........................................................................................92 6.7 Biosida ...................................................................................................93 6.8 Distribusi Produk ...................................................................................94
xi
BAB VII SISTEM UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH ........................97 7.1 Karakteristik limbah industri dan dampak terhadap pencemaran lingkungan................................................................................................97 7.1.1 Kadar Bahan Padat Tersuspensi ..................................................98 7.1.2 Bahan Padat Terlarut ....................................................................98 7.1.3 BOD (Biochemical Oxygen Demand) ..........................................99 7.1.4 Organisme koliform ......................................................................99 7.1.5 pH Larutan ...................................................................................99 7.1.6 Kandungan Oksigen Terlarut (DO) ............................................100 7.1.7 Kebutuhan Klor .........................................................................100 7.1.8 Jumlah Nutrien ..........................................................................100 7.2 Proses Perancangan Pengolahan Limbah WWTP dalam menjaga kualitas limbah .......................................................................................102 BAB VIII TATA LETAK PABRIK ....................................................................109 BAB IX ORGANISASI .......................................................................................117 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan Champion Technologies ....................124 9.2 Peraturan Kerja di Pabrik dan Perlindungan HSE ................................128 BAB X PEMBAHASAN .....................................................................................132 10.1 Kondisi Lingkungan ...........................................................................132 10.2 Keselamatan Kerja .............................................................................133 10.3 Bahaya Proses Produksi ......................................................................133 BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................135 11.1 Kesimpulan .........................................................................................135 11.2 Saran ...................................................................................................138 DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................140 LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK I ........................................145 LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK (Perancangan Pengolahan Secondary Treatment pada WWTP) ....................................................................146 INTISARI LAPORAN TUGAS KHUSUS (Perancangan Pengolahan Secondary Treatment pada WWTP) ......................................................................................147
xii
KESIMPULAN LAPORAN TUGAS KHUSUS (Perancangan Pengolahan Secondary Treatment pada WWTP) ....................................................................201
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK II .......................................203 LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK (Perancangan Tangki Mixing Vessel untuk Industri Kimia Perminyakan)..........................................................204 INTISARI LAPORAN TUGAS KHUSUS (Perancangan Tangki Mixing Vessel untuk Industri Kimia Perminyakan) .....................................................................205 KESIMPULAN LAPORAN TUGAS KHUSUS (Perancangan Tangki Mixing Vessel untuk Industri Kimia Perminyakan)..........................................................245
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK III......................................245 LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK (Penggunaan Heat Exchanger dalam Proses Produksi ATMP pada Kondisi pH Normal ) .................................246 INTISARI LAPORAN TUGAS KHUSUS (Penggunaan Heat Exchanger dalam Proses Produksi ATMP pada Kondisi pH Normal ) ............................................247 KESIMPULAN LAPORAN TUGAS KHUSUS (Penggunaan Heat Exchanger dalam Proses Produksi ATMP pada Kondisi pH Normal ) .................................270
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Logo Perusahaan Merger Nalco Champion dan Ecolab Company ..... 5 Gambar 1.2 Diagram Unit Kerja di PT Champion Kurnia Djaja Technologies ..... 6 Gambar 1.3 Diagram alir proses produksi .............................................................. 7 Gambar 1.4 Diagram alir proses inventory ............................................................ 8 Gambar 1.5 Diagram alir proses quality control .................................................... 9 Gambar 1.6 Diagram alir proses HSE .................................................................. 10 Gambar 1.7 Diagram alir proses maintenance ..................................................... 11 Gambar 1.8 Diagram alir proses administratif ..................................................... 12 Gambar 2.1 Berbagai Isomer Triazine yang umum digunakan sebagai nongenarative H2S Scavenger .............................................................. 18 Gambar 2.2 Struktur Molekul Pour Point Deppresant tipe Poly Alkil Metaklirat (PAMA) ............................................................................................ 22 Gambar 2.3 Mekanisme Parafin Minyak dalam Mempengaruhi Tegangan Aliran Cairan .............................................................................................. 24 Gambar 2.4 Struktur cocamidopropyl betaine (a), senyawa golongan alkil eter sulfat (b), dan α-olefin sulfonat (c) sebagai senyawa kimia yang diaplikasikan sebagai foamer.................................................................................... 26 Gambar 2.5 Busa yang dihasilkan oleh minyak atau bensin dari kontak mekanik dan reaksi kimia ................................................................................ 27 Gambar 2.6 Metode Gas Sparging Test ................................................................ 31 Gambar 2.7 Mekanisme Kerja Demulsifier .......................................................... 33 Gambar 2.8 Proses Kerja Demulsifier .................................................................. 36 Gambar 3.1 Jenis Isomer Fungsional Senyawa Xylene ....................................... 55 Gambar 3.2 Struktur Kimia Isopropil Alkohol .................................................... 57 Gambar 4.1 Diagram Proses Pencucian dari Oil Based ke Water Based ............ 64 Gambar 4.2 Diagram Proses Pencucian dari Oil Based ke Oil Based ................. 64 Gambar 4.3 Diagram Proses Pencucian dari Water Based ke Water Based ........ 65 Gambar 4.4 Diagram Proses Pencucian dari Water Based ke Oil Based.............. 66 Gambar 5.1 Axial Flow Blade Turbine Impeller ................................................... 71 xiii
xiv
Gambar 5.2 Penggunaan baffle pada mixing vessel .............................................. 72 Gambar 5.3 Kompresor yang digunakan pada pabrik .......................................... 74 Gambar 5.4 Jenis Drum yang digunakan ............................................................. 76 Gambar 5.5 Tote Tank pada proses produksi ....................................................... 77 Gambar 5.6 IBC (Intermediate bulk container) .................................................... 78 Gambar 5.7 Viskometer Brookfield ..................................................................... 79 Gambar 5.8 Hydrometer ....................................................................................... 80 Gambar 6.1 Proses Distribusi Berbagai Produk ................................................... 95 Gambar 7.1 Data Proses Pembuangan Limbah ke WWTP dan PPLi / WMI ..... 104 Gambar 7.2 Perancangan WWTP Limbah Cair di Perusahaan........................... 105 Gambar 8.1 Denah Tata Letak Pabrik Champion Kurnia Djaja Technologies ... 112 Gambar 8.2 Denah Warehouse dan Proses Produksi .......................................... 113 Gambar 9.1 Struktur organisasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dalam Nalco Champion dan Ecolab Company ........................................ 122 Gambar 9.2 Logo Champion Chemical Inc ....................................................... 124 Gambar 9.3 Logo Champion Technologies ....................................................... 124 Gambar 9.4 Struktur Organisasi PTChampion Kurnia Djaja Technologies ....... 127 Gambar 9.5 Rincian peraturan kerja PT Champion Kurnia Djaja Technologies 130
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Data Senyawa Scale Inhibitor yang digunakan dan data biodegradasi kerak .................................................................................................... 14 Tabel 3.1 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Emulsotron® .................... 41 Tabel 3.2 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Foamitron® ...................... 45 Tabel 3.3 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Flexoil® ........................... 47 Tabel 3.4 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Corton® ........................... 48 Tabel 3.5 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Gyptron® ......................... 51 Tabel 3.6 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Gas Treat® ....................... 52 Tabel 3.7 Karakteristik Senyawa Kimia Bahan Baku Bactron® .......................... 45 Tabel 3.8 Sifat Fisikokimia dari berbagai Isomer Turunan Xylene ...................... 56 Tabel 4.1 Tipe Transfer Pump ............................................................................. 61 Tabel 4.2 Spesifikasi Transfer Pump ................................................................... 61 Tabel 4.3 Data Mixing Vessel ............................................................................... 62 Tabel 5.1 Spesifikasi Mixing Vessel ..................................................................... 69 Tabel 5.2 Jenis dan Tipe Transfer Pump ............................................................. 73 Tabel 5.3 Spesifikasi Transfer Pump .................................................................... 73 Tabel 6.1 Karakteristik Senyawa Kimia Berbagai Emulsotron® ......................... 84 Tabel 6.2 Karakteristik Senyawa Kimia Produk Foamitron® .............................. 86 Tabel 6.3 Karakteristik Senyawa Kimia Berbagai Flexoil®................................. 87 Tabel 6.4 Karakteristik Senyawa Kimia Produk Corton® .................................... 88 Tabel 6.5 Karakteristik Senyawa Kimia Produk Gyptron® ................................. 91 Tabel 6.6 Karakteristik Senyawa Kimia Produk Gas Treat® ............................... 92 Tabel 6.7 Karakteristik Senyawa Kimia Produk Bactron® .................................. 93 Tabel 8.1 Detail Lokasi Pabrik PT Champion Kurnia Djaja Technologies ........ 110 Tabel 8.2 Keterangan denah lokasi warehouse pabrik ....................................... 114 Tabel 9.1 Cakupan Health Safety Security Environment.....................................128
xv
BAB I PENDAHULUAN
PT Champion Kurnia Djaja Technologies adalah perusahaan internasional yang merupakan anak perusahaan dari PT Nalco Champion. Nalco Champion merupakan sebuah perusahaan ecolab yang menyediakan penggunaan bahan kimia, safety, dan jasa untuk industri minyak dan gas baik hulu dan menengah (upstream and midstream), serta pengilangan dan operasi petrokimia. Melalui pemecahan masalah dan aplikasi dari teknologi secara inovatif, PT Nalco Champion akan memaksimalkan produksi industri minyak dan gas, mengoptimalkan penggunaan air, serta mengatasi tantangan yang kompleks.
1.1.
Sejarah Singkat Nalco Sejarah dari PT Nalco Champion ini dimulai dari tahun 1920 an, dimulai
dari Natrium Aluminat (Na2Al2O4) untuk kereta uap (locomotive steam) dan berinovasi menjadi bahan kimia untuk sumber energi. Pada tahun 1920, Herbert A. Kern mendirikan Chicago Chemical Company dimana perusahaan ini menjadi pasar dari natrium aluminat dan menjualnya ke kota dan pabrik untuk water treatment dari air umpan boiler yang akan digunakan. Pada tahun 1922, P Wilson Evans mendirikan Aluminate Sales Corporation di Chicago, Illinois, yang menjual natrium aluminat ke perusahaan kereta untuk mengkondisikan air dalam kereta uap. Dua perusahaan diatas kemudian bergabung pada tahun 1928 dan mendirikan The National Aluminate Corporation atau yang lebih dikenal dengan nama Nalco, perusahaan ini berdiri pada tanggal 1 Mei 1928. Pada tahun 1929, Nalco membentuk Visco di Sugar Land, Texas. Perusahaan ini menjual bahan additif untuk pengeboran lumpur, yang terdiri dari campuran dari tanah liat dan air yang digunakan untuk pengeboran sumur minyak (hulu migas). Hal ini membantu membangun Nalco dalam industri minyak. Pada tahun 1932, Nalco memperluas bisnis pengolahan air. Nalco membeli Paige Jones Chemical Company of New York. Dengan transaksi ini, Nalco memperoleh hak
1
2
peralatan dan bahan kimia untuk memasok bahan kimia untuk pengolahan air. Hal ini menyebabkan peningkatan besar dalam bisnis pengolahan air. Pada tahun 1947, Nalco resmi menjadi perusahaan publik dengan penawaran 127.000 saham. Menyadari bahwa negara lain juga sedang berlomba lomba untuk beralih dari penggunaan steam menjadi diesel, maka pada tahun 1950 Nalco membentuk Divisi Luar Negri untuk mempromosikan keahliannya dalam Boiler Treatment. Untuk menjawab kebutuhan negara - negara di eropa maka pada tahun 1952, Nalco mendirikan cabang luar negri pertamanya yaitu Nalco Italiana. Nama National Aluminate Corporation tidak bertahan lama, pemegang sahamnya menyetujui pergantian nama perusahaan ini menjadi Nalco Chemical Company pada tahun 1959. Selain itu pada 1959, Nalco juga mendirikan cabang di Mexico City dengan nama perusahaan Nalco de Mexico, S.A, dan sebagian besar tenaga pada cabang ini diutamakan untuk memberikan jasa pengolahan minyak bagi Pemex (perusahaan minyak nasional Mexico). Pada tahun 1962, Nalco bekerja sama dengan ICI dari Australia dan New Zealand. Produk dari Nalco terdaftar di NYSE (New York Stock Exchange) pada tahun 1964. Pabrik Nalco yang berlokasi di Garyville memulai produksinya pada tahun 1970. Pada tahun 1974, kantor pusat dari Nalco berpindah ke Oak Brook setelah sebelumnya berada di Chicago. Produk dari Nalco (Nalco's ORS-419) digunakan pada roda pesawat luar angkasa columbia pada tahun 1982. Produk Nalco ini adalah satu satunya produk yang tidak berbahan silikon yang dijual di pasaran, sehingga produk ini diterima oleh perusahan roda untuk pesawat luar angkasa. Tahun 1983, Nalco mendirikan kantor pusat baru dengan membuka lahan sebesar 300.0000 ft2 di Naperville, Illinois. Diperkirakan total investasi yang dikeluarkan sebesar $90 juta. Pada tahun 1984, Nalco memperkenalkan PORTAFEED® yaitu sistem penyimpanan yang dapat digunakan lagi, sistem penanganan untuk penyimpanan bahan kimia cair telah dipublikasikan. Nalco mengalami perkembangan pesat pada tahun 1985 hingga 1986 dengan mengungguli perusahaan bahan kimia lainnya dalam pengembangan CAER
3
( Community Awareness and Emergency Response). Tahun 1986, Nalco menggabungkan divisi Energy Chemicals dan Oil Field Services untuk membentuk divisi Petroleum Chemicals yang memiliki kantor pusat di Sugar Land, Texas. Divisi baru ini terdiri dari beberapa grup yaitu Visco Chemicals, Refinery Process Chemicals, Additives, Adomite Chemicals, dan Gas & Oil Handling Chemicals. Penjualan terbesar dari Nalco mencapai $1 milyar pada tahun 1989. Nalco dan Exxon Chemicals Company bergabung pada tahun 1995 dan membentuk Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P (NEEC), tujuan dari penggabungan ini adalah untuk menyediakan pelayanan bagi semua fase dari industri minyak dan gas (upstream, midstream, dan downstream). Pada tahun 1998, Nalco memecahkan rekor penjualan yaitu meningkat 10% dari penjualan sebelumnya sehingga menjadi $1.43 milyar, hal ini di publikasikan oleh majalah R&D. Dan STA•BR•EX® adalah produk biosida yang terpilih sebagai produk yang secara teknologi paling berpengaruh versi majalah R&D. Produk ini adalah biosida industri yang pertama dimodelkan setelah sekian lama antimikrobia digunakan. Pada tanggal 27 Juni 1999, Nalco melakukan perjanjian penggabungan dengan Suez Lyonnaise des Eaux, yaitu perusahaan dengan 200.000 pekerja dan modal mencapai $32 milyar di seluruh dunia. Hal ini juga menggabungkan grup pengolahan air dari Suez Lyonnaise (Aquazur and Calgon Corporation) dengan sistem operasi dari Nalco sehingga membentuk Nalco yang baru (A New Nalco). Tahun 2001, Nalco berganti nama menjadi Ondeo Nalco, hal ini menandakan identitasnya sebagai anggota baru dari Ondeo Family yang berhubungan dengan pengolahan air dari Suez. Nalco memperkuat peran unggulnya dalam industri minyak bumi dengan nama Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P. (NEEC) ini menjadi bagian dari perusahaan melalui penebusan saham dari Exxon Mobil di perusahaan gabungan. NEEC menghasilkan $500 juta dalam penjualan tahunan melalui 1.800 penjualan. Pada tahun 2003, USFilter dan Ondeo Nalco bekerja sama menyediakan peralatan, bahan kimia, dan layanan kepada industri pelanggan. Sebuah kelompok investasi yang terdiri dari Blackstone Group, Apollo Management LP, dan
4
Goldman Sachs Capital Partners membeli Ondeo Nalco dan memperkenalkan kembali perusahaan Nalco ini. Pada tahun 2004, Nalco kembali ke perdagangan saham NYSE dengan simbol NLC yang lama, menyusul penawaran umum perdananya pada tanggal 11 November 2004. Penjualan global Nalco ini melebihi $3 milyar untuk pertama kalinya dalam sejarah perusahaan. Nalco juga memperkenalkan teknologi 3D TRASAR®, yaitu model pendekatan yang paling komprehensif/menyeluruh untuk sistem manajemen pendinginan yang tersedia. Teknologi ini menyediakan kemampuan untuk memantau dan mengendalikan sistem cooling water secara real time, serta menjaga sistem penting ini beroperasi pada efisiensi terbaiknya. Serangkaian penawaran saham sekunder pada tahun-tahun selanjutnya, menghilangkan saham grup investor di Nalco pada awal tahun 2007. Nalco juga melakukan pembelian mayoritas saham dari Mobotec dan memasuki pasar bagian kontrol polusi udara dengan nama Nalco Mobotec untuk pengolahan udara. Pada tahun berikutnya, penjualan Nalco mencapai $4 milyar untuk pertama kalinya dalam sejarah perusahaan. Pada tahun 2011, pemegang saham Ecolab dan Nalco bersepakat untuk menggabungkan kedua perusahaan tersebut. Pada tahun 2013,
Ecolab
.Inc
ditutup
karena
diakuisisi
oleh
Champion
Technologies/CorsiTech (Corsica dari perusahaan Permian Mud, pembeli saham Champion Technologies) dan membentuk unit bisnis baru dengan nama Nalco Champion. Nalco Champion, sebuah perusahaan Ecolab ini berencana untuk merenovasi fasilitas yang sudah ada di Sugar Land, Texas, dan membangun kantor pusat yang baru pada tahun 2014. Pada tahun 2014 juga, The Eastern Hemisphere Core Plant (EHCP) mulai dibangun pada lahan seluas 106.000 m2 di Jurong Island, Singapura. Pembangunan fasilitas ini menggunakan sekitar 3 juta jam kerja, dan selesai dengan nol cedera/kecelakaan. Pada Gambar 1.1 dapat dilihat logo dari merger tiga perusahaan (Nalco, Champion, dan Ecolab).
5
Gambar 1.1 Logo Perusahaan Merger Nalco Champion dan Ecolab Company
Pada tahun 2015, Nalco Champion mengakuisisi Ultra Fab Industries Ltd, yaitu perusahaan yang merancang dan mapu mengontrol produksi gas H2S serta mengelola sistem injeksi bahan kimia khusus untuk industri minyak dan gas.
1.2.
Sejarah Singkat Champion Pada tahun 1953, Champion Chemicals didirkan oleh Courtney Thompson
bermodalkan dari penjualan garam ke perusahaan lain, dari modal tersebut maka didirikan sebuah perusahaan pengeboran minyak. Setelah didirikan, Champion Chemicals mengembangkan produk kimia untuk ladang minyak pertamanya pada tahun 1956. Produk bahan kimia pertamanya ini berfungsi sebagai pelarut kerak (scale dissolver) yang dinamai Gyptron®. Di tahun 1959, Permian Mud Service, membeli setengah saham dari Champion Chemicals. Champion Chemicals mengambil langkah pertamanya untuk melakukan bisnis internasional di Canada yang berlokasi di Calgary, Alberta. Setelah sukses di Canada pada tahun 1970, Champion Technologies membuka peluang usaha di negara timur tengah seperti Iran, selain itu juga perusahaan ini melakukan ekspansi ke amerika latin dan asia tenggara serta memasuki pasar lepas pantai di teluk Mexico. Pada tahun 1984, pabrik dari Champion Chemicals di Fresno, Texas memulai produksi ethylene oxide di pabriknya. Tahun 1990, Champion Chemicals, Inc merubah namanya menjadi Champion Technologies. Pada tahun 1996, Champion Technologies mengakuisisi Blacksmith Chemical Services, Ltd. Pada tahun 1997, Permian Mud Service, Inc mengakuisisi Jetro Chemicals dan mengubah namanya menjadi Corsicana Technologies. Champion Technologies membentuk perusahaan gabungan dengan nama Champion Servo di Aberdeen,
6
Skotlandia, untuk memperkuat pengaruhnya di belahan bumi timur pada tahun 2002. Pada tahun 2010, Champion Technologies mengakuisisi Chemtech Chemical Services, LLC untuk mengekspansi penawaran yang ada dalam pasar listrik, pupuk, dan petrokimia.
1.3.
PT Champion Kurnia Djaja Technologies Perusahaan yang merupakan anak perusahaan dari PT. Nalco Champion ini
memiliki aktivitas bisnis di bidang-bidang seperti biocides, combination scale and corrosion inhibitors, emulsion breaker, encapsulated scale and corrosion inhibitors, foamers and foam control, hyrat inhibitor, dan lainnya. Unit-unit kerja yang ada pada pabrik ini terdiri dari enam unit kerja yang saling berkesinambungan satu dengan lain, unit-unit tersebut antara lain unit produksi/Production, unit pengadaan dan penyimpanan barang/Inventory and Warehouse, laboratorium analisis dan penjaminan mutu/Quality Control and Analytical Laboratory, unit pengawasan kesehatan, keselamatan, dan lingkungan/Health Safety and Enviromental(HSE), unit perbaikan/Maintenance,dan unit administrasi. Adapun bagan alir dari proses produksi di PT Champion Kurnia Djaja Technologies ditunjukan pada Gambar 1.2 dibawah ini Product ion HSE
Mainte nance
QM S Admi n& Ship ment
Invento ry & Wareh ouse Quali ty Cont rol
Gambar 1.2 Diagram unit-unit kerja yang ada di PT Champion Kurnia Djaja Technologies
7
Berikut ini adalah uraian singkat unit-unit kerja yang ada di perusahaan yang terdiri dari unit produksi, unit pengadaan dan penyediaan barang, unit laboratorium analisis dan penjaminan mutu, unit pengawasan, kesehatan keselamatan dan lingkungan, unit perbaikan, dan unit administrasi.
1.3.1. Unit Produksi ( Production ) Pada PT Champion Kurnia Djaja Technologies, unit produksi berperan untuk menghasilkan produk oil field chemical dalam skala yang besar dan kemudian digunakan dalam pengaplikasian di industri minyak bumi. Proses pertama yang dilakukan adalah dengan mencampurkan beberapa senyawa/bahan kimia (raw material) kedalam sebuah tangki pengaduk (vessel) dengan perbandingan raw material tertentu sehingga mengahasilkan produk yang diinginkan. Proses pencampuran ini disebut dengan blending. Banyaknya raw material dan formula yang digunakan ditentukan oleh unit administratif dan unit penjaminan mutu. Mutu produk akhir hasil blending akan diperiksa lagi oleh bagian quality control agar sesuai dengan standar pelanggan. Berikut ini dijelaskan melalui diagram alir dari proses produksi pada Gambar 1.3
PRODUCTION Procedures : ADM-DC-02
PO Customer
Jak-Office SOR
Plant Manager (check the formula)
Cikarang Admin
QC - BIC
HSE Officer - Risk Assessment - COSHH Assessment
Production Section
BLENDING PROCESS
Procedures : INV-PBG-01
Raw Material A
STORAGE
Raw Material B Raw Material C
Warehaouse
Procedures : PROD-PRD-01 PROD-IS-01 PROD-CCM-01 PROD-DRM-01 PROD-DRM-02 PROD-PAP-01 PROD-FFL-01 PROD-GRD01
BLENDING PROCESS
NO TRANSFER PUMP
MIXING VESSEL
QUALITY CONTROL
YES Procedures : QC-PPA-01 CKDT-QC-01 CKDT-QC-03 CKDT-QC-04 CKDT-QC-05
PACKAGING, LABELLING, & CERTIFICATE
Procedures : PROD-KEM-01 QC-OC-02
Gambar 1.3 Diagram alir proses produksi PT Champion Kurnia Djaja Technologies
8
1.3.2. Unit Pengadaan dan Penyimpanan Barang ( Inventory and Warehouse) Unit pengadan dan penyimpanan barang/Inventory and Warehouse berperan
untuk
mengatur
posisi
dariraw
materialdalam
gudang
penyimpanan/warehousedan bekerja sama dengan unit administratif dalam pengadaan barang, baik berupa kemasan barang (drum, tote tank,danintermediate bulk container/IBC) maupunraw material yang diperlukan untuk proses produksi. Unit pengadaan dan penyimpanan barang tersebut dijelaskan pada Gambar 1.4 berikut
INVENTORY & WAREHOUSE - HSE-SEC-02 - HSE-SEC-03 - HSE-SEC-05 - HSE-SEC-06
RAW MATERIAL (FROM VENDOR)
- INV-PBG-01 Records: Chemicals Storage Inspection. Storage Guider : Warehouse Map
CHEMICALS - QC Check
OK RAW MATERIAL (From Vendor)
PACKAGING FROM VENDOR (DRUM, PALLET, IBC)
SECURITY - Vehicle Check - DO (Dissolve Oxygen) Check
WH/INV. - Doc. Check - Unload
WH/INV. - Doc. Check - Unload Frame IBC & Tote Tank (From customer’s field)
FRAME IBC & TOTE TANK (FROM CUSTOMER’S FIELD)
MAINTENANCE DEPARTMENT
- INV-PB-01 - Record : Incoming TT Integrity Checklist, Incoming IBC Tank Condition Checklist, Incoming Drum Container Condition Checklist, Tally Sheet, for incoming import or local goods - Marking/coding activity for product identity (Product Name, Record date, Volume per drum/IBC) - INV-WR01, (Weekly & Daily Inventory) Records : RR, PRC, Stock Report and RR Check Sheet
NO
WH/INV. - Doc. Check - Unload
Gambar 1.4 Diagram alir proses inventory PT Champion Kurnia Djaja Technologies
1.3.3. Unit Laboratorium Analisis dan Penjaminan Mutu ( Quality Control and Analytical Laboratory) Unit ini memiliki peran yang penting dalam siklus proses produksi, dimana produk yang sudah jadi harus mengalami proses pengecekkan ulang (apakah sesuai dengan keinginan pelanggan) supaya dapat dipisahkan, mana produk yang dapat didistribusikan kepada pelanggan dan mana produk yang harus diproduksi ulang supaya dapat memuaskan pelanggan. Personil yang bertugas di laboratorium analisis dan penjaminan mutuberperan penting dalam menjaga mutu produk agar
9
sesuai dengan standar perusahaan. Parameter melibatkan physical properties seperti pH, viskositas, massa jenis (specific gravity), warna produk (appearance). Pada Gambar 1.5 berikut ini dijelaskan melalui diagram alir, bagaimana proses analysis and quality control dilakukan
QUALITY CONTROL Procedure : - QC-CPS-01 - QC-SMP-01
OK Incoming Raw Material Sampling
Storage
Lab Test -Physical Properties Supply Chain (Raw Material)
Outgoing Finished Good Procedure : - QC-SMP-01 Records: Incoming Material - QC-PPA-01 Records: BIC dan COA - CKDT-QC-01, (Appearance) - CKDT-QC-03, (pH) - CKDT-QC-04, (SG) - CKDT-QC-05, (CS) -RTS-QC-01, (Retain Sample) - QC-PB-01, (Pilot Blend)
NO Technical Manager (Finished Goods)
Gambar 1.5 Diagram alir proses quality control PT Champion Kurnia Djaja Technologies
1.3.4. Unit Pengawasan, Kesehatan, Keselamatan, dan Lingkungan ( Health Safety and Environmental – HSE ) Menurut US OSHA 1910.119 tentang Proses Safety Management Rule, proses adalah kegiatan yang melibatkan bahan kimia yang sangat berbahaya termasuk
kegunaannya,
penyimpanannya,
manufaktur,
penanganan,
atau
transportasi bahan dari satu tempat ke tempat lain dimana safety (keselamatan) merupakan faktor yang penting dalam sebuah industri kimia ini. Unit Pengawasan Kesehatan, Keselamatan, dan Lingkungan / Health Safety and Enviromental (HSE) berperan untuk menjaga standar keselamatan serta keamanan karyawan dan pengunjung agar terhindar dari kecelakaan akibat proses produksi yang salah atau
10
human error lainnya, unit ini juga berperan untuk menjaga dan mengatur pembuangan limbah perusahaan ke lingkungan agar sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh pemerintah. Berikut ini dijelaskan diagram alir HSE dalam Gambar 1.6
HEALTH SAFETY ENVIRONMENT ENVIRONMENTAL
Env. Monitoring
Waste
EMERGENCY AWARENESS
SAFETY
Access Control
Risk Assessment
Acc/Inc Investigation
PPE
Fire Drill Simulation
Spill Drill Simulation
HIPERKES
Security
Coordination With Jababeka Fire Dept
PPLI
Monthly Inspection
Independent Simulation
HEALTH
MCU
First Aid Training
Coordination With Siloam and Medica Hospital
Gambar 1.6 Diagram alir proses HSE PT Champion Kurnia Djaja Technologies
1.3.5. Unit Perbaikan ( Maintenance ) Unit perawat merupakan unit yang penting dalam sebuah pabrik, dimana jika alat tidak dirawat dengan baik dan benar kemudian terjadi kerusakan sehingga dapat menghasilkan kecelakan yang dapat merugikan banyak pihak. Perawatan, kalibrasi, dan sertifikasi perlu diaplikasikan pada setiap instrumen pada pabrik supaya meminimalisasi kemungkinan terjadinya kecelakaan. Unit perbaikan /maintenance juga melakukan perawatan dan pemeriksaan berkala instrumen analisis di laboratorium serta fasilitas penunjang lainnya. Gambar 1.7 dibawah ini menjelaskan diagram proses maintenance Technologies
pada PT Champion Kurnia Djaja
11
MAINTENANCE Clean up Incoming Packaging / Containers (customer’s field), IBC, Tote Tank, Drum
Storage
Re-used
MT-PC-01 Physical Inspection Used as waste Storage container
WMI/PPLI
Good Repair
Procedure : MT-PC-01 Record : TT Inspection. List. Frame & IBC Tank Inspection. List, Incoming excontainer condition
Replaced Dispose
Good Condition Production & Lab. Equipment
Physic & Condition Inspection Good Repair Procedure : CKDT P004 Record : Maintenance Plan Maintenance schedule Inspection list
Replaced
Good Condition Building
Physic & Condition Inspection Repair
Gambar 1.7 Diagram alir proses maintenance PT Champion Kurnia Djaja Technologies
1.3.6. Unit Administrasi Produk yang sudah jadi dan siap untuk didistribusikan kemudian dialihkan ke unit administatif. Unit ini berperan dalam pembuatan dokumen yang terkait permintaan, pembelian (purchase order) dari pelanggan, pengadaan barang, dan pengiriman produk. Setelah unit ini dilalui produk pemesanan akan dikirim (proses shipping) kepada pelanggan. Unit administratif juga berperan mencari pihak ketiga yang berperan sebagai logistik produk hingga sampai pada lokasi pelanggan. Berikut ini melalui Gambar 1.8 dijelaskan diagram alir proses unit administratif yang dilakukan PT Champion Kurnia Djaja Technologies
12
Admin - Shipment Contact Forwarder
Finished Goods
Admin – Shipment -Shipping Document
Procedures : ADM-DC-01
Outgoing Check -Packaging Check
Shippin - Loading
Procedures : - INV-PCS-01 - MNTC-PCC-01
Gambar 1.8 Diagram alir proses administratif PT Champion Kurnia Djaja Technologies
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan salah satu cabang perusahaan Nalco Ecolab yang bergerak dibidang penyediaan jasa (service) dalam reaksi kimia khususnya dalam produksi ladang minyak (offshore oil chemicals) dalam menyelesaikan masalah limbah dan kondisi lain yang timbul pada produksi gas dan minyak bumi, baik industri hulu maupun hilir. Perusahaan ini merupakan salah satu cabang perusahaan di daerah Asia-Pasifik yang bergerak dalam produksi bahan baku kimia khusus (speciality chemicals) yang bergerak dibidang kimia perminyakan (oilfield chemicals).Secara umum, jenis produk bahan kimia yang dihasilkan untuk oilfield chemical terdi dari Biocide®, Corrosion Inhibitor®, H2S scavenger®, pour point deppresant®, scaleinhibitor®, foamer®, defoamer®, hingga demulsifier®. Berikut akan dijelaskan mengenai karakteristik dari berbagai produk speciality chemical yang diproduksi:
2.1.
Scale Inhibitor Scale Inibitor adalah senyawa kimia yang menghentikan nukleasi
pembentukan kerak organic, presipitasi, dan reaksi penyelesaian pembentukan ion logam yang dapat menimbulkan kerak pada logam dalam pipa. Scale inhibitor bekerja pada tiga daerah elemen kunci yang dapat menimbulkan masalah terhadap kerak logam. Performa scale inhibitor dipengaruhi oleh pH, suhu, kadar ion kalsium dan magnesium limbah cair, dan pengaruh konsentrasi inhibitor korosi dalam perawatan pipa produksi minyak.Scale inhibitor bekerja dengan nilai batas minimum inhibitor concentration (MIC), yakni pada konsentrasi ion logam dalam air 0,5 mg/l hingga 20 mg/L. Pada proses industri perminyakan, scale inhibitor secara kontinu diinjeksikan melalui kapiler atau suatu pipa umblicicakedalam daerah saluran yang dilakukan secara periodik. Proses injeksi bergantung pada lokasi dan pertimbangan resiko mudah/sulitnya terbentuk kerak, atau tindakan perawatan sqeeze terhadap
13
14
kerak perlu dilakukan untuk meletakkan scale inhibitor dalam matriks reservoir jika pengerakan terjadi didekat daerah sumur bor yang rumit dijangkau. Secara umum, terdapat beberapa senyawa kimia yang dapat digunakan sebagai Scale Inhibitor yaitu:
Tabel 2.1 Data Senyawa Scale inhibitor yang digunakan dan data biodegradasi kerak Daya biodegradabilitas yang
Jenis Inhibitor
Akronim
Fosfonat
PBTC
17% dalam 28 hari
ATMP
23% dalam 28 hari
HEDP
33% dalam 28 hari
Asam poliakrilat
PAA
10% dalam 35 hari
Asam polimateat
PMA
18% dalam 35 hari
Asam maleat terpolimer
MAT
35% dalam 35 hari
SPOCA
7% dalam 28 hari
Poliaspartat
PASP
83-87% selama 28 hari
Karboksil metil insulin
CMI
> 20%
Asam polikarboksilat
PCA
68,6% selama 28 hari
Asam maleat polimer
MAP
54,9% selama 35 hari
Asam sulfonat (sebagai kopolimer)
melekat
Jenis-jenis bahan kimia golongan scale inhibitor yang umumnya dipakai dalam industri terbagi dalam tiga golongan utama:
2.1.1. Fosfat anorganik. Komponen senyawa kimia ini memiliki keunggulan mudah larut dalam air, tak beracun, serta efektif pada konsentrasi kerak yang sangat rendah (sekitar 0,5 hingga 20 ppm), terutama tipe kesadahan permanen seeperti karbonat (CO32-). Namun, golongan senyawa kimia ini jarang digunakan dalam aplikasi perminyakan
15
karena kecendrungan senyawa yang mudah larut membentuk ortofosfat yang memiliki aktivitas penghambat kerak rendah.
2.1.2. Organophosphorus Compounds. Komponen senyawa scale inhibitor ini merupakan komponen organik yang mudah terdegradasi dan membentuk ikatan karbon-fosfor. Berdasarkan jenis alkil gugus kimia, scale inhibitor dapat dubedakan atas: a.
Ester Fosfat organik: Jenis senyawa kimia ini secara umum sangat efektif terhadap pembersihan dan penghambatan terbentuknya kerak kalsium karbonat (CaCO3)dan kalium sulfat (CaSO4). Secara garis besar, ester fosfat sesuai digunakan pada bahan bakar dengan kadar kalsium tinggi.
b.
Fosfonat: Berbagai jenis rantai golongan fosfonat dapat dimanfaatkan sebagai scale inhibitor dengan perbedaan karakteristik kestabilan termal, toleransi kalsium dan efisiensi penghambatan.
Variasi sifat tipe scale
inhibitor ini muncul karena bentuk senyawa bersifat asam dengan netralisasi oleh amonia, amina, maupun alkalin hidroksida. Golongan fosfonat umumnya dipakai sebagai inhibitor kerak untuk ion garam kalsium, stronsium dan barium.
2.1.3. Polimer organik. Tipe scale inhibitor ini berupa distorsi kristal walaupun mereka juga mengurangi kecenderungan presipitasi dalam bahan bakar perminyakan. Dengan memodifikasi/ distrosi bentuk kristal, polimer organik dapat bekerja menghambat penumpukan kerak dalam bertumbuh dan mengadhesi permukaan alat. Asam polikarboksilat merupakan golongan polimer organik yang paling abnyak dipakai pada aplikasi perminyakan (oilfield). Polimer organik jenis ini paling banyak dimanfaatkan karena sifatnya yang memiliki kestabilan termal dan hidrolitik yang baik. Polimer organik juga mampu stabil pada suhu hingga 400°F (204°C), serta dapat bekerja pada limbah cair dengan konsentrasi ion pembentuk kerak rendah. Jenis polimer ini juga efektif dipakai pada kondisi asam, umumnya mengontrol pembentukan CaCO3 dan BaSO4. Pemanfaatan scale inhibitor harus dilakukan
16
terutama pada proses industri yang dapat memprediksi terjadi kerusakan karena kerak. Contohnya, inhibitor tipe ini wajib dipakai pada produksi pengeboran lumpur, perminyakan, dan air proses industri karena desalting proses. Scale inhibitor dapat digunakan secara luas dengan proses injeksi kontinu dan batch (squeeze) dengan operasi penambahan secara rutin. Syarat penggunaan scale inhibitor yang baik adalah: a.
Efisien: Harus mampu menghambat terjadinya kerak, tanpa merusak operasi reaksi.
b.
Stabil: Harus selalu stabil dalam berbagai kondisi.
c.
Compatible: Senyawa scale inhibitor tak boleh terggangu oleh proses aliran minyak dan selalu sesuai dengan proses injeksi dalam kondisi bervariasi.
2.2.
H2S Scavenger H2S (Hidrogen Sulfida) merupakan tipe gas hasil reaksi samping dalam
proses perminyakan yang melibatkan komponen organik yang dapat menghasilkan tipe gas berbahaya. Gas ini juga bersifat sangat beracun, mengiritasi, menciptakan gangguan pernafasan, dan dapat menjadi fatal bagi pekerja yang terekspos terlalu lama dengan gas H2S. Adanya gas H2S juga dapat mengurangi efisensi proses dan operasi karena sifat korosivitas yang dapat menimbulkan terjadinya fouling pada besi sulfida (FeS). Kadar gas H2S yang merugikan tersebut perlu dihilangkan melalui proses yang disebut gas sweetening. Proses ini dapat dilakukan oleh dua senyawa kimia yakni spons H2S Scrubber atau Chemical H2S Scavenger. Golongan H2S Scavenger yang diproduksi oleh PT. kurnia djaja technologies adalah senyawa kimia golongan amina.[1] Secara garis besar, H2S Scavenger dapat dibagi menjadi Regenerative H2S dan Non-Regenerative H2S. Berikut ini merupakan penjelasan mengenai
2.2.1. Regenerative H2S Scavenger. Pada fasilitas berskala besar, solusi yang paling ekonomis adalah menghilangkan kadar H2S dan gas untuk menghasilkan sistem regenerasi dalam perawatan gas H2S yang bersifat korosif.[2] Tipe bahan ini mampu diregenerasi
17
setelah menyerap sejumlah gas H2S dengan pemanasan dalam sistem. H2S yang terlepaskan dari Regenerative H2S Scavenger kemudian dirawat dengan proses Clauss untuk menghasilkan elemen belerang. Secara umum, terdapat beberapa jenis larutan amina yang dipakai sebagai absorben yang regeneratif. Jenisnya antara lain
adalah
Monoetanolamina
(MEA),
Dietanolamina
(DEA),
N-
metildietanolamina (MDEA) dan diisopropilamina. Dari keempat absorben tersebut, MDEA hanya mampu menyerap H2S ketika DEA, DGA dan MEA dapat menyerap jenis gas asam lainnya seperti gas CO2.Tipe H2S scavenger ini umumnya sering dipakai pada perawatan gas amina dengan menghilangkan H2S dari uap campuran gas.
2.2.2. Non- regenerative H2S Scavenger. Tipe bahan kimia dalam penghilangan kadar H2S ini terbagi secara umum menjadi 6 golongan, yaitu triazine, solid scavenger, bahan kimia pengoksidasi, aldehida, karboksilat logam dan chealat. Tipe scavenger H2S yang paling umum dipakai adalah golongan triazine karena bekerja pada kinetika reaksi paling cepat. Berikut adalah jenis-jenis non-regenerative H2S scavenger: a.
Triazine: Bersifat alkalin dan dapat menimbulkan kerak oleh ion karbonat (CO32).
b.
Solid Scavenger: menggunakan bahan kimia dengan kation logam/ seng (Zn).
c.
Bahan kimia oksidasi: contohnya adalah NaClO2, NaBrO3,NaNO3 dan lainnya.
d.
Aldehida: Tipe scavenger yang dapat diaplikasikan dalam berbagai kondisi keasaman limbah proses. Contoh tipe ini adalah glyoxal.
e.
Karboksilat logam dan chealat: Baik logam chealat dengan valensi kelarutan yang tinggi dan golongan karboksilat telah dipakai secara luas sebagai H2S scavenger. Bahan tersebut umumnya dipakai dalam proses penghilangan gas asam sulfida dalam pengeboran cairan dan uap oli dan air buangan limbah yang terkontaminasi.
18
Aplikasi non-generative H2S scavenger umumnya diaplikasikan dengan injeksi inline untuk mendispersikan cairan kimia kedalam uap untuk meningkatkan kecepatan reaksi penghilangan gas. Tipe senyawa kimia H2S scavenger meningkatkan nilai pH air dan dapat menyebabkan produk samping terbentuknya kerak karbonat dalam jumlah besar.[3] Proses reaksi dengan scavenger H2S dapat juga ditingkatkan efisiensinya dengan meningkatkan waktu tinggal/ menambahkan pengadukan dalam reaktor.[4]Berikut adalah bentuk molekul dari H2S scavenger yang paling banyak digunakan dalam oilfield chemical:
Gambar 2.1 Berbagai isomer triazine yang umum dipakai sebagai nongenerative H2S scavenger
2.3.
Corrosion Inhibitor Corrosion inhibitor adalah suatu substansi kimia yang saat ditambahkan
pada konsentrasi kecil dalam lingkungan dapat mengurangi kecepatan korosi dari logam yang terkontak langsung dengan lingkungan. Inhibitor tipe ini umumnya berperan sangat penting dalam proses ekstraksi minyak dan industri proses yang mementingkan tingkatan pertahanan logam terhadap korosivitas. Inhibitor korosi bekerja dengan mengubah arah potensial anodik dengan penurunan kecepatan substitusi ion anoda terhadap ion logam yang menimbulkan terjadinya perkaratan dalam logam. Inhibitor korosi juga bekerja dalam menghambat terbentuknya lapisan film passive yang dibuktikan dengan perubahan penampilan permukaan logam melalui reaksi pasivasi.[5] Secara umum, terdapat beberapa jenis inhibitor korosi berdasarkan mekanisme proses inhibisinya:
19
2.3.1. Anodik Inhibitor. Anodik inhibitor biasanya bekerja dengan menciptakan lapisan oksida yang protektif diatas permukaan logam. Lapisan oksida tersebut menciptakan perubahan potensial anodik yang besar terhadap kecenderungan korosi. Inhibitor ini juga mengubah permukaan metallik kedalam daerah pasif terhadap reaksi. Berbagai jenis tipe inhibitor anodik adalah kromat, nitrat, tungstat dan molibdate.
2.3.2. Katodik Inhibitor. Inhibitor katodik bekerja dengan memperlambat reaksi katoda atau mempresipitasikan daerah katoda untuk membatasi diffusi terhadap pelepasan molekular kation logam ke permukaan. Inhibitor katodik juga bekerja sebagai racun katodik yang menurunkan laju reaksi katoda. Namun, racun katoda juga dapat meningkatkan tingkat kelemahan dari logam terhadap induksi perengkahan hidrogen karena hidrogen hanya mampu diabsorb oleh logam pada kondisi korosif / melalui penambahan ion katoda. Suatu jenis logam yang telah ditambahkan inhibitor katodik juga dapat semakin dikurangi laju korosinya dengan penambahan oksigen scavenger yang mampu bereaksi dengan oksigen terlarut. Contoh oksigen scavenger sebagai penambah kinerja anti korosi adalah ion sulfit dan bisulfit yang dapat bereaksi dengan O2 untuk membentuk sulfat.
2.3.3. Mixed Inhibitor Mixed inhibitor adalah tipe inhibitor korosi yang bekerja secara anodik maupun katodik. Mereka mampu menghasilkan lapisan film yang menyebabkan terbentuknya presipitan di atas permukaan, serta menghambat sisi pertukaran anoda maupun katoda secara tidak langsung. Mixed inhibitor juga umumnya banyak dipakai pada penggunaan logam yang menampung sejumlah air yang bersifat air lunak (soft water) yang tidak mengandung ion kesadahan dalam air sadah (hard water). Hal ini terjadi karena ion garam Ca2+ dan Mg2+ yang berada dalam air sadah memiliki kecenderungan untuk terpresipitasi diatas permukaan logam yang menghasilkan lapisan yang protektif terhadap korosi. Jenis-jenis dari tipe inhibitor ini adalah silikat dan fosfat. Aplikasi dari natrium silikat sebagai mixed inhibitor
20
dalam industri pelunakkan air dengan bekerja melindungi baja, tembaga dan kuningan. Kelemahan dari inhibitor korosi tipe ini adalah efisiensinya yang bergantung dari pH serta kandungan O2 untuk proses inhibisinya. Selain itu, inhibitor silikat dan fosfat tak mampu menciptakan perlindungan dari kromat dan nitrit, namun sangat bermanfaat pada kondisi saat aditif tak-beracun yang dipakai.
2.3.4. Volatile Corrosion Inhibitor. Volatile corrosion inhibitor (VCI), atau yang sering dikenal sebagai Vapor Phase Inhibitor (VPI) adalah komponen yang dipindahkan dalam lingkungan tertutup kedalam daerah rentan korosi melalui volatilisasi dalam bentuk uap ke sumber permukaan logam.VCI umumnya diaplikasikan dalam boiler terpisah dalam industri perminyakan seperti morfoline atau hydrazine yang dipanaskan menghasilkan uap yang mampu menghambat korosi pada permukaan kondensor. Proses pencegahan korosi dilakukan dengan meneteralisasi gas CO2 yang asam dengan mengganti nilai pH permukaan menghasilkan kondisi yang lebih tidak asam dan korosif. Pada penggunaan tipe VCI dalam daerah kontak vapor yang sedikit sulit, seperti tempat penyimpanan cairan, tipe VCI yang umum digunakan adalah disiklo-heksilamina, sikloheksilamina, dan heksametilen-amina. Ketika tiga jenis VCI ini terkontak dengan permukaan logam, uap dari garam ini terkondensasi dan dihidrolisasi untuk membebaskan ion pelindung. Perusahaan Nalco champion telah mengembangkan teknologi pembuatan inhibitor korosi yaitu ENERCEPT® untuk dapat menyediakan proses inhibisi yang cepat, tahan lama, dan bekerja pada kondisi lingkungan ekstrim, seperti tegangan tarik tinggi, suhu tinggi, tekanan, dan kandungan gas asam tinggi. Kualitas tersebut bergantung dari sifat volatilitas bahan yang mampu bersifat konsisten dan menciptakan keuntungan harga paling besar.
Kondisi efisiensi kerja dari inhibitor korosi perlu dicek melalui metode elektrokimia untuk menentukan kualitasnya. Keuntungan dari metode elektrokimia adalah memiliki waktu identifikasi kadar korosi yang cepat dan mekanistik. Artinya adalah mereka mampu menyediakan bantuan baik dalam mendesain strategi jenis
21
corrosion inhibitor yang sesuai namun juga mampu mendesain bentuk inhibitor terhadap korosi yang baru.
2.4.
Pour Point Depressant (PPD) Pour point deppresant adalah suatu cairan polimer yang didesain untuk
mengontrol fraksi parafin dalam minyak bumi dalam menyediakan jaringan kristal yang mampu menghambat aliran pelumasan pada suhu dingin.[6] Tujuannya adalah untuk menurunkan nilai viskositas dengan menurunkan nilai pour point cairan dan meningkatkan performa aliran cairan pada suhu rendah.Struktur PPD yang diperlukan untuk melancarkan laju aliran pelumas yang sulit mengalir karena suhu tinggi didasarkan pada struktur hidrokarbon alamiah yang memberikan tanda jelas terhadap pemecahan masalah sintesis ini. PPD awalnya diproduksi pada 1931, dalam bentuk naftalene teralkilasi dengan struktur gugus alkalin yang mengandung struktur parafin lilin yang linear yang mulai diperkenalkan. Pengembangan terus dilakukan terhadap PPD hingga ditemukannya senyawa kimia PPD pertama, yaitu poly alkyl methacrylates (PAMAs) yang didasarkan pada gugus alkil parafin. Selama bertahun-tahun, terdapat variasi bahan material yang digunakan sebagai pour point deppresant secara komersil. Untuk cairan minyak dengan massa molekular kecil, biasanya digunakan klorinated wax sebagai indikator PPD. Sedangkan jenis komersil produk yang dihasilkan memiliki berat molekul menengah hingga tinggi, biasanya digunaan tipe PPD seperti polialkilmetaklirat, poliakrilat, akrilat-stirene kopolimer, olefin teresterifikasi/ stirene maleat anhidrida kopolimer, alkilated polistirene, dan vinyl asetat fumarat kopolimer. Dari beberapa jenis PPD yang dapat digunakan dalam menurunkan fraksi kristal pada suhu rendah, poli alkil metaklirat (PAMA) adalah tipe pour point deppresant (PPD) pertama yang dihasilkan yang memiliki efisiensi penurunan viskositas cairan paling baik. Alasan pemanfaatan PAMA sebagai tipe senyawa kimia utama karena struktur molekul polimernya yang sangat fleksibel dalam struktur kimianya, sehingga mekanisme prosesnya menjadi lebih mudah. Berikut adalah struktur kimia dari PAMA pour point deppresant sesuai gambar dibawah:
22
Gambar 2.2 Struktur molekular pour point deppresant tipe poli alkil metaklirat (PAMA)[7]
Keterangan: R adalah gugus campuran alkil pada rentang C1 hingga C22. Sifat produknya terbebas dari ion radikal bebas kopolimernya. Agar pour point depressant jenis PAMA dapat berinteraksi dengan parafin, panjang rantai R harus linear dan mengandung sedikitnya 14 atom karbon. Distribusi dari molekul PAMA terhadap panjang rantai molekul parafin yang berbeda, maka dapat dilihat bahwa aktivitas kerja PPD akan sangat baik jika terdapat distribusi dari gugus R. Secara umum, interaksi dari gugus alkil dengan parafin meningkat seiring meningkatnya panjang rantai, dan interaksi optimal yang mungkin terjadi dengan parafin memerlukan keseimbangan kimia yang tinggi terhadap gugus alkil parafin tersebut.
2.4.1. Mekanisme kerja dari Pour Point Deppresant Pour point deppresant tidak mempengaruhi suhu saat senyawa parafin mulai terkristalisasi dari larutan atau jumlah dari senyawa parafin yang dapat mengendap. Namun, ketika terbentuknya kristal pada parafin, pour point deppresant bekerja dengan meng co-crystallize disepanjang gugus parafin yang terkandung dalam minyak dan memodifikasi bentuk pertumbuhan dari struktur kristal parafin. Setiap struktur kristal dalam parafin dijauhkan dari penyatuan satu sama lainnya dengan tulang punggung rantai PPD. Hasil dari gangguan ini membuat kristal parafin tidak dapat lagi menghasilkan struktur tiga dimensi yang dapat menghambat laju aliran cairan. Total fluiditas umumnya lebih disukai, namun ini hanya dapat diperoleh jika struktur pour point deppresant yang digunakan
23
memastikan interaksi optimal dengan struktur parafin hanya muncul sebagai dispersi stabil dari kristal yang sangat kecil. Suatu kenyataan yang penting untuk dicatat bahwa jika suhu saat terjadinya aliran cairan menurun, maka seluruh fluida akan menjadi keras dan padat, atau secara akurat menjadi diam bergantung dari isu parafin. Hal ini merupakan kondisi saat viskositas fluida menjadi saat tinggisehingga minyak bumi tersebut tak dapat mengalir hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi saja. Ini disebut dengan istilah “viscous pour point”. Nilai kekentalan saat terjadinya titik kondisi ini sering dianggap berada pada μ = 100,000 cP. Proses mengenali bentuk fenomena viskositas fluida yang sangat tinggi sangat penting sejak pour point deppresant sering memiliki kelemahan dalam tidak efektif pada rangka molekul yang berat atau kondisi suhu yang rendah. Hal ini penting untuk melihat batasan viskositas dari titik tuangnya (pour point)untuk mengetahui apakah modifikasi struktur parafin dengan PPD dapat menghasilkan manfaat atau tidak. Industri PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang mewakili anak pabrik dari Nalco ecolab daerah Asia-Pasifik memproduksi tipe pour point depressant berdasarkan teknologi VISCOPLEX®. Berikut adalah contoh struktur kristal parafin dari cairan minyak bumi sebelum dan setelah dilakukan interaksi dengan VISCOPLEX® PPD yang dapat meningkatkan performa laju cairan pada suhu rendah.
24
Gambar 2.3 Mekanisme struktur kristal parafin minyak dalam mempengaruhi tegangan aliran cairan[7]
2.5.
Foamer (Petroleum Foam) Busa pada bensin atau minyak bumi dalam industri perminyakan (oilfield
industry) merupakan jenis busa yang dihasilkan dari proses produksi hidrokarbon melalui permisahan fraksi produk minyak. Busa ini muncul karena gaya paksa dan kontak mekanik secara cepat pada proses pemisahan minyak-gas. Pada kondisi keadaan alaminya, minyak mentah mengandung gas terlarut yang didukung oleh tekanan pada saluran reservoir.Gas terlarut yang terkandung dalam minyak dapat dikendalikan untuk meningkatkan volum gas yang dihasilkan dari proses “gas well deliquification” dan mengembalikan keadaan proses awalnya. Foamer juga dapat meningkatkan produksi volum gas rata-rata dan membenarkan perpanjangan usia aset alat proses. Ketika produksi minyak produk melalui proses cracking, minyak mentah kemudian dikondisikan pada lingkungan dengan tekanan rendah, seperti pada separator gas-minyak saat gas terlarut dibebaskan. Komponen fasa gas kemudian diambil diatas separator, sedngkan minyak bumi yang terstabillisasi kemuidan diambil dari bawah. Busa dapat terbentuk dalam proses ini dengan jumlah bervariasi, bergantung dari sifat minyak dan gas. Sifat kimia tersebut bergantung
25
dari densitas, viskositas, tegangan permukaan, kandungan asphaltene dan resin serta sifat gas yang mempengaruhi berbagai ciri karakteristik proses yang dihasilkan. Perusahaan PT. Kurnia Djaja technologies juga menyediakan proses produksi yang mampu membantu berkurangnya kecenderungan korosi , kerak dan garam pada logam. Foamer juga dapat menurunkan laju korosi dengan sangat menghalangi kenaikkan air didalam sumur yang dapat mengenai tanki proses pada industri perminyakan. Industri perminyakan umumnya menikmati pengurangan kecenderungan terjadinya ketergantungan terbentuknyaemulsi dalam sumur yang ditambahkan oleh foamer juga mengurangi 70% biaya bensin yang harus dihabiskan oleh pompa dalam pengambilan minyak dari tanah. Berdasarkan upaya Nalco Champion dalam mengembangkan produk bahan kimia khusus untuk setiap jenis sumur dengan perbedaan karakteristiknya, maka diperlukan beberapa metode penginjeksian. Bentuk metode yang paling umum digunakan adalah foamer yang dipakai untuk injeksi kontinu yang dipakai untuk menghambat kenaikan air dan deposisi garam serta metode injeksi foamer untuk tanki batch dalam sumur dengan muatan tertentu. Foamer juga sering digunakan sebagai alat mekanisme pengangkatan cairan buatan. Bahkan sumur produksi gas alam yang tidak memerlukan foamer dapat mengambil keuntungan dari perawatan ini sebagai ukuran penghambatan terhadap masalah di kemudian hari. Secara umum, dalam proses gas well deliquification, foamer dapat digunakan dengan beberapa keuntungan:[8] a.
Proses injeksi pada tanki batch dengan biaya murah
b.
Mudah mengevaluasi tingkat respons sumur terhadap proses deliquification.
c.
Foamer dapat disinergisasi dengan metode pengambilan minyak mentah dan komponen lain, seperti plunger, kompresi, pompa jet, dan pengangkatan gas.
Berikut adalah beberapa contoh bahan kimia yang dapat digunakan sebagai pembuat foam (busa) sebagai foamer yaitu cocamidopropyl betaine, senyawa golongan alkil eter sulfat dan α- olefin sulfonat.
26
b
c
Gambar 2.4 Struktur cocamidopropyl betaine (a), senyawa golongan alkil eter sulfat (b), dan α-olefin sulfonat (c) sebagai senyawa kimia yang diaplikasikan sebagai foamer.
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa kandungan busa berlebih yang terdapat dalam industri perminyakan tidak diinginkan. Hal tersebut dapat mengarah pada inefisiensi kerja separator minyak mentah menjadi produk. Sehingga foamer tidak digunakan dalam aplikasi proses produksi utama minyak, namun digunakan dalam proses gas well deliquification dan pengeboran yang banyak menimbulkan busa karena karakteristik minyak mentah yang muncul. Teknologi SCI-FOAM dan program perawatan yang didesain digunakan untuk meningkatkan jumlah produksi gas dalam sumur dengan kenaikan massa air dalam sumur. Teknologi ini menggunakan metode kimia surfaktan dan antar fasa untuk mengembangkan produk yang dapat menciptakan fungsi pengangkatan yang lebih efisien dari dalam sumur. [9] Beberapa faktor yang mempengaruhi performa kerja agen foamer dalam proses gas well deliquification: [8] a.
Kadar garam dalam air: bergantung dari nilai spesifik gravity (s.g) dari bahan bakar, kelarutan surfaktan, dan kestabilan liofilik hidrofilik (muatan netralisasi).
27
b.
Kondisi operasi: tergantung dari jenis permukaan alat, kestabilan termal komponen, dan volatilitas pelarut.
c.
Laju alir gas: Semakin dekat laju volumetrik gas pada titik kritik, maka jumlah foamer yang dibutuhkan akan semakin minimal. Laju alir lebih penting dari komposisi gas.
d.
Kandungan kondensat: Kondensat bertindak sebagai antifoam, dimana semakin banyak cairan terkondensasi maka diperlukan dosis foamer yang lebih besar.
2.6.
Defoamer Defoamer
adalah
bahan
kimia
khusus
yang
digunakan
untuk
menghilangkan kadar busa yang muncul dari produksi minyak mentah yang dapat menggangu efisiensi proses dan kerusakan alat. Bergantung dari sifat fisikokimia minyak mentah dan jenis teknologi separasi yang digunakan, masalah busa yang terjadi pada minyak dapat mengurangi jumlah produksi minyak dan mampu menyebabkan kondisi shutdownpada pabrik yang tidak diinginkan dan diduga.
Gambar 2.5 Busa yang ditimbulkan oleh minyak atau bensin dari kontak mekanik dan reaksi kimia.
[10]
28
Kandungan busa berlebih dalam minyak mentah dalam separator dua/ tiga fasa dapat menciptakan beberapa masalah operasi seperti:[11] a.
Kontrol level yang lemah karena gangguan yang mengarah pada sistem shutdown.
b.
Dapat terbawanya sejumlah cairan di keluaran gas yang mengarah pada banjirnya scrubber pada indsutri hilir dan kompresor.
c.
Kandungan gas yang terbawa pada cairan keluaran yang mengarah pada peningkatan daya kompresi untuk menyedot minyak dari dalam bumi.
Untuk memitigasi masalah busa yang tidak boleh muncul dalam proses produksi minyak (oilfield production), maka diperlukan bahan kimia defoamer/ anti-foamer yang diinjeksikan kedalam aliran hulu proses industri dari separator. Dosis defoamer yang dianjurkan adalah sekitar 5-10 ppmv. Jenis-jenis tipe senyawa kimia yang dapat diaplikasikan sebagai defoamer adalah sillikon dan fluoro-silikon. Penggunaan senyawa defoamer yang berlebihan diluar dosis dapat menyebabkan masalah penyumbatan dalam pipa refinery. Defoamer umumnya memiliki sifat yang tak larut dalam media busa dan memiliki sifat permukaan aktif. Senyawa kimia defoamer juga umumnya memilki viskositas rendah dan memiliki kemampuan untuk memecah dan menyebarkan struktur cairan berbusa. Senyawa kimia ini juga memiliki afinitas terhadap campuran permukaan udara-cairan dimana ia mampu mendestabilisasi jaringan lamella dalam busa. Ini menyebabkan hancurnya gelembung udara dan pemecahan busa permukaan. Gelembung udara yang terjebak naik ke atas permukaan dan menghasilkan pecahan cairan yang bergabung dalam fasa liquid minyak dengan cepat. [12] Jenis-jenis
deformer
berdasarkan
senyawa
kimia
dan
aplikasi
pemanfaatanya dalam industry antara lain
2.6.1. Oil based Defoamer Defoamer tipe minyak memilki kemampuan pengantar minyak dalam proses pemecahan. Jenisnya adalah minyak sayur, mineral, dan putih dan jenis minyak lain yang dapat terlarut dalam media busa, kecuali silikon oil. Defoamer
29
tipe minyak umumnya mengandung gugus hidrofobik silika dan/atau parafin untuk mempercepat efisiensinya. Produk ini juga mengandung surfaktan untuk meningkatkan reaksi emulsifikasi dan kecepatan sebaran dalam medium busa tersebut. Tipe defoamer ini merupakan jenis heavy duty defoamer dan sangat baik jika digunakan untuk memecahkan busa di daerah permukaan minyak mentah.
2.6.2. Powder Defoamer Defoamer bubuk adalah merupakan jenis defoamer tipe minyak (oil based defoamer) dengan tambahan gugus karir yakni silika. Defoamer tipe ini biasanya ditambahkan kedalam produk yang berbentuk bubuk setelah proses pengeringan seperti semen, plaster dan deterjen.
2.6.3. Water based Defoamer Defoamer berbasis air merupakan tipe defoamer yang memilki tipe penghantar minyak/ parafin yang didispersikan dalam campuran air. Minyak dapat berupa minyak putih atau minyak sayur dengan rantai parafin yang berbentuk rantai asam lemak panjang dari alkohol, sabun, maupun ester. Defoamer berbasis air sering dikenal sebagai tipe deaerator, yang berarti bahwa mereka sangat baik dalam memecahkan senyawa gas yang terjebak dalam busa.
2.6.4. Sillicone based Defoamer Defoamer berbasis silikon memiliki komponen siliko sebagai komponen aktifnya sebagai pemecah busa. Tipe defoamer ini memilki struktur komponen yang sesuai dengan oil/water based defoamer. Komponen siliko mengandung silika hidrofobik yang terdispersi dalam silikon oil. Kemudian emulsifier ditambahkan untuk memastikan bahwa silikon dapat menyebar secara cepat dan baik dalam media busa. Komponen silikon juga dapat mengandung rantai silikon glikol dan jenis fluida silikon lainnya. Defoamer tipe silikon juga merupakan jenis defoamer dengan kinerja yang baik dan tergolong dalam heavy duty defoamer. Tipe ini sangat baik dalam memecahkan busa permukaan dan melepaskan udara yang terjebak dalam busa.
30
Defoamer berbasis silikon juga sangat cocok untuk diaplikasikan dalam busa yang dihasilkan dari larutan non-akuatik, seperti minyak mentah dan oil refining. Contoh tipe defoamer berbasis silikon yang paling sering dipakai adalah fluorosilikon.
2.6.5. EO/PO based Defoamer Defoamer tipe EO/PO mengandung senyawa polietilene glikol dan polipropilene glikol sebagai komponen pemecah aktif busa. Tipe defoamer ini merupakan penggabungan dari jenis rantai struktur minyak, larutan, dan air yang berbasis campuran emulsi. Kopolimer EO/PO umumnya memilki sifat dispersi yang baik dan cocok ketika masalah munculnya deposit selain terbentuknya busa muncul dalam industri perminyakan (oilfield indusry).
2.6.6. Alkil poliakrilat Senyawa alkil poliakrilat cocok diaplikasikan sebagai defoamer dalam sistem non-akuatik saat pelepasan udara keluar cairan busa lebih diutamakan dibanding pemecahan busa di permukaan minyak. Defoamer jenis ini sering dipakai dalam karir pelarut pada industri distilasi perminyakan. Gas sparging test merupakan metode yang sering dipakai untuk mengevaluasi kecendrungan busa dan efek pengginaan defoamer dalam industri minyak/gas. Metode ini sering dipakai karena sistemnya yang simpel dan memilki proses pemahaman yang lebih mudah. Metode ini bekerja atas 2 parameter utama yaitu indeks pembentuk busa dan umur busa rata-rata. Nilai umur rata-rata busa dalam minyak mentah diukur dari membiarkan sejumlah volum busa tertentu terbentuk sebelum memotong persediaan dari gas filler. Kematangan dari sparging tube kemudian diukur untuk menentukan tinggi kenaikan maksimum hingga busa itu pecah. Metode analisa itu untuk menentukan indeks foaminess dengan metode analisa umur rata-rata lebih sering dipakai sebagai parameter uji efisiensi defoamer dalam industri.
31
Gambar 2.6 Metode Gas Sparging Test[10]
2.7.
Demulsifier Demulsifier atau oilfield emulsion breaker merupakan salah satu bahan
kimia spesifik untuk memisahkan emulsi, contohnya campuran air-minyak bumi. Demulsifier umumnya dipakai pada industri perminyakan, yang dihasilkan bersama jumlah air yang mengandung garam. Kadar ion garam dari air sadah perlu dihilangkan, karena jika tidak dapat menyebabkan beberapa masalah signifikan korosi di setiap pipa aliran proses. Demulsifier bekerja dengan proses ‘oil demulsification’, yaitu proses pemecahan minyak mentah menjadi minyak murni yang terbebas dari air. Proses demulsifikasi ini dapat dibagi kedalam tiga aspek yang menentukan efisiensi kerja pemecahan yaitu: a.
Kecepatan / laju reaksi saat proses pemisahan terjadi.
b.
Banyaknya air yang tertinggal dalam minyak mentah setelah diemulsifikasi.
c.
Kualitas air yang diseparasi untuk proses pembuangan (wastewater).
Produk minyak tanah yang telah didemulsifikasi perlu diatur agar minyak yang berada dalam fasilitas penyimpanan mentah tidak sampai mengandung 0,2% bahan sedimen dan air (BS&W) dan mengandung garam seberat 10 pon per 1000 barel minyak yang diproduksi. Standar tersebut merupakan syarat minimal hasil demulisfikasi bergantung dari perusahaan dan spesifikasi. Kadar BS&W dan garam yang rendah sangat dibutuhkan untuk mengurangi terjadinya korosi dan deposisi
32
yang ditimbulkan oleh garam yang tidak terlarut dalam air. Kandungan ion garam dihilangkan melalui proses desalinisasi minyak tanah oleh air murni. Setiap senyawa kimia demulsifier memiliki kinetika stabilitas yang berbeda. Stabilitas itu dapat meningkat jika terbentuk lapisan film antarfasa yang mengikat tetesan kandungan air. Sehingga untuk pemisahan air dari minyak, lapisan antarfasa ini harus dipecah melalui ‘destabilisasi’ / pemecahan emulsi. Beberapa faktor yang dapat meningkatkan kecepatan penguraian lapisan film antarfasa (interfacial films)antara lain: a.
Temperatur. Tindakan penambahan/pelepasan panas pada reaktor dapat mempengaruhi efisiensi demulsifikasi. Peningkatan temperatur melalui penambahan kalor dapat menyebabkan:
b.
Penurunan viskositas minyak
c.
Meningkatkan kecepatan mobilisasi, laju pengendapan dan proses lepasnya tetesan air melalui lapisan film antarfasa
d.
Memperlemah kekuatan lapisan film karena ekspansi air dan meningkatkan drainase proses.
e.
Memperlebar rentang beda densitas (ρ) antar fluida yang mengarah pada proses separasi fluida yang lebih mudah.
Adapun proses pemanasan juga dapat mengarah pada beberapa kelemahan seperti pemborosan biaya yang non-ekonomis seperti: a.
Biaya pemanasan
b.
Waktu perawatan yang semakin singkat
c.
Kandungan air residu dalam minyak.
Proses peningkatan temperatur juga dapat dikendalikan melalui penguburan pipa minyak mentah atau melalui insulasi pada pipa. Proses ini dapat menekan biaya utilitas panas yang jauh lebih rendah jika dengan menggunakan proses pemanasan cairan minyak dalam boiler yang memboroskan daya serta dapat terjadi masalah seperti volatilitas dan ignisi (ledakan karena sumber api lain.
33
a.
Proses mekanik (pengadukan/tegangan) Secara umum, menurunkan laju pengadukan/ tegangan dapat mengurangi kestabilan emulsi. Kondisi tegangan permukaan cairan yang terlalu tinggi perlu dihilangkan. Cairan dengan tegangan permukaan tinggi dapat menciptakan pencampuran sempurna air-minyak yang mengarah pada ukuran tetesan cairan yang mengecil (lebih stabil). Konsep pengaturan ini perlu dihindari pada cairan yang menghasilkan ukuran tetesan besar dengan pengaturan mechanical chokes, valves (kerangan), flow obstructions, dan pressure drops (ΔP).
b.
Waktu retensi/ waktu tinggal minyak (Τ) Lama waktu emulsi berjalan hingga proses pemecahan lapisan film dikenal dengan istilah waktu retensi. Waktu retensi umumnya berada pada 10 hingga 30 menit untuk produksi minyak mentah atau lebih untuk proses emulsi sempurna. Semakin lama wakt retensi akan mengurangi jumlah residu air dalam minyak yang telah diemulsi. Namun, semakin lama waktu retensi yang diperlukan, maka akan mengarah pada tingginya pengeluaran karena biaya separasi tinggi.
Gambar 2.7 Mekanisme kerja demulsifier (Demulsifier mengganti surfaktan alami yang menempel di permukaan lapisan film antar fasa) [13]
34
Dalam proses demulsifikasi dengan demulsifier memerlukan bahan kimia yang cocok untuk emulsi, memilki kuantitas yang baik, pencampuran sesuai dan waktu retensi yang cukup. Proses demulsifikasi juga akan semakin efektif jika menggunakan tambahan kalor, alir listrik, dan coalescer untuk mempermudah proses emulsi. Proses pemilihan demulsifier yang tepat mampu mempengaruhi terhadap perpecahan emulsi.[14, 15] Berikut adalah berbagai jenis bahan kimia yang dapat digunakan sebagai demulsifier: a.
Solvent: Beberapa senyawa kimia seperti benzena, toluene, xylene, alkohol rantai pendek, dan nafta aromatik adalah karier dari bahan demulsifier. Senyawa ini mengganti kondisi kelarutan emulsifier yang telah terakumulasi dalam batas antar fasa. Tipe pelarut ini juga melarutkan agen permukaan aktif kembali dalam fasa bulk, mempengaruhi sifat dari lapisan film antar fasa yang dapat memfasilitasi pemisahan air dan coalescence.
b.
Surface-active ingredients: Surface active ingredients adalah bahan kimia yang memiliki
sifat
permukaan
aktif
yang dikarakterisasi
oleh
keseimbangan nilaihidrofilik-lifofilik (HLB). [16] Nilai HLB bervariasi antara 0 hingga 20, dimana nilai HLB rendah merupakan jenis surfaktan yang hidrofilik/ mudah larut dalam air. Pada umumnya, kondisi demulsifier yang mampu menstabilkan campuran minyak-air memiliki HLB 3 hinga 8.[16] Demulsifier juga dapat berperan sebagai dislokasi parsial dari lapisan film antar fasa komponen dalam tetesan cairan yang menciptakan destabilisasi. Demulsifier tipe ini berperan sebagai wetting agent yang mengubah nilai wettability dari partikel, mengarahpada lepasnya lapisan emulsi. c.
Flokulan: Flokulan adaha senyawa kimia yang mampu memflokulat tetesan air dan menciptakan coalescence.
Sebuah senyawa kimia yang digunakan sebagai demulsifier yang baik dalam proses produksi minyak (oilfield chemical) perlu memenuhi kriteria:[17] a.
Mampu terlarut dalam fasa minyak yang alirannya kontinu.
35
b.
Memilki konsentrasi cukup besar untuk mendifusi lapisan antarfasa minyakair. Namun, konsentrasinya tidak boleh melebihi konsentrasi kritis aggregasinya.
c.
Mampu berpartsisi dalam fasa cair
d.
Mengandung daya adsorpsi tinggi kedalam lapisan antar fasa.
e.
Memilki aktivitas antar fasa yang baik dalam mempercpat laju emulsi dan memunculkan coalescence.
Mekanisme demulsifikasi berperan dalam memisahkan fasa minyak dari cairan melalui suatu injeksi emulsion breaker. Proses kerja demulsifikasi bekerja melalui proses penurunan tegangan permukaan pada lapisan interfacial film antara emulsi minyak dan air. Lepasnya interfacial film membuat fasa air dengan densitas lebih tinggi membentuk flok-flok yang menggumpal karena pengaruh demulsifier. Kemudian flok-flok cairan tersebut akan membentuk coalescence yang memiliki densitas yang lebih tinggi sehingga berdasarkan gravitasi, maka akan terpisah kedalam 2 fasa air dibawah fasa minyak. Berdasarkan mekanisme tersebut terdapat hubungan kuat antara performa baik pemisahan kedua fasa cairan dengan pemilihan demulsifier. Jenis gugus amina (-NH2) dalam penggunaan demulsifier mampu menghasilkan kemampuan pembentukan coalescence yang memiliki efisiensi demulsifikasi terbaik dengan jenis Polymeric demulsifier memiliki kemampuan yang paling rendah dalam pemisahan cairan. Berikut adalah cara kerja demulsifier dalam pemisahan minyak dari campuran minyak-air dapat dilihat pada gambar 2.8.
36
Gambar
Langkah kerja proses demulsifikasi Demulsifier
yang
diinjeksikan
akan
menuju butiran air dalam minyak dan akan menurunkan kestabilan lapisan interfacial film yang dibentuk oleh agen pengemulsi pada butiran air sehingga menurunkan tegangan permukaan. Masing-masing
butiran
air
saling
berinteraksi hingga membentuk floc-floc yang saling bergerak satu sama lain Butiran-butiran air yang bergabung mulai membentuk coalescence.
Hasil gabungan butiran air menjadi cukup berat untuk melawan tegangan permukaan cairan dan berdasarkan gaya gravitasi dan beda denstas akan terpisah dan jatuh pada fasa dibawahnya. Gambar 2.8 Proses kerja demulsifier
2.8.
Biosida Sebuah biosida memiliki beberapa arti, dalam undang-undang eropa biosida
diartikan sebagai zat kimia atau mikroorganisme yang dapat menghancurkan, mencegah, membuat tidak berbahaya, atau memberikan efek pengendali pada setiap organisme berbahaya dengan cara kimia atau biologi. Sedangkan US Environmental Protection Agency (EPA) mengartikan biosida sebagai beragam zat beracun termasuk pengawet, insektisida, disinfektan, dan pestisida yang digunakan untuk mengendalikan organisme yang berbahaya bagi kesehatan manusia atau
37
hewan atau organisme yang dapat merusak sumber daya alam ataupun barang produksi pabrik. Tapi pengertian secara menyeluruh, biosida dikenal sebagai disinfektan, pengawet, steril, dan agen anti-mikroba, serta antiseptik. Definisi biosida sendiri adalah 'akan membunuh sel-sel hidup. Keberhasilan biosida dalam "membunuh" dipengaruhi oleh beberapa variabel yaitu dosis dan waktu. Dosis disini berarti konsentrasi dari biosida dalam wadah penampungan. Sedang waktu yaitu lama kontak dengan mikroorganisme. Kebanyakan biosida juga dapat dianggap sebagai biostatik. Artinya, pada konsentrasi yang lebih rendah (dari konsentrasi yang dibutuhkan untuk membunuh) biosida akan bersifat sebagai inhibitor atau penghambat pertumbuhan sel. Tetapi jika bahan kimia ini disingkirkan, maka bakteri akan berutumbuh lagi. Pada dosis yang lebih rendah dari biostatik, biosida bahkan dapat menjadi sumber nutrisi bakteri dan mampu mendorong pertumbuhan bakteri. Dalam operasi ladang minyak, biasanya untuk suatu sistem yang bekerja akan memiliki dosis tertentu, baik secara berkala ataupun terus-menerus, dengan biosida yang mencegah atau bahkan membunuh mikroorganisme itu secara langsung. Penggunaan biosida dalam industri ladang minyak tidak terlalu signifikan, diperkirakan hanya 3% dari total pasar. Karena hal itulah produk ini cenderung tidak diproduksi khusus untuk aplikasi ladang minyak. Dari catatan pada tahun 1987, industri minyak menghabiskan lebih dari $40 juta per tahun pada penggunaan biosida. Jumlah ini hanya mewakili sekitar 6% dari biaya keseluruhan per tahunnya. Meskipun beragam biosida tersedia secara komersial, pengguna harus menyadari bahwa senyawa yang sama akan dipasarkan oleh banyak pemasok namun dengan nama dagang atau kode yang berbeda. Selain dosis/konsentrasi dan waktu kontak, struktur kimia dari biosida akan menentukan dampaknya terhadap mikroorganisme. Sebagian besar jenis biosida yang ada akan menembus ke dalam sel dan mengganggu jalur metabolismenya dan dapat menyebabkan nekrosis pada sel mikroba. Dilihat dari struktur komponen dari bakteri/jamur, ada tiga jenus dasar dari biosida yaitu mengikat struktur eksternal sel (glutaraldehid, fenol), mengikat
38
membran sel (etanol, i-propanol, tembaga, perak, senyawa arsenik), dan mengikat organel seluler (aldehida, aril metana, pewarna acridine). Beragam biosida yang dihasilkan memiliki cara yang berbeda untuk berinteraksi dengan sel mikroorganisme. Berdasarkan pada mekanisme ini, biosida terbagi menjadi 4 kelompok yaitu
:
a.
Zat yang sangat aktif yang memiliki kecepatan interaksi yang pendek
b.
Oksidan (halogen dan peroksida), menggunakan mekanisme radikal dengan cara oksidasi senyawa organic
c.
Elektrofil (formalin, formaldehid-releasing, Cu, Hg, Ag, isothiazolones), secara kovalen terikat sel nukleofil, yang menyebabkan enzim menjadi inaktif.
d.
Senyawa yang bekerja pada membran sel, mendestabilisasi membran dan menyebabkan dekomposisi yang cepat dari sel-quats, fenol, dan alkohol.
e.
Protonophores (paraben, asam lemah: asam benzoat, dan asorbat), menyebabkan pengasaman sitoplasma sel, dan mengganggu metabolisme sel. Pemilihan biosida yang tepat memerlukan pertimbangan dan kriteria
berikut. Biaya produksi yang rendah, biodegradabilitas mudah, selektivitas untuk mikroorganisme penghambatnya.
tertentu
dan
kemampuan
untuk
mempertahankan
sifat
BAB III BAHAN
Secara umum, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sebagai anak perusahaan Nalco Ecolab Indonesia menggunakan berbagai bahan baku yang diorder melalui supply chain ke vendor. Bahan baku (raw material) diimpor kedalam PT.Nalco Ecolab untuk daerah Asia-Pasifik melalui supplier import ke supplier lokal maupun impor oleh supply chain manager. Supply chain manager yang dipimpin oleh Mohammad Farouq mengimpor bahan baku yang dilambangkan dengan berbagai kode raw material (RM, P, dan PS) dengan komposisi berbagai senyawa kimia tertentu dari pusat PT. Nalco champion daerah Asia-Pasifik yang bermarkas di Singapura. Kemudian masing-masing raw material dilakukan pengecekan melalui QC (Quality Control) untuk menentukan sifat fisikokimia tiap bahan yang ada jika terdapat proses formulasi raw material dalam menghasilkan jenis produk kimia khusus ladang minyak (speciality chemical for oilfield production) yang baru. Parameter yang dicek adalah nilai pH, spesifik gravity (s.g.), dan viskositas dari tiap bahan baku. Berbagai bahan baku yang telah teruji melalui QC kemudian diaplikasikan dalam SOA (Sertifikat Of Assesment) yang dari QC dikirimkan untuk mulai diproduksi melalui BIC (Blending Instruction Card) yang akan dibahas lebih lanjut dalam bab IV. Berbagai bahan baku yang telah diuji melalui sampling pada Lab Test kemudian disimpan dalam warehouse. Warehouse yang dimiliki perusahaan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memilki kapasitas penyimpanan total sebanyak ±11000 drum dengan total luas wilayah 2715 m2. Warehouse yang ada secara umum dibagi menjadi Indoor Warehouse dan Outdoor Warehouse. Indoor warehouse dipakai untuk menyimpan bahan baku yang sifatnya asam (H+) , explosive, dan flammable. Outdoor warehouse dipakai untuk menyimpan bahan baku yang bersifat basa, toxic, dan jenis lainnya seperti bahan baku scale inhibitor. Masing-masing bahan baku akan digolongkan kedalam oil based raw material dan water based raw material yang dipisahkan berdasarkan karakteristik polaritas dan
39
40
kompatibel reaksi yang memungkinkan penggunaan transfer pompa dan storage drum berbeda. Selain bahan baku utama yang akan dimixing melalui mixing plant menghasilkan produk, terdapat juga utilitas penunjang yang digunakan sebagai pencuci tanki mixing. Utilitas penunjang yang digunakan adalah air yang disupply dari Jababeka plant dan disimpan dalam water storage tank. Air yang digunakan untuk pencucian mixing plant , water based storage maupun water based pump dilakukan proses treatment melalui penambahan water clarifier dan pemurnian untuk menghilangkan kadar ion logam sadah dan senyawa lain yang mampu merusak proses tanki. Proses pemurnian dilakukan oleh Jababeka Cikarang Plant terhadap air hingga memperoleh air jernih. Untuk pencucian mixing plant, oil based storage, maupun oil based pump dilakukan dengan xylene dan IPA. Tujuan pencucian oleh xylene adalah untuk melarutkan senyawa-senyawa organik produk kimia spesifik yang lengket menempel di dinding sehingga tidak menyisakan senyawa minyak tertinggal. Tujuan pencucian oleh xylene juga adalah untuk menurunkan nilai COD dengan mempertahankan kenaikan nilai COD pada proses pencucian berikutnya. Informasi lebih lanjut mengenai proses pencucian storage yang terdiri dari IBC, tote tank, water based dan oil based drum akan dibahas lebih lanjut dalam bab V. Secara umum, perusahaan Champion kurnia djaja technologies telah menggunakan berbagai tipe bahan baku (raw material) dengan komposisi, karakteristik kandungan dan sifat fisika kimia yang beragam. Berbagai tipe bahan baku (P,PS, dan RM) dicampurkan melalui berbagai komposisi yang berbeda sesuai formula perusahaan dalam perancangan tanki mixing yang memenuhi standar. Pemberian kode pada bahan baku dan produk bertujuan untuk menjaga kerahasiaan komposisi penyusunan bahan terhadap kompetitor penyedia bahan kimia untuk oilfield company, seperti MISWAKO dan Beaker Huge. Dari berbagai macam bahan baku, terdapat beberapa jenis bahan baku yang umum digunakan pada proses utama industri aplikasi bahan kimia untuk perminyakan khususnya yaitu:
41
3.1.
Demulsifier Produk Emulsotron® yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia djaja
technologies terdiri dari berbagai bahan baku yang berasal dari sistem pengkodean. Jenis senyawa kimia yang paling banyak terdapat dalam bahan baku demulsifier berbasis senyawa aromatik, seperti senyawa nafta aromatik (solvent) dan naftalene memiliki kemampuan demulsifikasi melalui proses pengikatan flok-flok cairan yang baik. Beberapa jenis pengkodean bahan baku demulsifier yang umum digunakan antaranya P446, P447, P476, P432, P468, P921, P964, dan RM93477. Penjelasan karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Emulsotron® Kode Raw Material
P446
P447
Karakteristik bahan baku
Komposisi
Oxyalkylated alkylphenol polymer
60-90%
Senyawa nafta bensin aromatik (solvent) 1,2,4- trimetil benzena Naftalene Senyawa nafta bensin aromatik (solvent) Naftalene Other oil based composition
P476
Senyawa nafta bensin aromatik (solvent) Xylene Naftalene Etil benzena Otheroil based composition
10-30% 1-10% 1-10% 10-30% 1-5% 65-89% 30-60% 1-5% 1-5% 0,1-1% 29-67,9%
42
Tabel 3.1 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Emulsotron® (lanjutan) Kode Raw Material
Karakteristik bahan baku Senyawa nafta bensin aromatik (solvent) Naftalene
P432
P468
1,2,4- trimetil benzena
<1%
Other oil based composition
40-89%
Senyawa nafta aromatik (solvent) Naftalene 1,2,4-trimetil benzena
Senyawa nafta aromatik bensin (solvent) 1,2,4- trimetil benzena Naftalene
Senyawa nafta aromatik (solvent) n-Butanol Naftalene Xylene Etil benzena Other oil based composition
RM43977
1-10% <1%
Other oil based composition
P964
10-30%
Potassium hidroksida (KOH)
Other oil based composititon
P921
Komposisi
Senyawa nafta aromatik (solvent) Naftalene Other oil based composition
10-30% 1-5% 0,1-1% 64-89% 1-10% <1% <1% 90-99% 30-60% 1-5% 1-5% 1-5% 0,1-1% 24-67% 10-25% <1% 75-90%
43
Berbagai karakteristik sifat fisikokimia bahan baku yang akan dicampurkan melalui BIC (Blending Instruction Card) yaitu:
3.1.1. P446. Fasa: Cairan
Larut pada: Minyak
Warna: Amber ( emas
pH: 9-10
kekuningan, mirip orange)
Titik nyala: 66°C (339 K)
Bau: Senyawa hidrokarbon 3.1.2. P447. Fasa: Cairan
pH: 9-11
Warna: Coklat
Larut pada: minyak
Bau: Senyawa aromatik
s.g (H2O=1): 0,976-1,006
Titik tuang: 30°F (271,88 K)
Viskositas: 640-660 cps
Titik nyala: 144°F (335,22 K)
(centipoise)
3.1.3. P476. Fasa: Cairan
pH: 4-6,8
Warna: Amber
Larut pada: minyak
Bau: Senyawa aromatik
s.g larutan (H2O= 1): 0,983-
Titik leleh: -30°F (238,55 K)
1,013
Titik nyala: 120°F (48,889 K)
Viskositas: 250-1000 cps
3.1.4. P432. Fasa: Cairan
s.g larutan (H2O= 1): 1,0154-
Warna: Amber
1,0454
Bau: Senyawa Hidrokarbon
pH: 10-12
(CxHy)
Viskositas: 5000-30000 cps
Larut pada: minyak
Titik nyala: 62°F (289,67 K)
44
3.1.5. P468. Fasa: Cairan
pH: 10-12
Warna: Amber sedikit menghitam
Larut pada: minyak
dan terang
s.g larutan (H2O=1): 0,8374-
Titik nyala: 152°F (340 K)
1,1374
Titik tuang: 32°F (273 K)
Viskositas: 300-2000 cps
3.1.6. P921. Fasa: Cairan
Titik nyala: 67°C (340 K)
Warna: Amber (emas-orange)
s.g larutan (H2O= 1): 1,0107-
Bau: Sedikit mencolok
1,040716
Larut pada: Tak larut dalam air
pH: 10,5-13,5
(Minyak)
Viskositas: 1800-5800 cps
Titik tuang: 3°C (280 K) 3.1.6. P964. Fasa: Cairan
pH: 4- 9
Warna: Amber
s.g larutan (H2O=1): 0,9668-
Bau: Senyawa aromatik
0,9968
Titik tuang: 0°F (-32°C)
Viskositas: 200-600 cps
Titik nyala: 122°F (323 K) 3.1.8. RM43977. Fasa: Cairan Warna: Bening dan sedikit berwarna Titik tuang: < -30°C Titik nyala: 65-90°C Titik didih: > 180°C Densitas larutan (H2O: 1): 1,03-1,05 g/cm3 Tingkat kelarutan (solubility): Larut dalam berbagai pelarut organik, cth: minyak pH: 7-8,5 Viskositas: 1500-4500 mPas
45
3.2.
Foamer Produk Foamitron® yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia djaja
technologies terdiri dari berbagai bahan baku yang berasal dari sistem pengkodean. Jenis senyawa kimia yang terdapat dalam bahan baku foamer dapat memiliki kecenderungan karakteristik kimia yang berbeda bergantung jenis senyawa minyak yang digunakan dalam proses gas well deliquification. Terdapat berbagai jenis kode bahan baku foameryang umum digunakan yaitu P980, PS2516, dan PS2517. Penjelasan mengenai karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.2
Tabel 3.2 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Foamitron® Kode Bahan Baku
P980
Karakteristik bahan baku
Komposisi
Garam amine
90-100%
Asam asetat
1-10%
1,2,4- trimetil benzena
<0,1%
Naftalene
<0,1%
Senyawa nafta bensin
<1%
aromatik (solvent) Etil benzena Cocoamidopropil hidroksisultain PS2516
Natrium klorida Gliserin Other water based chemical
PS2517
<0,1% 30-60% 1-10% 1-10% 20-68%
Surfaktan anionik
30-60%
Other water based chemical
40-70%
46
Karakteristik fisika dan kimia dari setiap bahan baku yang akan di BIC adalah sebagai berikut:
3.2.1. P980. Fasa: Cairan
s.g larutan (H2O=1): 0,9724-
Warna: Amber (emas
1,0024
keorangean)
pH=5,7-6,7
Larut pada: Pelarut organik (air)
Viskositas: 20000-30000 cps
Titik tuang: 16°C (289 K)
Titik nyala: 93°C (366 K)
3.2.2. P2516. Fasa: Cairan
Titik didih: 100°C
Warna: kuning
Nilai s.g (H2O=1): ±1,05
Bau: Tajam
pH: 8
Larut pada: Air
Titik nyala: > 100°C
3.2.3. P2517. Fasa: Cairan Warna:Amber
Titik didih: 100°C
Bau: Mencolok
Nilai s.g (H2O=1): 1,08
Larut pada: Air , aseton, dan juga
pH=8-10
metanol.
3.3.
PPD (Pour Point Deppresant) Produk Flexoil® sebagai Pour point deppresant yang dihasilkan oleh PT.
Champion Kurnia djaja technologies dalam menurunkan titik tuang minyak terdiri dari berbagai bahan baku yang berasal dari sistem pengkodean. Jenis senyawa kimia yang terdapat dalam bahan baku PPD terdiri dari bahan dasar berbasis minyak yang didominasi senyawa xylene. Jenis kode bahan baku Flexoil® yang umum digunakan
yaitu PS2622 dan PS11395A. Penjelasan mengenai karakteristik
masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.3
47
Tabel 3.3 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Flexoil® Kode Bahan Baku
Karaktristik Bahan Baku Etil benzena Xylene
PS2622
Other oil based composition Xylene Nnylphenol Ethoxylate Turunan senyawa alkylated asam sulfonat Senyawa nafta bensin aromatik (solvent)
PS11395A
Naftalene 1,2,4- trimetil benzena Etil benzena Potassium hidroksida (KOH) Belerang dioksida Toluene (C6H5CH3)
Komposisi 30-60% 10-30% 10-60%
60-90% 1-10% 1-10%
1-10%
<1% <0,1% <0,1% <0,1% <0,01% <0,01%
Karakteristik sifat fisika dan kimia bahan baku pembuatan pour point depressant berdasarkan BIC adalah sebagai berikut: 3.3.1. PS2622. Fasa: Cairan Warna: Putih kabur Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,83-0,93 Viskositas: <800 cPs Titik nyala: 28,5°C (301,5 K)
48
3.3.2. PS11395A. Fasa: Cairan Warna: Kuning kecoklatan Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,85-0,95 Viskositas: <100 cps (encer) Titik nyala: 27°C (300 K)
3.4.
Corrosion Inhibitor Produk Cortron® sebagai Corrosion Inhibitor yang dihasilkan oleh PT.
Champion Kurnia djaja technologies terbagi kedalam berbagai bahan baku berdasarkan pengkodean. Jenis senyawa kimia yang terdapat dalam bahan baku PPD terdiri dari oil based chemical dan water based chemical dengan jenis senyawa kimia berbeda bergantung tingkat korosivitas cairan dalam minyak . Jenis kode bahan baku Flexoil® yang umum digunakan yaitu P223, P967, P10192, P417, P860, RM99200, dan RM97800. Penjelasan mengenai karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.4 Tabel 3.4 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Cortron® Kode bahan baku P223
P967 P10192 (umumnya dikenal sebagai P223)
P860
Karakteristik bahan baku Turunan amina Metanol Propanol 2- buthoxyetanol Asam asetat Other water based composition Kondensat kationik Metanol Other water based composition Senyawa nafta aromatik (solvent) Naftalene Other oil based composition
Komposisi 30-60% 10-30% 10-30% 5-10% 1-5% 85-94% 30-60% 10-30% 10-60% 15-25% ±2 % 73-83%
49
Tabel 3.4 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Cortron® (lanjutan) Kode bahan baku
P417
RM99200
RM97800
Karakteristik bahan baku Senyawa nafta aromatik (solvent) Butanol Naftalene Xylene Etilbenzena
Komposisi 10-30% 1-5% 1-5% 1-5% 0,1-1%
Other oil based composition
50-86%
Ethoxylated amina Other water based composition ethoxylated Alkohol fosfat Other water based composition
90-100% 0-10% 90-100% 0-10%
Karakteristik fisika dan kimia dari berbagai bahan baku yang dipakai untuk pembuatan corrosion inhibitor adalah sebagai berikut: 3.4.1. P223. Fasa: Cairan
pH:7-9
Warna: Kuning
Titik nyala: 11°C (284 K)
Bau: Sedikit manis menyerupai gula
Titik tuang: -37°C (236 K)
Kelarutan: Bersifat polar (mudah larut dalam air) 3.4.2. P967. Fasa: Cairan
Larut pada: Air
Warna: Coklat
Nilai s.g (H2O= 1): 1,0316-1,0616
Titik tuang: 20°F (266 K)
Viskositas: 1200-1600 cPs
pH: 4,3-5,3
50
3.4.3. P10192. Fasa: Cairan
Titik nyala: 52°F (284,1 K)
Warna: Kuning terang
pH: 7 – 8,8
Bau: sedikit manis
Nilai s.g (H2O= 1): 0,8718-0.9019
Titik tuang: -40°F (233 K)
Viskositas: 30- 80 cPs
3.4.4. P860. Fasa: Cairan
pH: 10,6-12,1
Warna: Amber gelap
Larut pada: minyak
Bau: Mencolok
Nilai s.g (H2O=1): 0,9962-1,0262
Titik tuang: 32°F (273 K)
Viskositas: 500-3000 cPs
Tiik nyala: 158°F (343 K) 3.4.5. P417. Fasa: Cairan
pH: 4-6,8
Warna: kuning sedikit terang
Larut pada: Minyak
Bau: Senyawa aromatik
Nilai s.g (H2O=1): 0,986- 1,016
Titik tuang: -20°F (244 K)
Viskositas: 500-1000 cPs.
Titik nyala: 120°F (322 K) 3.4.6. RM99200 Fasa: Cairan
Titik didih: 250°C (523 K)
Warna: Bening
Titik leleh: -10°C (263 K)
Bau: Tidak ada
pH:7-9
Larut pada: Air
Titik nyala: > 200°C (473 K)
3.4.7. RM97800 Fasa: Padatan bercampur cairan
Titik leleh: 35°C (308 K)
Bau: Tidak berbau
Titik nyala api: > 100°C (373 K)
Larut pada: Air
3.5.
Scale Inhibitor Produk Gyptron® sebagai Scale Inhibitor yang dihasilkan oleh PT.
Champion Kurnia djaja technologiessecara umum hanya terdriri dari dua jenis bahan baku yang dituliskan dalam sistem pengkodean. Jenis senyawa kimia yang
51
terdapat dalam bahan baku Scale Inhibitor terdiri dari senyawa anionik seperti SO42- , PO43-, dan HSO3- yang mampu mencegah terbentuknya ion kesadahan yang membentuk scale. Jenis kode bahan baku Flexoil® yang umum digunakan yaitu PS2127 dan P612S, . Penjelasan mengenai karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.5
Tabel 3.5 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Gyptron® Kode bahan baku
PS2127
Karakteristik bahan baku
Komposisi
Ammonium bisulfat
60-90%
Nikel sulfat
<0,1%
Other water based
10-40%
composition Komponen mengandung P612S
30-60%
fosfat Other water based
40-70%
composition
Karakteristik fisika dan kimia dari berbagai bahan baku yang digunakan untuk membuat scale inhibitor berdasarkan BIC adalah sebagai berikut 3.5.1. PS2127. Fasa: Cairan
Titik didih: 105°C
Warna: Bening cerah
Nilai s.g (H2O= 1): 1,3-1,4
Bau: Pungent(bau menyengat)
pH: 4,5-5,5
Larut pada: Air 3.5.2. P612S. Fasa: Cairan jernih Warna: Tidak merata dari tak berwarna hingga kuning pucat Bau: Senyawa aromatik Nilai s.g (H2O=1): 1,3- 1,452 pH: 6- 7,01
52
3.6. H2S Scavenger Produk Gas Treat® sebagai H2S Scavenger yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia djaja technologies didasarkan senyawa 2,2,2- hekshidro- 1,3,5triazin- 1,3,5- triyltrietanol yang mampu menangkap gas H2S yang berbahaya dan beracun. Jenis bahan baku Gas Treat® ini dituliskan dalam kode yaitu PS2077. Penjelasan mengenai karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.6 Tabel 3.6 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Gas Treat® Kode bahan baku
Karakteristik bahan baku
Komposisi
2,2,2- hekshidro- 1,3,5-
60-90%
triazin- 1,3,5- triyltrietanol
PS2077
Other water based
10-40%
composition
Sifat dasar fisika-kimia dari bahan baku PS2077 sebagai bahan baku utama pembuatan senyawa kimia H2S Scavenger adalah sebagai berikut: 3.7.1. PS2077. Fasa: Cairan
Larut pada: Air
Warna: Tidak berwarna hingga
Nilai s.g: 1,145-1,155
kuning pucat
Titik nyala: > 94°C (>367 K)
Bau: Tanpa bau
pH: 10-11,5
3.7. Biosida Produk Bactron® sebagai Biocide yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia djaja technologies digolongkan dalam berbagai jenis pengkodean. Jenis senyawa kimia
yang
terdapat
pada
bahan
baku
Bactron®
terdiri
dari
tetrahidroksimetilfosfoniumsulfat, benzalkoniumklorida, dan glutaral yang paling mematikan terhadap pertumbuhan mikroorganisme dan bersifat sebagai pestisida.
53
Jenis bahan baku Bactron® terdiri dari PS2120, PS2086, dan P451. Penjelasan mengenai karakteristik masing-masing bahan akan dibahas pada tabel 3.7 Tabel 3.7 Karakteristik senyawa kimia bahan baku Bactron® Kode
PS2120
Karakteristik bahan baku
Komposisi
Tetrahidroksimetilfosfoniumsulfat
60-90%
Other water based composition
10-40%
Benzalkonium klorida
60-90%
Metanol
10-30%
Glutaral
30-60%
Other water based composition
40-70%
PS2086
P451
Sifat fisika dan kimia berbagai bahan baku untuk sintesis biocide sebagai pembunuh mikroorganisme dan bakteri limbah melalui BIC adalah sebagai berikut: 3.7.1. PS2120. Fasa: Cairan
Titik didih: 108,5°C (381,5 K)
Warna: Beragam dari bening hingga
Titik leleh: <-20°C (253 K)
kuning pucat
Nilai s.g (H2O=1): 1,37-1,41
Bau: Karakteristik yang khas
pH: 3-6
Kelarutan: Mudah larut dalam air. Juga dapat larut dalam metanol, isopropanol, n-metilpirollidone. Koefisien pemisahan: -9,8 3.7.2. PS2086. Fasa: Cairan
Nilai s.g (H2O= 1): 0,938-0,968
Warna: Kuning muda
Viskositas: 185 cPs
Larut pada: Air
Titik nyala: 37,8°C (310,8 K)
54
3.7.3. P451 Fasa: Cairan Warna: Beragam dari bening hingga kuning pucat Bau: Senyawa aldehida Larut pada: Air Titik didih: > 100°C (373 K) Nilai s.g(H2O=1): 1,125-1,135 Viskositas: 4-8 cPs (sangat encer) Titik leleh: -20°C (253 K) Titik nyala: > 100°C (>373 K) pH: 3,1-4,5
Selain berbagai produk bahan baku untuk proses produksi speciality chemical, terdapat juga berbagai bahan penunjang untuk proses maintenance yakni pencucian tanki. Bahan tersebut antara lain xylene, IPA, dan air murni yang telah melalui proses treatment oleh PAM (pengolahan air minum) yang disupply ke Jababeka dan disimpan dalam water storage tank. Berikut adalah berbagai jenis bahan-bahan penunjang terlaksananya proses maintenance pencucian:
3.8.
Xylene Xylene merupakan tipe pelarut yang banyak digunakan baik sebagai bahan
baku PPD, demulsifier, maupun corosion inhibitor juga sebagai bahan baku pencucian tanki penyimpanan dan pengurasan mixing vessel. Tujuan penggunaan xylene adalah untuk melarutkan senyawa kental minyak yang menempel pada permukaan tanki. Xylene juga dapat menjaga agar sisa bahan baku yang dimasukkan dalam tanki tidak tercemar oleh bahan baku lain yang berperan dalam menjaga kualitas produk. Xylene memilki bentuk senyawa jernih, tidak berwarna, dan memilki bau aromatik yang banyak dipakai sebagai solvent (pelarut). Senyawa xylene terdiri dari tiga isomer identik, yakni ortoxylene, metaxylene, dan paraxylene. [18]
55
Gambar 3.1 Jenis isomer fungsional senyawa xylene[19]
Aplikasi umum dari xylene banyak diaplikasikan dalam pelarut pada industri karet, kulit, dan industri kertas. Selain itu, xylene banyak diaplikasikan sebagai pereaksi antara, bahan dasar senyaw kimia aromatik, pelarut dalam industri adhesif, dan sebagai agen pelarutan dalam produksi bensin. Xylene juga banyak diaplikasikan sebagai aditif beroktan tinggi untuk meningkatkan kualitas bensin, dan bahan baku produksi xylidines. Senyawa xylene juga memiliki kinerja proses pencucian yang baik pada bahan baja dan silikon wafer.[20]Kinerja yang baik tersebut berasal dari gabungan alkil xylene yang menghasilkan monomer asam terfetealat.
Asam terftealat bekerja sebagai polimer komponen sintetis yang
mengandung molekul sintetik yang mengandung molekul besar yang dapat mengikat jaringan tissue dari pembuatan senyawa parafin yang mampu menempelkan senyawa kimia pada permukaan stainless steel. Senyawa xylene juga mampu menyediakan sifat hidrofobik yang memilki afinitas buruk terhadap air dalam menciptakan coverslip agar dapat mengikat senyawa hidrofobik yang ada. Campuran isomer xylene (lebih dari 90%) umumnya banyak dipakai sebagai bahan pencampur terhadap produksi bensin dan minyak untuk meningkatkan kestabilan reaksi polimerisasi. Xylene juga memilki kemampuan larut yang baik dalam pelarut organik dan tidak dapat larut dalam air. Berikut adalah berbagai sifat fisikokimia berbagai fraksi isomer golongan xylene yang ditampilkan pada Tabel 3.8
56
Tabel 3.8 Sifat fisikokimia dari berbagai isomer turunan xylene[19] Sifat
o-xylene
m-xylene
p-xylene
Titik leleh (°C)
-25,18
47,87
13,26
Titik didih (°C)
144,41
139,10
138,35
0,8802
0,8642
0,8611
Index bias (np20)
1,5045
1,4972
1,4958
Viskositas (20°C)
0,809
0,617
0,644
Densitas (ρ) 3
(g/cm )
1 cp (centipoise) = 10-3 newton (sec/m2)
3.9.
Isopropyl Alcohol Isopropil alkohol adalah suatu bahan kimia cair yang tidak berwarna dengan
bau tajam dan berbentuk seperti alkohol. Isopropil alkohol umumnya sering diaplikasikan sebagai solvent (pelarut) dan pembersih/ antiseptik pada peralatan. Pada PT. Champion kurnia djaja technologies, isopropil alkohol banyak digunakan sebagai pembersih karena menghilangkan kadar H2O yang menempel pada dinding mixing vessel/ tanki yang dicuci. Isopropil akohol juga bersifat volatil karena titik didihnya yang lebih rendah dari air (83°C) memungkinkan ia dapat menguap lebih cepat sehingga memurunkan kadar COD dari campuran bahan baku untuk produksi lainnya.
Isopropil alkohol juga berperan dalam kondisi pelarutan senyawa
campuran xylene-oil based material yang mungkin belum larut pada ex-oil based tote tank atau mixing tankSelain aplikasi dalam industri kimia, Isopropil alkohol juga banyak dipakai sebagai pembersih kuku, pembersih lingkungan dari bakteri dan infeksi. Isopropil alkohol (IPA) sering diaplikasikan dalam pembuatan kosmetik, produk rambut dan kulit, parfum, farmasi, cat rambut, pembersih, antifreezing, dan aplikasi lainnya. [18] Isopropil alkohol juga banyak diaplikasikan dalam industri
57
perminyakan seperti PT. Champion kurnia djaja technologies sebagai reaktan yang memperlancar reaksi antara oil based chemical dan water based chemical pada setiap pencampuran bahan baku. Berikut adalah struktur kimia dari isopropil alkohol dengan struktur atom karbon, hidrogen dan oksigen yang saling terikat dalam rantai karbon.
Gambar 3.2 Struktur kimia dari isopropil alkohol[18]
Struktur kimia isopropil alkohol mengandung dua buah atom karbon diujung sisi yang berikatan dengan tiga hidrogen, dengan atom karbok dipusat berikatan dengan satu hidrogen dan satu gugus hidroksil (-OH). Berdasarkan ikatan rantai tersebut, maka setiap IPA mengandung 8 atom hidrogen, 3 atom karbon dan 1 atom oksigen dalam penggambaran struktur isopropil alkohol. Berikut adalah beberapa penggunaan dari isopropil alkohol (IPA) yang banyak diaplikasikan dalam rumah tangga, proses industri dan farmasi: a.
Desinfektan Senyawa alkohol dalam isopropil alkohol bekerja sebagai desinfektan yang mampu membunuh bakteri dan kuman penyebab infeksi. Isopropil alkohol sering juga disebut rubbing alkohol yang banyak terdapat dalam kemasan botol alkohol 70% sebagai antiseptik. Selain rubbing alkohol, isopropil alkohol sering dipakai sebagai sanitasi tangan yang dapat mematikan luka infeksi.
b.
Solvent pembersih Isopropil alkohol dapat berperan sebagai pelarut universal selain air yang dapat melarutkan berbagai komponen non-polar. Komponen non-polar termasuk dalam kloroform dan senyawa minyak. Isopropil alkohol dapat
58
efektif dalam menghilangkan noda yang berasal dari oil-based chemical yang jauh lebih baik dari air. Contohnya diaplikasikan dalam papan tulis dan layar komputer yang jauh lebih efisien. c.
Penggunaan bahan laboratorium Senyawa isopropil alkohol banyak dipakai sebagai pelarut dan reaktan berbagai reaksi kimia. IPA juga sering dipakai sebagai ekstraksi DNA dari berbagai membran organik lainnya. IPA ditambahkan dalam larutan DNA untuk memisahkan DNA dari larutan lainnya. Sebagai reaktan, IPA juga sering dipakai dengan reaksi oleh berbagai substansi berbeda, untuk menghasilkan berbagai produk kimia.
BAB IV SISTEM PROSES
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sendiri hanya memiliki satu buah plant, yaitu plant yang khusus memproduksi oil field chemicals (bahan kimia untuk ladang minyak). Plant yang dimiliki oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini yaitu Blending Plant yang berlokasi di kawasan industri Cikarang, tepatnya di Jl. Jababeka Raya Blok R Kav 2M – 2N, Cikarang Industrial Estate. Produk yang di hasilkan oleh blending plant ini sangat beragam. Untuk setiap jenis produk yang berbeda. Namun pada blending plant ini, hanya digunakan sistem mixing process saja untuk memproduksi semua jenis produk yang dipasarkan. Hanya saja, komposisi dari tiap jenis produk sangatlah berbeda. Kondisi mixing process yang digunakan adalah kondisi ruang dengan suhu 25 oC dan tekanan 1 atm. Kondisi ini digunakan karena bahan-bahan yang digunakan akan tercampur dengan baik pada kondisi tersebut, memperhitungkan karakteristik bahan kimia yang digunakan, serta alasan safety yaitu flash point dari bahan kimia yang digunakan lebih tinggi dari 25 oC sehingga kondisi ini tidak berbahaya. Sistem produksi dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini adalah sistem PO (Purchase Order) untuk setiap pemesanan dan terjadi antar perusahaan, sehingga sistemnya adalah company to company. Setiap perusahaan yang melakukan pemesanan biasanya terikat kontrak dengan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Bahan-bahan yang dicampurkan adalah bahan yang dipesan melalui vendor dari kantor pusat PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Bahan ini tidak perlu diproses lebih lanjut / diberi perlakuan awal (pre-treatment) terlebih dahulu.
4.1.
PO (Purchase Order) PO (Purchase Order) dilakukan oleh perusahaan lain yang ingin membeli
produk dari Champion. PO diterima oleh kantor pusat di Jakarta, kemudian SOR (Sales Order Request) dibuat dan dikirim ke pabrik. SOR diterima oleh administrasi
59
60
di plant. Kemudian dilakukan cek formula oleh QC (Quality Control), Raw material yang digunakan untuk produksi di ujikan terlebih dahulu. Pengujian yang dilakukan terdiri dari flash point, spesific gravity, viscosity, dan pH. Setelah sesuai dengan MSDS dari raw material yang ada, maka QC akan mengeluarkan BIC (Blending Instruction Card).
4.2.
Blending Instruction BIC diserahkan ke HSE (Heath, Safety, and Environtment). HSE kemudian
akan mensosialisasikan kepada para pekerja mengenai bahaya dari raw material yang digunakan agar pekerja mengerti cara penanganan yang tepat untuk bahan tersebut. Sosialisasi dilakukan untuk memenuhi standar safety yang dimiliki oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies.
4.3.
Assessment Kemudian HSE membuat Risk Assessment dan COSHH Assessment dan
menyerahkannya ke Plant Manager, barulah proses mixing dapat dimulai.
4.4.
Sistem Input Raw Material Raw material yang dipesan, terdapat dalam wadah berupa drum, IBC Tank,
ataupun Tote Tank. Raw material yang dicampurkan, dimasukkan kedalam mixing vessel menggunakan pompa yaitu double diaphragm pump dengan merk Wilden dan tipe yang berbeda-beda untuk tiap jenis bahan yang dipompakan. Bahan yang digunakan untuk pencampuran terdiri dari dua jenis yaitu water base dan oil base. Terdapat 10 unit pompa yang digunakan sistem produksi dengan tipe yang berbedabeda. Pada Tabel 4.1, adalah Tipe Transfer Pump yang digunakan oleh sistem pengoperasian PT. Champion Kurnia Djaja Technologies.
61
Tabel 4.1. Tipe Transfer Pump No
Untuk Water Base
Untuk Oil Base
1.
P8/PKAPP/TNU/TF/PTV
T8/AAPB/TF/TF/ATF/014
2.
T8/PAPB/TF/TF/PTV
PV15/ASAA/TNU/ATF/014
3.
P8/PKAPP/TNU/TF/KTV M8/AAPB/ATF/014
4.
P8/PKAPP/TWS/TF/PTV
P8/AAAPP/TNU/TF/ATF/014
5.
P8/PKAPP/TWS/TF/PTV
P8/AAAPP/TWS/TF/ATF/014
Spesifikasi pompa yang digunakan untuk kedua jenis pompa tersebut yang meliputi ukuran pipa untuk fluida masuk dan keluar, laju alir maksimal pompa, dan lainnya, menurut Wilden akan dijelaskan melalui Tabel 4.2 berikut Tabel 4.2. Spesifikasi Transfer Pump Water Base
Oil Base
P8/PKAPP/TNU/TF/KTV
P8/AAAPP/TNU/TF/ATF/014
Bahan pipa
polypropylene
alumunium
Ø Udara inlet
6 mm
6 mm
Ø Fluida inlet
13 mm
13 mm
13 mm
13 mm
4,27 m
4,6 m
9,45 m
9,5 m
481 lpm
496 lpm
(litters per minute)
(litters per minute)
34 kg
32 kg
Spesifikasi
Ø Fluida outlet Max suction lift (dry) Max suction lift (wet) Laju alir max Berat pompa
Transfer pump yang digunakan bekerja dengan bantuan kompresor. Kompresor yang terdapat di plant Cikarang ini berjumlah 3 buah yang terdiri dari 2 unit dengan kapasitas 10 HP dan 1 unit dengan kapasitas 15 HP.
62
4.5.
Mixing Material Setelah semua bahan masuk ke dalam mixing vessel, waktu pencampuran
mulai dihitung. Biasanya waktu pencampuran yang terjadi adalah sekitar satu sampai dua jam. Pencampuran ini terjadi secara batch karena tidak ada aliran keluar dan masuk selama proses berlangsung. Terdapat motor pengaduk atau impeller yang digunakan pada mixing vessel agar pencampuran lebih sempurna. Untuk efisiensi waktu maka impeller mulai dinyalakan setelah mixing vessel terisi bahan pada batas minimumnya. Mixing vessel yang digunakan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sendiri terdapat tiga buah dengan kapasitas yang berbeda-beda dan bahan yang berbeda juga. Data mengenai spesifikasi dari tiap mixing vessel tersaji pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Data Mixing Vessel No.
Kapasitas
Material
Max. Blending Volume
Vessel
Min. Blending Volume
4.6.
1.
10000 liter
SS 304
8800 liter
2000 liter
2.
14000 liter
SS 304
13000 liter
3200 liter
3.
21000 liter
SS 316
20000 liter
4800 liter
Proses Sampling atau Quality Control Setelah pencampuran selesai maka dilakukan sampling pada produk yang
terbentuk. Produk diambil melalui valve yang terdapat pada sisi mixing vessel. Kemudia produk diuji di laboratorium PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Beberapa hal yang diujikan pada produk adalah pH, spesific gravity, dan viskositas dari produk. Data yang diperoleh kemudian dikoreksi kesesuaiannya dengan data MSDS produk yang ada. Jika sudah sesuai maka proses dilanjutkan ke tahap selanjutnya.
63
4.7.
Packaging Setelah produk yang didapat sudah sesuai dengan kriteria (MSDS Produk)
maka dilakukan packaging. Pack/kemasan yang digunakan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terdiri dari 4 jenis, yaitu : a.
Drum
b.
Framed IBC
c.
Tote Tank
d.
ISO Tank. Keperluan packaging ini disesuaikan dengan karakteristik produk yang ada
dan sesuai keinginan customer. Produk yang ada di dalam mixing vessel dialirkan menggunakan pompa. Pompa yang digunakan juga dua jenis yaitu water base dan oil base, dan disesuaikan dengan karakteristik produk yang digunakan.
4.8.
Labelling Labelling ditujukan untuk memberikan informasi kepada customer atau
siapapun yang berurusan dengan produk tersebut mengenai karakteristik bahan yang ditangani, sehingga lebih berhati-hati saat menangani produk tersebut.
4.9.
Proses Pencucian Setelah proses pencampuran secara batch dalam mixing vessel berlangsung
dilakukan proses pencucian. Metode proses pencucian dapat berbeda bergantung dari jenis bahan kimia yaitu oil based chemical dan water based chemical. Proses pencucian dilakukan bertujuan untuk memastikan bahwa tidak terkontaminasinya produk/ bahan baku (raw material) akibat pemakaian kontainer bekas. Berikut adalah metode pencucian tempat penyimpanan (container) jika ingin dipakai untuk berbagai penyimpanan berbasis produk/bahan baku yaitu: a.
Kontainer bekas produk/ bahan baku berbasis minyak jika dipakai untuk bahan baku/produk berbasis air. Diagram proses pencucian tangki mixing bekas pemakaian bahan berbasis minyak yang selanjutnya akan digunakan untuk pemakaian bahan berbasis air dapat dilihat pada Gambar 4.1:
64
XYLENE
WATER
IPA
WATER
COMPRESS OR
EX-OIL BASED
FOR WATER BASED
Gambar 4.1 Diagram Proses Pencucian dari Oil Based ke Water Based
Proses
pencucian
tanki
dimulai
dari
xylene,
tujuannya
untuk
menghilangkan senyawa minyak organik yang menempel pada diniding tanki. Kemudian senyawa xylene yang berupa VOC dihilangkan oleh air sebagai pemurni tanki. Setelah itu dilakukan proses pencucian oleh IPA untuk memurnikan senyawa xylene dan bahan kimia yang mungkin tertinggal oleh ikatan –OH. IPA juga bersifat volatile, sehingga mampu menurunkan titik didih larutan sehingga mudah menguap. Karena basis bekas IPA yang kurang polar, maka dilakukan pencucian oleh air. Tujuan pencucian oleh air adalah menghilangkan bau IPA dan sisa bahan kimia oil based material. Pada akhirnya, dilakukan kompresi dengan kompressor 10 HP untuk menghilangkan butiran air yang menempel pada mixing vessel untuk oil based chemical.
b.
Kontainer bekas produk/ bahan baku berbasis minyak jika dipakai untuk bahan baku/produk berbasis minyak dengan melakukan beberapa tahap dalam pencuciannya agar tangki mixing tidak terkontaminasi. Diagram proses pencucian tangki mixing bekas pemakaian bahan berbasis minyak yang selanjutnya akan digunakan untuk pemakaian bahan berbasis minyak dapat dilihat pada Gambar 4.2
XYLENE
EX-OIL BASED
WATER
IPA
COMPRESS OR
FOR OIL BASED
Gambar 4.2 Diagram Proses Pencucian dari Oil Based ke Oil Based
65
Hierarki proses pencucian tankinya adalah sebagai berikut: Pencucian oleh xylene, kemudian dibersihkan oleh air dan IPA. Namun pada proses pencucian ini, tidak dilakukan pencucian oleh air kembali setelah pencucian IPA karena air berbasis polar yang bisa tidak kompatible jika dicampurkan dengan bahan baku/produk oil based material. Kemudian senyawa IPA yang mungkin masih belum menguap dalam mixing vessel kemudian disemprot dengan kompressor 10 HP untuk menghilangkan senyawa yang menempel pada dinding tanki.
c.
Kontainer bekas produk/bahan baku berbasis air jika dipakai untuk bahan baku/produk berbasis air. Diagram proses pencucian tangki mixing bekas pemakaian bahan berbasis air yang selanjutnya akan digunakan untuk pemakaian bahan berbasis air dapat dilihat pada Gambar 4.3:
WATER
EX-WATER BASED
IPA
WATER
COMPRESS OR
FOR WATER BASED
Gambar 4.3 Diagram Proses Pencucian dari Water Based ke Water Based
Proses pencucian diawali dengan menggunakan air, karena bahan kimia berbasis bukan minyak yang nonpolar, sehingga tidak memerlukan xylene dalam pencucian. Tanki penyimpanan (IBC/tote tank) kemudian dicuci oleh air, kemudian oleh IPA sebagai senyawa kimia penjernih. Setelah itu kemudian dicuci kembali oleh air untuk menghilangkan IPA yang tidak kompatibel dengan water based chemical karena bersifat non-polar. Setelah proses pencucian selesai kemudian dilakukan penyemprotan oleh kompressor 10 HP untuk menghilangkan butiran air yang tertinggal dalam tanki.
66
d.
Kontainer bekas produk/bahan baku berbasis air jika dipakai sebagai tempat penyimpanan bahan baku/produk berbasis minyak. Diagram proses pencucian mixing tank bekas pemakaian bahan berbasis air yang selanjutnya akan digunakan untuk pemakaian bahan berbasis minyak dapat dilihat pada Gambar 4.4 WATER
EX-WATER BASED
IPA
COMPRESS OR
FOR OIL BASED
Gambar 4.4 Diagram Proses Pencucian dari Water Based ke Oil Based
Langkah proses pencucian tanki berbasis air jika ingin digunakan sebagai tempat penyimpanan oil based chemical termasuk yang paling mudah. Proses pencucian diawali dengan penyemprotan kesegala arah dinding tanki oleh air. Setelah itu dilakukan proses pencucian dengan IPA tanpa menggunakan air kembali karena sifat air yang polar yang tidak kompatibel dengan bahan kimia berbasis minyak tersebut. Setelah proses pencucian selesai kemudian dilakukan penyemprotan oleh kompressor 10 HP untuk menghilangkan kandungan IPA yang mungkin tertinggal dalam jumlah sedikit dalam tanki.
Setiap langkah dalam proses pencucian tanki kontainer (IBC/ tote tank) dilakukan selama ± 10-15 menit tiap pencucian dengan volum 5 L tiap pencucian oleh berbagai jenis cairan. Cairan yang digunakan sebagai bahan baku proses tambahan terdiri dari air, IPA (Isopropil Alkohol), dan Xylene dengan bantuan penyemprotan udara oleh kompressor. Solven dari berbagai proses pencucian ditampung setelah pencucian mixing vesseluntuk dipakai lagi untuk pencucian kedua. Adapun jika didalam tote tank, terdapat sisa kerak dari bekas penyimpanan oil based chemical , maka solvent bekas pencucian berserta tanki penyimpanan langsung digunakan sebagai tanki buangan ke Temporary Waste Storage (TWS). Jika terdapat suatu kondisi
67
kerak pada tote tank larut, maka akan dianalisa oleh QC (Quality Control) apakah tote tank tersebut masih mampu dipakai sebagai tempat penyimpanan lagi atau tidak.
BAB V ALAT PROSES DAN INSTRUMENTASI
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan perusahaan yang bergerak di bidang penyedia jasa bahan kimia khusus ladang minyak (oil field chemical). Bahan kimia yang diproduksi khusus dan spesifik antar tiap pemesan / customer . Proses produksi bahan kimia tersebut dilakukan di plant yang berada di Cikarang, Jawa Barat. Proses produksi yang dilakukan hanya pencampuran (mixing) dan pengadukan (blending) pada tangki pengadukan (mixing vessel) pada suhu dan tekanan atmosferik. Proses produksi juga tidak melibatkan alat instrumentasi sama sekali karena pengontrolan kerja alat-alat proses dilakukan secara manual. Alat – alat proses dan alat – alat pendukung lainnya yang digunakan dalam proses blending produk yang diinginkan customer antara lain :
5.1. Alat Proses Alat – alat proses merupakan alat – alat utama yang dibutuhkan dalam suatu proses produksi produk. Alat – alat produksi yang terdapat pada PT. Champion Kurnia Djaja Technologies antara lain, tangki pencampuran dan pompa
5.1.1.
Tangki Pencampuran (Mixing Vessel) Tangki pencampuran yang ada pada plant PT. Champion Kurnia Djaja
Technologies ini terdiri dari tiga buah tangki dengan kapasitas masing – masing 10.000 liter, 14.000 liter, dan 21.000 liter. Mixing vessel yang ada pada plant ini dibuat oleh PT. Saka Baja Mulia (untuk kapasitas 10.000 liter), CV. Sembilan Karya Mandiri (untuk kapasitas 14.000 liter), dan PT. Prakarsalanggeng Maju Bersama (untuk kapasitas 21.000 liter). Perbedaan kapasitas pada tangki ini difungsikan sesuai dengan seberapa banyak produk yang hendak diproduksi. Sedangkan jika produksi produk dibawah 10.000 liter maka digunakan alat proses portable mixer yang langsung dilakukan pengadukan pada container tersebut,
68
69
container yang biasa digunakan adalah IBC dan tote tank. Spesifikasi mixing vessel tiap kapasitas antara lain
Tabel 5.1 Spesifikasi Mixing Vessel Kapasitas
Kapasitas
Kapasitas
10.000 liter
14.000 liter
21.000 liter
Manufaktur
PT. Saka Baja Mulia
CV. Sembilan Karya Mandiri
CV. Sembilan Karya Mandiri
Dimensi
Ø 1900 mm x 3600 mm
Ø 2000 mm x 4500 mm, tebal 3 mm
Ø 2800 mm x 3658 mm, tebal 4 mm
Volum Pencampuran Maksimal
8.800 liter
13.000 liter
20.000 liter
Volum Pencampuran Minimal
2.000 liter
3.200 liter
4.800 liter
Material
Stainless steel SUS 304, MS 400
Stainless steel SUS 304, SS 400, MS
Stainless steel SUS 316
Agitator
Agitator dengan shaft, axial flow blade 3 stages, coupling bearing, electrical gear motor 54 rpm merk Liming Fixed Speed, 3.0 KW, explosen proof
Agitator dengan shaft, axial flow blade 3 stages, coupling bearing, electrical gear motor 54 rpm merk Liming Fixed Speed, 3.0 KW, explosen proof
Agitator dengan shaftØ 2”, axial flow blade 3 stages, coupling bearing, electrical gear motor 54 rpm merk Liming Fixed Speed, 3.0 KW, explosen proof
Baffle Plate
4 buah counter blade
4 buah counter blade
4 buah counter blade
Spesifikasi
70
Tabel 5.1 Spesifikasi Mixing Vessel (lanjutan) Spesifikasi
Aksesori
Kapasitas 10.000 liter - 1 buah top manhole - Sampling point 3 buah - Platform (MS plate)
Kapasitas Kapasitas 14.000 liter 21.000 liter - 1 buah top - 1 buah top manhole manhole - 1 buah inletØ - 1 buah inletØ 2,5” dan ballvalve 2,5” dan ballvalve - 1 buah outletØ - 1 buah outletØ 2,5” dan ballvalve 2,5” dan ballvalve
- 1 buah inletØ 2,5” dan ballvalve
- 1 set ladder (CS)
- 1 set ladder (CS)
- 1 buah outletØ 2,5” dan ballvalve
- 1 buah selang/kaca level indikator dan sample outlet
- 1 buah selang/kaca level indikator dan sample outlet
- 4 buah kaki pipa SGP Ø 5”
- 1 buah vent
- 1 buah vent
- 3 kaca (acrylic) level indicator dan sample outlet
- 4 buah kaki pipa SGP Ø 5”
- 4 buah kaki pipa Ø 5”
- 1 set lifting lug, 1 set top railing (CS)
- 1 set lifting lug
- 1 set lifting lug
- Mixer 2 buah
- 1 set top railing (CS)
- 1 set top railing (CS)
Polish on welding line inside and outside
Polish on welding line inside and outside
Polish on welding line inside and outside
Untuk carbon steel dicat
Untuk carbon steel dicat
Untuk carbon steel dicat
- Pipa - 1 buah vent - 1 set ladder (CS)
Finishing
** Spesifikasi tangki pengadukan ini berdasarkan data pembeliaan tangki terhadap masing-masing manufaktur.
71
Pada masing – masing mixing vessel tedapat sebuah impeller dengan jenis axial flow blade turbineimpeller yang mengarah ke empat sisi yang berbeda dan dapat dijelaskan pada Gambar 5.1.1.
Gambar 5.1 Axial Flow Blade Turbine Impeller
Pada tiap shaft impeller terdiri dari tiga tingkatan (stages) axial flow blade impeller yang berfungsi membantu dan mempercepat proses pengadukan sehingga lebih merata baik di bagian bawah, tengah, dan bagian atas tangki. Axial flow impeller sangat baik digunakan untuk pencampuran padatan dan larutan karena mencegah terjadinya pengendapan pada bagian dibawah tangki. Proses pengadukan yang terjadi beragam tergantung dari jenis produk yang dihasilkan, tetapi rata-rata pengadukan adalah sekitar satu sampai dua jam yang setelah itu akan dicek kelayakannya oleh QC (quality control). Selain keberadaan impeller, pada mixing vessel ini juga terdapat baffle. Baffle berupa plate atau piringan panjang vertikal yang dipasang pada bagian dalam dinding tangki pengadukan yang berfungsi mencegah terjadinya swirling dan votrex serta membantu pengadukan yang lebih merata (distribusi konsntrasi yang lebih baik) dan memecah gelembung-gelembung udara yang terbentuk selama proses pengadukan dalam mixing vessel karena akan membentuk pola aliran ke empat arah yang berbeda. Berikut ini dijelaskan bagaimana fungsi baffle dalam proses pengadukan melalui Gambar 5.2
72
Gambar 5.2 Penggunaan baffle pada mixing vessel
Pada umumnya, dalam sebuah mixing vessel harus terdapat tiga sampai empat buah baffle dengan lebar baffle adalah 1/12 dari diameter tangki dan panjang dimulai dari 6 inch dari dasar tangki hingga tinggi level maksimum larutan.[21] Selain impeller dan baffle dalam sebuah tangki pengadukan, dibutuhkan juga sebuah motor pengaduk untuk menggerakan impeller tersebut. Motor pengaduk yang digunakan adalah motor pengaduk buatan Explosion Proof Motors - WEG dengan tipe IEC 100 dan spesifikasi 100 L, 3 KW, 4 pole, exd IEC B5 220/380 V, 3 phase, IP.55.SI dengan kecepatan pengadukan 1430 rpm.
5.1.2. Pompa (Transfer Pump) Pompa yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari dua jenis pompa yang dipisahkan berdasarkan materialnya, yaitu oil base dan water base. Pada pompa dengan oil base material digunakan pipa dengan bahan alumunium, sedangkan untuk water base material menggunakan pipa dengan bahan plastik polypropylene. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki 10 buah pompa yang dijelaskan melalui tabel 5.2 berikut
73
Tabel 5.2 Jenis dan Tipe Transfer Pump For Oil Base Material
For Water Base Material
1
T8/AAPB/TF/TF/ATF/014
1
P8/PKAPP/TNU/TF/PTV
2
PV15/ASAAA/TNU/ATF/014
2
T8/PAPB/TF/TF/PTV
3
M8/AAPB/ATF/014
3
P8/PKAPP/TNU/TF/KTV
4
P8/AAAPP/TNU/TF/ATF/014
4
P8/PKAPP/TWS/TF/PTV
5
P8/AAAPP/TWS/TF/ATF/014
5
P8/PKAPP/TWS/TF/PTV
Spesifikasi pompa yang digunakan untuk kedua jenis pompa tersebut yang meliputi ukuran pipa untuk fluida masuk dan keluar, laju alir maksimal pompa, dan lainnya, menurut Wilden akan dijelaskan melalui Tabel 5.3 Tabel 5.3 Spesifikasi Transfer Pump Water Base
Oil Base
P8/PKAPP/TNU/TF/KTV
P8/AAAPP/TNU/TF/ATF/014
Bahan pipa
polypropylene
Alumunium
Ø Udara inlet
6 mm
6 mm
Ø Fluida inlet
13 mm
13 mm
Ø Fluida outlet
13 mm
13 mm
Max suction lift (dry)
4,27 m
4,6 m
Max suction lift (wet)
9,45 m
9,5 m
Laju alir max
481 lpm
496 lpm
Berat pompa
34 kg
32 kg
Spesifikasi
Transfer pump ini digerakan dengan bantuan kompresor, yang terdiri dari 3 buah kompresor. Kompresor-kompresor ini digunakan untuk membantu proses produksi dan untuk proses WWTP (waste water treatment process).
5.2. Alat Pendukung Proses Alat – alat yag digunakan untuk mendukung atau membantu proses produksi, antar lain kompresor dan water storage tank.
74
5.2.1. Kompresor PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki tiga buah kompresor yang dibuat oleh Puma Industrial CO.,LTD dengan tipe kompresor piston. Kompresor adalah suatu alat untuk memampatkan udara atau gas. Prinsip kerja kompresor jika suatu udara atau gas di dalam suatu ruangan tertutip diperkecil volumenya, maka udara atau gas tersebut mengalami kenaikan tekanan. Disini digunakan torak (piston) bolak-balik didalam silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara atau gas berulang – ulang.[22] Kompresor pada PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini memiliki fungsi mensuply udara untuk kerja pada bagian produksi dan bagian WWTP (Waste Water Treatment Plant). Pada bagian produksi fungsi kompresor adalah untuk menggerakan pompa yang digunakan untuk memasukan raw material ke dalam mixing vessel dan memasukan produk jadi kedalam tangki-tangki penyimpanan, seperti IBC, tote tank, dan drum. Berikut ini jenis kompresor yang digunakan pada pabrik dan digambarkan melalui Gambar 5.3
Gambar 5.3 Kompresor yang digunakan pada pabrik
5.2.2. Water Storage Tank Water storage tank yang ada pada PT. Champion Kurnia Djaja Technologis berjumlah dua unit dengan kapasitas 25.000 liter. Tujuan water storage tank pada
75
plant ini adalah untuk tempat stock dan suply air dari PT. Jababeka Infrastruktur. Water storage tank yang ada berbahan material fiber glass dengan Air yang ada pada water storage tank akan digunakan untuk proses pencucian mixing vessel, IBC (intermediate bulk container), tote tank, dan drum yang berbasis material water base. Sedangkan untuk pencucian alat dengan basis material oil base pencucian dilakukan degan menggunakan IPA dan pencucian dilakukan degan menggunakan IPA (isopropyl alcohol) dan xylene.
5.3.
Tangki Penyimpanan Tangki penyimpanan yang terdapat pada PT. Champion Kurnia Djaja
Technologies terdiri tiga jenis container, yaitu drum, IBC (intermediate bulk container), dan tote tank. Tangki – tangki penyimpanan akan disimpan dalam storage area yang terdiri dari dua area warehouse, yaitu indoor warehouse dengan luas 750 m2 dan outdoor warehouse dengan luas 1965 m2 dengan kapasitas total penyimpanan (storage) adalah ± 11.000 drum. Penyimpanan bahan baku dan produk dipisahkan dan diletakan sesuai dengan karakteristik bahan (flammable, corrosive, dan toxic), dan untuk indoor warehouse bahan yang disimpan adalah bahan yang bersifat asam sedangkan untuk outdoorwarehouse bahan yang bersifat basa yang disimpan. Tetapi bahan flammable yang berbasis basa diberi shelter atau atap supaya tidak terkena matahari langsung.
5.3.1. Drum Drum merupakan salah satu tempat penyimpanan bahan yang murah dan mudah untuk proses pendistribusiannya. Drum yang digunakan pada plant Cikarang PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terdiri dari dua jenis drum, yaitu plastic drum dan steel drum. Plastic drum digunakan untuk bahan yang berbasis water base material, sedangkan steel drum digunakan untuk bahan oil base material. Kapasitas penyimpanan untuk drum adalah 200 liter. Setiap drum yang akan didistribusikan akan diikat per empat buah drum dan diletakan diatas pallet. Setiap drum yang akan dikirimkan harus memiliki certificate of inspection yang dikeluaran oleh Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) sebagai salah satu syarat bahwa
76
drum itu layak dikirim dan diterima oleh customer. Melalui Gambar 5.4 berikut menjelaskan drum yang dipakai dalam proses produksi produk.
Gambar 5.4 Jenis Drum yang digunakan
5.3.2. Tote Tank Tote tank merupakan vessel penyimpanan berbentuk kotak (rectangular) dan memiliki pengait pada ujung-ujung pinggir tangki yang memiliki kapasitas cukup besar yaitu 2.000 liter. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki tote tank yang diproduksi oleh Hoover Material Handling Group inc dengan bahan material konstruksi stainless steel SS 304. Penggunaan tote tank banyak digunakan untuk proses pengiriman barang ke daerah offshore (daerah lepas pantai). Karakteristik material stainless steel 304 adalah ketahanan terhadap korosi yang baik, mudah dibentuk, dan punya ketahanan yang baik pada suhu ambient ataupun rendah. Setiap tote tank berisi produk jadi yang akan dikirim ke customer akan melewati tahap pemeriksaan oleh Biro Klasifikasi Indonesia (BKI). Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) adalah badan usaha milik negara (BUMN) yang bertugas untuk mengklasifikasikan dan menetapkan standar teknik dalam melakukan kegiatan desain, konstruksi dan survey marine terkait dengan fasilitas terapung termasuk kapal dan konstruksi offshore. [18]
77
Tujuan pemeriksaan oleh BKI adalah untuk memeriksa apakah tangki penyimpanaan yang akan dikirim masih layak dan dapat mengirim bahan sampai ke customer tanpa merusak adanya kerusakan. Selain itu surat yang dikeluarkan oleh BKI yaitu certificate of inspection menjadi salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh sebuah perusahaan jika produknya hendak dikirim ke tempat tertentu. Berikut ini jenis tote tank yang dipakai dalam proses produksi pabrik pada Gambar 5.5
Gambar 5.5 Tote Tank pada proses produksi
5.3.3. IBC (Intermediate Bulk Container) Intermediate bulk container merupakan jenis tangki penyimpanan (vessel) dengan kapasitas yang cukup besar yaitu 1.000 liter. Terdapat dua jenis IBC, yaitu IBC dengan chemical basket dan IBC tanpa chemical basket. Perbedaan IBC dengan dan tanpa chemical basket adalah daerah pengirimannya, yaitu dengan chemical basket daerah pengirimannya adalah offshore (daerah lepas pantai) sedangkan sisanya untuk pengiriman jalur darat saja. Penggunaan intermediate bulk
78
container (IBC) sangat baik digunakan karena proses pengiriman yang lebih mudah (dapat diangkat menggunakan forklift dan crane) dan dapat diatur dua IBC bertumpuk. Intermediate bulk container (IBC) dibuat dengan material polyethylene. Berikut ini melalui Gambar 5.6 dijelaskan jenis IBC yang ada dan digunakan di pabrik
Gambar 5.6 IBC (Intermediate bulk container)
5.4.
Perangkat Analisa Proses analisa yang terjadi pada plant Cikarang PT. Champion Kurnia Djaja
Technologies adalah analisa viskositas, pH, dan specific gravity (sg). Proses analisa dilakukan setelah satu sampai dua jam pengadukan dalam mixing vessel, kemudian sample diambil dari selang sampling di dinding luar vessel. Proses penganalisaan dengan menggunakan viskometer, pH meter, dan hydrometer untuk tiap-tiap karakteristik yang akan diuji.
5.4.1. Viskometer Viskometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu larutan. Viskositas suatu larutan adalah sifat yang menunjukan besar dan kecilnya tahanan dalam fluida terhadap gesekan. Macam-macam viskometer antara lain; viskometer kapiler (viskometer Ostwald), viskometer bola jatuh (viskometer Hoeppler), viskometer “Cup dan Bob” (viskometer Brookfield), dan viskometer Cone dan Plate ( viskometer Ferranti-Shirley). Untuk pengujian viskositas pada
79
plant Cikarang PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini, viskometer yang digunakan adalah viskometer Brookfield (Gambar 5.7)
Gambar 5.7 Viskometer Brookfield Prinsip kerja alat ini yaitu dengan pengadukan menggunakan impeller jenis S6.2 dengan kecepatan putar dalam rpm dan dalam waktu berkisar antara 30 detik sampai 1 menit. Setelah proses pengadukan selesai, maka pada layar alat viskometer akan menunjukan nilai viskositas yang dinyatakan dalam satuan SI yaitu mPa.s. Pengecekan viskositas ini dilakukan setelah proses sampling saat produksi yang bertujuan untuk memverifikasi apakah produk yang dihasilkan sudah sesuai dengan data-data karakteristik produk tersebut.
5.4.2. pH meter pH meter adalah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur pH (keasaman) dari suatu larutan. Sebuah pH meter khas terdiri dari probe pengukuran khusus atau elektroda yang terhubung ke meteran elektronik yang mengukur dan menampilkan pembacaan pH. Sebelum penggunaan pH meter, alat tersebut perlu dikalibrasi dahulu, yaitu dengan mencelupkan ke larutan buffer pada pH 4 dan pH 7 apabila rentang pH larutan yang akan dicek melebihi nilai pH normal maka alat harus dikalibrasi juga dengan larutan buffer pH 10. Prinsip penggunaan pH meter yaitu dengan mencelupkan probe pengukuran kedalam larutan yang akan diuji dan kemudian hasil pengukuran akan ditunjukan pada layar pH meter.
80
5.4.3. Hydrometer Hydrometer adalah alat ukur yang digunakan untuk menghukur berat jenis dari suatu fluida. Prinsip kerjanya adalah dengan memasukkan alat hydrometer kedalam fluida tersebut dan dibiarkan hingga suatu kondisi dimana alat tersebut sudah tidak naik dan turun lagi dalam fluida, maka pembacaan pada batang hydrometer pun dapat dilakukan. Berikut ini (Gambar 5.8) jenis dan cara hydrometer digunakan dalam penentuan berat jenis produk yang dihasilkan.
Gambar 5.8 Hydrometer
BAB VI PRODUK
PT. Champion Kurnia djaja technologies adalah sebuah perusahaan internasional yang bergerak dalam industri penyediaan jasa (service company) penyediaan bahan produk kimia untuk industri perminyakan. Produk-produk yang dihasilkan oleh perusahaan yang bermarkas di St. Paul, Minnesota, AS iniumumnya bersifat sustainable, profitable dan efisien terhadap berbagai masalah yang mungkin muncul dalam proses refinery. Produk-produk yang dihasilkan oleh PT. Champion kurnia djaja memilki banyak jenis dan aplikasi yang berbeda. Hal itu terjadi karena PT. Champion technologies memproduksi produk melalui pencampuran dengan takaran bervariasi secara mass production. Berdasarkan klasifikasinya, secara umum terdapat berbagai jenis produk kimia yang dihasilkan baik oil based maupun water based chemical. Klasifikasi water basedchemical yang paling banyak diproduksi pada tahun 2015 lalu oleh perusahaan PT. Champion kurnia djaja terdiri dari Corrosion Inhibitor (491935,746 usg), H2S Scavenger (476041,64 usg), Reverse Demulsifier (250073,44 usg), Scale Inhibitor (245618,40 usg), dan Foamer (146894,50 usg). PT. Champion kurnia djaja technologies juga turut memproduksi beberapa tipe water based chemical lain seperti Biocide, O2 Scavenger, Fluoroscein Dye, Defoamer, Surfatron, Acid, dan Hydrotest dalam jumlah sedikit. Kualifikasi oil based chemical yang paling sering diproduksi oleh perusahaan PT. Champion Kurnia djaja technologies adalahPour point depressant (817624,30 usg), demulsifier (404461,44 usg), Corrosion Inhibitor (61288,08 usg), dan defoamer (43059,78 usg). Produk lain yang turut diproduksi berupa oil based chemical terdiri dari Flotron dan Reverse Demulsifier. Pada perusahaan PT. Champion Kurnia djaja technologies, setiap produk utama yang diproduksi kemudian akan dilakukan pengecekan melalui QC(Quality Control) check melalui metode sampling untuk menguji berbagai sifat fisik produk yang akan disimpan dalam tanki penyimpanan (tote tank, IBC, drum) sebelum dikirim melalui surat Admin-shipment yang akan ditandatangani oleh konsumen bisnis perminyakan lainnya melalui shipping.Prosedur pengujian sampling
81
82
berbagai produk mengikuti uji lab test dan bottle test, yang dipakai untuk mencari metode yang paling efektif dalam mencari produk baru dalam skala pilot plant. Selain itu, PT. Champion kurnia djaja technologies selalu menyediakan tipe produk kimia spesifik yang paling sesuai dengan formulasi bahan dan komposisi yang confidential dan berbeda sesuai kondisi minyak yang ada dalam industri perminyakan. Pada projek terbarunya, PT. Champion Kurnia Djaja technologies juga telah unggul dari vendor penyedia jasa bahan kimia lain dalam bidang zat kimia viscosity modifier yang mampu menurunkan nilai viskositas minyak bumi dalam proses penyulingan minyak pada industri PT. Pertamina PHE ONWJ yang berpengaruh terhadap meningkatnya jumlah produksi minyak yang mengalir ke platform ZULU, biaya installasi dan perawatan lebih hemat, serta alasan safety pekerja yang lebih Inherent Safe. Perusahaan PT. Champion kurnia djaja technologies sebagai penyedia jasa bahan kimia perminyakan tidak memilki produk samping dalam prosesnya. Hal ini terjadi karena setiap produk yang diproduksi dapat langsung diaplikasikan di lapangan karena bersifat homogen. Berbagai produk kimia spesifik yang dihasilkan PT. Champion kurnia djaja technologies telah tersertifikasi oleh KLH (Kementerian Lingkungan Hidup), ISO 9001-QMS, ISO 14001-EMS, dan OHSAS 18001-HSMS dalam setiap packagingnya. Total kapasitas produksi per tahun dari perusahaan Champion Kurnia Djaja Technologies juga semakin berkembang, dengan kapasitas total 15.223.000 kgs maksimal pertahunnya, dengan pelaporan selama lima tahun sekali untuk jumlah kapasitas total yang masih mampu dipakai. Berikut adalah jumlah produksi berkala PT. Champion kurnia djaja yang semakin berkembang dan dipercaya sebagai vendor B2B oleh berbagai perusahaan minyak: 1. Tahun 2011: 5,534,046 kgs (1,349,692 usg) 2. Tahun 2012: 6,938,523 kgs(1,692,228 usg) 3. Tahun 2013: 7,248,850 kgs(1,767,913 usg) 4. Tahun 2014: 8,479,640 kgs(2,068,089 usg) 5. Tahun 2015: 11,700,357,49 kgs(2,853,586 usg) Pada periode Januari-Oktober 2015 lalu, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies telah memproduksi sebanyak 4298 drum/ bulan atau sekitar ±68%
83
kapasitas maksimumnya, meningkat dari tahun sebelumnya. Perusahaan yang menjadi pelanggan dari penyuplai bahan kimia PT. Champion Kurnia Djaja terdiri dari CNOOC SES Ltd.,
Chevron Pacific Indonesia, Mobile Cepu Ltd.,
CONOCCOPHILLIPS INDONESIA INC LTD., Pertamina PHE ONWJ, Pertamina Talisman, dan lain-lain. Dari berbagai jenis produk zat kimia spesifik yang diproduksi oleh PT.Champion Kurnia djaja technologies, terdapat beberapa jenis kode produk yang paling banyak dilakukan Purchase Order (PO) oleh perusahaan yang menjadi SOR terbesar. Berbagai data tersebut diperoleh pada nilai total Blending Report selama setahun dari Januari 2015 hingga Desember 2015. Berbagai contoh produk PT.Champion kurnia djaja technologies yaitu:
6.1. Demulsifier Produk demulsifier yang diproduksi oleh PT. Champion kurnia djaja technologies bertipe Emulsotron®. Jenis produk demulsifier sebagai pemisah campuran fasa minyak-air yang paling banyak diproduksi adalah tipe X-8008, SX4181, dan SX-4801. Emulsotron® X-8008 dibuat dengan dasar bahan baku P964, P921, dan P468 dengan komposisi dan formulasi pencampuran yang bervariasi. Emulsotron® SX-4181 dibuat dari bahan baku P432, P476, dan P447. Sedangkan produk Emulsotron® SX-4801 dibuat dari bahan baku RM43977 dan P432. Melalui Tabel 6.1 ini akan dijelaskan beberapa karakteristik senyawa kimia berbagai emulsotron pada perusahaan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies.
84
Tabel 6.1 Karakteristik senyawa kimia berbagai Emulsotron® Kode produk
Komposisi
Kandungan
Xylene
30-60%
Senyawa Nafta bensin aromatik (solvent)
10-30%
n-Butanol
1-10%
Naftalene
1-10%
Senyawa nafta aromatik lain
1-10%
1,2,4-trimetilbenzena
< 1%
Xylene
60-90%
Senyawa nafta aromatik (solvent)
1-10%
Asam asetat
1-10%
1,2,4-trimetilbenzena
< 1%
Naftalene Etilbenzena Potassium hidroksida Toluene Xylene Olkylated alkylphenol polimer
< 1% < 1% < 0,1% < 0,01% 30-60%
X-8008
SX-4181
10-30%
Senyawa nafta aromatik (solvent)
1-10%
2-propanol
1-10%
Naftalene
< 1%
1,2,4-trimetilbenzena
< 1%
Potassium hidroksida
< 0,1%
SX-4801
Sifat fisika-kimia produk emulsotron® sebagai pemecah komponen minyak dari air adalah sebagai berikut:
85
6.1.1. Emulsotron® X-8008 Fasa: Cairan
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,947 ±
Warna: Kuning
0,05
Tingkat kelarutan: Larut dalam air
Viskositas: 51 cPs (centipoise) pH: 5,31 ± 1,0
6.1.2. Emulsotron® SX-4181 Fasa: Cairan
pH: 3,5-5,5
Warna: Kuning
Titik nyala: 29°C
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,87-0,97 6.1.3. Emulsotron® SX-4801 Fasa: Cairan
pH: < 3
Warna: Amber (emas kekuningan)
Viskositas: < 100 cPs
gelap kecoklatan
Titik nyala: 31°C
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,85-1
6.2. Foamer Produk jenis foamer yang diproduksi oleh PT. Champion Kurnia djaja technologies dikenal dengan produk Foamatron®. Berbagai jenis produk foamer yang sering diaplikasikan dalam proses gas well deliquification adalah tipe Foamatron SVF-4758. Foamatron® SVF-4758 dibuat melalui berbagai bahan baku P 980, PS 2516, dan PS 2517 dengan formulasi tertentu. Foamer berperan dalam menghambat laju kenaikan cairan dalam platform yang dapat menimbulkan korosi pada logam tanki. Berikut ini beberapa karakteristik dari senyawa kimia produk foamatron yang akan dijabarkan melalui Tabel 6.2.
86
Tabel 6.2 Karakteristik senyawa kimia produk Foamatron® Kode Produk
SVF-4758
Komposisi
Kandungan
2-butoksietanol
10-30%
Metanol
1-10%
Surfaktan Anionik
1-10%
Cocoamidopropyl hydroxysultaine
1-10%
Garam amina
< 1%
Sodium klorida
< 1%
Gliserin
< 1%
Senyawa nafta aromatik (solvent)
< 0,01%
1,2,4-trimetilbenzena
< 0,01%
Naftalene
< 0,01%
Other water based composition
37-86%
Sifat fisika-kimia produk Foamatron® SVF-4758 sebagai tipe produk yang paling banyak diproduksi adalah sebagai berikut: 6.2.1. Foamatron®SVF-4758 Fasa: Cairan jernih
pH: 4,13-6,13
Warna: Bening kekuning-kuningan
Viskositas: < 10 cPs
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,974-
Titik nyala: 52°C
1,044
6.3. PPD (Pour point depressant) Produk jenis PPD yang dihasilkan oleh PT. Chmapion Kurnia djaja technologies dikenal dengan Flexoil®. Produk Flexoil® yang umumnya digunakan untuk menurunkan titik alir cairan pada suhu rendah dengan mengontrol senyawa parafin adalah Flexoil SFM-4728, SFM-4805 dan SFM-5954. Ketiga jenis produk
87
PPD tersebut didasarkan pada pemakaian bahan baku yang sama, yakni PS 2622, dengan berbagai variasi pelarut (solvent) yang berbeda. Tabel 6.3 Karakteristik senyawa kimia berbagai produk Flexoil® Kode produk
SFM-4728
SFM-4805
SFM-5954
Komposisi
Kandungan
Xylene
90-100%
Polimer asam lemak alkohol akrilat
1-10%
Xylene
30-60%
Etil benzena
10-30%
Other oil based composition
10-60%
Xylene
30-60%
Polimer asam lemak alkohol akrilat
30-60%
Sifat fisika-kimia produk Flexoil® sebagai bahan kimia spesifik PPD yang paling banyak diproduksi adalah sebagai berikut: 6.3.1. Flexoil® SFM-4728 Fasa: Cairan jernih
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,814-
Warna: Bening kekuning-kuningan
0,914
pucat
Viskositas: < 30 cPs Titik nyala: ±25-31° C
6.3.2. Flexoil®SFM-4805 Fasa: Cairan Warna:
Tidak
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,8-0,95 berwarna
hingga
kuning pucat
Viskositas: < 600 cPs Titik nyala: 55°C
6.3.3. Flexoil® SFM-5954 Fasa: Cairan Warna:
Tidak
Titik didih: > 140°C berwarna
hingga
Titik leleh: 26°C
kuning/coklat muda
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,8-0,95
Bau: Senyawa Aromatik
Titik nyala: 35°C
Tingkat kelarutan: Tak larut dalam air
88
6.4.
Corrosion Inhibitor Produk jenis corrosion inhibitor yang diproduksi oleh PT. Champion Kurnia
djaja technologies sering dikenal dengan istilah Cortron®. Produk corrosion inhibitor bertipe Cortron® yang dipakai dalam mengurangi kontak korosi terhadap logam di lingkungan luar yang umumnya diproduksi adalah Cortron SRN-4694, SRN-4678, dan SRN-6160. Cortron® SRN-4694 dibuat dari bahan baku P 967 dengan formulasi senyawa berbeda. Cortron® SRN- 4678 dibuat dari campuran berbagai jenis bahan baku seperti P 980, P10192, P 860, dan P 417. Sedangkan Cortron® SRN-6160 berasal dari berbagai bahan baku utama dengan variasi komposisi yang berbeda-beda.
Tabel 6.4 Karakteristik senyawa kimia produk Cortron® Kode produk
SRN-4678
Komposisi
Kandungan
Senyawa nafta aromatik (solvent)
30-60%
Garam amina
10-30%
2-butoksietanol
10-30%
Turunan alkil piridin
1-10%
Asam thioglycolic
1-10%
Surfaktan alkil amina 2-merkaptoetanol N-Butanol
1-10% 1-10% < 0,1%
1,2,4- trimetilbenzena
< 0,1%
Naftalene
< 0,1%
Potassium hidroksida
< 0,01%
Toluene
< 0,01%
Xylene
< 0,1%
Etilbenzena
< 0,01%
89
Tabel 6.4 Karakteristik senyawa kimia produk Cortron® (lanjutan) Kode produk
Komposisi
SRN-4694
Turunan 1-phenylmethyl pyridinum chloride ethyl methyl Ammonium klorida kuartener Turunan amina 2-merkaptoetanol Ester fosfat Metanol 2-propanol Etanadiol 1,2,4-trimetilbenzena Naftalene Amina aromatik asetat Senyawa nafta aromatik (solvent) Ethoxylated garam amina Surfaktan alkil amina, garam asetat 2-butoksietanol Asam fosfat Benzena Toluena Xylene Etilbenzena
1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% < 0,01% < 0,01% < 1% < 0,01% < 1% < 1% < 0,1% < 0,01% < 0,01% < 0,01% < 1% < 1%
1-phenylmethyl pyridinium chloride
1-10%
Turunan senyawa Etil metil Ammonium klorida kuartener Senyawa amina 2-merkaptoetanol Ester fosfat 2-propanol Metanol Etanadiol Xylene Surfaktan alkil amina (garam asetat) Garam etoksilated alkil amino Etil benzena Senyawa aromatik amina
1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% 1-10% < 1% < 1% < 1% < 1% < 1% < 1%
Other water based composition
19-91%
SRN-6160
Kandungan 1-10%
90
Sifat fisika kimia dari produk Cortron® sebagai corrosion inhibitor bagi perpipaan dan platform pada kilang minyak yang paling banyak diproduksi adalah sebagai berikut: 6.4.1. Cortron® SRN-4694 Fasa: Cairan
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,95-1,05
Warna: Coklat tua
pH: 3,12-5,12
Tingkat kelarutan: Air
Viskositas: < 40 cPs
6.4.2. Cortron® SRN-4678 Fasa: Cairan Warna: Coklat Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,861-
pH larutan pada perbandingan pelarut IPA:air= 3:1: 3,91-5,91 Viskositas: < 20 cPs
0,961 6.4.3. Cortron® SRN-6160 Fasa: Cairan
Viskositas: < 60 cPs
Warna: Coklat
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,95-1,1
pH: < 4
6.5.
Scale Inhibitor Produk jenis scale inhibitor yang diproduksi oleh PT. Champion kurnia
djaja technologies dikenal dalam istilah Gyptron®. Produk Gyptron® umumnya diproduksi untuk menghambat reaksi nukleasi ion logam terhadap lapisan permukaan yang memungkinkan terbentuknya kerak (scale). Jenis produk Gyptron yang paling banyak diproduksi adalah Gyptron® ST-4707A, IT-265, dan IT-281. Gyptron® ST-4707Adan Gyptron® IT-265 dibuat dari bahan baku PS 2117. Sedangkan Gyptron® IT-281 dibuat berdasarkan bahan baku utama P 612S dengan formulasi pencampuran pelarut(solvent) yang berbeda. Melalui Tabel 6.5 ini akan dijelaskan beberapa karakteristik kimia produk gyptron
91
Tabel 6.5 Karakteristik senyawa kimia produk Gyptron® Kode produk
Komposisi
Kandungan
Amina fosfonat
10-30%
Garam fosfonat
10-30%
Formaldehida
< 1%
Other water based composition
40-80%
BHMTP (asam metilenefosfonat)
1-10%
Garam fosfonat Formaldehida Other water based compostition
1-10% <1% 80-98%
Asam fosfat
1-10%
Asam fosforik
< 1%
ST-4707A
IT-265
IT-281
Sifat fisika-kimia produk Gyptron® sebagai senyawa kimia yang digunakan sebagai scale inhibitor pada perpipaan kilang minyak adalah sebagai berikut: 6.5.1. Gyptron® ST-4707A Fasa: Cairan
pH: 2,5 – 4,5
Warna: Coklat
Titik nyala: 82°C
Nilai s.g larutan (H2O=1): 1,15 ± 0,1 6.5.2. Gyptron® IT-265 Fasa: Cairan
Nilai s.g larutan (H2O-1): 1,05-1,15
Warna: Coklat
pH; 2,5-4,5
Titik nyala: 82°C 6.5.3. Gyptron® IT-281 Fasa: Cairan jernih Warna: Bening tidak berwarna Nilai s.g larutan (H2O=1): 1,1-1,3 pH: 5-7
92
6.6.
H2S Scavenger Jenis produk H2S Scavenger yang diproduksi oleh perusahaan Champion
Kurnia djaja technologies dikenal dengan istilah Gastreat®. Produk Gastreat® sebagai H2S Scavenger digunakan untuk meningkatkan kecepatan penghilangan gas H2S yang bersifat korosif dan sangat berbahaya bagi kesehatan pekerja karena sifatnya yang beracun jika terekspos. Jenis produk Gastreat® yang umumnya diproduksi adalah Gastreat® HSCV10256A dan Gastreat® GT-268. Kedua produk H2S Scavenger tersebut dibuat berdasarkan bahan baku sama yaitu PS 2077, dengan perbedaan jenis pelarut dan kadar bahan baku yang dicampurkan.
Tabel 6.6 Karakteristik senyawa kimia produk Gastreat® Kode bahan
Komposisi
Kandungan
2,2,2-heksahidro-1,3,5-triazine-1,3,5triltrietanol
60-90%
Aminoetanol Amino fosfonat Garam fosfonat Formaldehida
1-10% 1-10% 1-10% < 0,1%
2,2,2-heksahidro-1,3,5-triazine-1,3,5triltrietanol
30-60%
2-Aminoetanol Larutan asetat
1-10% 1-10%
Other water based composition
20-68%
HSCV10256A
GT-268
Sifat fisika-kimia produk Gastreat® sebagai H2S Scavenger pada industri kilang minyak adalah sebagai berikut: 6.6.1. Gastreat® HSCV10256A Fasa: Cairan Warna: Kuning muda atau pucat hingga amber (kuning keemasan) Nilai s.g larutan (H2O=1): 1,03-1,18 pH: 8-10 Viskositas: <100 cPs
93
6.6.2. Gastreat® GT-268 Fasa: Cairan Warna: Kuning muda hingga amber (kuning keemasan) Nilai s.g larutan (H2O=1): 1,084-1,184 pH: 8,5-11,5 Viskositas: < 400 cPs
6.7.
Biosida Jenis produk biocide yang diproduksi oleh perusahaan Champion kurnia
djaja technologies dikenal dengan produk Bactron®. Produk Bactron® yang digunakan sebagai biosida dalam membunuh mikroorganisme/organisme dalam produksi minyak. Jenis produk bactron® yang paling banyak dipoduksi oleh Champion Kurnia Djaja Technologies adalah Bactron® SK-4703, L-1030, dan K110. Produk Bactron® SK-4703 bersumber dari bahan baku PS 2120 dan PS 2086. Sedangkan, kedua produk Bactron® L-1030 dan K-110 bersumber dari bahan baku P 451 dan PS 2086 dengan formulasi komposisi tertentu.
Tabel 6.7 Karakteristik senyawa kimia produk Bactron® Kode produk SK-4703
L-1030
K-110
Komposisi
Kandungan
Tetrakishidroksimetilfosfonium sulfat
10-30%
Other water based composition
70-90%
Glutaral
1-10%
Ammonium klorida kuartener
1-10%
Etanadiol
< 1%
Other water based composition
80-98%
Glutaral
10-30%
Ammonium klorida kuartener
10-30%
Etanadiol
1-10%
Other water based composition
30-79%
94
Sifat fisika-kimia produk Bactron® sebagai bakterisida pada industri kilang minyak adalah sebagai berikut: 6.7.1. Bactron® SK-4703 Fasa: Cairan jernih
pH: 3-5
Warna: Tidak berwarna (bening)
Viskositas: < 30 cPs
Nilai s.g larutan (H2O=1): 1,0-1,1
Titik nyala: > 100°C
6.7.2. Bactron® L-1030 Fasa: Cairan
pH: 4,17-6,17
Warna: Tidak berwarna (bening)
Viskositas: <20 cPs
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,9661,066 6.7.3.
Bactron® K-110
Fasa: Cairan jernih
Nilai s.g larutan (H2O=1): 0,96-1,06
Warna: Tidak berwarna (bening)
pH: 4,85-6,85
Viskositas: < 50 cPs
6.8.
Distribusi Produk Proses pendistribusian berbagai produk oil based chemical dan water based
chemical dilakukan ke perusahaan perminyakan lain secara B2B (Business to Business). Setiap jenis produk hasil sintesa perusahaan melalui pencampuran akan dikirimkan melalui IBC (Intermediate Bulk Container), tote tank, dan drum sesuai hasil proses inspeksi yang dikirim ke konsumen. Hasil proses inspeksi akan dituliskan dalam Certificate of Inspection oleh lembaga inspeksi Indonesia dalam menganalisa tingkat kerusakan tanki penyimpanan, seperti benturan dan salah transportasi. Inspeksi dilakukan dengan menguji coba beban sebanyak tiga kali lipat pada massa tanki IBC/ tote tank yang diuji.
95
Setelah berbagai tempat penyimpanan (container) telah diterima dan melalui uji maintenance, kemudian tanki tote tank dan IBC akan dikirimkan ke berbagai platform perusahaan kilang minyak. Proses pengiriman produk mengikuti metode admin-shipment, baik melalui jalur darat maupun laut. Berikut adalah prosedur pengecekan hasil produk kimia spesifik dengan berbagai jenis pengecekan, seperti Outgoing dan Packaging check pada tiap produknya. Prosedur tersebut dapat dijelaskan lebih rinci pada Gambar 6.1.
Admin - Shipment Contact Forwarder
Admin – Shipment -Shipping Document
Finished Goods
Procedures : ADM-DC-01
Outgoing Check -Packaging Check
Shippin - Loading
Procedures : - INV-PCS-01 - MNTC-PCC-01
Gambar 6.1 Proses distribusi berbagai produk hasil produksi PT. Champion kurnia djaja technologies
Berbagai tanki hasil penyimpanan kemudian akan ditransportasikan sesuai penggunaan alat yaitu jalur darat oleh Forklift dan jalur laut oleh crane. Perusahaan Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki 3 unit forkflift, yakni 1 unit model Toyota, 1 unit model Caterpillar kode DP35ND-2SP30 serta 1 unit model Caterpillar kode 40ND-2SP35. Proses pengangkutan dilakukan secara sangat berhati-hati, tujuannya untuk memastikan kualitas produk senyawa kimia yang dihasilkan tidak rusak dan memastikan kondisi tanki penyimpanan (storage) tetap berada pada kondisi baik. Pada pendistribusiannya, terdapat berbagai rentang pemasaran perusahaan B2B yang telah dilayani oleh perusahaan PT. Champion kurnia djaja technologies.
96
Daerah pemasaran pada Indonesia Barat umumnya banyak dilakukan melalui pengiriman lajur darat melalui forklift seperti ConnocoPhillips, PetroChina, Pertamina PHE ONWJ, Chevron, CNOOC SES Ltd., serta MedcoEnergi oil and Gas. Daerah pemasaran pada wilayah Indonesia Timur dilakukan perusahaan ini melalui pengiriman lajur laut oleh Crane ke berbagai pelosok platform kilang minyak di daerah pantai. Terdapat beberapa perusahaan sebagai konsumen pada daerah ini yaitu PetroChina, Pertamina, PT. Energi Media Persada Tbk., Chevron, dan TOTAL yang basis platformnya terdapat di kota Palangkaraya, Kalteng. Prosedur tersebut dikenal dengan istilah Shipping/ Loading pada konsumen dan akan dikembalikan kembali tanki penyimpanan produk kosong dengan cara yang sama. Setelah proses pengembalian tanki penyimpanan (storage tank) dilakukan, kemudian dilakukan pencucian pada tanki IBC dan drum. Proses pencucian ini dilakukan untuk memastikan tetap terjaganya kualitas tanki penyimpanan dari senyawa kimia lain yang masih tertinggal dalam tanki. Proses pencucian juga turut dilakukan pada tote tankkembalian konsumen karena kemungkinan terbentuknya scaling (kerak) dari produk Gastreat® sebagai H2S Scavenger finished good yang perlu dihilangkan. Kemudian berbagai tanki penyimpanan bersih tersebut dilakukan proses maintenance melalui inspeksi lapangan untuk dipakai sebagai tempat menyimpan bahan baku, limbah pencucian, dan lainnya.
BAB VII SISTEM UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
Pada pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terdapat berbagai utilitas yang diperlukan dalam kegiatan operasi pabrik. Sistem utilitas yang dipakai adalah listrik, air domestik, air pencucian water based chemical tank dari tanki penyimpanan air, udara tekan kiriman kompressor 10 dan 15 HP, serta xylene dan IPA sebagai senyawa kimia pencucian oil based chemical tank. Sedangkan, limbah industri yang dihasilkan oleh perusahaan ini tergolong dalam limbah cair kimia dengan COD tinggi dan BOD rendah.Tingginya nilai COD disebabkan oleh campuran berbagai senyawa kimia yang menimbulkan rendahnya kadar oksigen dalam limbah sehingga menciptakan limbah hitam pekat. Pada bab ini akan dibahas mengenai fokus utama proses pengolahan limbah cair industri dan penggunaan utilitas didalam produksinya. Proses pengolahan limbah cair dilakukan untuk menekan nilai COD effluen semaksimal mungkin dengan wastewater treatment. Sedangkan, proses penambahan utilitas dilakukan untuk mendukung reaksi kimia proses pabrik tertentu yang bersifat eksotermis yang dapat membahayakan aspek keselamatan dan efisiensi pengirimannya. Pelaksanaan kedua tugas khusus tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada bab 7 dan laporan tugas khusus perancangan WWTP dan desain heat exchanger.
7.1.
Karakteristik limbah industri dan dampak terhadap pencemaran lingkungan Limbah cair adalah gabungan dari campuran bahan-bahan pencemar
(polutan) dan air yang bergabung baik pada keadaan larut maupun tersuspensi yang dibuangdari sumber domestik (perkantoran, perumahan, industri, perdagangan, hingga pengaruh iklim). Dari berbagai sumber limbah cair, terdapat limbah cair yang berasal dari kegiatan perindustrian yaitu limbah dari perusahaan kimia khusus pengolah masalah industri perminyakan yaitu Nalco Champion. Variasi karakteristik limbah yang dihasilkan melalui kegiatan perindustrian dipengaruhi
97
98
oleh jenis bahan baku yang digunakan, jenis bahan jadi yang dihasilkan, proses produksi yang dijalankan, kapasitas produksi, proses produksi, struktur permodalan, serta kebijakan manajemen industri. Menurut Okun dan Ponghis (1975), suatu limbah cair effluen hasil pengolahan yang baik perlu mengandung berbagai bahan kimia berikut dengan jumlah yang ditekan kadarnya, antara lain jumlah bahan padat tersuspensi (settleable solid), bahan padat larut (dissolved solid), nilai COD, kebutuhan oksigen biologis (BOD), jumlah organisme koliform, pH limbah, kadar O2 terlarut (DO), kadar kebutuhan klorin dan nutrien. Berikut adalah penjelasan berbagai karakteristik limbah cair yang perlu diminimumkan sebelum dibuang ke lingkungan melalui Jababeka:
7.1.1. Kadar bahan padat tersuspensi Bahan padat tersuspensi adalah bahan padat yang mampu dihilangkan pada filtrasi melalui media penyaring dengan diameter 1 mikron (μm). Jenis bahan padat tersuspensi secara umum dibagi menjadi bahan padat tetap(fixed solid) dan menguap (volatile solid). Bahan padat menguap adalah bahan berbentu komponen organik yang mampu diuraikan oleh pegolahan biologis (biological degradation). Bahan padat tetap adalah jenis padatan yang sifatnya tetap, yang dibedakan menjadi bahan padat yang mengendap dan tidak mengendap. Bahan padat tipe fixed solid yang mengendap dapat dihilangkan dalam jumlah besar pada tanki sedimentasi, sedangkan bahan padat tak mengendap memerlukan gugus kimia tambahan untuk mengendapkannya dari limbah cair, seperti koagulan/ flokulan. Pada umumnya sekitar 40 hingga 60% padatan tersuspensi dalam limbah cair mampu tersuspensi.[23] Padatan yang dituliskan dalam bentuk jumlah mililiter padatan per liter limbah cair yang mampu tersuspensi adalah settleable solid.
7.1.2. Bahan padat terlarut Bahan padat terlarut adalah kandungan endapan yang masih berada dalam filtrat setelah pemisahan bahan padat tersuspensi dilakukan dengan sedimentasi. Contoh dissolved solid adalah berbagai jenis ion garam mineral yang terkandung dalam air.Bahan padat terlarut umumnya tak mampu diolah melalui proses
99
sedimentasi dengan primary treatment. VOC (Volatile Organik Carbon) adalah contoh polutan air tah yang sering dihasilkan oleh kegiatan industri seperti benzena, toluena, xylene, diklorometana, dan lainnya yang termasuk dalam golongan ini.
7.1.3. BOD (Biochemical Oxygen Demand) BOD adalah ukuran terhadap jumlah oksigen yang terdapat pada limbah cair karena adanya kinerja mikroorganisme pada suatu waktu tertentu. Pengujian BOD umumnya dilakukan pada limbah cair buangan influen dan effluen setelah 5 hari pengolahan.Nilai BOD juga merupakan petunjuk dari pengaruh yang muncul pada limbah cair terkait penurunan kadar oksigen. Limbah cair dengan kadar BOD tinggi umumnya berwarna abu tua hingga hitam, ditandai oleh banyaknya kandungan bakteri septik dengan banyaknya dekomposisi bakteri pada kondisi anaerob. [23]Oleh karena itu, segala cara dilakukan untuk menurunkan nilai BOD limbah, yaitu dengan mengonversi warna limbah hingga abu muda yang sudah mengalami dekomposisi pada waktu tertentu.
7.1.4. Organisme koliform Konsentrasi organisme koliform merupakan indikator banyaknya jumlah bakteri patogen yang terdapat dalam limah. Indikator yang digunakan dalam organisme koliform adalah Eschericia coliyang nerupakan bakteri saluran pencernaan manusia dalam mengakibatkan penyakit diare. [24] Limbah dengan masalah organisme koliform berkadar tinggi biasanya berasal dari limbah kegiatan rumah tangga dan limbah domestik dengan kandungan 1 X 1012 organisme koliform per hari. Sehingga perusahaan Champion Kurnia Djaja Technologies tidak melakukan pengolahan lebih lanjut tentang kadar ini.
7.1.5. pH larutan Nilai pH limbah cair adalah tingkat keasamaan atau kebasaan limbah cair. Pengaturan pH penting dilakukan untuk meminimalkan kadar COD limbah serta sebagai tindakan pre-treatment yang dipakai untuk syarat daya hidup mikroba anaerobik yang dipakai jika dilakukan proses pengolahan limbah biologis. Secara
100
umum, limbah cair domestik bersifat netral sehingga proses netralisasi hanya dilakukan pada buangan limbah cair perindustrian.
7.1.6. Kandungan Oksigen Terlarut (DO= Dissolved Oxygen) Nilai DO biasanya sering diukur untuk menentukan sistem pengoperasian pengolahan limbah cair. Pengukuran nilai DO limbah cair dilakukan untuk mengontrol proses kinerja penguraian komponen organik secara aerobik. [23] Pada umumnya air bersih mengandung
jumlah DO yang tinggi, namun jika
terkontaminasi akan menurunkan nilai DO dengan drastis. Derajat oksigen terlarut dalam limbah cair dapat sangat bervariasi dengan sedikit perubahan prosedur pengolahan limbah. Tujuan pengolahan limbah cair dengan pengaturan kadar DO adalah untuk menjaga kadar O2yang mampu mempertahankan kondisi anaerobik jika ingin melakukan pengolahan anaerobik digestion.
7.1.7. Kebutuhan Klor (Chlorine Demand) Pendisfeksian terhadap influen limbah cair memerlukan kebutuhan klor yang merupakan parameter kualitas dari fungsi kekuatan limbah. Kadar klorin yang tinggi menyatakan kualitas pengolahan limbah yang kurang sempurna terutama yang dihasilkan melalui kegiatan pencucian baju, industri pembuatan kertas, dan pemutih tekstil.Pada industri dengan kadar limbah klorin tinggi, juga dimungkinkan terhasilkannya beberapa komponen logam berat seperti Arsen (As), Kadmium (Cd), Krom (Cr), Air raksa (Hg), dan timbal (Pb) yang beracun dan mudah teruapkan.[25]
7.1.8. Jumlah nutrien Limbah cair mengandung nutrien, seperti nitrogen, karbon, besi, kalsium, kalium, seng, dan fosfor sebagai zat pembangun bagi organisme hidup. Limbah cair dengan kandungan nutrien yang normal tidak menyebabkan masalah pada kondisi cairan yang mungkin digunakan lagi sebagai air perindustrian melalui pemurnian ultrafikasi. Namun limbah cair dengan jumlah kadar nutrien yang terlalu besar mampu menyuburkan ekosistem lingkungan. Kondisi tempat hidup yang mendukung tersebut mampu merangsang pertumbuhan alga secara berlebihan,
101
menyebabkan terjadinya eutrofikasi. Pada pengolahan limbah cair industri Champion technologies, parameter kadar nutrien tidak diujikan karena limbah cair kimia murni pencucian pasti mengandung kadar nutrien dengan jumlah yang sedikit dan tidak mendukung kehidupan makhluk hidup. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, jenis limbah cair yang dihasilkan dari pencucian berbagai pencampuran produk umumnya mengandung senyawa kimia pada kadar tinggi sehingga berbahaya terhadap ekosistem dan kelestarian makhluk hidup. Nilai Chemical Oxygen Demand (COD) limbah yang tinggi umumnya mengandung berbagai polutan bahan kimia seperti kadmium, seng (zinc), timbal (lead), raksa(mercury), alumunium, arsen, krom, dan nikel yang sangat beracun dan memungkinkan racun yang mematikan bagi ekosistem air. Tingginya kadar COD juga mampu mengundang komponen anorganik seperti ion sianida (CN-), ammonia (NH4+), berbagai polutan anorganik seperti hidrogen sulfida (H2S), ion nitrit (NO2), dan ion sulfit. Limbah inffluen yang berasal dari industri mengandung banyak variasi polutan, yang umumnya mampu diolah oleh primary dan secondary treatment. Selain itu polutan air yang mungkin menjadi penyebab meningkatnya nilai COD adalah subsutansi organik bio-refaktori yang non-biodegradable, polychlorinated biphenyls (PCB), dan polutan termal. Polutan termal muncul dari total panas yang masuk dalam limbah yang mampu menurunkan kapasitas kadar oksigen dalam air yang setara dengan penambahan bahan limbah kimia buangan yang meracuni kadar limbah cair.[23] Kadar COD (Chemical Oxygen Demand) merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan agar komponen senyawa organik dalam limbah dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Dengan jumlah kadar O2 yang telah mencukupi, kadar limbah organik dapat dioksidasi oleh kalium bikromat (K2Cr2O7) menjadi gas CO2, H2O, dan sejumlah ion krom yang lebih simpel dibandingkan senyawa kimia kompleks lain.Oksidasi terhadap buangan organik dalam penentuan COD akan mengikuti reaksi dibawah ini:
102
dengan CaHbOcmerupakan komponen organik dari berbagai senyawa kimia yang menentukan nilai COD limbah. Dalam reaksinya, reaksi ini memerlukan kondisi pemanasan dan penamahan katalisator perak sulfat (AgSO4) untuk mempercepat terjadinya reaksi. Kadar ion klorida yang muncul dan dapat menggangu reaksi dapat diantisipasi dengan penambahan merkuri sulfat untuk menghilangkan komponen itu. Untuk memastikan seluruh zat organik (CaHbOc) habis teroksidasi, maka kadar ion dikromat masih harus tersisa setelah dilakukan proses reflux. Jumlah konsentrasi Cr2O72- menyatakan jumlah oksigen yang terpakai dalam reduksi komponen organik. Penentuan kandungan Cr2O72- yang tersisa dilakukan dengan titrasi oleh fero alumunium slufat (FAS) dengan indikator feroin sesuai reaksi: 6𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑟2𝑂72− + 14𝐻 + → 6𝐹𝑒 3+ + 2𝐶𝑟 3+ + 7𝐻2𝑂 Pengujian kadar COD dengan reaksi oksidasi kalium bikromat didasarkan pada kenyataan bahwa seluruh komponen organik dapat dioksidasi menghasilkan gas karbon dioksida dan air pada kondisi asam. Berdasarkan penelitian, diperoleh bahwa dengan menggunakan kalium bikromat sebagai oksidator dapat mengoksidasi 95-100% komponen organik limbah. [26] Adapun pengujian COD umumnya memberikan nilai yang lebih besar dari uji BOD karena uji COD juga mencakup bahan-bahan stabil pada reaksi biologi dan mikroorganisme yang ikut teroksidasi pada uji ini.[27] Dengan adanya pengujian nilai COD limbah yang menunjukan tingginya kadar ion kalium bikromat yang diperlukan untuk mengoksdasi komponen organik, maka PT.Champion Kurnia Djaja Technologies merancang proses pengolahan limbah cair dengan WWTP untuk menimumkan nilai COD effluen. Proses perancangan WWTP akan dibahas lebih lanjut pada subbab 7.2.
7.2
Proses perancangan pengolahan limbah WWTP (Waste water treatment plant) dalam menjaga kualitas limbah Waste water treatment plant (WWTP) adalah rangkaian desain proses
pengolahan limbah yang bertujuan untuk meminimalkan nilai COD limbah hasil
103
pencucian. Tanki clarifier pada WWTP di perusahaan Champion kurnia djaja technologies berkapasitas 5000 L, dengan masukan tanki ekualisasi rata-rata sekitar 1000-2000 L/ hari. Pada awalnya limbah cair hasil pencucian tanki mixing dan tempat penyimpanan cairan memilki COD yang sangat tinggi hingga puluhan ribu ppm (mg/L), yang perlu diolah oleh WMI/PPLi dengan biaya investasi yang sangat mahal, sebelum dibuang ke Jababeka wastewater plant. Untuk mencapai persyaratan limbah effluen minimal mencapai nilai COD 800 ppm, maka dibangun rangkaian WWTP yang mulai beroperasi sejak Januari 2015 lalu. Dari keseluruhan limbah inffluen yang masuk dalam WWTP, limbah B3 tersebut berasal dari berbagai jenis limbah domestik seperti limbah pencucian lab, pencucian kontainer (tote tank, drum, atau IBC), mixing tank, dan berbagai jenis produk kimia yang tidak terpakai. Produk hasil proses pencampuran berlebih atau yang tidak memenuhi standar analisa kualitas lab bottle testkemudian akan dibuang secara bersamaan 2 kali dalam seminggu pada iso tank berkapasitas 18000 L. Limbah B3 dari produk dan pencucian pertama tanki pencampuran selanjutnya akan dikirimkan ke PPLi/WMI setelah disimpan dalam Temporary Waste Storage(TWS). Limbah B3 yang cukup berbahaya dan memiliki COD yang terlampau sangat tinggi yang non-renewablekemudian akan disimpan dalam TWS selama maksimal 90 hari sebelum dibuang untuk diolah oleh pihak ketiga yakni PPLi/WMI (Waste Management Indonesia). Sepanjang bulan Desember 2015 lalu, terdapat data proses pencucian tanki mixing dan tote tank yang berfluktuatif. Dalam operasi produksinya, terdapat beberapa hari saat WWTP tidak beroperasi. Hal ini dilakukan karena operasi WWTP hanya berjalan sesuai kondisi limbah yang ada dalam waste disposal yang masih belum terolah keluar treated water tank. Proses pengolahan limbah cair oleh WWTP juga dapat dihentikan jika terdapat banyak PO (Purchase Order) dari konsumen yang memungkinkan banyaknya kebutuhan daya kompressor untuk menyediakan tekanan bagi pompa untuk memompa bahan baku dalam mixing vessel. Jumlah total daya kompressor 10 HP yang bekerja pada WWTP sangat bergantung dari total daya yang dibutuhkan kompressor untuk proses produksi. Pada hari tertentu, juga terdapat penambahan limbah influen baru yang berasal dari
104
proses maintenance pencucian tanki penyimpanan (kontainer) saja. Kondisi ini terjadi jika banyaknya proses packaging dan Labelling terhadap finished goods produk untuk dikirimkan pada konsumen industri kilang minyak. Berikut adalah perbandingan data pencucian tanki mixing dan tote tank yang dibuang ke WWTP dan dikirim ke PPLi/ WMI:
Kegiatan pencucian tanki mixing dan tote Volume limbah (l) tank buangan WWTP (Desember 2015) 1800 1600 1400 1200 1000 First cleaning (storage waste third party)
800 600 400 200 0 1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Tanggal operasi
Gambar 7.1 Data proses pembuangan limbah ke WWTP dan PPLi/WMI
Berdasarkan grafik jumlah limbah buangan WWTP selama bulan Desember 2015, diperoleh bahwa jumlah limbah cair yang dibuang selama sebulan ke WWTP sebesar 5220 L dengan jumlah limbah yang diolah melalui pihak ketiga berjumlah 7945 L. Berdasarkan data proses pengolahan limbah, dapat disimpulkan bahwa
105
proses pengolahan limbah sebesar ± 5220 L/bulan dengan WWTP mampu menghemat biaya investasi pengolahan limbah cair hingga 39,6% dari sebelum dilakukan pengolahan. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka perusahaan Champion Kurnia djaja technologies merancang unit pengolahan limbah untuk menekan biaya penalti pengolahan limbah semaksimal mungkin hingga 1040- 1600 ppm, walaupun belum mampu memenuhi standar pengolahan limbah cair oleh Jababeka. Perancangan WWTP yang dirancang P&ID oleh Erni dan dikepalai oleh WWTP Leader Awang masih terdiri dari proses primary treatment dan advanced (tertiary treatment) dalam menghilangkan komponen spesifik COD , TSS, dan senyawa organik lainnya.
WWTP AKTIF CIKARANG PLANT (CHEMICAL)
POLIMER
NaOH
CHLORINE
KOAGULANT
INTERCEPTOR
CLARIFIER
WASTE WATER FROM MAINTENANCE AND BLENDING PRODUCT
BUFFER TANK
TREATED WATER TANK
IBC / TOTE TANK
JABABEKA
Gambar 7.2 Metode proses perancangan WWTP limbah cair di perusahaan (pengolahan kimia)
Limbah cair hasil pencucian awalnya akan dipompa dengan bantuan kompressor ke dalam interceptor. Interceptor adalah semacam sekat yang berbentuk tabung berdiameter 1 m2 dan menjorok kedalam tanah. Tujuan penggunaan interceptor adalah untuk mengendapkan lapisan bawah endapan
106
(sludge) dari limbah cair yang berfasa padat. Alat interceptorjuga terdapat pada keluaran treated water tank, tujuannya untuk menyaring sludge hasil penambahan koagulan/flokulan pada akhir proses. Lapisan limbah cair secara umum terbagi menjadi lapisan bawah (lumpur/sludge), lapisan tengah (air), dan lapisan atas (minyak). Lapisan bawah (sludge) dan atas (minyak) dibiarkan tertangkap dalam interceptor, kemudian disedot oleh pompa untuk dipindahkan dalam drum/ IBC sebagai limbah yang dikirim ke WMI/PPLi. Lapisan tengah(air) dalam interceptor kemudian dipompa dalam tanki clarifier untuk dilakukan primary treatment. Pada tanki clarifier, terjadi proses clarification/ sedimentation/ settling.Proses ini adalah kondisi saat limbah cair dibiarkan selama beberapa waktu untuk mengendap (SRT= 2 jam) dalam tanki clarifier yang menghasilkan effluen limbah cair yang memiliki kandungan TSS lebih rendah. Tujuan primary treatment adalah untuk meningkatkan kualitas limbah untuk level perawatan berikutnya. Dalam tanki clarifier, terdapat aerator yang tujuannya memberikan aerasi untuk mempercepat kontak terjadinya presipitasi melalui reaksi kimia. Lapisan padatan endapan berupa sludgekemudian disimpan dalam IBC/ tote tank untuk pengiriman. Adapun proses perawatan limbah dengan primary treatment mampu menurunkan kadar TSS hingga 50- 70 persen dan nilai COD hingga 25 – 40 persen. [28] Tanki clarifier umumnya memiliki kedalaman sekitar 2,5 hingga 5 m. Adapun tanki clarifier perlu beroperasi pada pengiriman tekanan mutlak 3 bar dari kompressor ke WWTP untuk mengendapkan lumpur endapan limbah dan pengaliran pompa ke water treated plant.Sedangkan, pembagian tekanan melalui pemberian daya kompressor dilakukan merata selain tanki clarifier bergantung proses produksinya. Limbah cair keluaran tanki clarifier kemudian masuk ke dalam buffer tank. Buffer tank pada rancangan WWTP terdiri dari 2 buah tanki berukuran ±2000 L. Buffer tank adalah tanki penampungan air sementara yang berasal dari clarifier untuk diteruskan kedalam treated water tank. Tanki buffer digunakan sebagai tempat penampungan sementara karena lamanya proses advanced treatment secara kimia. Setelah dari buffer tank, kemudian limbah cair dipompa dalam treated water tank untuk dilakukan proses advanced treatment. Berikut adalah proses penurunan nilai COD secara advanced treatment melalui penambahan senyawa kimia:
107
1. Penambahan koagulan: Penambahan koagulan melalui pemompaan ke treated water tank bertujuan untuk mempercepat proses pengendapan. Senyawa koagulan seperti lime, alum, dll mampu menciptakan flokulasi dari partikel terlarut dari limbah menjadi flok-flok yang mengarah pada peningkatan pengendapan TSS limbah. 2. Penambahan NaOH: Pada umumnya, berbagai jenis limbah hasil pencucian oleh xylene / air adalah bersifat asam. Kecendrungan nilai pH yang berada diluar 7 perlu dihilangkan, tujuannya untuk menurunkan nilai COD limbah. Dengan penetralan oleh OH- dari senyawa H+ pada limbah, maka diharapkan mampu menurunkan COD limbah. 3. Penambahan clorine: Salah satu metode chemical treatment yang paling banyak dipakai pada limbah cair yaitu desinfeksi. Tujuan desinfeksi adalah untuk mematikan bakteri organisme patogen yang mampu hidup pada limbah kimia cair. Pada umumnya, pabrik di Amerika sering menggunakan prosedur desinfeksi dengan klorinasi oleh Cl-.
[28]
Metode desinfeksi terbukti mampu
menurunkan nilai BOD/COD/ SS secara cukup signifikan. Dosis penggunaan klorin sebagai pemurnian dan desinfeksi limbah sangat bergantung dari jenis limbah cair WWTP. Limbah domestik hanya memerlukan kebutuhan 10-12 mg/L klorin, sedangkan limbah industri cair memerlukan kebutuhan klorin 40 sampai 50 mg/L limbah cair. Sehingga untuk mengolah limbah cair berkapasitas 2000 L, maka diperlukan sekitar 100 ml klorin untuk memurnikan limbah tersebut. 4. Penambahan polimer: Flokulan organik adalah jenis flokulan yang memiliki efektifitas flokulasi yang baik pada konsentrasi ppm cairan kimia yang tinggi. [29]Flokulasi organik yang dipakai adalah jenis polimer di alam dengan massa molekular relatifyang jauh lebih besar yang mampu mengikat endapan terlarut pada limbah. Polimer juga berperan sebagai polielektrolit anionik seperti poly(diallyl dimethyl ammonium chloride) yang mengandung gugus fungsi sulfonat dan karboksilat dengan gaya flokulasi yang kuat serta tidak mempengaruhi nilai keasaman pH limbah signifikan. [30]
108
Pada treated water tank, kandungan busa yang muncul dari limbah cair akibat penambahan senyawa kimia kemudian dihilangkan menggunakan sweeper. Setelah melalui berbagai proses advanced treatment melalui penambahan senyawa kimia, kemudian limbah cair effluen dialirkan dalam interceptor untuk memisahkan secondary sludge. Limbah effluen tersebut kemudian dipompa lebih lanjut ke Jababeka Wastewater Plant melalui pipa sebelum dilakukan pengolahan lebih lanjut. Adapun proses sampling limbah effluen dilakukan 1 kali seminggu untuk menjaga efisiensi penghilangan COD limbah cair. Jika terdapat masalah pada effluen seperti nilai COD tinggi, maka dilakukan proses pengurasan tanki clarifier sebulan sekali, tujuannya agar dapat mempertahankan COD limbah hasil pengolahan.
BAB VIII TATA LETAK PABRIK
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan suatu industri kimia yang bergerak dalam proses penyediaan jasa produksi bahan kimia spesifik (speciality chemical) untuk keperluan B2B industri kilang minyak (oilfield industry). PT. Champion Kurnia Djaja yang telah bergabung sebagai salah satu perusahaan manufacturingNalco Champion an Ecolab Company Cikarang Manufacturing Plant terletak di kawasan Cikarang Industrial Estate, Kota Bekasi, Provinsi Jawa Barat, Indonesia. Perusahaan ini memiliki total luas area 5591 m2, yang terdiri dari luas bangunan 1050 m2, dan wilayah terbuka seluas 1826 m2.Bangunan PT.Champion Kurnia Djaja Technologies termasuk dalam daerah kantor, laboratorium, dan wilayah penyimpanan dan produksi. Sedangkan, wilayah terbuka pabrik terbagi kedalam tempat parkir, jalan raya, tempat penyimpanan dan tempat pengiriman dan penampungan sementara. Kapasitas penyimpanan berbagai bahan baku (raw material) di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies cukup luas untuk menyimpan berbagai rangkaian pallet tiap tanki penyimpanan. Warehouse yang digunakan sebagai penyimpanan tanki IBC/drum/ tote tank, produk, dan bahan baku terdiri atas Indoor Warehouse dan Outdoor Warehouse. Indoor warehouse memiliki kapasitas penyimpanan 750 m2, sedangkan Outdoor warehouse memiliki kapasitas 1965 m2 dengan total kapasitas penyimpanan sebanyak ± 11000 drum. Dengan lokasi dan luas area pabrik Champion tersebut, Blending Plant yang berada pada Indoor Warehousemampu memproduksi produk kimia sebanyak 15,223,000 kgs per tahunnya. Indoor warehouse dipakai untuk menyimpan berbagai senyawa kimia yang sifatnya asam (H+) , explosive, dan flammable. Outdoor warehouse dipakai untuk menyimpan bahan baku yang bersifat basa, toxic, dan jenis lainnya seperti bahan baku scale inhibitor (gyptron®) , biocide (Bactron®) dan berbagai jenis senyawa kimia lainnya. Lokasi pabrik secara rinci dapat dilihat pada Tabel 8.1
109
110
Tabel 8.1 Detail Lokasi Pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies Pabrik
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies
Alamat
Jl. Jababeka Raya Blok R Kav 2M- 2N Cikarang Industrial Estate
Telepon
+62 21 8936484
Fax
+62 21 8936481
Kode Pos
17630
Kota
Bekasi
Provinsi
Jabodetabek
Negara
Indonesia Utara: Jalan Raya Jababeka Timur: Lahan pertanian
Batas Barat: PT. Cikarang Listrindo Selatan: PT. Cikarang Listrindo
Lokasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang terletak di kawasan Cikarang Industrial Estate (CIE) dikatakan cukup strategis. Hal ini dikarenakan mudahnya proses pembuangan limbah cair industri (wastewater) yang terarah ke Jababeka yang memudahkan pengujian kualitas limbah cair. Selain itu lokasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies juga cukup menguntungkan sekali, karena letaknya yang dekat dengan PT. Cikarang Listrindo sebagai penyedia utilitas pasokan listrik untuk pabrik. Pendeknya lintasan alur kabel penghubung dengan PT. Cikarang Listrindo memudahkan biaya investasi distribusi listrik dan mampu mengoperasikan proses selama 24 jam penuh karena tidak bergantung dari pasokan listrik PLN. Dilihat dari aspek transportasi distribusi bahan kimia, lokasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sangat menguntungkan. Hal tersebut disebabkan karena
111
lokasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang relatif dekat pintu tol Cikarang yang memudahkan pendistribusian truk melalui iso tank, tote tank, drum dan IBC untuk sampai di lokasi dengan cepat. Selain itu, lokasi Cikarang Industrial Estate yang cukup dekat dengan pantai memungkinkan proses pengiriman bahan kimia dalam tanki kontainer spesifik ke platform di setiap perusahaan minyak menjadi lebih mudah melalui crane di laut. Dengan berbagai alasan tersebut, mampu meringankan biaya transportasi produk terhadap pelanggan. Denah tata letak pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies di Cikarang dibagi menjadi 2, yakni denah lokasi keseluruhan dan denah warehouse. Denah lokasi keseluruhan terdiri atas dua lantai, yang didominasi kantor di lantai atas dan produksi di lantai bawah. Daerah warehousedigunakan untuk menjelaskan secara terperinci lokasi tempat penyimpanan berbagai bahan kimia, tempat produksi blending, laboratorium uji QC (Quality Control), rancangan WWTP, water storage tank, temporary waste storage dan tempat penyimpanan berbagai tanki kontainer. Denah tata letak pabrik PT. Champion Kurnia DjajaTechnologies secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 8.1 dan Gambar 8.2.
112
Gambar 8.1 Denah tata letak pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies, Cikarang
113
Gambar 8.2 Denah lokasi Warehouse dan proses produksi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies
114
Berikut adalah keterangan-keterangan dari berbagai lokasi denah warehouse pabrik Champion Kurnia Djaja Technologies Cikarang yang dituliskan pada tabel 8.2. Tabel 8.2 Keterangan denah lokasi warehouse pabrik PT.Champion Kurnia djaja technologies Flammable Area
Daerah penyimpanan bahan baku (raw material) dari vendor yang mudah terbakar (flash point rendah)
Toxic Area
Penyimpanan bahan baku yang beracun saat terhisap, tertelan, maupun terkontak kulit
Corrosive Area
Penyimpana bahan baku/ produk yang korosif dan dapat mengiritasi
Tech,service, equipment, etc
Proses pengendalian kualitas dari PO, SOR, QC/BIC, dan analisis formula produk
Relab sample rag
Daerah laboratorium uji analisis produk dan bahan baku
Production equipments
Lokasi peletakkan pipeline alir masukan dan keluaran cairan, water based dan oil based pump, dan pencucian oil based tank
Blending Area
Merupakan daerah utama proses produksi mixing secara batch. Terdapat tiga buah mixing vessel kapasitas 10000 L,14000 L, dan 21000 L.
Forklift Park Shower Outdoor Warehouse Indoor Warehouse
Daerah tempat penyimpanan tiga Forklift (Toyota 2,5 Ton, Catterpillar 3,5 Ton, dan 4 Ton) setelah memindahkan berbagai tanki kontainer di pabrik Daerah tempat safety shower dan eye wash shower untuk mencuci cairan kimia yang terkontak pada operator. Penempatan bahan kimia yang bersifat bukan asam, seperti cairn basa / netral (pH>7). Penempatan bahan kimia bersifat asam (H+) untuk mencegah terjadinya reaksi saat terkontak air hujan
115
Tabel 8.2 Keterangan denah lokasi warehouse pabrik PT.Champion Kurnia Djaja Technologies (lanjutan) Empty Container Interceptor & WWTP
Daerah penempatan IBC dan tote tank yang belum digunakan sebagai penyimpan bahan Daerah tempat pemisahan fasa tengah limbah cair pencucian dan pengolahan limbah (wastewater treatment) Merupakan tempat pemindahan limbah cair fasa minyak dan Unloading Area endapan kedalam tanki kontainer pembuangan (drum/IBC) Service Area Daerah maintenance terhadap forklift jika terdapat kerusakan for Forklift Lokasi pembuangan berbagai sampah domestik para Bin operator, staff, dan ketua divisi saat operasi pabrik Daerah peletakkan 3 unit kompressor sebagai pemberi Compressor tekanan pada pompa untuk mengalirkan cairan pada mixing Room tank dan WWTP (2 unit 10 HP dan 1 unit 15 HP) Empty plastic Daerah penempatan oil based drum dan water based drums drumyang belum digunakan Daerah penyimpanan air jernih hasil pengolahan Jababeka Water Tank untuk pencucian water based tank/ mixing vessel dan kebutuhan kamar mandi/WC dan lainnya Container Daerah pembersihan tanki kontainer setelah dikembalikan Cleaning Area oleh konsumen atau setelah proses produksi Daerah proses inspeksi fisik terhadap berbagai tanki untuk Packaging melihat tingkat kerusakannya. Lokasi ini juga merupakan empty container tempat packaging, pellabelan dan sertifikasi produk sebelum area dikirim ke konsumen Tempat penyimpanan tanki kontainer (drum, IBC, tote tank) NG Chemical yang mengalami rusak selama proses handling atau terkontak Area kerak dari bahan kimia. Sering dikenal sebagai Temporary Waste Storage (TWS). Merupakan tempat penyimpanan bahan kimia B3 dari limbah Waste (B-3) cair minyak dan sludge (endapan) yang akan dikirimkan Storage langsung ke IPAL. Ruangan ini biasanya ditutup rapat untuk mencegah bocornya uap keluar drum/ IBC sebagai kontainer limbah. Selain pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies di Cikarang, PT. Champion Technologies juga memiliki kantor yang bergabung sebagai head office
116
dengan PT. Ecolab International Indonesia. Head officetersebut terletak di Pondok Indah Office Tower 3, 6th Floor, Jl. Sultan Iskandar Muda Kav. V-TA, Jakarta Selatan 12310. Selain itu, pabrik PT. Nalco Indonesia sebagai salah satu perusahaan merger Champion terletak di Jl. Pahlawan, Ds. Karangasem Timur, Citeureup Bogor 16810. Sedangkan, PT. Ecolab memiliki pabrik yang terletak pada daerah kawasan industri sama dengan Champion Kurnia Djaja Technologies yakni Cikarang Industrial Estate, yang beralamat di Jl. Jababeka XII Kav. V-37, Bekasi 17530, Jabodetabek. Berdasarkan kisaran pendapatannya, diperoleh annual sales Champion Technologies mewakili sekitar 50% pendapatan total Nalco Champion An Ecolab Company, yakni sebesar 110 juta dollar US per tahun. Perkembangan perusahaan ini juga cukup baik yakni terus mengalami pertumbuhan ekonomi sebesar 20% hingga memiliki pencapaian target 220 juta dollar US pada 2020 mendatang. Ketiga merger perusahaan ini juga berencana untuk mengadakan lay off lokasi pabrik di Citeureup Bogor milik PT. Nalco karena memiliki luas daerah produksi paling besar. Rencana tersebut akan direalisasikan pada 2016 mendatang.
BAB IX ORGANISASI DAN SEGI EKONOMIS PERUSAHAAN
PT. Champion Kurnia djaja technologies merupakan salah satu jenis anak perusahaan hasil merger dari perusahaan besar Nalco Champion yang bergabung sekitar tahun 2013. Ketiga perusahaan tersebut bergabung dengan nama Nalco Champion – an Ecolab Company yang bergerak dalam industri servis penyediaan jasa B2B dengan motto utamanya: “When our customer succeed, we succeed”.Perusahaan Nalco berfokus pada pengolahan air (water treatment) berdasarkan aspek teknik kimia melalui sistem operasi pengolahan air. Divisi besar Nalco terbagi atas tiga golongan utama yakni: 1. Heavy division: merupakan divisi pengolahan air yang terjun dalam bisnis industri level heavy seperti industri pertambangan, energi, cahaya, perakitan, dan lainnya. 2. Light division: berupa divisi nalco yang terjun dalam Food and Beverages dan industri minyak kelapa sawit. 3. Paper: Proses pengolahan air yang mengarah pada produksi kertas dari bubur kayu (pulp). Perusahaan Ecolab sebagai jenis perusahaan yang mengakuisisi Nalco pada tahun 2011 memilki ruang lingkup proses industri lebih besar, yaitu berbisnis dalam hygiene (kebersihan lingkungan). Ecolab adalah pemimpin utama dalam teknologi energi, kebersihan, dan air yang bertujuan dalam mempertahankan hal vital seperti air bersih, makanan aman, pemanfaatan energi efisien dan lingkungan yang sehat. Ecolab didirikan pada tahun 1923 yang berpusat di St. Paul, Minnesota. Perusahaan ini juga telah berkembang dengan berbagai jenis divisi dengan tujuan eco-friendly terhadap lingkungan dengan melayani konsumen di lebih dari 1 juta lokasi di 171 negara. Perusahaan ecolab juga didirikan bertujuan untuk menjamin kesehatan, menghambat sebaran infeksi, dan melindungi sumber vital penting dari berbagai peralatan didalam berbagai institusi kehidupan. Secara umum, terdapat 15 divisi
117
118
besar target sasaran Ecolab dalam memanfaatkan teknologi kebersihan dalam berbagai aspek yaitu:
1) Food Service: Menjamin pengiriman berbagai merek sesuai standar kebersihan dari peralatan restoran, katering, kafetaria, kapal pesiar dan tempat rekreasi. B.1. Pembersihan dan sanitasi
B.5.
Peralatan
B.2. Warewashing
B.6.
Eliminasi pestisida bahan
B.3. Kebersihan tangan
B.7.
Asuransi kualitas
B.4. Keamanan pangan
2) Retail: Meningkatkan kepuasan konsumen melalui pembelanjaan pasar, swalayan dan toko penyediaan barang lain melalui B.1. Pembersihan dan sanitasi
B.4. Pembersihan lantai
B.2. Kemanan pangan
B.5. Eliminasi pestisida bahan
B.3. Asuransi kualitas
3) Hospitality: Mempromosikan kepuasan pelanggan di hotel, taman menarik, resorts, dan tempat casino melalui B.1. Pembersihan dan sanitasi
B.5. Kualitas udara
B.2. Pencucian baju
B.6. Eliminasi pestisida bahan
B.3. Warewashing
B.7. Perawatan kolam renang dan
B.4. Perawatan alat utilitas, seperti
spa.
cooling water, influen, dan air boiler
4) Healthcare: Menghambat persebaran infeksi dan membantu meningkatkan keselamatan pasien di rumah sakit, klinik, kantor dokter gigi melalui B.1. Pembersihan dan desinfeksi B.2. Kebersihan tangan B.3. Kebersihan lingkungan , instrumen, dan lain-lain
119
5) Building and Facilities: menjamin lingkungan yang bersih dan aman pada fasilitas kampus, gedung pemerintah, bandara, perkantoran, mal, dan fasilitas komersial lain. 6) Commercial Laundries: Manajemen kedalam seluruh proses pencucian untuk skala besar, operasi komersil pencucian meliputi seragam, laundry hotel, linen dan pakaian perawatan kesehatan. 7) Food and Beverage Processing: berperan dalam mengoptimisasi kualitas pangan dan produktivitas pabrik melalui pengembangan inovatif dalam proses pembuatan daging, ayam, beverage, bir, pangan segar, pati, dan lainnya. 8) Manufacturing: Meningkatkan operasi proses dari masalah industri untuk industri bahan bangunan, otomotif, tekstil, farmasi, dan kimia. Perusahaan Champion kurnia djaja technologies bergerak dengan membangun teknologi bahan kimia untuk mengatasi masalah terutama pada oilfield upstream. 9) Pulp and paper: menyediakan produk perawatan air dan solusi proses dalam pembuatan kertas dari kayu, seperti bleaching (pemutih kertas). Termasuk juga pembuata tisu dan handuk. 10) Power: menyediakan solusi air yang aman, reliable, dan efektif untuk pembangkit listrik untuk menjaga lingkungan bisnis tetap bersih. 11) Chemicals: Ecolab berperan dalam menjual larutan bahan kimia yang sustainable, efisien, dan menguntungkan terhadap berbagai proses industri. 12) Metals: menyediakan kondisi aman, dan penyediaan air efisien dalam proses pembuatan logam, seperti baja, alumunium, tembaga dan lainnya. 13) Mining and mineral processing: meningkatkan kualitas produk jadi dalam teknologi proses produksi alumina, arang batok, logam, mineral, dan lainnya. 14) Oil and gas:Upstream: Divisi ini merupakan cikal bakal kinerja perusahaan champion technologies dalam mengatasi masalah yang terjadi dari permukaan minyak bumi hingga offshore/ platform. 15) Oil and Gas: Downstream: divisi ini adalah bagian kinerja ecolab energy dalam menciptakan teknologi pengolahan air untuk operasi konversi minyak bumi dari platform hingga proses refinery.
120
Di Indonesia sebagai salah satu cabang persebaran Ecolab wilayah AsiaPasifik masih memiliki keterbatasan divisi karena kualitas negara yang masih tertinggal dalam bidang kebersihan dan sanitasi dibandingkan negara maju. Ecolab in Indonesia sendiri baru memilki empat buah divisi besar yang mengganti peran dari seluruh kelima belas divisi dalam pemanfaatan kebersihan dalam tiap bidangnya. Divisinya terdiri dari QSR (Quick Service Restaurant), H&R (Health and Recreational) , F& B (Food and Beverages) dan Institutional. QSR mewadahi restoran cepat saji dan restoran moderen, sedangkan Institutional mewadahi restoran tradisional, seperti chinese food, kantin, Indonesian food, dan lainnya. Aspek kebersihan Housekeeping,Building and Facilities, danCommercial Laundries juga termasuk dalam divisi Institutional yang paling besar dalam Ecolab in Indonesia. Perusahaan Nalco champion an Ecolab Company sampai saat ini telah memiliki 24900 salesman dan representatif di berbagai lokasi perusahaan perminyakan di dunia. Perusahaan merger dari Champion technologies ini juga telah memilki 1600 peneliti dengan 6300 patent dari berbagai penemuan bahan kimia yang mampu meningkatkan efisiensi sanitasi dari berbagai insitusi. Perusahaan Nalco champion an Ecolab company di Indonesia secara garis besar telah memiliki tiga lokasi plant. Pabrik Nalco terletak di Citeureup, Bogor dengan luas area ±20000 m2. Pabrik Ecolab terletak di Cikarang dengan luas area ±5000 m2. Sedangkan pabik Champion technologies sebagai mass production plant yang umumnya terdiri dari blending plant dengan ukuran bervariasi terletak di Cikarang dengan luas 5591 m2. Ketiga perusahaan tersebut memiliki kantor pusat yang terletak di Pondok Indah Office Tower 3, 6th floor suite, Jakarta Selatan. Dalam organisasi kantor pusat yang diwadahi oleh Nalco Champion dengan berbagai divisi ecolab, nalco, dan champion, masing-masing memiliki struktur organisasi kantor berbeda dari perusahaan. Gabungan perusahaan yang mewakili Indonesia di wilayah Asia-Pasifik dipimpin oleh I Wayan Sujana selaku direktur perusahaan merger Nalco Champion. Proses pengurusan daerah kerja Champion Technologies sendiri dibagi menjadi West Indonesia Operation (Op.) Manajer dan East Indonesia Operation (Op.) Manager. Bapak Sutimadji Tjokro menjadi manajer
121
pada West Indonesia Operation, dengan I Nyoman Bukian menjadi manajer pada East Indonesia Operation. Bapak I Nyoman Bukian juga merangkap jabatan sebagai direct manajer PT. Champion Kurnia djaja technologies setelah I Wayan Sujana menjadi pemimpin dari perusahaan merger Nalco Champion an Ecolab companypada 2015 lalu. Berikut adalah garis besar struktur organisasi kantor PT. Nalco Champion an Ecolab Company di Indonesia pada Gambar 9.1
Gambar 9.1 Struktur organisasi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dalam Nalco Champion an ecolab company
122
123
Pada perusahaan Nalco Champion, proses penyediaan bahan baku (raw material) dan pengiriman produk pada konsumen dilakukan oleh divisi supply chain yang dikepalai oleh Mohammad Farouq. Divisi supply chain pada ecolab termasuk juga dalam prokurement, logistik, lab, polimer, warehouse, hingga peralatan untuk pabrik blending. Proses pengiriman bahan baku melalui supply chain nalco dan ecolab dilakukan murni dengan impor dari luar negeri melalui retailer. Sedangkan, proses penyediaan bahan baku melalui vendor dari Champion Technologies menggunakan berbagai metode pengiriman yang akan dibahas lebih lanjut pada subbab 9.1. Pada akhirnya, ketiga perusahaan merger ini rencananya akan menggabungkan seluruh lokasi pabrik melalui “lay off” dalam lokasi pabrik Nalco yang terbesar yaitu Citeureup, Bogor. Rencana ini akan direalisasikan pada akhir tahun 2016 ini dan akan berganti nama menjadi ETI (Ecolab International Indonesia
124
9.1.
Struktur Organisasi Perusahaan Champion Technologies Champion technologies adalah sebuah perusahaan internasional yang
bergerak dalam bidang jasa penyedia bahan kimia khusus ladang minyak (oilfield chemical) yang dirancang dengan formulasi bahan baku untuk mencegah dan mengatasi masalah produksi gas dan minyak bumi, khususnya dalam oil and gas upstream. Pada masa kini champion technologies yang telah bergabung dengan Nalco ecolab company telah memiliki 3200 karyawan lebih dari 100 lokasi yang berada di 50 negara didunia. Kantor pusat (headquarter) Champion technologies berada di Houston, Texas, Amerika Serikat yang didukung oleh 5 wilayah kantor pusat daerah. Adapun wilayah kantor regional Champion Technologies terletak di Buenos Aires, Argentina untuk wilayah Amerika Latin; Minesotta, AS untuk wilayah Amerika Utara; Aberdeen, Scotland, Britania Raya untuk wilayah Eropa; Delden, Belanda untuk wilayah Eropa-Asia; dan Singapura untuk wilayah Asia-Pasifik. Di Indonesia, Champion Technologies berdiri dengan nama Champion Kurnia djaja technologies yang berdiri pada tanggal 19 Oktober 1984 sebagai bagian champion technologies wilayah Asia-Pasifik. Pada awalnya, champion technologies dikenal dengan champion chemical Inc. yang memulai kiprah internasional pertama diluar AS dengan affiliasi oleh Kanada, Champion Northwestern yang berbasis di Calgary, Alberta, Kanada. Hingga pada tahun 1990, setelah jaringan perusahaannya semakin meluas, akhirnya Champion Chemical Inc berganti nama menjadi Champion technologies dengan penggantian logo perusahaan.
Gambar 9.2 Logo Champion Chemical Inc. Gambar 9.3 Logo Champion Technologies. Proses penyediaan bahan baku (raw material) pada perusahaan Champion Technologies dilakukan secara vendor supply chain, baik mencakup indoor vendor
125
maupun outdoor vendor. Indoor vendor mencakup proses pengiriman bahan baku dari vendor hingga ke warehouse perusahaan. Outdoor vendor mencakup proses pengiriman produk ke industri perminyakan, seperti CNOOC Ses Ltd., Chevron, dan industri kilang minyak lain. Dalam proses pengadaan barang (procurement) maupun pengiriman, dapat dilakukan dengan berbagai cara yakni Lokal impor (proses pengiriman vendor dari Indonesia oleh agen distributor asing), Lokal (semua bahan baku vendor berasal dari dalam negeri), dan Impor (vendor berasal dari impor luar negeri). Didalam proses produksinya, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies menyediakan berbagai jenis kimia spesifik (speciality chemical) yang paling sesuai sesuai karakteristik perminyakan yang ada di setiap perusahaan. Proses penyediaan bahan kimia ditentukan dengan formulasi bahan baku dan komposisi yang berbeda untuk tujuan investasi dari masalah pada industri minyak yang environmentally friendly. Aplikasi produk champion technologies banyak dipakai dalam industri perminyakan seperti menurunkan tegangan permukaan (surface tension) minyak, menurunkan viskositas, mengubah derajat API minyak, dan penyelesaian berbagai masalah dalam industri perminyakan. Pada perusahaan PT. Champion Kurnia djaja technologies yang berlokasi di jalan Jababeka Raya, Blok R-Kav 2M-2N, Cikarang Industrial Estate, Bekasi 17630, Indonesia memilki total pekerja sebanyak 31 orang. Dari 31 orang pekerja, terdapat 9 orang pemanen dan 22 orang kontrak ABB. PT. Champion Kurnia djaja cikarang beroperasi 5 hari seminggu selama 8 jam kerja per shift. Prosedur kerja perusahaan dibagi kedalam dua shift, yaitu: 1. Shift pagi pk.09.00-16.00 2. Shift malam pk.17.00-23.00. Pertimbangan ini didasarkan jika terdapat permintaan mendadak dari konsumen dengan pembatasan waktu pengiriman produk, sehingga proses produksi perlu dijalankan dengan intensif. Waktu istirahat dari setiap shift proses produksi sekitar 1 jam, yaitu pada pk. 12.00-13.00 dari hari Senin-Kamis dan 11.30-13.00 pada hari jumat. Perusahaan PT.Champion Kurnia djaja technologies dikepalai oleh manajer pabrik (plant manager) yaitu Suhada Kartowinoto. Setiap hari operasi pabrik, terdapat aktivitas yang umum dilakukan antara lain:
126
1. Briefing Emergency Awareness pada para pekerja produksi melalui fire drill simulation dan spill drill simulation. 2. Proses pengiriman bahan baku melalui iso tank untuk disimpan dalam warehouse. 3. QC Analist melakukan uji analisa bahan baku melalui lab bottle test kemudian mengeluarkan SOA (Sertifikat of Assesment) 4. Proses pencampuran bahan baku dilakukan setelah BIC dikeluarkan. 5. Produk bahan kimia hasil pencampuran dikeluarkan dan dilakukan packaging pada tote tank, drum, dan IBC (dengan frame maupun tanpa frame). 6. QC Analist melakukan pengujian kualitas produk hasil mixing berupa s.g, viskositas, pH, dan titik nyala untuk menentukan kualitasnya. 7. Produk yang telah dilakukan pengujian QC kemudian dilakukan packaging dan labelling produk sebelum didistribusikan ke konsumen. 8. Tanki mixing dan unit proses lain dilakukan pencucian dan limbah hasil pencucian diolah oleh WWTP sebelum dibuang ke Jababeka, PPLI, atau WMI. Selain manajer pabrik yaitu Suhada Kartowinoto, terdapat berbagai divisidivisi lainnya yang bekerja dalam proses operasi pabrik PT.Champion Kurnia Djaja Technologies. Terdapat enam ketua subdivisi yang membawahi proses kerja perusahaan yaitu divisi Quality Analyst (QA), Maintenance, Plant Administration, OHSE, dan WWTP coordinator. Susunan organisasi pabrik PT.Champion Kurnia djaja technologies Cikarang dapat dilhat pada Gambar 9.4
Plant Manager: Suhada Kartowinoto
Production: Nuridin Amin Agus S. Iwan Setiawan Jatnika Ari Wibowo Erwin Hosana Lutfi Riyan Rinaldi
Warehouse: Syaifunnur
Jarot: Alex
Quality Analysis/ Quality Control (QA/QC): Yunita Kusumaningrum
Plant Administration: Farah Riana
Maintenance/Utility: Iwan Sagita
Building: Waryoman
Lab Technician: Agung
Receptionist: Lusiana Winas
OHSE (Health Safety Environment): Febrina Kusman Security: Engkos Jarkasih Isro S.W. Akom Iskandar Ade Kurniawan HSE Helper: Kurniawan
Lab Helper: Puput
Gambar 9.4 Struktur organisasi perusahaan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies
127
WWTP Leader: Awang
Process Engineer: Erni
128
Keseluruh pihak yang terlibat dalam industri penyediaan jasa produksi bahan kimia perminyakan, baik Production, Warehouse, Quality Control (QC), Admin & Shipment, Maintenance, dan HSE (Health Safety Environment) termasuk dalam anggota QMS. Setiap anggota QMS sebagai Cikarang Plant Quality Assurance wajib menjaga kualitas produksi dan sikap yang baik untuk mengirimkan kualitas yang baik terhadap seluruh konsumen bisnisnya. Selain kualitas produk yang dihasilkan, PT. Champion Kurnia djaja technologies juga menjunjung tinggi tingkat keselamatan kerja pekerjanya dengan berbagai prosedur yang tersertifikasi dan peraturan kerja penting lainnya saat beroperasi. Pembahasan mengenai peraturanperaturan kerja, sistem keselamatan saat bekerja, dan penentuan risk assesment tiap bahan kimia akan dibahas lebih lanjut pada subbab 9.2.
9.2. Peraturan Kerja di Pabrik dan Perlindungan HSE (Health Safety Security Environment) PT. Champion kurnia djaja technologies adalah salah satu perusahaan yang sangat baik dalam menerapkan prinsip Inherent Safe dalam industri. Hal ini dibuktikan oleh berbagai sertifikat dari Kementrian Perindustrian Republik Indonesia atas puluhan ribu jam operasi tanpa kejadian near-miss accident dan higher accident sama sekali selama 5 tahun terakhir. Selain itu, divisi HSE juga menyediakan beberapa pembagian perlindungan keamanan, lingkungan, mitgasi terhadap bahaya, perlindungan kesehatan, dan pendukung berjalanya operasi produksi. Setiap bahan baku dan produk hasil blending dituliskan dalam Risk assesment yang dipublikasikan melalui duplikat MSDS (Material Safety Data Sheet) bahan. Sedangkan COSHH assesment dalam risk assesment mewajibkan para pekerja yang masuk ruang produksi dan warehouseuntuk selalu memakai PPE (Personal Protective Equipment) dalam menangani bahaya seperti helm, safety glasses, masker, sepatu kats, dan pakaian jas laboratorium.
129
Pelatihan mitigasi terhadap bahaya (Emergency Awareness) dilakukan pada setiap karyawan secara berkala. Spill drill simulation dilakukan 4 kali setahun sedangkan Fire drill simulation dilakukan 2 kali setahun. Perusahaan Champion Kurnia Djaja Technologies juga memilki sistem perlindungan kebakaran dan sistem respon alarm terhadap bencana yang cukup baik. Terdapat sekitar 28 unit alat pemadam kebakaran dengan ukuran tabung pemadam antara 1 kg, 4 kg, dan 8 kg. Pada daerah Indoor Warehouse dan Outdoor Warehousejuga terdapat wheeled Extinguisher yang berkapasitas 40 kg, tujuannya adalah untuk memitigasi jika terjadi kebakaran besar akibat bahan yang bersifat volatile, flammable, dan explosive. Perusahaan Champion cikarang juga memiliki 1 buah Hydrant, beberapa unit Safety Shower di lokasi produksi, dan Eye wash shower untuk mencuci serta menghilangkan bahan kimia yang terkontak dengan pekerja. Berikut adalah bagian utama cakupan HSE (Health Safety Security Environment) yaitu: Tabel 9.1 Cakupan HSE (Health Safety Security Environment) Divisi Environmental
Safety
Jenis aplikasi kegiatan
Kerjasama dengan
1. Monitorasi Lingkungan 2. Manajemen Waste 3. Faktor memonitor bahan kimia dan faktor fisika 1. Kendali proses 2. Risk assesment 3. Investigasi Acc/ Inc 4. PPE
1. JABABEKA 2. HIPERKES 3. PPLi 4. WMI
Emergency Awareness
1. Fire Drill Simulation 2. Spill Drill Simulation
Health
1. MCU: Medical Check Up 2. First Aid Training
Support Production
1. Proses sertifikasi alat pabrik 2. List para agen 3. Pembersihan lingkungan 4. Proses penggantian masker respirator pabrik
1. Security 2. Inspeksi bulanan 1. Terkoordinasi dengan Departemen pemadam Jababeka. 2. Simulasi bebas 1. Terkoordinasi oleh rumah sakit Siloam dan Medica 1. Terkoordinasi dengan pemerintah sertifikasi BKI (Biro Klsifikasi Indonesia)
130
Dalam bidang perlindungan kesehatan, terdapat MCU yang dilakukan pada setiap pekerja secara berkala. MCU adalah tindakan pemeriksaan kesehatan terhadap pihak-pihak yang terlibat langsung dalam proses, seperti production, QC/QA analis, Maintenance, OHSE, dan WWTP analis. Tindakan MCU dilakukan sebanyak 1-2 kali setahun dengan pelatihan first aid dilakukan tiap tahun sekali. Nalco
Champion
didasarkan
juga
pada
prinsip
“Goal
Zero
Safety
Expectation”yakni mengarah pada prinsip tanpa insiden dalam operasi produksinya. Standar kerja Nalco Champion dari AS ini juga berlaku bagi operasi Champion Kurnia djaja technologies, para pekerja (kontrak maupun permanen), kontraktor, hingga pengunjung. Berikut adalah berbagai aturan dasar kerja Nalco Champion berdasarkan “Goal Zero Safety Expectation” seperti pada gambar 9.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 9.5 Rincian peraturan kerja PT. Champion Kurnia djaja technologies No
Keterangan
1
Tidak boleh bekerja, mengendarai kendaraan pabrik maupun melakukan proses pengiriman ketika dipengaruhi narkoba, alkohol, atau substansi kimia lain.
2
Selalu pakai ikat pada kursi kendaraan dengan kuat saat mengendarai kendaraan perusahaan. Selalu bertindak seolah-olah seperti mengendarai penumpang di mobil, limo,dan lainnya. Seluruh kendaraan perusahaan WAJIB memilki ikat pinggang pada kursi.
3
Dilarang menggunakan HP termasuk telepon genggam saat mengendarai kendaraan maupun bekerja dalam pabrik. HP baru dapat dipakai jika kendaraan telah terparkir maupun sudah berada dalam daerah kantor.
131
4
Jangan berani mengambil tugas baru apapun sampai terlatih sempurna.
5
Selalu pakai PPE yang diperlukan. Selalu lakukan pengecekan apakah perlengkapan PPE itu sudah berada pada keadaan baik sebelum dipakai.
6
Gunakan perlindungan ketinggian atau peralatan pendukung ketika bekerja pada ketinggian 1,2 m (4 ft) atau lebih.
7
Ikuti safework practices dan ijin bekerja sesuai prosedur.
8
Seluruh kejadian seperti accident, insiden, atau kondisi tak aman harus dikabarkan secepatnya.
9
Janga pernah menghiraukan atau menghilangkan kendali keamanan, kinerja mesin, dan interlock proses
BAB X PEMBAHASAN
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan salah satu perusahaan dari perusahaan induk Nalco Champion and Ecolab Company. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini bergerak dalam bidang bahan kimia untuk tambang minyak (Oilfield Chemicals). Beragam produk dihasilkan oleh perusahaan ini untuk mengatasi permasalahan yang dihadapi saat melakukan penambangan minyak bumi. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sendiri memiliki satu pabrik (plant) utama, yaitu Cikarang Plant. Pabrik ini beroperasi dari tahun 2012 hingga saat ini. Dan untuk kedepannya PT. Champion Kurnia Djaja Technologies berencana untuk menggabungkan pabriknya dengan dua perusahaan lainnya yaitu Nalco dan Ecolab. Nalco dan Ecolab sendiri memiliki pabrik yang berlokasi di Citeureup Bogor. Pada bab ini akan dibahas lebih lanjut mengenai PT. Champion Kurnia Djaja Technologies secara keseluruhan, yaitu kantor yang berlokasi di Jl. Sultan Iskandar Muda Kav V-TA Pondok Indah (Pondok Indah Office Tower 3, 6 th floor, Suite 602) dan juga pabrik yang berlokasi di Jl. Jababeka Raya Blok R Kav 2M-2N, Cikarang Industrial Estate. Hal yang akan dibahas antara lain mengenai kondisi lingkungan dan keselamatan kerja.
10.1. Kondisi Lingkungan Lingkungan dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies secara keseluruhan dapat dikatakan cukup baik. Untuk kondisi kantor dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang berlokasi di Pondok Indah ini lingkungannya cukup tenang dan sangat kondusif untuk melakukan pekerjaan. Kondisi kondusif ini tercipta karena seluruh lantai 6 dari gedung tersebut, hampir semuanya ditempati oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Selain itu terdapat banyak ruang meeting yang dapat digunakan sehingga tamu yang datang nantinya tidak akan menghambat pekerjaan dari pekerja lainnya. Lokasi dari gedung ini juga cukup
132
133
strategis karena akses ke jalan tol yang cukup dekat dan terdapat kantin di dalam gedungnya sehingga pekerja tidak bingung mencari makanan saat jam istirahat. Sedangkan untuk lokasi pabrik yang berada di kawasan Cikarang – Jababeka, posisi pabrik cukup jauh dari jalan utama dan terletak hampir di ujung kawasan industri sehingga mengakibatkan kesulitan dalam pencarian lokasi pabrik. Kondisi dalam pabrik sendiri cukup rapi dan tertata dengan rapih, dimana setiap bahan (raw material) dan produk jadi diatur dan diletakan sesuai karakteristik dan jenis bahannya, seperti bahan korosif, asam, basa, dan lainya. Selain itu, yang masih kurang terlihat di pabrik adalah tanaman hijau dan membuat kondisi pabrik panas dan tidak teduh. Hal ini meyebabkan kondisi pengoperasian produksi pada pabrik sangat panas karena tidak disediakannya juga air conditioner (AC) pada ruang proses produksi.
10.2. Keselamatan Kerja Karyawan PT. Champion Kurnia Djaja Technologie mayoritas adalah pria daripada wanita karena banyak pekerjaan yang dibutuhkan untuk kerja dilapagan sehingga lebih membutuhkan pekerja pria. Sedangkan pekerja wanita lebih banyak bekerja di bagian administratif. Karena banyak proses produksi yang dilakukan, maka para pekerja yang melakukan produksi harus menggunakan perlengkapan safety yang distandarkan sesuai aturan pada perusahaan. Para pekerja yang bekerja di bagian produksi harus menggunakan helm safety, masker N95, safety glassess, dan wearpack (baju pelindung). Hal ini bertujuan agar setiap pekerja dapat melakukan prosedur pelaksanaan proses dengan aman dan tidak celaka.
10.3. Bahaya Proses Produksi Pada proses produksi digunakan beragam jenis peralatan untuk menunjang proses prosuksi, mulai dari kompresor, forklift, tote drum, dan lainnya. Proses penanganan alat – alat ini harus benar dan sesuai SOP (standard of operation) karena jika salah dapat mengakibatkan kecelakaan, misalnya penggunaan forklift yang tidak benar saat mengangkat bahan dalam tote tank atau drum dapat
134
mengakibatkan tank itu jatuh dan menimpa pekerja. Oleh karena itu, pelaksanaan proses harus dilakukan dengan teliti dan benar shingga dapat menghilangkan kemungkinan – kemungkinan atau kesalahan kecil yang dapat mengakibatkan kecelakaan fatal.
BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN Setelah mengikuti berbagai rangkaian kegiatan kerja praktek selama satu bulan di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies, penulis memiliki berbagai saran dan kesimpulan yang diperoleh melalui proses analisa dan pengamatan seluruh proses yang terjadi, struktur organisasi perusahaan, serta berbagai sistem pengiriman, pembiayaan pekerja, dan berbagai masalah yang terjadi di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Berbagai kesimpulan dan saran yang didapatkan kelompok penulis akan dijabarkan pada subbab 11.1 dan 11.2.
11.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengamatan dan berbagai metode analisis yang didapatkan selama kerja praktek di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies, berikut adalah berbagai kesimpulan yang diperoleh selama melakukan rangkaian kerja praktek di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yaitu: 1. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan sebuah industri yang bernaung dibawah perusahaan merger Nalco Champion an Ecolab Company sejak 2013. 2. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan sebuah industri internasional milik Amerika yang bergerak dalam industri penyediaan jasa (service) bahan kimia untuk industri oilfield upstream. 3. Proses pembuatan berbagai senyawa kimia produk oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terdiri dari proses blending/mixing berbagai bahan baku (raw material) berdasarkan takaran/ formulasi yang telah diuji oleh QC Analist dengan pengujian kualitas spesifik seperti s.g (specific gravity), pH cairan, dan μ (viskositas cairan). 4. Sistem operasi proses yang dilakukan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies masih menggunakan kontrol manual sederhana, dengan
135
136
penimbangan berbagai formulasi bahan kimia secara berkala (low-technology system) 5. Pada proses perancangan tanki mixing vessel, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies menggunakan tipe impeller axial flow blade turbine dengan arah pengadukan radial yang diharapkan mampu menghomogenkan cairan dengan lebih cepat (± 1-2 jam pencampuran) 6. Pengolahan berbagai limbah cairan hasil pencucian tote tank/ IBC dalam WWTP dilakukan dengan proses primary treatment (sedimentasi) dan tertiary treatment (penambahan bahan kimia/ chemical) 7. Berbagai produk yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki tingkat kemurnian (purity), kehomogenan cairan, dan kualitas kerja penggunaan yang sangat tinggi. 8. Sistem proses pembuatan produk melalui pencampuran (mixing) di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dilakukan pada mixing vessel berkapasitas 10000 L, 14000 L, dan 21000 L, serta portable mixer berkapasitas 2000 L untuk PO (purchase order) konsumen dengan jumlah kebutuhan produk kecil. 9. Hierarki proses produksi bahan kimia di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies terdiri dari PO, SOR (Sales Order Request), pengecekan formula oleh Cikarang Admin, QC, BIC, Assesment oleh HSE Officer, pencampuran berbagai bahan baku dengan transfer pump, proses pencampuran, kontrol kualitas produk oleh QC, Packaging, Labelling dan Certificate produk, pengiriman produk hingga konsumen. 10. Produk yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies didistribusikan dengan menggunakan iso tank, truk, dan tronton yang dikirimkan secara langsung ke “Current Market” konsumen, baik melalui jalur darat dengan forklift maupun jalur laut dengan crane. 11. Produk yang dihasilkan oleh PT.Champion Kurnia Djaja Technologies untuk mengatasi berbagai masalah dalam proses eksploitasi minyak terdiri dari Corrosion Inhibitor, Emulsion Breaker, Scale Inhibitor, H2S Scavenger, Pour
137
Point Dispersant (PPD), Defoamer, Foamer, Biocide, serta berbagai senyawa kimia lain dengan jumlah yang sedikit. 12. Tanki penyimpanan (kontainer tank) yang berasal dari daerah konsumen perminyakan diuji melalui inspeksi fisik (Certificate of Inspection) dari Biro Klasifikasi Indonesia untuk menentukan kualitas tanki untuk meningkatkan kepercayaan konsumen terhadap kualitas produk dan keamanan (safety) selama pengiriman. 13. Produk-produk yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dianalisis secara berkala dengan menggunakan berbagai prosedur kerja laboratorium melalui Admin-Shipment, Outgoing Check, dan Shipping sebelum didistribusikan lebih lanjut sebagai produk dengan kondisi yang diinginkan. 14. Dalam proses produksinya, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies selalu mengarah pada prinsip tanpa incident dan accident dalam setiap proses produksinya yang didasarkan pada sembilan aturan dasar kerja operator yakni “Goal Zero Safety Expectations” 15. Pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dilengkapi oleh berbagai alarm safety yang cukup canggih, spill drill simulation ,fire drill simulation, first aid training, dan berbagai akses kontrol untuk menjamin keselamatan bagi seluruh staff, operator, hingga tamu yang sedang berkunjung ke pabrik. 16. Seluruh karyawan, manajer, dan staff operasi yang bekerja di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies diwajibkan menggunakan peralatan PPE lengkap untuk sadar terhadap bahaya kimia yang sedang dioperasikan saat itu serta dilakukan pengecekan MCU 1-2 kali setahun untuk menjamin kesehatan pekerja jauh dari ekposur bahan kimia. 17. Limbah proses yang dihasilkan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies berupa limbah senyawa kimia dengan kadar COD yang sangat tinggi dari limbah pencucian pertama mixing vessel dan produk Biocide (Bactron®) langsung disimpan dalam Temporary Waste Storage sebelum diolah lebih lanjut dengan IPAL. 18. Tingkat keamanan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sudah sangat baik, terlihat dari adanya penjagaan yang sangat ketat dari pihak Security serta
138
pengecekan keamanan bahan kimia arus masuk maupun arus keluar pabrik serta lokasi pabrik yang cukup aman.
11.2. Saran Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis yang dilakukan dan diperoleh selama kerja praktek penulis di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies, berikut adalah saran dari kelompok kami yang dapat dijadikan bahan pertimbangan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies di kemudian hari. Saran yang penulis berikan diharapkan dapat meningkatkan jumlah produksi, meminimalkan biaya penalti pengolahan limbah, serta menghemat biaya utilitas yang sangat penting dikemudian hari. Berikut adalah saran kelompok kami yang dapat dipertimbangkan kedepannya 1. Perancangan alat utilitas pendingin seperti Heat Exchanger, Cooling jacket, dll perlu dilakukan terhadap beberapa produk keluaran pencampuran yang bersifat eksotermis seperti pengenceran ATMP (scale inhibitor) agar produk hasil pencampuran tidak menimbulkan bahaya jika dilakukan handling, packaging, maupun distribusi oleh pekerja. 2. Melakukan pembaharuan terhadap perancangan WWTP Plant berdasarkan chemical treatment saja menjadi melalui proses pengolahan limbah cair secara secondary treatment. Hal ini dilakukan agar limbah cair yang didegradasi oleh mikroba secara aerobik/anaerobik digestion mampu lebih menurunkan nilai COD limbah yang menurunkan biaya penalti pengolahan limbah. 3. Melengkapi alat-alat proses mixing vessel dengan penggantian jenis impeller dan proses pengisian limbah cair yang sistematis untuk meminimalkan waktu pengadukan cairan sebaik mungkin. 4. Sebaik mungkin mensubstitusikan pemakaian daya listrik perusahaan yang sangat bergantung pada PT. Cikarang Listrindo ke proses konversi limbah menjadi energi (WTE/ Waste To Energy) yang bersumber dari biogas dari proses pengolahan limbah secara secondary treatment. 5. Sebaiknya melakukan perancangan proses Combine Heat Process (CHP) melalui reaksi konversi biogas menjadi listrik, melalui penggunaan panas untuk
139
pemanasan air proses dan produk hasil pencampuran endotermis sebanyak 80% dari konversi energi listrik. Proses konversi biogas menjadi listrik dapat dilakukan melalui konversi gas metana (CH4) dengan generator set/ fuel cell yang berpatok pada cost efficiency. 6. Sebaiknya lebih lagi mewajibkan para operator pabrik untuk menggunakan perlengkapan PPE (Personal Protective Equipment) dengan baik selama proses produksi untuk melindungi kesehatan para pekerja. 7. Sebaiknya memasang tanda peringatan yang jelas tentang alat-alat apa saja yang tidak boleh dibawa masuk kedalam ruang produksi serta batasan tempat-tempat yang boleh menyalakan telepon selular dan tidak diperbolehkan untuk menyalakan telepon selular untuk mencegah terjadinya hal yang tidak diinginkan. 8. Penambahan rancangan control room (contoh: Control Station) pada proses produksi pemasukan berbagai bahan baku kedalam tanki mixing vessel maupun pengaturan penambahan bahan kimia untuk proses perawatan limbah dalam WWTP. Hal ini perlu dilakukan karena proses kendali proses secara manual memungkinkan kesalahan prosedur (human error) yang lebih besar yang memungkinkan menaiknya Probability terjadinya incident/accident. 9. Melengkapi laboratorium uji Quality Control dengan berbagai alat-alat dan prosedur baru uji skala laboratorium yang akan diaplikasikan kedalam pilot plant untuk dapat menciptakan formulasi bahan baku yang dapat meningkatkan performa kerja produk. 10. Sebaiknya PT. Champion Kurnia Djaja Technologies mendirikan sebuah kantin diluar bangunan operasi pabrik dengan kapasitas yang cukup besar sehingga dapat sebanding dengan jumlah karyawan, staff, dan operator yang ada di pabrik Cikarang. Hal ini dilakukan bertujuan untuk menghemat biaya distribusi makanan bagi para karyawan pabrik sewaktu istirahat serta menambah variasi jenis makanan yang dapat dinikmati sehingga memacu karyawan untuk bekerja lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Production chemicals for the oil and gas industry
2.
M. Pandey, S., Oil and Natural Gas Corp. Ltd., Process Optimization in Gas Sweetening Unit- A Case Study. International Petroleum Technology Conference, 2005.
3.
Meiliza Sumestry, S., H. Tedjawidjaja, and P.M.E.P. Indonesia, "Case Study: Calcium Carbonate Scale Inhibitor Performance Degradation due to H2S Scavenger Injection in Semoga Field". North Africa Technical Conference and Exhibition 2012.
4.
Eylander, J.G.R., et al., The Development of Low-Sour Gas Reserves Utillizing-Direct-Injection Liquid Hydrogen Sulphide Scavenger. SPE Annual Technical Conference and Exhibition
5.
Agarwal, P. and D. Landolt, Corrosion Science. 1998. 260: p. 673-691.
6.
Viscosity
Modifier.
1995-2015;
Available
from:
https://www.lubrizol.com/ViscosityModifiers/Technologies/PPD.html. 7. 8.
; Available from: http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Xylenes. Heuvel, et al., Gas Well Deliquification Using Foamers: A Practical Approach. 2015: USA.
9.
R.W. Chin, e.a., "Chemical Defoamer Reduction with New Internals in the Mars TLP Separators". SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 1999.
10.
Aveyard, R., et al., The resolution of water-in- crude oil emulsions by the addition of low molar mass demulsifiers. J. Colloid Interface Sci. , 1990. 139(1): p. 128-138.
11.
Kokal, S. and W. M, Emulsion Separation Index: From Laboratory to Field Case Studies. Presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 2000.
12.
Marquez-Silva, R.L., et al., Chemical Dehydration: Correlation between Crude Oil, Associated Water and Demulsifier Characteristics, in Real
140
141
Systems. Presented at the International Symposium on Oilfield Chemistry, 1997. 13.
Schramm, L.L., Emulsion: Fundamentals and Applications in the Petroleum Industry Advances in Chemistry Series No. 231, 1992.
14.
Krawczyk, M.A., D.T. Wasan, and C. Shetty, Chemical demulsification of petroleum emulsions using oil-soluble demulsifiers. Ind.Eng.Chem.Res, 1991. 30(2): p. 367-375.
15.
James, B. 2012.
16.
Syawaluddin, M.Y., Perencanaan Kompressor Piston Pada Tekanan Kerja Max 2 N/mm2. 2011.
17.
Munter, R., Industrial Wastewater Characteristics. p. 185-194.
18.
Nurhasanah, Penentuan kadar COD (Chemical Oxygen Demand) pada limbah cair pabrik kelapa sawit, pabrik karet dan domestik, P.s.d.k. analis, Editor. 2009, Unversitas Sumatera Utara: Medan.
19.
Straub, B., Heavy Metals Found in Major Industries 1974: p. 187.
20.
Effendi, H., Telaah Kualitas Air. 2003, Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
21.
Fardiaz, S., Polusi Air dan Udara. 1992, Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
22.
Kiely, G., Environmental Engineering. 1997: p. 570-574, 524-536, 556.
23.
Brostow, W., et al., POLYMERIC FLOCCULANTS FOR WASTEWATER AND INDUSTRIAL EFFLUENT TREATMENT. Journal of Materials Education, 2009. 31(3-4): p. 157-166.
24.
Rey, F.A. and R.C. Varsanik, Water Soluble Polymers: Beauty With Performance. Journal of Materials Education, 1986.
25.
Akhtaruzzaman, M., et al., Choosing an Effluent Treatment Plant, Dhaka, Bangladesh. 34.
26.
Wastewater Treatment Plants. Available from: http://www.madepsa.com/english/wwtp.html.
27.
Ir. Nusa Idaman Said, M.E., Teknologi Pengolahan Limbah Cair Dengan Proses Biologis
142
28.
Waste
Stabilisation
Ponds.
2014;
Available
from:
http://www.sswm.info/category/implementation-tools/wastewatertreatment/hardware/semi-centralised-wastewater-treatments/w. 29.
dr. Zamrud Ewita Aldy, S.P., M.M., Pedoman Teknis Instalasi Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem Biofilter Anaerob Aerob Pada Fasilitas Pelayanan Kesehatan. 2011, Jakarta.
30.
Grease
Trooper.
Available
from:
http://www.park-
usa.com/skins/park/standard.aspx?elid=112&bid=1&cnode=73. 31.
Murtaza,
G.
Clarifier.
2015;
Available
from:
http://www.slideshare.net/murtazag46/circular-clarifiers. 32.
Hudson, K., OPERATIONAL PERFORMANCE OF THE ANAEROBIC BAFFLED REACTOR USED TO TREAT WASTEWATER. 2010.
33.
Barber, W.P. and D.C. Stuckey. Start-up strategies for anaerobic baffled reactors treating a synthetic sucrose feed. 1997.
34.
Barber, W.P. and D.C. Stuckey, THE USE OF THE ANAEROBIC BAFFLED REACTOR (ABR) FOR WASTEWATER TREATMENT: A REVIEW. 1998.
35.
Wastewater Technology Fact Sheet Ultraviolet Disinfection. 1999.
36.
al., L.e., STUDY OF COD REMOVAL BY ANAEROBIC DIGESTION USING MIXED CULTURE FROM SEWAGE, in University Malaysia Pahang. 1999, Chemical & Natural Resources Engineering: Pahang.
37.
Kiely, G., Environmental Engineering. 1997: p. 596.
38.
Vesilind, STUDY OF COD REMOVAL BY ANAEROBIC DIGESTION USING MIXED CULTURE FROM SEWAGE, in University Malaysia Pahang. 2003.
39.
Bitton, G., Wastewater Microbiology- Third Edition, in WILEY-LISS. 2005, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION. p. 346.
40.
Burton, C.a., Wastewater Microbiology. 2002: p. 346.
41.
Colleran, Preservation of Methanogenic Cultures to Enhance Anaerobic Digestion 1992, Marquette University: Milwaukee, Wisconsin. p. 171.
143
42.
Burnham, J.a. STUDY OF COD REMOVAL BY ANAEROBIC DIGESTION USING MIXED CULTURE FROM SEWAGE. University Malaysia Pahang 1992 May 2010.
43.
Nazroff and A. Cohen, Anaerobic Digestion of Wastewater Sludge 1991. Section 6.E.3: p. 1-7.
44.
COMPLETE GUIDE TO HOME WATER FILTRATION. Difference between
UV
Purification
&
Chlorintion;
Available
from:
http://www.freedrinkingwater.com/whole-house/water-filter-knowledgebase/uv-water-purification-vs-chlorination.htm. 45.
Pierce, S. Mixing Tank.
2014
12/2/2016]; Available from:
http://blog.mixerdirect.com/blog/mixing-tank/. 46.
Myers, K.J., M.F. Reeder, and J.B. Fasaho, Optimize Mixing by Using the Proper Baffles. 2002.
47.
Jirout, T. and F. Rieger, Impeller design for mixing of suspensions, Czech Technical University In Prague, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Process Engineering, Technika 4, 166 07 Prague, Czech Republic: Prague. p. 16.
48.
Walas, S.M., Chemical Process Equipment Selection and Design. Chemical Process Equipment Stanley M Walas, ed. H. BRENNER. 1999, Kansas: Department of Chemical and Petroleum Engineering University of Kansas. 774.
49.
Andrew
Tsz-Chung
Mak,
M.E.,
SOLID-LIQOUID
MIXING
IN
MECHANICALLY AGITATED VESSELS, in Ramsay Memorial Laboratory. 1992, University College London: London. p. 248. 50.
Rieger, F., Calculation of critical agitator speed necessary for complete suspension, in 8th Polish Seminar On Mixing. 1999, Politechnika Warszawska: Warszawa. p. 211-214.
51.
Jirout, T. and F. Rieger, Particle suspension with pitched three-blade turbine.
Proceedings
of
7th
International
Scientific
Conference
"MECHANICAL ENGINEERING 2003"[CD-ROM], 2003: p. 1-10.
144
52.
What are stainless steel tanks, their benefits and their use?
; Available
from: http://www.deltatcorp.com/mixing-tanks/what-are-stainless-mixingtanks-their-benefits-and-their-use/. 53.
Isailovic, B. and B. Rawlings (2011) An Approach to Design and Performance Testing of an Impeller-Driven Single-Use Mixer.
54.
Rieger, F., Effect of particle content on agitator speed for off-bottom
suspension. Chem Eng., 2000. 79: p. 171-175.
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG PLANT
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE-420 Kerja Praktek
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620037) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Kerja Praktek: Dr. Sutimadji Tjokro West Indonesia Operation Manager
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
145
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT.CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG PLANT
Perancangan Pengolahan Secondary Treatment Pada Waste Water Treatment Plant (WWTP)
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE-420 Kerja Praktek
oleh:
Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620037) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Kerja Praktek: Dr. Sutimadji Tjokro West Indonesia Operation Manager
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
146
INTISARI
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies adalah sebuah perusahaan internasional yang berpusat di St Paul, Minnesota, Amerika Serikat. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan industri yang bergerak dalam industri speciality chemical, yaitu sebagai pabrik penyedia jasa (service company) dalam memproduksi senyawa kimia yang berperan dalam mengatasi berbagai masalah yang terjadi dalam oil and gas service downstream dalam industri kilang minyak. Berbagai jenis produk yang dihasilkan seperti Cortron® (Corrosion Inhibitor), Gyptron®(Scale Inhibitor), Bactron®(Biocide), Flexoil®(Pour Point Deppresant), GasTreat® (H2S Scavenger), Foamitron®(Foamer), dan Emulsotron® (Demulsifier). Proses produksi berbagai jenis senyawa kimia ini dilakukan melalui proses blendingdengan prinsip peningkatan terjadinya kontak cairan yang homogen. Parameter yang penting dibahas pada proses pencampuran adalah persiapan terjadinya dispersi, proses homogenasi, operasi perpindahan massa antar cairan/padatan yang dipengaruhi reaksi kimia/ biokimia. Bahan baku yang digunakan adalah berbagai bahan baku dengan kode dan komposisi senyawa kimia berbeda. Didalam setiap operasinya, setiap proses pencampuran dalam tanki mixing vessel pasti mengandung limbah yang berasal dari berbagai proses pencucian tanki. Limbah cair yang dihasilkan merupakan campuran berbagai jenis komposisi bahan kimia yang memiliki TSS, TDS (Total Dissolved Solid), nilai pH, kadar Fe3+, Zn2+, H2S, dan nilai COD yang sangat tinggi dan melebihi aturan baku mutu yang dianjurkan perusahaan.Oleh karena itulah, untuk lebih memeahami proses perancangan pengolahan limbah cair industri melalui WWTP pada PT. Champion Kurnia djaja technologies, maka kami diberikan tugas khusus untuk merancang sistem pengolahan limbah cair secara secondary treatment. Proses secondary treatment diinvestigasi berdasarkan efisiensi biaya dan proses pengolahan berdasarkan sistem aerobik dan anaerobik. Pada proses pengolahan limbah, PT. Champion Kurnia Djaja Technologies mengolah limbah cair industri melalui chemical treatment dengan penambahan berbagai senyawa kimia seperti koagulan,flokulan,klorin, dan NaOH. Untuk pembahasan tugas ini, akan diuji untuk merancang rangkaian proses pengolahan limbah secara biologis dan membandingkan efisiensinya terhadap biaya investasi alat serta pengaruhnya terhadap effluen limbah sesuai nilai COD keluaran. Selain itu pada perancangan ini juga akan dibahas pengaruh perancangan pengolahan secara biologis terhadap koreksi nilai kualitas limbah effluen dengan membandingkannya dengan penggabungan proses pengolahan limbah. Dengan demikian dapat diketahui metode perancangan apakah yang mampu menekan kadar karakteristik terutama COD limbah yang paling baik diaplikasikan dalam industri.
Kata kunci: Aerobik/ Anaerobik digestion,Secondary treatment, nilai COD limbah
147
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Tugas Khusus Produk yang dihasilkan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies
adalah bahan kimia untuk ladang minyak (oilfield chemicals). Bahan kimia tersebut diperoleh dengan melakukan pencampuran beberapa bahan kimia dan raw material dengan komposisi tertentu. Setiap produk ini memiliki fungsinya masing - masing untuk menjawab permasalahan yang dimiliki customer. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki tiga buah mixing vessel yang mendukung proses produksinya. Mixing vessel ini beroperasi setiap harinya untuk melakukan proses pencampuran sesuai dengan PO yang dilakukan customer yang sudah terikat kontrak dengan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Proses produksi bahan kimia untuk ladang minyak ini dilakukan langsung di Plant PT. Champion Kurnia Djaja Technologies yang berlokasi di kawasan industri Cikarang. Proses pencampuran bahan kimia yang dilakukan ini tentunya akan menghasilkan limbah buangan pabrik dengan kadar COD yang tinggi. Kadar COD yang tinggi menunjukkan bahwa bahan organik dalam limbah membutuhkan oksigen dalam jumlah besar untuk mengoksidasinya melalui reaksi kimia. Kadar COD yang tinggi ini dapat dikurangi dengan mengeliminasi bahan organik yang terkandung dalam air limbah melalui serangkaian proses pada WWTP (Waste Water Treatment Plant). PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sudah bekerjasama dengan PT. Jababeka Infrastruktur untuk pengolahan air limbah pabriknya. Sehingga air limbah dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies akan dikirimkan ke PT. Jababeka Infrastruktur untuk diolah lebih lanjut. Namun PT. Jababeka Infrastuktur mempunyai persyaratan untuk setiap perusahaan yang ingin menggunakan jasanya dalam melakukan pengolahan air limbah bagi perusahaan yang terkait. PT.
148
149
Champion Kurnia Djaja Technologies sudah cukup lama bekerjasama dengan PT. Jababeka Infrastruktur PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sendiri sebenarnya sudah memiliki WWTP yang berlokasi di Cikarang Plant. WWTP yang berdiri tahun 2015 ini melakukan pengolahan air limbah dengan proses primary dan tertiary, penggunaan WWTP ini cukup berpengaruh terhadap kadar COD dari air limbah PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Namun, air limbah pabrik PT. Champion Kurnia Djaja Technologies masih belum memenuhi kriteria yang diharuskan oleh PT. Jababeka Infrastruktur. Sehingga PT. Champion Kurnia Djaja Technologies harus megeluarkan dana lebih untuk pengolahan limbah. Karena pengolahan secara primary dan tertiary belum mampu menurunkan kadar COD sesuai ketentuan, maka alternatif lain yang dapat diambil adalah pengolahan secara secondary yaitu penggunaan mikroba dalam WWTP. Diperlukan desain yang lebih mendetil untuk mendapat gambaran lebih lanjut mengenai pengolahan limbah ini. Dari desain yang dibuat, maka dapat dilakukan perhitungan lebih lanjut mengenai modal awal, biaya operasional, dan membandingkannya dengan desain yang sudah ada.
1.2
Tujuan Pelaksanaan Tugas Khusus
Adapun tujuan dari tugas khusus yang diberikan adalah sebagai berikut : 1.
Mempelajari pengolahan air limbah secara umum dan pengolahan secara biologis secara khusus.
2.
Mempelajari proses - proses yang dapat digunakan untuk mengolah air limbah
3.
Mempelajari alasan pemilihan desain WWTP yang digunakan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies.
4.
Mempelajari cara mendesain WWTP yang baik dari segi penggunaan alat, modal, biaya operasi, efisiensi lahan, dan efeknya terhadap lingkungan.
5.
Mempelajari mikroba apa saja yang dapat digunakan dalam proses pengolahan air limbah.
150
6.
Mempelajari reaksi yang dilakukan mikroba untuk mengolah air limbah dan mengetahui hasil reaksi yang dilakukan mikroba tersebut
7.
Mempelajari fungsi dari alat - alat yang digunakan dalam suatu WWTP dan alasan penggunaan alat tersebut dalam desain WWTP.
8.
Membandingkan desain WWTP dengan perlakuan yang berbeda dari segi penggunaan alat, modal, biaya operasi, dan efisiensi.
9.
Mempelajari apakah proses pengolahan air limbah yang dilakukan oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies sudah efisien dan efektif dengan melakukan perbandingan dari segi modal, biaya oprasional, dan penggunaan alatnya.
1.3
Ruang Lingkup Tugas Khusus Setiap nilai dari tiap variabel pada air limbah keluaran proses WWTP dari
PT. Champion Kurnia Djaja Technologies selalu berubah setiap harinya, karena setiap harinya akan dilakukan pencucian pada mixing vessel dan wadah penyimpanan bahan kimia seperti IBC Tank dan Tote Tank yang dating dari customer. Limbah hasil pencucian yang masih memungkinkan untuk diolah akan dibuang ke WWTP untuk diolah lebih lanjut. Untuk memperoleh data mengenai kadar bahan pengotor pada air limbah PT. Champion Kurnia Djaja Technologies maka digunakan data hasil sampling dari PT. Jababeka Infrastruktur yang dilakukan pada tanggal 4 Desember 2015. Variabel yang di sampling dari air limbah PT. Champion Kurnia Djaja Technologies ini meliputi TDS, TSS, pH, Fe, Zn, H2S, dan COD. Sehingga dari data yang diperoleh ini dapat diasumsikan air limbah buangan WWTP dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies memiliki kadar yang mendekati untuk beberapa variabel uji tadi. Dari data yang diperoleh pada hasil sampling dari PT. Jababeka Manufaktur tadi maka dirancanglah suatu WWTP (Waste Water Treatment Plant) yang menggunakan proses pengolahan secara biologis untuk mereduksi kandungan – kandungan yang masih terdapat pada air limbah olahan tersebut.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Limbah Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 18/1999 Jo.PP 85/1999, pengertian limbah adalah "suatu sisa atau buangan dari suatu usaha dan/atau kegiatan manusia". Limbah adalah bahan yang sudah ataupun belum dipakai namun jika tidak dibuang akan memberikan dampak negatif bagi organisme. Saat ini dunia industri di Indonesia sedang mengalami perkembangan yang pesat, hal ini menyebabkan banyaknya limbah buangan industri akibat proses produksinya yang semakin besar. Akibatnya terjadi penurunan kualitas lingkungan karena buangan limbah dan emisi gas industri yang tak terkendali. Limbah dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelas yaitu :
2.1.1.
Berdasarkan Wujudnya Limbah Cair, yaitu semua jenis limbah dalam fasa cair, wujudnya seperti air
dan mengandung bahan buangan lain yang tersuspensi ataupun larut di dalamnya.
Limbah Padat, Merupakan jenis limbah terbanyak yang terdapat di
lingkungan. Biasanya disebut sebagai sampah.
Limbah Gas, yaitu limbah senyawa kimia dalam wujud gas. Contohnya
karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), Nitrogen oksida (NOx), Sulfur dioksida (SOx), Klorin (Cl2), Amonia (NH3), Metan (CH4).
2.1.2. Berdasarkan Sumber
Limbah Domestik (Limbah Rumah Tangga), yaitu limbah yang berasal dari
perumahan. Pada limbah ini mungkin terkandung mikroba patogen, unsur nitrogen dan fosfor. Kandungan tersebut disebabkan oleh buangan perumahan yang berupa feses, urine, dan air bekas cucian.
Limbah Industri, yaitu limbah yang dihasilkan dari kegiatan produksi
industri. Limbah ini dapat berupa limbah cair ataupun gas emisi. Kandungan dalam
151
152
limbah jenis ini sangat ditentukan oleh bahan-bahan yang digunakan untuk produksi. Contoh kandungan yang biasa ditemukan dalam limbah cair industri adalah nitrogen, sulfida, amoniak, logam berat, mineral, garam terlarut, lemak, dan zat pelarut. Untuk industri, sangat perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut agar tidak menimbulkan polusi pada lingkungan.
Limbah Pertanian, limbah dari pertanian ataupun perkebunan.
Limbah Pertambangan, dari kegiatan tambang.
2.1.3. Berdasarkan Jenis Senyawa
Limbah Orgnaik, yaitu limbah yang penyusunnya merupakan bahan
penyusun organisme (hewan dan tumbuhan) atau limbah yang mengandung senyawa karbon (C) di dalamnya.
Limbah Anorganik, yaitu limbah yang tidak mudah diuraikan oleh aktivitas
mikroorganisme. Namun ada pula limbah anorganik yang memerlukan waktu lama untuk diuraikan.
Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3), yaitu semua bahan dalam
wujud apapun (padat, cair, gas) yang berpotensi dapat merusak lingkungan dan mengganggu kesehatan manusia karena sifat dari senyawa tersebut. Limbah B3 juga biasa dikenal dengan bahan kimia dengan karakteristik yang beragam.
Limbah yang tidak dibuang dapat menimbulkan penyakit, penyakit akibat limbah dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu 1.
:
Penyakit Infektius yaitu penyakit yang disebabkan limbah rumah tangga
yang mengandung mikroorganisme (bakteri, virus, dan parasit) 2.
Penyakit Non-Infektius adalah penyakit yang disebabkan limbah industri
yang mengandung logam berat.
Untuk mencegah dampak negatif tersebut, maka dilakukan penanggulangan lebih lanjut terhadap air limbah dengan melakukan pengolahan terhadapnya. Untuk menanggulangi limbah tersebut harus dilakukan identifikasi terlebih dahulu dengan mengtahui jenis limbah, dampaknya terhadap kesehatan, dan cara pengolahannya,
153
maka dapat dirancang suatu alat untuk pengolahan limbah agar tidak berisiko jika dibuang secara langsung ke lingkungan.
2.2.
Waste Water / Air Limbah Air limbah adalah air buangan yang dikeluarkan dari berbagai sumber
seperti rumah tangga, industri, dan tempat lainnya. Dan secara umum air ini mengandung bahan yang berbahaya bagi kesehatan tubuh manusia ataupun mencemari lingkungan. Air limbah juga dapat dikatakan merupakan campuran cairan dari berbagai sumber seperti perkantoran, komersial, industri, perumahan, dan air lain seperti air permukaan tanah dan air hujan. Limbah buangan PT. Champion Kurnia Djaja Technologies adalah limbah dalam bentuk cair. Limbah cair ini terdiri dari beragam senyawa seperti senyawa organik, anorganik, dan B3. Sehingga limbah buangan dari PT. Champion Kurnia Djaja Technologies perlu diolah lebih lanjut, karena pembuangan secara langsung ke lingkungan dapat menyebabkan penurunan kualitas lingkungan. Kandungan B3 (Bahan Beracun dan Berbahaya) dituntut serendah mungkin pada air limbah industri, karena dalam jumlah yang sedikitpun bahan B3 tetap memiliki potensi yang besar untuk mencemarkan dan merusak lingkungan pembuangannya.
2.3.
Karakteristik Air Limbah Air limbah berasal dari beberapa sumber dan setiap sumber tersebut
memiliki karakteristiknya masing – masing. Dengan mengetahui karakteristik dari air limbah yang akan diolah, maka dapat ditentukan metode/teknik/teknologi pengolahan limbah yang terbaik yang dapat digunakan untuk mengolahnya secara efisien. Karakteristik air limbah dapat dibedakan menjadi :
2.3.1. Karakteristik Fisik Air limbah sebagian besar terdiri dari air dan sebagian kecil material padat dan zat-zat lain. Terutama air limbah domestik berwarna buram dan keruh serta sedikit berbau. Kadang air limbah ini mengandung serpihan kertas, pasir, tanah, suspended solid, logam berat, dan padatan lain yang tak larut.
154
2.3.2. Karakteristik Kimiawi Air limbah ini mengandung campuran dari substansi kimia inorganik (berasal dari air bersih) dan berbagai substansi organik (berasal dari dekomposisi feses, dan sampah-sampah lainnya). Substansi organik dalam air limbah mengandung dua kombinasi, yaitu
:
Kombinasi dari nitrogen (protein, amine,asam amino, urea) Kombinasi yang tidak mengandung nitrogen (lemak, karbohidrat, selulosa, sabun, dll)
2.3.3. Karakteristik Bakteriologis Pada air limbah biasanya pasti terkandung bakteri patogen atau bibit penyakit yaitu organisme bakteri dari grup coli. Air limbah yang mengandung bakteri jika tidak diproses lebih lanjut maka dapat menyebabkan berbagai masalah kesehatan di masyarakat dan lingkungan, seperti
:
- Menjadi media transmisi bagi penyakit contohnya kolera, tifus, dan disentri. - Menjadi medium utama sebagai tempat berkembang biaknya bakteri patogen lainnya. - Menjadi tempat berkembangbiaknya nyamuk, larva nyamuk dapat bertumbuh dengan mudah di air yang kotor.. - Menyebabkan bau busuk dan mengganggu pemandangan. - Menjadi sumber polusi bagi air permukaan, tanah, dan lingkungan. - Mengurangi produktivitas manusia karena dengan adanya air kotor, orang orang menjadi tidak nyaman dalam beraktivitas.
2.4. Pengolahan Air Limbah Tujuan dari proses pengolahan ini adalah menghilangkan bahan tersuspensi dan terapung, menguraikan bahan organik yang biodegradable, menurunkan kadar bakteri patogen. Dengan proses pengolahan maka sifat air limbah yang berbahaya bagi lingkungan dapat dikurangi atau bahkan dihilangkan, sehingga lebih ramah lingkungan.
155
Dari segi penggunaan teknologi untuk pelaksanaanya, pengolahan limbah dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu
:
2.4.1. Pengolahan Air Limbah Alami (Konvensional) Pengolahan secara alami adalah pengolahan air limbah untuk menetralkan zat-zat pencemar sebelum dialirkan ke sungai. Proses alami ini tidak menghabiskan banyak biaya jika dibandingkan dengan pengolahan limbah secara buatan dengan tahapan yang terperinci. Pada proses alami dilakukan proses seperti penghilangan bahan organik pekat dan penghilangan organisme patogen dari air limbah. Pengolahan alami ini baik dilakukan pada daerah tropis karena suhu, kelembaban, dan sinar matahari yang cocok sebagai media pertumbuhan mikroorganisme pengurai. Pada pengolahan air limbah secara alami di Indonesia, seringkali dijumpai suatu konsep pengolahan PALSA (Pengolahan Air Limbah Secara Alami). Kata alami ini didasari oleh proses utamanya yang tidak menggunakan bantuan teknologi yang rumit dan penggunaan bahan kimia, tetapi melakukan reakayasa terhadap proses penguraian limbah yang terjadi di alam dengan memanfaatkan mekanisme yang dilakukan oleh mikroorganisme. Kebanyakan pengolahan limbah secara alami terdiri dari dua tahap yaitu proses fisik dan biologi. Proses fisik ini berfungsi untuk memisahkan air limbah dari padatan pengotor seperti pasir, padatan tersuspensi, dsb agar proses biologinya tidak terganggu. Proses secara biologi sendiri dilakukan agar parameter air limbah seperi COD, BOD, DO, kandungan bakteri coli, logam berat, dsb mampu memenuhi daya/kemampuan lingkungan dimana limbah tersebut akan dibuang terakhir.
2.4.2. Pengolahan Air Limbah Buatan Sesuai namanya, pengolahan air limbah dengan cara ini sudah didesain dan direncanakan terlebih dahulu. Pada pengolahan limbah ini digunakan alat-alat dan teknologi serta bahan kimia untuk mempercepat pengolahan air limbah, sehingga
156
air hasil pengolahan dapat dibuang ataupun digunakan lagi dalam jangka waktu yang cukup cepat. Pada pengolahan air limbah secara buatan dapat digolongkan menjadi dua, yaitu berdasarkan tingkat tahapannya dan menurut karakteristiknya.
a. i.
Berdasarkan Tingkat Perlakuan Preliminary Treatment Pre-Treatment, yaitu pengolahan pendahuluan air limbah sebelum memasuki
instalasi pengolahan limbah dan diolah lebih lanjut di dalamnya. Tujuan dari pengolahan awal ini adalah untuk menghilangkan komponen pengotor air limbah yang mudah dihilangkan seperti padatan besar, minyak, kerikil, pasir, dan bahan lainnya yang mungkin merusak alat pengolahan pada instalasi pengolahan limbah ataupun menyebabkan berubahnya hasil akhir (effluent) dari instalasi pengolahan limbah. Pada tahap awal ini biasa digunakan teknologi screening
ii.
Primary Treatment, Perlakuan ini yaitu pengolahan awal yang ditujukan untuk memisahkan
seluruh zat padat dari air limbah. Metode yang biasa digunakan dapat secara fisika ataupun kimia. Secara fisika dapat dilakukan filtrasi dengan membran, sedimentasi atau pegendapan dengan menggunakan ataupun tidak menggunakan bahan kimia, flotasi atau pengapungan zat terdispersi pada air limbah menggunakan sistem aerator (gelembung udara) yang dimasukkan dari bawah bak flotasi sehingga zat terdispersi tersebut dapat terangkat ke permukaan air. Sedimentasi dengan penggunaan bahan kimia dapat menyebabkan reaksi yang membuat berat jenis dari zat terdispersi menjadi lebih berat dari air sehingga terbentuk sedimen.
iii.
Secondary Treatment, Pelakuan ini yaitu pengolahan lanjutan untuk yang bertujuan untuk
menghilangkan koloid, mengkoagulasikan zat tersuspensi, dan penstabilan zat organik pada air limbah. Contoh kasus pada limbah rumah tangga olahan, yaitu limbah yang dihilangkan kandungan bahan organiknya, nutrisi dari nitrogen, dan
157
fosfor. Pada tahap kedua pengolahan air limbah ini, mikroorganisme terlibat secara langsung untuk melakukan pengolahan. Mikroorganisme yang terlibat terdiri dari tiga jenis yaitu aerobik (menggunakan oksigen), anaerobik (tidak adanya akseptor elektron berupa nitrat, sulfat, ataupun oksigen), dan anoxic (tanpa oksigen). Pada aktivitas mikroorganisme anaerobik, dapat dihasilkan biogas yang dapat diberdayakan lagi.
iv.
Tertiary Treatment, Pelakuan ini yaitu lanjutan dari pengolahan kedua. Dilakukan penghilangan
elemen yang tidak diinginkan seperti nutrisi atau unsur hara pada air limbah (nitrat atau fosfat), SS, COD, logam berat, pestisida, detergen, dsb. Selain itu pada tahap ini dilakukan penambahan klor (klorinasi) untuk menghilangkan/membunuh mikroorganisme pembawa penyakit (patogen). Sehingga effluen dari sebuah instalasi pengolahan limbah dapat digunakan lagi ataupun dibuang ke lingkungan.
Tabel 2.1. Tahapan Dalam Pengolahan Air Limbah Industri[31] Level Pengolahan
Keterangan
Proses
Menyingkirkan padatan yang besar Preliminary
yang memungkinkan untuk merusak
Fisika
alat atau mengacaukan produk akhir (beraksi) dari sistem operasi Menyingkirkan padatan yang
Primary
mengapung atau yang mengendap
Fisika dan
seperti SS (Suspended Solids) dan
Kimia
material organic.
Secondary
Menyingkirkan bahan organic yang
Biologis dan
dapat terbaharui dan SS (Suspended
Kimia
Solids) Tertiary/Advanced
Menyingkirkan bahan sisa SS / DS
Fisika, Kimia,
(Dissolved Solids)
dan Biologi
158
b.
Berdasarkan Karakteristiknya
i.
Proses Secara Fisika Pengolahan secara fisika yaitu pengolahan air limbah dengan memanfaatkan
proses fisika yang biasanya dilakukan sebagai pengolahan awal terhadap air limbah untuk menyingkirkan material tersuspensi dalam ukuran besar, partikel terapung, ataupun material lain yang dapat mengganggu proses pengolahan selanjutnya. Proses secara fisik biasanya terstruktur pada tahapan awal pengolahan air limbah. Pengolahan secara fisik yang biasa digunakan seperti filtrasi, sedimentasi, aerasi, equalisasi, dan screening.
ii.
Pengolahan Secara Kimia Pengolahan secara kimia yaitu pengolahan air limbah dengan penambahan
bahan kimia untuk mengubah karakteristik dari air limbah tersebut sehingga dapat dilakukan pemisahan lebih lanjut ataupun dibuang. Sebagai contoh pH kontrol sebagai pendahuluan sebelum masuk ke pengolahan biologis atau klorinasi untuk mematikan mikroorganisme sebelum pembuangan akhir. Biasanya unit pengolahan secara kimia dioperasikan bersamaan dengan proses secara fisika dan memungkinkan untuk di kombinasikan pula dengan proses biologis. Namun yang sering terjadi pada pengolahan air limbah adalah proses secara fisika-kimia. Karena pemberian bahan kimia tertentu pada air limbah dapat memberikan dampak beracun bagi mikroorganisme pengurai, sehingga penggunaan sistem secara bio-kimia jarang ditemui. Contoh konkrit dari pengolahan secara kimia adalah kontrol pH, koagulasi, presipitasi, dan oksidasi.
iii.
Pengolahan Secara Biologi Pengolahan secara biologis yaitu pengolahan air limbah yang bertujuan untuk
mengurangi atau menyingkirkan materal organik atau anorganik. Dengan memanfaatkan kemampuan dari mikroorganisme untuk berinteraksi dengan material organik ataupun anorganik dalam air limbah, komponen dalam air limbah tersebut di olah atau 'dimakan' oleh mirkoorganisme yang terkait sehingga produk
159
akhir dari reaksi tersebut adalah bahan kimia yang lebih sederhana dan lebih tidak berbahaya. Dengan 'memakan' material yang terkandung dalam air limbah, mikroorganime tersebut juga mempu berkembang/berduplikasi.
Terdapat tiga tipe utama dalam pengolahan secara biologis, yaitu biakan tersuspensi (suspended culture), biakan melekat (attached cultre), dan lagoon/kolam.
A.
Biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan penggunan
mikroorganisme yang dibiakkan secara tersuspensi di dalam suatu reaktor. Reaktor yang digunakan akan menampung lumpur aktif dan mengendap didalamnya sehingga proses pengolahan limbah dapat berlangsung. Lumpur aktif ini kemudian meninggalkan reaktor dan ditampung di klarifier kemudian di alirkan kembali ke unit aerasi agar dapat di recycle. Aplikasi dari metode biakan tersuspensi yaitu seperti lumpur aktif standar/konvensional, oxidation ditch, langkah aeration, ABR (Anaerobic Baffled Reactor), dsb.
Gambar 2.1. Kolam Lumpur Aktif[32]
160
Gambar 2.2. Kolam Lumpur Aktif[32]
Gambar 2.3 Oxidation Ditch
B.
Biakan melekat adalah sistem pengolahan biologi dengan penggunaan
mikroorganisme yang melekat pada lapisan tipis berupa material yang tak bereaksi dengan air limbah (inert) yang dapat ditumbuhi mikroorganisme. Awalnya model biakan melekat ini dikenal dengan nama percolating atau biological filter, dengan menggunakan batuan kecil sebagai medium untuk membantu pertumbuhan mikroorganisme. Namun seiiring berkembangnya teknologi, maka digunakan plastic support sebagai medium pertumbuhan mikroorganisme. Aplikasi dari metode biakan melekat yaitu RBC (Rotating Biological Contractor)
161
Gambar 2.3. RBC (Rotating Biological Contractor) [32]
Gambar 2.4. Media RBC Tipe Pelat Bergelombang yang Belum Terpasang[33]
C.
Lagoon adalah sistem pengolahan air limbah dengan menggunakan
kolam/lagoon. Air limbah akan dialirkan ke suatu kolam yang cukup luas dan mikroorganisme akan berkembang secara alami pada lagoon yang kemudian akan mengolah air limbah tersebut. Namun pada metoda ini, waktu tinggal air limbah di dalam lagoon cukup lama, karena perkembangan mikroorganisme dilakukan secara alami. Aplikasi langsung dari pengolahan jenis ini adalah stablilization pond, pada
162
aplikasi sebuah lagoon dapat diberi suatu unit aerasi untuk mempercepat waktu tinggal suatu air limbah karena, dengan adanya unit aerasi maka perkembangan mikroorganisme dan proses konversi kandungan material pada air limbah menjadi lebih cepat.
Gambar 2.4. Lagoon[32]
Gambar 2.5 Stabilization Pond (kiri : aerobic, tengah : aerobic fakultatif, kanan : anaerobic)[34]
Pengolahan limbah secara biologi harus di kontrol dan dimonitor selalu karena penggunaan mikroorganisme hidup yang mencerna polutan. Mikroorganime ini terkadang mampu teracuni oleh material tertentu ataupun kondisi tertentu dari air limbah seperti material beracun (khlor), kondisi pH, tempratur air limbah, dsb. Tanpa adanya kontrol/monitoring terhadap air limbah yang masuk maka dapat menyebabkan matinya mikroorganisme pengolah limbah tersebut.
163
Mikroorganisme juga memiliki keharusan khusus dalam mencerna komponen pada air limbah, komponen yang dicerna haruslah seimbang kandungannya (balanced diet for microorgaism). Kandungan seperti karbon, sulfur (sulfat), nitrogen, dan fosfor haruslah tersedia dalam air limbah agar perkembangan mikroorganisme tetap terjaga. Sewaktu watu jika terdapat kekurangan komponen tersebut pada air limbah, maka mungkin dilakukan penambahan nutrien seperti urea dan ammonium fosfat.
2.5. Mikroorganisme Dalam Pengolahan Biologi Proses pengolahan air limbah secara biologi dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan kebutuhan oksigen dalam proses penguraiannya.
2.5.1. Aerob Pengolahan secara aerob sangat membutuhkan kandungan oksigen dalam air limbah agar proses dapat berlangsung. Pada proses secara aerob, mikroorganisme akan mengolah kontaminan pada air limbah menjadi komponen yang lebih stabil dan dari proses tersebut maka mikroorganisme dapat berduplikasi sehingga menghasilkan sel baru. Persamaan reaksi yang dihasilkan oleh aktifitas mikroorganisme secara aerob tersebut dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.
+ Mikroba Senyawa organik + O2 ---------> CO2 + H2O + Sel-sel baru + Energi[35]
Dalam mekanisme pengolahan secara aerob ini, mikroorganisme yang terlibat akan mengalami proses metabolisme yang terbagi menjadi proses katabolisme dan anabolisme. Proses anabolisme membutuhkan energi dalam pelaksanaanya,
proses
ini
berperan
pentinga
dalam
proses
duplikasi
mikroorganisme aerob. Sebaliknya proses katabolisme akan menghasilkan energi, proses ini terjadi pada reaksi oksidasi dan respirasi dari mikroorganisme aerob. Proses ini akan mengubah komponen organik dalam air limbah dan berlangsung dalam suatu kelompok protein yang bersifat katalis.
164
Proses metabolisme mikroorganisme aerob secara keseluruhan dapat dituliskan dalam reaksi sebagai berikut :
Oksidasi[35]
Sintesa[35]
Respirasi[35]
Aplikasi dari pengolahan secara aerobik kebanyakan menggunakan metode biakan menempel. Alat yang biasa digunakan seperti RBC (Rotating Biological Contractor). Dalam pelaksanaan pengolahan limbah secara aerob, ada beberapa faktor yang mempengaruhi, yaitu
a.
:
Beban Organik Kandungan senyawa organik dalam air limbah yang akan dihilangkan sangat
berpengaruh pada perkembangan mikroorganisme. Senyawa organik baik untuk perkembangan mikroorganisme, tetapi pada titik/konsentrasi tertentu senyawa organik justru bersifat toksik atau menyebabkan kematian untuk mikroorganisme.
b.
Tempratur Setiap mikroorganisme memiliki tempratur optimum untuk memaksimalkan
proses metabolismenya. Pada mikroorganisme aerob, memiliki tempratur operasi kisaran 41-122 oC, dan tempratur optimum mikroorganisme aerob yaitu pada kisaran 62-65 oC. c.
Keasaman / pH Sama seperti tempratur, mikroorganisme juga membutuhkan tingkat
keasaman yang sesuai di lingkungan hidupnya agar dapat berkembang dan bermetabolisme dengan baik. Secara umum mikroorganisme dapat tumbuh pada pH
165
4-9.5 dengan kondisi optimum pada 6.5-7.5. Dari penelitian yang dilakukan Reynold (1985) dinyatakan bahwa mikroorganisme dapat tumbuh pada pH 6.5-9 dan akan berkembang dengan baik pada pH 7-8.
d.
Kebutuhan Oksigen (DO) Oksigen sangat berperan penting dalam perkembangan dan proses
metabolisme dari mikroorganisme aerob. Pada aplikasi biakan melekat, diketahui bahwa kandungan oksigen harus dijaga pada kada 2-4 mg/L agar mikroorganisme dapat hidup.
e.
Logam Berat Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, Zn, Li, dan Pb akan bersifat toksik bagi
mikroorganisme aerob walaupun dalam konsentrasi rendah. Sifat ini disebut daya oligodinamik.
f.
Beban Hidrolis Beban hidrolis menyatakan volume air limbah yang dapat dibuang per satuan
waktu per satuan luas permukaan media. Beban yang terlalu tinggi
dapat
menyebabkan terkelupasnya lapisan biofilm pada media.
2.5.2. Anaerob Pengolahan air limbah secara anaerob yaitu pengolahan air limbah tanpa memerlukan oksigen dalam prosesnya. Proses metabolisme mikroorganisme anaerob tidak memerlukan oksigen. Pada proses anaerobik, dibutuhkan reaktor yang berukuran besar yang dilengkapi dengan pengaduk/pencampur, alat pemanas, pengumpul gas, penambah lumpur, dan aliran keluaran untuk supernatan. Pada pengolahan secara anaerob dapat digunakan sistem satu tanki ataupun sistem dua tanki. Beberapa/kumpulan mikroorganisme terlibat dalam proses pengolahan secara anaerobik untuk mengubah senyawa organik menjadi senyawa lain yang lebih sederhana, dalam pengolahan anaerobik menimbulkan produk akhir berupa
166
gas metan. Dari keseluruhan mekanisme yang terjadi pada pengolahan anaerobik, reaksi keseluruhannya dapat digambarkan sebagai berikut.
Senyawa Organik -------> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S[35]
Dalam kurun waktu dekat ini proses pengolahan air limbah secara anaerobik lebih sering digunakan sebagai alternatif pengolahan dibandingkan sistem aerobik. Hal ini disebabkan karena
:
a.
Sistem secara anaerobik mampu mengolah air limbah yang kuat,
b.
Proses anaerobik mengkonsumsi lebih sedikit energy
c.
Lebih sedikit dalam hal produksi lumpur, sehingga
d.
Biaya oprasionalnya pun lebih rendah daripada sistem aerob
Mikroorganisme anaerob yang melakukan pengolahan terdiri dari empat kelompok, diantaranya adalah i.
:
Kelompok Hidrolitik
Mikroorganisme / bakteri jenis ini berperan dalam memecah molekul kompleks dari senyawa organik pada air limbah. Senyawa yang dipecah seperi protein, selulosa, lignin, dan lemak. Senyawa tadi dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana dan terlarut dalam air seperti asam amino, glukosa, asam lemak, dan gliserol. Proses penyederhanaan senyawa atau hidrolisis ini memakan waktu yang sangat lambat, namun dapat dipercepat dengan bantuan katalis berupa enzim ekstra seluler seperti sellulase, protease, dan lipase. Contoh reaksi hidrolisis
:
(C6H10O5)n (s) + n H2O (l) -------> n C6H12O6
ii.
Kelompok Asidogenik Fermentatif
Kelompok bakteri asidogenik (asam) ini akan mengubah gula, asam amino, asam lemak menjadi asam organik (asetat, lactik, butirik), alkohol, keton, asetat, CO2, dan H2. Hasil dari proses fermentasi ini bervariasi dan dipengaruhi oleh jenis bakteri, pH, tempratur, dan potensial redoks
167
Contoh reaksi asidogenik
:
n(C6H12O6) -------> 2n(C2H5OH) + 2n CO2 (g) + kalor
2n(C2H5OH) (aq) + n CO2 (g) -------> 2n (CH3COOH) (aq) + n CH4
iii.
Kelompok Asetogenik
Bakteri asetogenik adalah bakteri yang menghasilkan asetat dan gas H2 dari proses metabolismenya. Bakteri ini akan mengubah asam lemak dan alkohol mejadi asetat, hidrogen, dan karbon dioksida. Produk tadi akan digunakan oleh bakteri metanogenesis yang pada akhirnya akan menghasilkan gas metan. Bakteri ini perlu dimonitoring kondisinya karena agar mampu bermetabolisme terus menerus, maka bakteri ini membutuhkan ikatan hidrogen yang lemah. Contoh reaksi dari asam lemak dan alkohol yang terjadi yaitu seperti
:
CH3CH2OH + CO2 -------> CH3COOH + 2H2[35] Etanol
Asam Asetat
CH3CH2COOH + 2H2O -------> CH3COOH + CO2 + 3H2[35] Asam Propionat
Asam Asetat
CH3CH2CH2COOH + 2H2O -------> 2CH3COOH + 2H2[35] Asam Butirat
iv.
Asam Asetat
Kelompok Metanogenesis
Bakteri metanogen dapat tumbuh secara alami di alam atau di dalam organ pencernaan hewan herbivora. Bakteri ini tumbuh dengan lambat yaitu selama 3 hari pada suhu 35 oC dan 50 hari pada suhu 10 oC. Metanogen terdiri dari beberapa kelompok/jenis yaitu jenis gram positif dan gram negatif.
Bakteri metanogen digolongkan menjadi dua kategori berdasarkan proses metabolismenya, yaitu
:
168
A.
Bakteri metanogen hidrogenotropik, kategori ini menggunakan hidrogen
dan karbon dioksida untuk metabolismenya dalam membentuk gas metan. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
CO2 + 4H2 -----> CH4 + 2H2O[35] Reduksi karbon dioksida oleh hidrogen
Bakteri kategori ini akan membantu bakteri asetogenesis untuk menjaga tekanan parsial hidrogen agar tetap rendah, sehingga bakteri asetogenesis dapat bermetabolisme dengan baik.
B.
Bakteri metanogen asetotropik/asetoklastik (penghilang asetat). Metanogen
kategori ini menggunakan asetat dalam metabolismenya dengan reaksi sebagai berikut
:
CH3COOH --- CH4 + CO2[35] Konversi asetat
Bakteri asetotropik ini tumbuh jauh lebih lambat daripada bakteri asetogenesis. Gas metan yang dihasilkan oleh bakteri metanogenesis ini didominasi oleh konversi asetat oleh asetotropik yaitu 2/3 total gas metan akhir, sedangkan 1/3 bagian lagi dihasilkan dari reduksi karbon dioksida oleh hidrogen.
2.6. Instrumen Dalam WWTP Alat – alat yang digunakan untuk pelaksanaan proses waste water treatment antara lain,
2.6.1. Interceptor Instrumen pertama dalam pengolahan air limbah pada wastewater treatment plant adalah interceptor. Alat ini berfungsi untuk memisahkan komponen pengotor berupa padatan dan komponen lemak pada air limbah berdasarkan spesific gravity
169
yang dimiliki oleh komponen tersebut. Interceptor hanya memanfaatkan gaya gravitasi sehingga komponen pada air limbah yang masuk akan terpisah dengan sendirinya. Air limbah yang masuk biasanya akan terpisah dalam tiga lapisan, yaitu lapisan atas yang tersusun dari kumpulan minyak limbah, lapisan tengah yang tersusun oleh air, dan lapisan bawah yang terdiri dari padatan. Lapisan tengah / air akan dialirkan menggunakan pompa untuk diolah lebih lanjut. Pipa digunakan untuk mengambil fasa air dari interceptor melalui manhole di bagian atas unit tersebut.
Gambar 2.6. Grease Interceptor
Fungsi dari pemisahan yang dilakukan dari interceptor adalah untuk mengurangi padatan ataupun minyak (grease) yang akan memberikan resiko yang cukup tinggi jika memasuki tahap pengolahan selanjutnya karena bahan padat pada aliran dapat menyebabkan penyumbatan aliran pipa dan minyak berlebih juga mampu memperberat kerja dari unit pengolahan selanjutnya. Interceptor dapat dibedakan menjadi dua jenis tergantung dari kapasitas dan tampat instalasinya, yaitu
:
Hydromechanical Grease Interceptors (HGI) Tipe interseptor ini merupakan unit yang kecil dan biasanya di pasang secara
indoor, bisa di bawah tanah atau dibawah washtafel. Tipe ini biasanya digunakan untuk mengolah limbah rumah tangga, seperti air bekas mencuci ataupun air limbah dari dapur lainnya. HGI memiliki keunggulan yaitu memiliki struktur yang
170
kompak, memiliki baffle, alirannya dipengaruhi oleh tekanan (dipengaruhi pompa), dan memiliki ventilasi untuk mempercepat pemisahannya.
Gambar 2.7. Hydromechanical Grease Interceptor[36]
Gravity Grease Interceptor (GGI) Tipe interseptor ini sudah lebih dahulu dirancang/diperhitungkan, dan
memiliki spesifikasi yang mendukung agar cocok ditempatkan di luar (outdoor), tipe ini ditempatkan di luar karena ukurannya yang besar juga. Unit ini biasa digunakan untuk melakukan perlakuan awal (primary treatment) pada air limbah dengan volume yang banyak. Alat ini terdiri dari beberapa kompartmen yang terseusun secara seri sehingga pengolahannya lebih baik. Unit ini lebih mudah dalam
perawatannya
(maintenance),
lebih
sering
digunakan
perusahaan/industri dalam melakukan pengolahan limbah.
Gambar 2.8. Gravity Grease Interceptor[36]
untuk
171
2.6.2. Clarifier Tanki clarifier memiliki fungsi utama untuk melakukan primary treatment dengan proses clarification dan thickening. Umpan berupa air limbah masuk kemudian mengalami pengolahan secara fisika dan kimia. Secara fisika, air limbah mengalami sedimentasi. Secara kimia, pengolahan dilakukan dengan bantuan bahan kimia untuk melakukan proses koagulasi dan flokulasi agar bahan padatan yang tersuspensi dapat di endapkan. Ada dua jenis clarifier yang memiliki fungsi dan susunan yang berbeda, yaitu primary dan secondary clarifier a.
Primary Clarifier Jenis ini juga dikenal dengan nama bridge-supported clarifier. Jenis ini
digunakan untuk primary treatment. Air limbah akan diolah dengan memanfaatkan gaya gravitasi, material yang mudah mengambang dan mudah mengendap akan dipisahkan. Terdapat dua jenis clarifier untuk pengolahan primary yaitu circular dan rectangular. Pada clarifier tank terdapat beberapa zona, yaitu :
a.
The Influent Zone Influen akan memasuki clarifier dari bagian belakang tanki pada jenis
rectangular clarifier atau melalui bagian tengah tanki pada jenis circular tank. Zona ini dilengkapi dengan baffle. Untuk jenis circular tank, baffle yang digunakan bertipe colar-type (menyerupai kerah) yang berfungsi untuk mengarahkan air menuju ke bagian bawah tanki saat memasuki tanki. Sedangkan pada jenis rectangular clarifier, digunakan dinding yang berlubang untuk menyebar air yang melintas sehingga merata ke seluruh bagian clarifier tank. Dengan adanya baffle maka fenomena short-circuting dapat dihindari, karena fenomena ini akan menyebabkan waktu detensi yang kecil dari air limbah sehingga padatan belum sempurna terpisah dan dapat terbawa keluar dari clarifier.
b.
The Settling Zone Zona ini menggunakan hampir seluruh dari bagian tanki clarifier. Tanki
clarifier memiliki kedalaman sekitar 8-12 ft dengan surface loading rate sekitar
172
800-1400 gdp/sq ft.Pada zona ini kecepatan air mengalir akan berkurang dan waktu tinggalnya sekitar 2 jam. Dengan kecepatan air yang berkurang maka lumpur ataupun padatan tersuspensi dapat mengendap pada bagian bawah tangki. Terkadang dihadapi beberapa masalah seperti laju aliran masuk influen yang terus mengalir deras sehingga laju aliran di dalam tangki menjadi bertambah, hal ini menyebabkan waktu detensi yang kecil dari influen sehingga pemisahan kurang sempurna. Kecepatan air yang kecil diharapkan agar laju air ke permukaan menjadi kecil sehingga meminimalisir terbawanya padatan ke atas.
c.
The Skimming Zone Merupakan bagian permukaan tangki. Padatan ataupun minyak yang
memiliki berat jenis yang kurang dari 1 akan mengapung ke permukaan. Pada zona ini, material mengapung tersebut akan disapu atau disisihkan oleh skimmer arm. Hal ini terjadi pada jenis circular tank, sedangkan pada jenis rectangular tank, sebuah rantai akan berputar untuk mensirkulasi air pada tanki sehingga perputaran tersebut akan mengangkat material terapung tersebut ke permukaan. Material tersebut disimpan didalam grease or scum hopper.
d.
The Effluent Zone Pada zona ini, air limbah akan keluar dan menuju ke pengolahan selanjutnya.
Pada jenis rectangular clarifier, air akan keluar melalui sisi yang berlawanan dari zona influen. Sedangkan pada jenis circular clarifier, air akan keluar melalui tepian dari kolam. Dari kedua bagian tangki tersebut air limbah akan dikumpulkan oleh the effluent launder dan dialirkan menuju pipa efluen. Pada jenins circular clarifier, sebuah bendungan kecil terpasang di sisi kolam clarifier agar air dapat keluar secara merata dari clarifier. Untuk jenis bendungan, biasa digunakan jenis V-notch untuk jenis circular clarifier, jenis bendungan ini akan membantu air keluar dari clarifier dengan meminialisir kecepatan air di sekitar effluent launder. Bendungan juga harus dijaga tetap bersih sehingga tidak terjadi penyumbatan dan dapat menyebabkan short-circuiting.
173
e.
The Sludge Zone Zona ini merupakan area semua lumpur dikumpulkan. Sludge rake akan
mendorong lumpur menuju salah satu ujung atau tengah dari clarifier sehingga lumpur dapat dipompa keluar. Pada sebuah alat clarifier modern akan dilengkapi dengan alat indicator torque yang berfungsi untuk pengaman jika gaya yang dibutuhkan terlalu besar untuk menggerakkan sludge rake (mungkin ada padatan besar yang terbawa dan menahan rake). Jika gaya yang dibutuhkan terlalu besar maka alat ini akan dimatikan untuk mencegah kerusakan. Masalah utama pada zona ini adalah tidak meratanya sapuan lumpur yang menyebabkan tidak semua lumpur keluar dari clarifier, hal ini dapat menyebabkan bau yang menyengat karena lumpur yang membusuk.
Gambar 2.9. Circular Clarifier
174
Gambar 2.10. Rectangular Clarifier[37]
b.
Secondary Clarifier Terdapat sedikit perbedaan pada alat secondary clarifier dibandingkan
dengan primary clarifier. Umpan masukan influen secondary clarifier merupakan air limbah yang sudah diolah secara biologis pada tahap sebelumnya dan mengandung sedikit mikroorganisme yang terbawa dari unit sebelumnya. Sama seperti primary clarifier, influen akan memasuki alat dan akan diperlambat laju airnya sehingga terjadi proses sedimentasi baik secara fisika ataupun kimia. Sama seperti primary clarifier, secondary clarifier juga dilengkapi dengan baffle, bendungan, dan skimmer arm untuk membersihkan minyak dari permukaan. Hanya saja pada secondary clarifier lumpur keluaran unit ini memiliki kandungan padatan yang lebih rendah dibandingkan dengan primary clarifier.
175
Gambar 2.11. Secondary Clarifier
2.6.3. Biodigester Biodigester merupakan alat pengolahan air limbah secara biologis. Alat ini beroperasi secara anaerobik dan akan menangkap gas metan yang dihasilkan oleh pengolahan secara biologis. Pengolahan menggunakan biodigester dapat dioperasikan secara batch ataupun kontinu. Biodigester juga dilengkapi dengan dome yang berfungsi untuk menampung gas metan sebelum dialirkan keluar dari alat. Biodigester beroperasi pada suhu lingkungan biasa.
2.6.4. Anaerobic Baffled Reactor ABR (Anaerobic Baffled Reactor) merupakan sebuah reaktor pengolahan air limbah secara biologis. Pengolahan biologis yang terjadi yaitu secara anaerobik atau dalam kondisi tanpa adanya kandungan oksigen. ABR merupakan sebuah reaktor pengolahan air limbah biasa dengan sedikit modifikasi berupa penambahan baffle. Penggunaan baffle pada ABR bertujuan untuk memaksimalkan kontak antara air limbah dengan mikroorganisme yang terdapat dalam ABR. Baffle pada ABR terdapat dua jenis yaitu baffle yang begantung dan baffle yang berdiri. Kedua baffle ini di susun secara seri dan bergantian agar aliran air limbah yang terjadi pada ABR menjadi aliran turun kemudian naik dan terjadi terus secara bergantian.
176
Pada ABR, setiap kompartmen terdiri dari satu aliran menurun dan satu aliran naik. Pada setiap kompartmen, terdapat lapisan padatan yang mengendap di bawah aliran naik, sehingga setiap air limbah yang melewati kompartmen tersebut akan terkontak dengan kumpulan padatan yang merupakan tempat berkembangnya mikroorganisme.
Gambar 2.12. Anaerobic Baffled Reactor [38]
Dari beberapa penelitian tentang ABR diketahui bahwa alat ini memiliki kemampuan untuk mengolah air limbah dengan kandungan bahan organik yang tinggi, dan mampu menyingkirkan COD (Chemical Oxygen Demand) dalam jumlah besar. Namun alat ini tidak memiliki kemampuan untuk menghilangkan kandungan nitrogen, fosfor, dan bakteri patogen jika dibandingkan dengan alat pengolah limbah lainnya. Seiring berjalannya waktu, mulai bermunculan modifikasi pada ABR yang didasari dari tingkat kesulitan pengolahan air limbah dengan kandungan padatan dan bahan organik yang tinggi. Beberapa modifikasi yang muncul seperti [39]: A.
Penambahan packing pada bagian atas ruangan aliran naik untuk mencegah padatan terbawa oleh aliran.
B.
Setiap baffle di modifikasi dengan tiap ujung yang miring untuk mengarahkan aliran di dalam kompartmen.
177
Gambar 2.13. ABR dengan modifikasi baffle[39]
C.
Dalam beberapa kasus, ruangan pertama dalam ABR diperbesar untuk meningkatkan kemampuan alat dalam mengolah air limbah dengan kandungan padatan yang tinggi (diberi settling chamber)
Gambar 2.14. ABR Modifikasi Settling Chamber [14]
D.
Untuk stabilitas alat, diberi juga ruang gas yang terpisah agar pengukuran kandungan gas pada ruangan mudah dikontrol.
Salah satu kemampuan ABR lagi yaitu kemampuan untuk memisahkan proses acidogensis dan metanogenesis secara horisontal di setiap kompartmennya. Hal ini memungkinkan sebuah ABR memiliki sistem dua fasa tanpa perlu dikontrol
178
dan di beri biaya tambahan. Dengan adanya sistem dua fasa ini maka dapat meningkatkan aktifitas dari acidogenik dan methanogenik sehingga pengolahan menjadi lebih baik [39]. Fasa yang pertama, bagian awal dari kompartmen ABR merupakan zona pengasaman, yaitu zona yang memproduksi asam dengan bantuan mikroorganisme acidogenesis. Perkembangan mikroorganisme pada zona ini sangat cepat dan pH pada kompartmen ini merupakan pH asam. Semakin ke belakang, terjadi perubahan kondisi lingkungan kompartmen ABR, dimana terjadi perkembangan yang lambat dari mikroorganisme pengolah. pH pada zona ini juga lebih tinggi [39]. Sebelum digunakan secara normal, sebuah ABR harus di start-up terlebih dahulu. Tujuan dari start-up adalah untuk mengembangkan populasi dari mikroorganisme yang tepat untuk mengolah air limbah. Dari beberapa percobaan yang dilakukan, sangat disarankan jika laju masuk saat tahap start-up tidak terlalu tinggi, sehingga laju pertumbuhan mikroorganisme yang lambat seperti metanogenesis tidak terganggu, dan laju naik dari gas dan cairan tidak terlalu tinggi. Untuk mencegah overload dan mendorong terjadinya start-up, ABR dapat diberi activated sludge dengan kandungan mikroorganisme yang sesuai [39].
Gambar 2.15. Aliran Pada ABR [40]
Pada gambar, merupakan contoh ABR yang beroperasi. W merupakan wasterwater input, B merupakan alur biogas yang dihasilkan, E merupakan aliran efluen keluaran proses.
179
2.6.5. Anaerobic Filter Anaerobic filter merupakan alat pengolahan limbah secara biologis yang bekerja dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen). Alat ini dilengkapi dengan material berupa support filter sebagai tempat berkembangnya mikroorganisme. Alat ini dioperasikan dengan aliran vertikal turun dan naik sama seperti ABR. Material yang digunakan sebagai unggun tetap pada alat ini sangat beragam, dapat digunakan material alami ataupun buatan. Contoh material alami yang biasa digunakan adalah batuan granit, kerikil halus, kerang, batu bata. Bahan buatan yang biasa digunakan seperti lembaran PVC, kaca, rachig ring, niddle-punch polyester, dll. Dalam
anaerobic
filter
digunakan
biomassa
sebagai
kumpulan
mikroorganisme pengolah. 60% dari biomassa ini berupa lumpur yang terakumulasi dalam pori filter. Penghilangan kandungan bahan organik pada air limbah dilakukan oleh mikroorganisme yang terkandung dalam biomassa tersebut. Biomassa dalam anaerobic filter terpasang pada lapisan tipis dari bahan filter alat ini. Senyawa organik yang larut dalam air limbah akan melewati material filter yang mengandung biomassa dan terolah menjadi produk yaitu gas metan.
Gambar 2.16. Anaerobic Filter [41]
2.6.6. UV Light Treatment UV Light Treatment digunakan untuk proses desinfeksi pada air limbah. Desinfeksi merupakan pengolahan terpenting bagi air limbah sebelum di buang ke
180
lingkungan. Proses desinfeksi akan menghancurkan/membunuh bakteri patogen pada air limbah, bakteri ini akan sangat berbahaya jika terbawa dan dilepas ke lingkungan karena membawa bibit penyakit dan dapat mencemari lingkungan. UV Light akan mentransfer energi elektromagnetik dari mercury arc lamp menuju material genetik bakteri seperti DNA dan RNA. Saat radiasi UV menembus dinding sel suatu organisme maka sel tersebut kehilangan kemampuan untuk bereproduksi. Pada pengoperasiannya dibutuhkan mercury arc lamp, reactor, dan pemberat. Panjang gelombang optimal untuk menginaktifkan mikroorganisme secara efektif yaitu pada kisaran 250-270 nm. Intensitas radiasi yang dipancarkan lampu akan menghilang seiring bertambahnya jarak dari lampur terhadap mikroorganisme. Low-pressure lamp UV memancarkan 253.7 nm panajng gelombang cahayanya. Dan dengan pancaran tersebut, dinding lampu akan berada pada tempratur kisaran 95-122 oF yaitu 35-50 oC[42].
Efektif atau tidaknya dari UV Light Treatment ini dipengaruhi oleh A.
Karakteristik air limbah (konsentrasi koloid atau TSS)
B.
Intensitas radiasi UV
C.
Waktu paparan radiasi pada mikroorganisme
D.
Dan konfigurasi reaktor
Gambar 2.17. UV Light Tratment (a) Horizontal, (b) Vertical [42]
:
BAB III PELAKSANAAN TUGAS KHUSUS
Selama periode kerja praktek di PT. Champion kurnia djaja technologies, terdapat beberapa masalah yang dihadapi perusahaan terutama masalah pengolahan limbah hasil produksi. Limbah influen tersebut mengandung nilai COD hasil uji Laboratorium yang memiliki nilai kadar uji (1042 ppm) yang berada diatas syarat minimal baku mutu yaitu 800 ppm (mg/l). Selain nilai COD limbah yang tinggi, terdapat masalah kelebihannya ion seng (Zn2+) yang tinggi dan kadar ion besi (Fe2+) yang perlu dihilangkan agar tidak merusak ekosistem lingkungan sekitar. Rangkaian tugas khusus yang diberikan oleh pembimbing lapangan yang akan dibahas pada laporan tugas khusus ini adalah melakukan perancangan mengenai hierarki penyusunan proses pengolahan limbah cair melalui WWTP dengan penambahan pengolahan secara biologis. Proses pengolahan limbah akan diawali oleh pre-treatment, primary treatment, yang kemudian diakhiri secondary treatment sebelum effluen dibuang ke lingkungan.
3.1. Perancangan sistematika penyusunan proses pengolahan limbah cair pada WWTP (Waste Water Treatment Plant) secara biologis Sistematika perancangan metode pengolahan limbah WWTP termodifikasi dengan sistem pengolahan biologis dikerjakan berdasarkan bahan material yang dikaji dari berbagai referensi. Referensi yang dipakai berasal dari berbagai ensiklopedi rancangan desain seperti Kiely Chapter 12, Perry Chapter 25, serta berbagai hasil penelitian yang membahas seputar Anaerobic Digestion. Proses penyusunan rancangan pengolahan limbah mengikuti kaidah rancangan Unit process in munipicial wastewater treatment. Metode perancangan limbah diawali dari perawatan limbah cair secara fisika maupun kimia (jika dibutuhkan) pada proses pretreatment, primary treatment, secondary treatment, dan advanced (tertiary treatment).
181
182
Secara umum, perusahaan PT. Champion Kurnia Djaja technologies yang beralamat di Jalan Jababeka Raya telah memiliki sistem pengolahan limbah WWTP berkapasitas 5000 L yang dilakukan melalui primary dan advanced treatment. Karena masalah terhadap karakteristik limbah cair yang masih terpolusi dengan nilai COD tinggi, maka akan dilakukan metode perancangan secara biologis melalui anaerobik digestion agar mampu menekan nilai COD signifikan. Berikut adalah urutan proses pengolahan limbah cair industri yang dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Skema proses perancangan WWTP yang baik
Sebagai data pembanding agar dapat merancang suatu proses pengolahan limbah yang memilki nilai COD yang fluktuatif (antara 1040-1600 ppm), maka diperlukan sampling terhadap limbah effluen hasil keluaran WWTP agar memperoleh faktor apa saja yang dapat mempengaruhi naiknya nilai COD yang berbahaya terhadap kualitas limbah. Sistem pengolahan secondary treatment secara biologis dikaji pada sistem secara anaerobik, yakni bakteri yang pada kondisi tanpa oksigen mengkonsumsi senyawa organik dan mengkonversinya menghasilkan CH4. Sistem pengolahan secondary treatment juga dikaji pada kondisi aerobik, dengan
183
menggunakan kontak langsung dengan oksigen (O2) dalam mengolah komponen organik limbah dengan RBC (Rotating Biological Contactor). Keputusan pemilihan sistem proses terbaik didasarkan pada aspek biaya investasi pengolahan dan karakteristik bahaya limbah cair yang dihasilkan. Proses pengerjaan tugas akan diasumsikan pada keluaran limbah effluen yang diijinkan oleh Jababeka plant dengan kadar COD effluen 800 ppm (mg/l) dan proses biodegradasi mikroba dilakukan secara anaerobik digestion. Parameter lainnya yang diketahui adalah laju volumetrik (Q) 474,5455 m3/hari, volum rata-rata limbah cair yang dibuang ke WWTP adalah 2000 L, fraksi rata-rata bahan biodegradable organik yang terkonversi 0,85 (85%), kadar gas metana (CH4) yang dihasilkan dari proses digesi aerob adalah 40% dengan asumsi jumlah populasi biakan awal mikroba adalah 5000 unit. Bakteri yang dipakai mengikuti kinetika pertumbuhan biner, yakni setiap satu sel akan membelah setiap 20 menit- 1 jam sekali. Data tersebut digunakan untuk menentukan pengaruh kondisi proses anaerobik digestion dalam menentukan batas nilai COD influen maksimal yang dapat dikonversi menjadi biomassa lebih sederhana dan gas karbon dioksida (CO2) berjalan dengan baik atau tidak dengan batas hingga COD effluen 800
mg l
.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengaruh proses aerobik digestion pada rancangan secondary treatment pada WWTP Proses pengolahan limbah secara aerobik digestion adalah proses penguraian bakteri yang terjadi dengan adanya kandungan kontak dengan oksigen (O2). Dalam kondisi aerob, bakteri jenis ini dapat secara cepat mengonsumsi bahan organik dan mengonversikannya dalam gas CO2. Proses aerobik dilakukan dengan proses lumpur aktif (active sludge process). Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mengurangi kandungan padatan TSS limbah pada proses pengolahan. Proses penguraian bakteri secara aerobik juga dapat menciptakan senyawa kimia yang lebih stabil dengan kadar volatilitas yang menurun. Berdasarkan jenis secondary treatmentnya, proses aerobik digestion termasuk dalam sistem attached growth system. Pada gambar di bawah akan dijelaskan proses transformasi biokimia dalam anaerobic digestion. Prosesnya diawali dari menghidrolisis dan mengkonversi POM menghasilkan bahan organik yang terlarut dan biodegradabel, melepaskan beberapa nutrisi seperti NH3 (ammonia) dan fosfat (PO4). Bahan organik yang terlarut kemudian dikonversi dalam karbon dioksida, air, dan biomassa aktif melalui aktivitas bakteri heterotrof. Biomassa yang aktif, dengan seiring berjalannya waktu mulai membusuk dengan pembentukan karbon dioksida dan air bersama biomassa non aktif. Sedangkan kadar material non organik dalam limbah effluen tidak terpengaruh oleh proses ini dan menjadi bagian dalam padatan yang tidak terurai (Particulate Organic Matter).
184
185
Gambar 4.1 Diagram proses penguraian material POM biodegradabel secara aerobic digestion oleh mikroba.[43]
Berdasarkan pertimbangan analisa terhadap proses WWTP sebagai unit pengolahan limbah cair yang mungkin dilakukan dengan aerobik digestion, terdapat kelemahan yang memungkinkan tidak digunakannya sistem ini sebagai metode pengolahan limbah cair. Biaya operasi yang dibutuhkan pada proses ini akan menjadi sangat besar karena diperlukan daya energi yang dipakai oleh pompa, blower, dan motor untuk menambahkan oksigen kedalam proses. Proses aerobik digestion juga akan sangat bergantung pada suhu yang umumnya bekerja pada kondisi suhu termofilik (41-122°C), dengan kondisi suhu operasi rata-rata bakteri berkisar pada rentang 62-65°C. Berbagai kelemahan lain dari proses aerobik digestion dalam proses secondary treatment sesuai WEF (1991) adalah: 1. Performa kerja menurun pada cuaca dingin 2. Tidak ada kondisi gas bebas yang lepas, yang menghambat penurunan nilai COD limbah, seperti metana. 3. Sulit dalam proses pengeringan lumpur (sludge).
186
Dalam operasi aerobik, proses yang paling umum dipakai adalah proses lumpur aktif dan aeratedlagoon, atau trickling filter, dan RBC (rotating biological contactor).[28] Berdasarkan data eksperimen, diperoleh bahwa kadar padatan volatil yang hilang dalam proses aerobik digestion adalah sekitar 40 persen, dengan padatan volatil hilang dalam reduksi anaerobik digestion adalah 60 persen.[44] Hal tersebut membuktikan bahwa proses anaerobik lebih baik dalam menurunkan kadar COD limbah dibandingkan proses aerobik pada proses pengolahan biologis.
4.2. Pengaruh proses anaerobik digestion pada rancangan WWTP Proses anaerobik digestion adalah suatu proses pengolahan senyawa organik yang terlibat dalam manajemen limbah umum. Proses anaerobik digestion dijalankan berdasarkan hasil dari berbagai reaksi kimia dan biokimia. Reaksi terjadi dalam konteks ekosistem kompleks yang melibatkan berbagai bakteri, dengan setiap jenisnya memilki tipe dan biotransformasi yang sangat diperlukan. [45] Proses Anaerobic digestion juga dapat diaplikasikan dalam konservasi sumber daya, produksi biogas dan berbagai produk dengan manfaat lainnya terhadap perlindungan lingkungan dari bahaya limbah cair maupun buangan lainnya. Proses anaerobic digestion oleh berbagai jenis bakteri anaerobik seperti bakteri Methanobacteriumsp.mampu menghilangkan kandungan polutan organik dari limbah cair buangan secara efektif dengan sistem perawatan secara anaerobik. Proses anaerobik juga menghasilkan biogas yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku energi yang bermanfaat. Biaya operasional proses ini juga murah karena metode ini sangat tidak bergantung pada pasokan listrik dan sumber energi lainnya. Prinsip anaerobik digestion untuk limbah cair buangan tipe lumpur primer juga dapat dilakukan untuk menghilangkan kadar komponen organik yang tinggi. Berikut adalah berbagai keuntungan yang diperoleh dalam pengolahan limbah cair secara anaerobik sesuai WEF (1991) yaitu: 1. Terproduksinya gas metana dalam proses (CH4) yang dapat dilepaskan. 2. Mampu mengurangi jumlah volume lumpur (fasa endapan terlarut dalam interceptor) hingga 30-50% 3. Endapan yang dihasilkan bebas bau dan lebih aman
187
4. Jenis bakteri yang umum dipakai pada kondisi anaerobik bebas patogen. Proses anaerobic digestion juga memilki beberapa keuntungan lainnya karena dapat menggunakan CO2 sebagai aseptor elektron.[46] Penggunaan ini dapat menganti peran oksigen, yang justru mampu meningkatkan biaya perawatan WWTPnya. Peningkatan biaya perawatan disebabkan karena sistem WWTP yang memerlukan aerator untuk menyuplai oksigen dalam limbah cair inffluen. Anaerobic digestion juga mampu menghasilkan jumlah lumpur stabil lebih sedikit karena perolehan energi dari knerja mikroba anaerobik yang cukup rendah dari mikroba tipe aerobik lain. Anaerobic digestion juga menghasilkan jenis gas yang sangat bermanfaat sebagai produk akhir, yakni CH4. Anaerobic digestion juga turut menghasilkan jumlah lumpur endapan yang jauh lebih sedikit hingga 3 sampai 20 kali dari Aerobik process. Hal ini dapat dibuktikan dari jumlah sel yang dihasilkan tiap m3 ton COD yang diuraikan adalah 20-150 kg, diandingkan dengan melalui proses aerobik hingga 400-600 kg. Dari berbagai keuntungan perancangan dengan anaerobik digestion, proses rancangan pengolahan biologis secara anaerobik digestion mampu menghasilkan biogas yang mewakili 90 persen kebutuhan energi. Biogas yang dihasilkan memiliki nilai kalori sekitar 9000
𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑚3
, yang dapat dibakar untuk menyediakan
panas bagi digester atau menghasilkan energi listrik melalui generator set (genset). Pada masa kini, biogas juga sering dieksploitasi sebagai sumber energi yang murah. Banyak pabrik berskala kecil yang beroperasi menghasilkan panas dan cahaya yang dapat dikonversikan sebagai energi listrik pabrik.[47] Perolehan biogas yang dihasilkan juga dapat ditingkatkan dengan perawatan kembali bosolid secara mekanis (tekanan), termal, atau kimia. Dengan proses pemanfaatan jenis aseptor elektron melalui aktivitas mikroorganisme anaerob, ada pelestarian aktivitas mikroorganisme, bahkan jika digester belum diberi maka untuk jangka waktu yang lama. Metode ini dikenal dengan preservation methods. Metode preservation diawali dengan pengambilan biomassa yang dihasilkan dari seluruh bioreaktor dan disimpan pada suhu 4°C dalam botol dengan injeksi N2:CO2 sebanyak 7:3 untuk mempertahankan volum. Biomassa kemudian diuji pada kondisi kering dan basah untuk menciptakan adaptasi bakteri anaerob.
188
Biomassa dengan komsentrasi VSS (Volatil Suspended Solid) sebesar 200 hingga 500
𝑚𝑔 𝐿
disentrifugasi selama 10 menit untuk memekatkan kadar VSS hingga 3
sampai 7,5 g VSS/L sebelum dipekatkan kembali hingga 2 sampai 30 gram VSS/L sebelum dimasukan lagi kedalam biodigester pada kondisi basah. Dalam setiap pengeringan atau penyimpanan, biomassa yang dihasilkan ditambahkan 20% glukosa sebagai nutrisi. Glukosa ini dapat dipakai sebagai protektan bagi mikroba yang menggunakan biomassa awal untuk beradaptasi.[48] Dengan metode treatment pada sejumlah biomassa awal yang dihasilkan dari anaerobik digestion, maka pelestarian mikroba dapat berjalan dengan baik. Secara umum, proses anaerobic digestion oleh mikroba terhadap limbah terbagi kedalam empat tahap besar, yaitu hydrolisis, acidogenesis, acetogenesis, dan metanogenesis. Setiap proses yang terjadi dalam biodegradasi dibedakan berdasarkan proses konversi tiap gugus komponen organik limbah (baik protein, karbohidrat dan lipid) yang memilki gugus karakteristik organismenya masingmasing. [49] Rincian proses anaerobic digestion akan dijelaskan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Diagram proses penguraian material POM biodegradabel secara anaerobic digestion oleh mikroba.
189
Proses penghilangan komponen biodegradabel terjadi hanya selama prose metanogenesis. Tahap akhir ini hanya terjadi saat komponen organik telah terkonversi secara sempurna menghasilkan substrat metanogenesis pada langkah sebelumnya. Pada tahap acetogenesis, proses pembentukan asam asetat dan hidrogen dari rantai asam lemak panjang dapat mengarah pada menurunnya nilai COD (Chemical Oxygen Demand). Nilai COD adalah ukuran oksidasi material organik dari limbah, terjadi ketika H2 dihasilkan dan dilepas dari cairan limbah dimana hidrogen memilki nilai COD stoikiometris setara 16 gram COD per gram H2. [49] Proses perawatan limbah cair oleh mikroba secara biological treatment akan menurunkan kadar COD pada limbah effluent cair keluaran proses. Hal ini disebabkan karena meningkatnya laju produksi metana (CH4) dalam proses. Misalnya pada suatu rancangan tanki clarifier yang berukuran CFSTR (continuous flow stirred tank reaktor) pada aliran wastewater dalam WWTP, maka nilai COD limbah akan dihitung berdasarkan persamaan produksi gas metana. Berbagai asumsi yang diperlukan dalam perhitungan seperti kadar COD inffluen, dan lainnya dibahas pada bab III. Langkah-langkah perhitungan pengolahan limbah cair secara biological treatment dalam menurunkan nilai COD limbah effluen dengan persamaan produksi metana menurut Bushwell and Mueller (1952)[50] 𝑀 𝐶𝐻4 = 0,35 (𝑛𝐶𝑄𝐶𝑖 − 1,42𝑟𝑔 𝑉) 𝑀 𝐶𝐻4 = 0,35 𝑥 (0,85 𝑥 (475,5455 − (1,42𝑥2𝑥 (2000𝑥
𝑚3 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝑥 ) 𝑥𝐶𝑖 ℎ𝑎𝑟𝑖 (24𝑥60)𝑚𝑖𝑛
1𝑚3 )) 1000𝐿
Dengan pengabaian kinetika pertumbuhan biner mikroba , maka jumlah konversi gas metana yang dihasilkan dapat ditentukan melalui persamaan 𝑀𝐶𝐻4 = 𝑎𝑛𝑄𝐶𝑖 Jika dik nCi=1,13 berdasarkan data literatur pengujian kemampuan penguraian limbah cair secara biologis umumnya sehingga
190
𝑀𝐶𝐻4 =
40 𝑚3 𝑥1,13 = 0,452 100 ℎ𝑎𝑟𝑖
disubstitusikan kedalam persamaan produksi metana untuk tanki pengolahan limbah kontinu 0,452
𝑚3 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝑥 ℎ𝑎𝑟𝑖 (24 𝑥 60)𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑚3 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 = 0,35 𝑥 (0,85 𝑥 (475,5455 𝑥 ) 𝑥 𝐶𝑖 ℎ𝑎𝑟𝑖 (24 𝑥 60)𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 1 𝑚3 − (1,42 𝑥 2 𝑥 (2000 𝐿 𝑥 )) 1000 𝐿 𝐶𝑖 = 20,238
𝑘𝑔 𝑚3
𝑘𝑔 106 𝑚𝑔 1𝑚3 𝑥 𝑥 𝑚3 1 𝑘𝑔 1000 𝐿 𝑚𝑔 𝐶𝑖 = 20238 𝐿 Sehingga nilai batas kerja COD inffluen limbah maksimal yang dapat diolah dengan 𝐶𝑖 = 20,238
anaerobik digestion yaitu 𝐶𝑖 = 𝐶𝑂𝐷𝑖𝑛𝑓 − 𝐶𝑂𝐷𝑒𝑓𝑓 20238 𝑝𝑝𝑚 = 𝐶𝑂𝐷𝑖𝑛𝑓 − 800 𝑝𝑝𝑚 𝐶𝑂𝐷𝑖𝑛𝑓 = 21038 𝑝𝑝𝑚
Berdasarkan persamaan diatas, maka dapat dibuktikan bahwa perlakuan secondary treatment pada limbah cair hasil primary treatment pada clarifier tank memiliki kemampuan pengolahan limbah cair inffluen hingga puluhan ribu COD . Nilai kapasitas COD inffluen yang dihasilkan juga bergantung dari jenis bakteri yang digunakan. Setiap jenis bakteri memilki waktu generasi yang berbeda yaitu 2 hari- 22 hari. Adapun kinerja biodegradasi anaerobik ini kinerjanya sangat dipengaruhi pH, temperatur, dan komposisi substrat. Oleh itu, maka diperlukan proses perancangan yang sistematis agar berbagai jenis mikroba anaerobik dapat berbiodigesi limbah cair secara efektif.
191
4.3. Desain rancangan WWTP (Waste Water Treatment Plant) dengan Secondary Treatment Limbah cair yang berasal dari pencucian kedua tanki mixing dan tanki penyimpanan (IBC, tote tankdan drum) dialirkan kedalam WWTP. Tujuannya adalah untuk mengurangi berbagai parameter kimia limbah yang berbahaya bagi lingkungan, seperti TSS, TDS, pH, BOD, COD, kandungan fenol, dan berbagai ion logam anorganik seperti Fe,Mn,Ba,Cu,Zn,Cr6+, Cr, Cd,Hg,Pb,Sn,As, Se,Ni, Co,CN, H2S, F,NH3, N-NO3, dan N-NO2. Berdasarkan metode perancangan limbah cair dengan secondary treatment, diperlukan pengaturan parameter kondisi seperti pH, TSS, dan COD limbah yang mendukung untuk kehidupan mikroorganisme anaerob. Berikut adalah rancangan desain secondary treatment untuk pengolahan limbah cair kimia dengan anaerobik digestion pada Gambar 4.3
DESIGN WWTP UNTUK TUGAS KHUSUS CHAMPION
NUTRIENT
NaOH / HCl
KOAGULANT BIODIGESTER
ANAEROBIC FILTER
PRIMARY CLARIFIER INTERCEPTOR WASTEWATER FROM MAINTENANCE AND BLENDING PROCESS
UV LIGHT TREATMENT ANAEROBIC BIOLOGICAL REACTOR SECONDARY CLARIFIER
VACUMM TRUCK
IBC / TOTE TANK
Gambar 4.3 Desain Rancangan WWTP dengan biological treatment
TREATED EFFLUENT (JABABEKA)
192
Pada proses WWTP dengan secondary treatment, limbah cair pencucian akan dipompakan kedalam interceptor. Pada interceptor, fasa lumpur berupa endapan (sludge) dan fasa minyak akan dibiarkan terjebak melalui pengendapan dalam interceptor. Interceptor memilki dimensi dengan kedalaman 1 meter dan berbentuk tabung untuk menangkap lumpur endapan. Berikut adalah berbagai proses yang terjadi dalam interceptor: a. Lapisan bawah: Endapan/ lumpur. Lapisan ini akan dipisahkan dengan interceptor yang akan kemudian disimpan dalam tote tank/IBC yang tidak lolos inspeksi fisik oleh engineer lapangan. Tempat penyimpanan ini kemudian akan dikirim melalui PPLI/ WMI sebagai limbah B3. b. Lapisan tengah: Fasa air. Fasa air kemudian akan dipompa masuk dalam tanki primary clarifier dengan aerasi. Prosesnya dilakukan dengan menyedot lapisan tengah oleh pompa kedalam tanki clarifier dengan bantuan kompressor. c. Lapisan atas: Fasa minyak. Fasa minyak kemudian akan bercampur dengan lapisan bawah lumpur (sludge) setelah proses pemompaan dengan bantuan kompressor. Fasa minyak kemudian akan dialirkan ke IBC/tote tank sebagai limbah B3 yang dikirim ke PPLI/WMI. Pada tanki primary clarifier, akan terjadi proses pengendapan material TSS dalam limbah cair dengan bantuan aerasi. Tujuan aerasi adalah meningkatkan kontak sirkulasi dalam air limbah yang akan menciptakan padatan tersuspensi lebih banyak. Pada PT. Champion Kurnia djaja technologies, proses aerasi dijalankan pada kondisi mutlak 3 bar yang perlu dikirimkan oleh kompressor. Kondisi 3 bar dilakukan agar proses pengaliran gelembung udara yang meningkatkan kontak limbah cair menjadi lebih mudah sehingga meningkatkan sirkulasi di seluruh penampang luas area WWTP pada primary clarifier tank. Pada tanki primary clarification tank juga dilakukan penambahan koagulan dan NaOH/HCl yang dipompa dari tanki penyimpanan. Tujuan penambahan koagulan (garam besi, lime, dan alum) sebelum sedimentasi berperan dalam memproses terjadinya flokulasi dari tipe limbah cair tersuspensi menghasilkan flok-flok yang lebih tersuspensi. Hal ini meningkatkan efisiensi penghilangan TSS dan COD lebih cepat. Penambahan
193
NaOH/HCl berperan dalam menjaga pH larutan yang mampu mendukung kehidupan mikroba anaerobik, seperti bakteri metanogen. Pada rancangan secondary treatment secara biological treatment, limbah cair keluaran primary clarifier tank kemudian masuk kedalam anaerobik baffled reaktor (ABR). Proses penguraian senyawa organik dapat dilakukan karena sudah mendukungnya kondisi lingkungan hidup mikroorganisme, seperti kondisi lingkungan yang netral (pH 6.0-8.0). Pengolahan biologis juga mampu menghilangkan kandungan ion dan dapat menciptakan aseptor elektron pada komponen organik kompleks seperti terbentuknya hidrogen (H2), karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan komponen organik sederhana. Proses pengolahan biologis dilakukan secara anaerobik digestion, karena memerlukan biaya investasi yang jauh lebih hemat karena tak memerlukan aerator untuk menyuplai oksigen. Sejumlah bakteri anaerobik seperti Methanobacterium sp. akan dilestarikan dan disimpan dalam digester, yaitu biodigester. Nutrisi mikroba dalam biodigester disupply
dari sejumlah nutrisi murni dan biomassa yang telah dilakukan
preservation method. Perancangan biodigester optimal dilakukan seluruhnya dibawah tanah, tujuannya adalah untuk mendukung kondisi temperatur yang stabil dan mendukung bagi pertumbuhan bakteri metanogen. Bakteri metanogen yang dapat dipakai sebagai bakteri pengurai limbah biologis dapat juga diperoleh dari berbagai sumber, seperti air bersih, endapan laut, sapi, lumpur anaerobik, hingga TPA. Dalam perkembangannya, fasa pertumbuhan bakteri metanogen perlu terus dijaga pada fasa log/ tumbuh agar dapat terus bertumbuh dan berperan dalam mengonversikannya menjadi metana dan produk biomassa sederhana. Proses tersebut dilakukan dengan penambahan nutrisi secara kontinu terhadap tanki penyimpanan bakteri agar dapat tetap bertumbuh, terutama makro nutrisi serta activated sludgemelalui proses preservation method. Pada kondisi produksi limbah dengan jumlah sedikit seperti PT.Champion kurnia djaja technologies, penggunaan mikroba anaerobik dapat dipakai secara berkala dalam biodigester. Hal tersebut disebabkan karena biaya investasi penggunaan bakteri degradasi komponen organik yang lebih murah sebesar ±$25 sebanyak 100 kilogram kapasitas bakteri. Sedangkan penggunaan nutrien bakteri
194
memakan biaya sebesar $50 per m3 yang digunakan jika terdapat produksi limbah cair dengan jumlah besar. Proses penguraian limbah cair dengan anaerobik digestion, mikroba bekerja dengan menguraikan material organik limbah dan air kedalam biomassa yang lebih sederhana sesuai persamaan: 𝐁𝐚𝐡𝐚𝐧 𝐨𝐫𝐠𝐚𝐧𝐢𝐤 + 𝐇𝟐𝐎 → 𝐂𝐇𝟒 + 𝐂𝐎𝟐 + 𝐁𝐢𝐨𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐛𝐚𝐫𝐮 + 𝐍𝐇𝟑 + 𝐇𝟐𝐒 + 𝐤𝐚𝐥𝐨𝐫
Melalui setiap proses anaerobik digester yang terjadi melalui pengolahan komponen organik menjadi senyawa lebih sederhana akan dihasilkan berbagai jenis gas. Gas yang dihasilkan dari proses anaerobik digestion akan keluar ke lingkungan sebagai biogas, yang akan ditampung dalam suatu dome pada setiap tanki ABR, biodigester dan Anaerobik Filter. Biogas tersebut kemudian akan diolah lebih lanjut menghasilkan gas bahan bakar / gas bebas keluar lingkungan. Contoh biogas yang dihasilkan adalah metana serta sedikit kandungan gas karbon dioksida, amonia, dan asam sulfida yang disertai kenaikan suhu. Sedangkan biomassa baru akan keluar sebagai komponen organik lebih sederhana yang mengendap dan dipisahkan melalui secondary tanki clarifier. Dalam proses mempertahankan kurva tumbuh bakteri agar tetap berada dalam fasa log, terdapat pemompaan nutrisi dari tanki penyimpanan secara kontinu agar tetap berjalan sempurna. Beberapa jenis nutrisi mikroba metanogen yang dapat digunakan adalah dalam bentuk serbuk (powder) yang mengandung beberapa komponen nutrisi seperti: 1. Nutrisi makro penyusun utama mikroba seperti C, H, dan O 2. Nutrisi makro sebagai nutrien tambahan, seperti N (nitrogen) dan P (fosfor) 3. Nutrisi minor (kebutuhan 1-100 mg/l) contoh Na, K, Ca, Mg, Fe, Cl, dan SO424. Nutrisi mikro (kebutuhan 1-100 μg/l) contoh Co, Ni, Mn, B, Zn, Pb, dan berbagai jenis vitamin. Bakteri anaerobik kemudian akan dialirkan melalui
Anaerobik Baffled
Reaktor (ABR) sebagai reaktor tempat terjadinya peningkatan kontak antara limbah cair (wastewater) dengan biomassa aktif (lumpur aktif) dalam meningkatkan efisiensi proses penguraian biologisnya. Peningkatan kontak antara mikroba dan limbah cair terjadi karena banyaknya rangkaian baffle yang dipasang secara
195
berliku-liku untuk memudahkan terjadinya proses penguraian komponen organik limbah.
Gambar 4.4 Sistem kerja penguraian limbah secara biologis dengan Anaerobik Baffled Reaktor (ABR). [18]
Pada proses anaerobik digestion dengan ABR, sebagian besar padatan tersuspensi akan terendapkan pada ruangan sedimentasi diawal inffluen masuk pada ABR. Jumlah lumpur aktif yang dihasilkan mewakili 50% dari total fasa padatan yang larut dan terhasilkan oleh proses pengolahan biologis. Proses anaerobik akan terjadi karena tidak adanya kontak antara oksigen dengan limbah fasa cair yang menghasilkan DO (Dissolved Oxygen) yang mampu terlarut dan menghasilkan kondisi aerob. Kondisi tersebut terjadi karena adanya sejumlah busa, sampah dari fasa minyak yang terbetuk seperti scum yang menghambat proses inhibisi oksigen dalam limbah. Efisiensi kerja pengolahan dengan ABR mampu mengurangi nilai COD /BOD hingga 90% yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan tanki septik konvensional saja. Sebanyak 40-60% dari total COD/BOD yang terkonversi menjadi gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk hidrokarbon.[51] Pada proses akumulasi lumpur aktif (activated sludge) yang terus terjadi selama proses penguraian limbah oleh mikroba anaerob, proses pembersihan lumpur dalam ABR memerlukan sekitar 2 hingga 3 tahun. ABR juga memiliki kinerja desain parameter yang berada pada rentang 48-72 jam, dengan kecepatan aliran sebesar 0,6 m/h. Penyusunan rangkain baffle yang berbeda memungkinkan kontak yang lebih mudah disetiap up-flow chamber berjumlah 2 hingga 3 dengan
196
main chamber (ruangan sedimentasi awal inffluen) berjumlah satu ruangan. Diakhir ruang sedimentasi pada up-flow chamber, diharapkan proses kontak sudah terjadi secara sempurna sebelum mikroba anaerob akan dipisahkan oleh anaerobik filter. Teknologi penggunaan ABR yang direkomendasikan pada proses perlakuan biologis karena mudah diaplikasikan dan dioperasikan. Teknologi ini juga sesuai untuk wilayah dengan area lingkungan yang minim karena sistem ABR yang juga ditanam dibawah permukaan tanah bersama biodigester. Adapun kelemahan dari proses pemasangan ABR yang dilakukan didalam tanah dengan kandungan air tanah tinggi karena infiltrasi dapat mempengaruhi efisiensi proses dan mengkontaminasi air tanah. Karena sistem kontur tanah PT. Champion Kurnia djaja technologies yang tidak memiliki kandungan cairan tanah yang banyak dan bukan daerah hujan, maka perancangan ABR dibawah tanah. Pemakaian ABR juga yang dianjurkan untuk dipakai karena mampu mengolah limbah dengan Q in hingga 200,000 L/hari, jauh lebih efisien untuk pengolahan limbah buangan perusahaan Champion Kurnia djaja technologies yang hanya ±5220 L/ bulan. ABR juga mampu bekerja mengolah limbah cair buangan dengan menciptakan ‘daerah pencampuran efektif’ yang menciptakan fasa kontak antara limbah-mikroba sehingga mampu menurunkan nilai BOD/COD limbah. Berikut adalah proses kerja mikroba anaerob dalam pengolahan limbah cair dengan efisiensi tinggi dan rendah:
Gambar 4.5 Desain proses perbandingan pengolahan biologis secara cepat dan lambat.
197
Berdasarkan gambar 4.5, dapat dilihat bahwa proses pengolahan dengan mikroba biologis mampu menghasilkan gas keluaran anaerobik digestion hingga dua kali lipat dari pengolahan yang dilakukan dalam biological septik tank biasa. Adanya fasa supernatan yang belum terkontak dengan lumpur aktif (activated sludge) yang mengandung mikroba menyebabkan akan ada sejumlah fraksi volum cairan yang belum dilakukan pengolahan, sehingga akan lebih tidak baik. Selain itu, pengolahan anaerobik digestion yang dilakukan oleh bakteri dengan ABR mampu menciptakan kondisi sludge yang lebih stabil, sehingga memerlukan pembuangan sludge dengan jumlah yang lebih sedikit. Teknologi pengolahan oleh ABR mampu memproduksi biogas dengan jumlah 2 kali dari biological septik tank biasa dengan HRT 1,5 kali lebih tinggi. Teknologi ABR juga dapat dipakai karena walau waktu start-up yang lama karena proses pembentukan lumpur aktif dari anaerobik digestion, namun tujuan dari proses pengolahan limbah dalam WWTP adalah untuk mengurangi karakteristik limbah yang berbahaya, sehingga selama waktu perawatan, limbah buangan dapat ditampung dalam IBC/tote tank sambil menunggu proses perawatan selesai. Dalam operasi ABR untuk mengolah limbah cair secara biologis, perlu dilakukan pembersihan secara berkala setelah operasi. Proses pembersihan dilakukan oleh vaccum truck yang bekerja sebagai penyaring untuk membersihkan seluruh lokasi operasi alat. Atap tanki ABR juga perlu ditutup saat tidak beroperasi untuk mencegah adanya gas berbahaya dan mikroba patogen yang mungkin terkontak dengan operator. Lumpur yang terjebak didalam ABR perlu dibersihkan secala berkala oleh vacuum truck untuk menjamin beroperasinya ABR dengan efektif. Berikut adalah beberapa manfaat penggunaan ABR dalam pengolahan limbah secara biologis:
Resisten terhadap beban kejut hidrolik dan organik.
Tidak membutuhkan daya listrik.
Limbah cairan effluen dapat dikurangi kadar COD/BOD secara signifikan.
198
Dapat diperbaiki dengan berbagai rancangan bahan material berbeda.
Umur servis lama
Tidak menimbulkan bau limbah
Mengurangi jumlah TSS limbah yang besar
Biaya operasi menengah, bahkan dapat minim bergantung jumlah pemakaian dan limbah yang di rawat. Lapisan endapan lumpur biomassa keluaran ABR (Anaerobic Baffled
Reaktor) kemudian akan dialirkan sebagai MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid). Lapisan endapan lumpur dan minyak yang terbentuk dengan jumlah yang sangat sedikit dalam limbah cair kemudian dialirkan lagi oleh pompa menuju secondary clarifier. Pada tanki secondary clarifier, akan terjadi proses pengendapan MLVSS yang larut pada limbah cair yang menghasilkan dua fasa cairan-padatan sebagai secondary sludge. Tujuan utama dari penggunaan tanki secondary clarifier adalah untuk menurunkan kadar TSS yang mungkin dibentuk dari proses anaerobik digestion oleh bakteri anaerob. Kemudian fasa endapan lumpur MLVSS akan dipisahkan
kedalam IBC/tote tank yang sudah tidak
memenuhi persyaratan maintenance untuk diolah oleh IPAL. Waktu retensi dari tanki secondary clarifier umumnya berkisar antara 20 menit hingga 3 jam, umumnya 2 jam bergantung pada karakteristik dan jumlah limbah yang dialirkan dalam WWTP. Limbah cair keluaran secondary clarifier tank kemudian mengalir masuk dalam anaerobik filter. Saat limbah cair melalui anaerobik filter, partikel mikroba yang berukuran mikrometer (μm) ditahan dan material organik didegradasi oleh biomassa serta mikroba yang menempel pada bahan filter. Sistem anaerobik filter yang digunakan mirip seperti ABR dengan sistem satu hingga tiga ruangan, yang dilengkapi oleh rangkaian filter diakhir keluaran limbah effluen. Bahan material filter yang dipakai dapat berupa batu hancur, gravel, cinder, atau lapisan plastik. Ukuran permukaan filter yang digunakan bervariasi antara 12 hingga 55 mm. Dengan luas kontak permukaan biofilter seluas 90 hingga 300 m2 per 1 m3 volum reaktor, maka dapat meningkatkan kontak antara partikel organik dan biomassa
199
aktif bakteri yang mendegradasinya. Proses pengaliran air perlu untuk menutupi media filter hingga 0,3 m untuk memastikan limbah cair dapat mengalir. Pada perancangan anaerobik filter, desain HRT merupakan parameter desain yang paling penting dalam menentukan efisiensi penyaringan mikroba. HRT (Hydraullic Retention Time) yang dianjurkan adalah sekitar 0,5 hingga 1,5 hari. Namun, sistem anaerobik filter juga terkadang memilki kelemahan karena kurang efisien beroperasi pada 6 sampai 9 bulan pertama. Sehingga diperlukan instalasi diawal sebelum dimulainya operasi WWTP pada proses pengolahan limbah agar proses penyaringan bakteri patogen dapat berjalan dengan baik. Berikut adalah berbagai keuntungan yang didapat dari penyaringan dengan anaerobik filter:
Resisten terhadap beban kejut organik dan hidrolik.
Tidak membutuhkan daya energi
Dapat diperbaiki oleh bahan material apapun.
Memiliki daya tahan kerja alat yang lama.
Tidak memilki bau limbah sigifikan.
Memilki biaya operasi menengah,biaya investasi menengah bergantung dariproses pembershannya. Biaya operasi dapat dikurangi bergantung dari jumlah penggunaannya.
Mampu mengurangi nilai BOD/COD dan TSS dengan jumlah bersih. Limbah cair (wastewater) keluaran anaerobik filter kemudian akan dipompa
keluar sebagai treated effluent wastewater. Adapun sejumlah mikroba anaerobik yang belum tersaring oleh anaerobik filter perlu dihilangkan agar tidak mencemari ekosistem air. Terdapat 2 cara untuk mendesifenksi limbah cair agar mikroba anaerob yang berbahaya bagi kesehatan seperti bakteri patogen Clostridium sp.dapat dimatikan yaitu UV light purification dan Chlorination. Adapun pendesinfeksian lebih baik dilakukan oleh Ultraviolet water purification karena klorinasi dapat bereaksi menghasilkan racun yaitu Trihalomethane (THMs). THMs yang terekspos dalam jangka waktu lama terhadap manusia dapat menjadi penyebab kanker kolon, saluran kencing, menimbulkan kecacatan lahir dan masalah kesehatan lainnya.
200
Berdasarkan kelemahan yang dimiliki oleh klorinasi dalam mendesinfeksi bakteri, maka digunakan ultraviolet light. Proses purifikasi dengan ultraviolet membunuh mikroorganisme anaerob effluen dengan menyerang inti DNA melalui penghilangan kemampuan organisme untuk berkembang biak. Dengan panjang gelombang cahaya 253,7 nanometer(nm), UV light mampu membunuh hingga 99,9% mikroorganisme tanpa menimbulkan reaksi samping seperti oleh klorinasi. Selain itu, perawatan dengan UV light memerlukan biaya investasi murah dengan hanya memerukan 60 Watt lampu yang perlu diganti secara berkala. Proses Ultraviolet light juga bersifat eco-friendly, aman dan efektif dalam perawatan limbah cair effluen.[52]Berikut adalah berbagai keuntungan proses desinfeksi dengan purifikasi ultraviolet light: A. Desinfeksi oleh UV light memiliki biaya perawatan murah dan operasi yang tidak memerlukan pengawasan aktif B. Ultraviolet tak menghasilkan produk samping, dengan klorinasi mampu menghasilkan gas yang berbahaya C. Proses klorinasi dapat menghasilkan byproduct melalui bahan aditif, sedangkan UV light tidak. Setelah melalui proses desinfeksi, treated effluent wastewater kemudian dipompa keluar sebagai effluen akhir ke Jababeka plant. Berdasarkan perhitungan dan berbagai asumsi-asumsi yang didasarkan pada pertimbangan spesifik di bab III, dapat diperoleh bahwa metode perancangan biologis dalam pengolahan limbah diatas mampu mengurangi nilai COD limbah dari 25000 ppm hingga 4717,8 ppm. Efisiensi penghilangan kandungan COD dengan secondary treatment hingga mencapai 81,12%.
BAB V KESIMPULAN 1. Proses pengolahan limbah cair secara anaerobik digestion lebih baik digunakan karena memilki biaya operasi yang lebih murah dibandingkan aerobik digestion. 2. Metode anaerobic digestion lebih disukai dalam proses pengolahan limbah biologis karena memerlukan perawatan lebih mudah, bebas bau endapan limbah, mampu menurunkan jumlah TSS limbah yang dihasilkan, dan menciptakan jumlah mikroba patogen yang lebih minimal. 3. Jenis alat yang digunakan untuk anaerobik digestion adalah Anaerobik Baffled Reaktor (ABR) karena proses kontak oleh mikroba yang lebih merata dan efisien dibandingkan biological septik tank biasa. 4. Urutan proses pengolahan limbah biologis dimulai dari limbah cair dari tote tank/IBC kemudian dialirkan ke interceptor lalu primary treatment tank, kemudian dialirkan ke Anaerobic Baffled Reaktor oleh mikroba anaerob dalam biodigester. Limbah cair kemudian masuk dalam secondary clarifier tank sebelum disaring lebih lanjut oleh anaerobik filter. 5. Berbagai jenis bakteri yang digunakan adalah spesies bakteri dalam anaerobic digestion yang berada dalam sludge (lumpur) aktif seperti Butyrivibrio sp (Acidogenic), Acetobacterium sp. (Acetogenesis), dan Methanobacterium sp. (Methanogenesis) karena menghasilkan gas CH4 yang dapat diaplikasikan sebagai biogas sebagai sumber energi listrik. 6. Jenis biofilter yang dipakai dalam perancangan perawatan biologis adalah anaerobik filter karena memilki kontak yang baik dalam menyaring partikel mikroba dan mendegradasi partikel organik oleh material dalam filter. 7. Effluen hasil pengolahan secara biologis didesinfeksi dengan UV purification karena memiliki biaya investasi lebih murah dan tidak menghasilkan produk samping yang berbahaya bagi kesehatan.
201
DAFTAR PUSTAKA
Kiely, Gerrard. 1997. “Environmental Engineering”. England: McGrawHill. p: 570-573, 524-536.
Sandec/Eawag. 2008. Compendium of Sanitation Systems and Technologies.
www.waste.nl
Perry’s, Robert. H, Green, Don W. 1999. “Chemical Engineers Handbook 7th ed”. New York: McGraw-Hill. p:2158-2198
http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrdS1Vol13.pdf
202
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT.CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG PLANT
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE-420 Kerja Praktek
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620037) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Kerja Praktek: Dr. Sutimadji Tjokro West Indonesia Operation Manager
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
203
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT.CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG PLANT
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE-420 Kerja Praktek
Perancangan Tangki Mixing Vessel pada Proses Pencampuran untuk Industri Kimia Perminyakan
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620037) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Kerja Praktek: Dr. Sutimadji Tjokro West Indonesia Operation Manager
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
204
INTISARI
PT. Champion Kurnia djaja technologies adalah sebuah perusahaan internasional yang berpusat di St Paul, Minnesota, Amerika Serikat. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies adalah industri yang bergerak dalam bidang jasa (service company) dalam mengatasi masalah yang terjadi pada oil and gas service downstream. Pada proses produksinya, umumnya berbagai produk dihasilkan melalui proses blendingberbagai bahan baku yang disupply dari berbagai vendor. Dalam proses pencampuran, seringkali proses pencampuran menghasilkan proses homogenisasi yang cukup lama (±1-2 jam) karena kurangnya perencanaan pilot plant testingyang memiliki aturan umum yang dikembangkan untuk mendesain peralatan mixing. Lamanya residence time (Τ) pencampuran dalam mixing vessel tentu akan menghambat kuantitas jumlah produk bahan kimia spesifik yang dihasilkan. Untuk mengatasi berbagai masalah tersebut dalam peningkatan produktivitas PT. Champion Kurnia Djaja Technologies, maka kami diberikan tugas khusus dalam merancang rangkaian impeller dan mixing vessel.Operasi perancangan pencampuran juga perlu dikaji pada setiap jenis alat dengan tidak menambah jumlah desain alat baru dan lebih didasarkan pada pengalaman dan kerja skala pilot plant. Dengan mempertimbangkan biaya investasi, dapat juga dilakukan perancangan melalui kajian studi melalui pengaturan bentuk impeller, diameter impeller, material tanki mixing, letak baffle, dan kecepatan pengadukan yang mampu mempercepat proses homogenisasi cairan. Melalui pertimbangan pemilihan jenis internal impeller yang memberikan arah aliran lateral dan vertikal mampu meningkatkan operasi perpindahan massa antar cairan. Model yang digunakan dalam tugas khusus ini adalah Zwietering yang didasarkan pada berbagai asumsi pemilihan kondisi proses dan kontrol volum. Kemudian hasil dari perbandingan rancangan impeller yang baru akan dibandingkan dengan perancangan jenis impeller tipe axial flow blade turbin impelleryang terdapat secara aktual dalam proses untuk menentukan kualitas. Dengan demikian maka dapat diketahui bagaimana model perancangan impeller dan mixing vessel yang baik yang mampu menghomogenkan berbagai campuran senyawa kimia dengan cepat yang memungkinkan untuk diaplikasikan dalam industri.
Kata kunci: Impeller desain, mixing tank desain, agitasi,Navier-Stokes, Zwittering model
205
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Tugas Khusus PT. Champion Kurnia Djaja Technologies merupakan perusahaan yang
memproduksi bahan kimia untuk ladang minyak (Oilfield Chemicals). Bahan ini diproduksi untuk mengatasi berbagai permasalahan yang dihadapi customer dalam pengolahan
minyak
downstream.
Bahan
kimia
ini
diproduksi
dengan
memanfaatkan proses mixing. Proses mixing merupakan proses mencampurkan beberapa bahan kimia untuk memperoleh bahan lain yang memiliki karakteristik yang berbeda atau menghasilkan bahan lain. Dari penyataan tersebut, proses mixing merupakan suatu hal yang penting bagi PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. PT. Champion Kurnia Djaja Technologies akan melakukan proses mixing setelah diperoleh pre-order dari customer yang sudah terikat kontrak dengannya. Proses mixing ini dilakukan dengan memanfaatkan mixing vessel dengan beberapa kapasitas tertentu. Sistem mixing yang digunakan yaitu secara batch dan waktu pencampuran yang dibutuhkan yaitu sekitar 1-2 jam. Waktu ini sangat lambat bagi suatu proses pencampuran, sehingga jika diperoleh banyak order dalam suatu waktu maka diperlukan lebih banyak shift untuk menyelesaikan proses mixing tersebut. Untuk menangani masalah tersebut maka dapat dilakukan perancangan mixing vessel untuk meningkatkan efisiensi pencampuran, sehingga waktu pencampuran menjadi lebih singkat. Dengan waktu pencampuran yang lebih singkat maka waktu kerja dapat dikurangi dan pengeluaran perusahaan untuk produksi pun dapat ditekan.
1.2
Tujuan Pelaksanaan Tugas Khusus
Tujuan dilaksanakannya tugas khusus ini adalah
:
1.
Mempelajari proses mixing secara menyeluruh.
2.
Mengetahui variabel perhitungan yang mempengaruhi efisiensi suatu sistem mixing.
206
207
3.
Mengetahui jenis impeller yang terbaik untuk meningkatkan efisiensi sistem mixing.
4.
Mengetahui jenis material penyusun yang tepat untuk proses mixing.
5.
Mengetahui tebal dari mixing vessel yang optimum.
6.
Mengetahui diameter optimum dari impeller yang digunakan.
7.
Mengetahui pola aliran yang terbaik dalam mixing vessel.
1.3
Ruang Lingkup Tugas Khusus Setiap nilai dari variabel yang diperlukan dalam proses perancangan mixing
vessel merupakan variabel tetap, karena mixing vessel yang digunakan tetap dan tidak berganti ganti serta menggunakan sistem batch untuk suatu proses mixing. Untuk memperoleh data dari variabel yang dibutuhkan maka data mengenai kapasitas mixing vessel sehingga dapat dilakukan beberapa asumsi yang tepat untuk menentukan nilai dari beberapa variable lain. Dengan data yang peroleh tersebut maka kegiatan rancang tangki mixing dapat dilakukan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengadukan (Mixing) Pengadukan merupakan pencampuran dari beberapa fasa. Dalam proses ini,
terjadi proses transfer massa dan transfer panas antar suatu fasa ataupun dengan permukaan beda fasa yang ada. Proses pencampuran sendiri dapat menimbukan beberapa kombinasi pencampuran yaitu
:
1. Gas dengan gas 2. Gas ke dalam cairan (dispersi) 3. Gas dengan padatan kecil (drying, fluidization, dan pneumatic) 4. Cair ke gas (spray dan atomization) 5. Cair dengan cair (dissolution, emulsification, dispersion) 6. Cair dengan padatan kecil (suspension) 7. Pasta dengan fasa lain dan dengan padatan 8. Padat dengan padat (mixing powder) Tiga proses yang melibatkan cairan seperti nomer 2, 5, dan 6, akan menggunakan alat yang sama yaitu tangki. Tangki ini merupakan tempat dari larutan bersirkulasi. Jenis alat ini telah dipelajari lebih lanjut untuk mengetahui jenis tangki yang efektif untuk melakukan pencampuran. Dalam beberapa kasus pencampuran beberapa jenis larutan, perlu dilakukan percobaan dalam skala pilot plant terlebih dahulu. Jika dalam skala kecil larutan tersebut dapat bercampur dengan baik, barulah dibuat pencampuran dalam skala industrinya. Aliran larutan yang bersirkulasi kedalam tangki akan diberikan oleh pompa external dan lokasi penghisapan larutan keluar berasal dari nozzel. Tetapi kombinasi aliran vertikal dan lateral di dalam tangki pencampuran akan diberikan dari kombinasi beberapa alat seperti impeller (pengaduk), internal baffle, dan rencangan bentuk tangki yang tepat. Dimensi atau ukuran kedalaman dari cairan dalam tangki serta dimensi dan pengaturan letak dari impeller, internal baffle, dan alat internal lainnya adalah faktor yang menentukan dan berpengaruh terhdap jumlah energi yang dibutuhkan
208
209
untuk mencapai kualitas yang diinginkan dari proses mixing yang di lakukan. Pengaturan alat internal dipengaruhi oleh tujuan utama dari proses mixing itu sendiri, tujuan mixing sendiri sangat beragam, diantaranya : 1. Menjaga homogenitas campuran. 2. Menjaga padatan tersuspensi gas tersebar merata. 3. Meningkatkan perpindahan massa dan panas.
2.2.
Vessel / Tangki Bentuk tangki sangat mempengaruhi kualitas dari pencampuran, bentuk dari
bagian bawah tangki juga akan mempengaruhi kualitas pencampuran. Terdapat beberapa jenis material penyusun tangki pencampuran, namun stainless steel merupakan material yang paling sering digunakan. Terdapat dua jenis stainless steel yaitu 304 dan 316. Tipe 316 lebih mahal 5-10% dibandingkan 304, namun memiliki keunggulan yaitu tahan terhadap korosi. Tipe 316 memiliki bahan penyusun lain sebanyak 2% molybdenum. Tipe 316 tahan terhadap korosi karena besinya tidak beroksidasi sehingga pembentukan karat dapat dihindari. Tipe 316 juga tahan terhadap korosi yang disebabkan pencampuran asam sulfat (H2SO4), klorida (Cl2), Bromida (Br2), dan Iodida (I2).[53] Ketahanan korosi dari tipe 316 ini disebabkan adanya molybdenum dalam bahan penyusunnya. Molybdenum akan meningkatkan ketegangan kisi dari stainless
steel
sehingga
dibutuhkan
lebih
banyak
energi
lagi
untuk
merusak/mengkorosi bahan ini secara kimiawi. Setelah pemilihan material penyusun, selanjutnya dapat ditentukan tipe bagian atas dari tangki. Terdapat beberapa tipe bagian atas tanggi, diantaranya: Penentuan bagian atas tangki ini ditentukan oleh kebutuhkan akses kedalamnya. Contohnya untuk tangki bertekanan akan digunakan tipe Welded Top. Selanjutnya akan ditentukan tipe head/bagian bawah dari tangki. Terdapat beberapa jenis tipe head yang dapat digunakan, yaitu
:
210
Gambar 2.2. Tipe Head dari Tangki (Dari kiri ke kanan : cone, domed, sloped, flat)[53] Tipe flat/datar merupakan tipe head yang paling murah karena paling mudah untuk dibuat. Tipe ini biasanya digunakan untuk tangki dengan kapasitas besar (20.000 galon lebih). Untuk kapasitas sebesar itu tangki kebanyakan hanya diletakkan diatas tanah dan tidak dilakukan pengurasan melalui bawah tangki, sehingga pemilihan tipe flat untuk tangki dengan kapasitas besar akan lebih ekonomis. Tipe sloped/miring merupakan tipe head yang lebih mahal dari tipe flat karena diperlukan biaya tambahan dalam pengelasan dan pemotongan head saat pembuatannya. Tipe jenis ini akan mempermudah pengosongan ataupun pencucian yang memerlukan akses melalui bawah tangki. Tipe cone/kerucut merupakan tipe yang lebih mahal lagi karena biaya pembuatannya bertambah. Head tipe ini sangat baik dalam proses pengurasan tangki sebelum memasuki proses batch selanjutnya. Tipe dished/round merupakan tipe head yang paling mahal karena pembuatannya yang sulit. Tipe ini juga sangat kondusif untuk pencampuran karena dapat mengurangi dead zone pada tangki pencampuran dibandingkan tipe head yang lain.
2.3.
Baffles Dalam sebuah pengadukan dari cairan dengan viskositas yang rendah,
sebuah impeller akan menyebabkan gerakan tangensial dari cairan yang diaduk. Tanpa adanya baffle, gerakan tangensial tersebut dapat menyebabkan fenomena swirling dan menyebabkan sedikitnya pencampuran yang terjadi. Hal tersebut dapat
211
terjadi karena larutan tersebut hanya berputar tangensial satu arah saja sehingga pengadukan tanpa baffle tidak akan mencampur larutan dengan baik. Tujuan dari penambahan baffle adalah untuk mengkonversi swirling yang disebabkan kerja impeller tadi menjadi aliran yang diharapkan agar tujuan pengadukan tercapai. Aliran yang biasanya digunakan untuk proses blending dan padatan tersuspensi adalah tipe aliran axial, sedangkan untuk jenis dispersi digunakan tipe aliran radial. Selain itu baffle jjuga memiliki kegunaan lain yaitu untuk menekan pembentukan vortex, meningkatkan input daya, dan menjaga kestabilan alat.
Gambar 2.3. Perbedaan Pengadukan, Tanpa Baffle (kiri), Dengan Baffle (kanan)[54]
Dari gambar diatas dapat dilihat perbedaan yang jelas dari pengadukan dengan baffle dan tanpa baffle. Pengadukan yang melibatkan padatan tersuspensi pada cairan dengan viskositas rendah akan sangat berpengaruh dengan adanya baffle, karena padata ntersuspensi tadi akan tersuspensi secara merata dengan adanya baffle. Baffle merupakan potongan metal yang ditempelkan pada bagian samping dalam tangki dan diperlukan tangki pencampur untuk mencegah terbentuknya dead zone, vortexing, dan swirling karena aliran dalam rangki dapat dipecah. Terutama untuk aliran dengan reynold number yang tidak terlalu tinggi, baffle sangat diperlukan. Sebuah baffle biasanya memiliki lebar sekitar 1/10 sampai 1/12 diameter tangki pada kondisi standar. Pada kondisi standar, 4 buah baffle digunakan
212
pada sisi tangki pencampuran. Banyak perusahaan yang menggunakan kondisi standar ini dalam sistem pencampurannya karena menyediakan stabilitas mekanik yang baik, pencampuran yang sempurna, sehingga waktu pencampuran dapat dikurangi.[54]
2.4.
Draft Tubes Draft tube adalah sebuah tube yang memiliki diameter sedikit lebih besar
dari impeller. Tinggi dari draft tube disesuaikan dengan pola aliran yang dibutuhkan di dalam tangki pengaduk. Biasanya draft tube digunakan bersamaan dengan impeller dengan aliran axial untuk mengarahkan fluida masuk dan keluar.
2.5.
Impeller Impeller/Pengaduk merupakan unsur penting dalam sebuah tangki
pencampuran. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dari penggunaan impeller dalam tangki pencampuran. Hal tersebut adalah jenis impeller yang digunakan dan dipilih, ukuran, kecepatan, dan lokasi penempatan impeller.
2.5.1. Jenis Impeller Impeller yang berputar akan memberikan pengaruh bagi fluida dalam alirannya, dengan adanya aliran maka terjadi interaksi antar jenis larutan yang terkandung dalam suatu campuran tersebut. Dalam kebanyakan kasus, aliran yang disebabkan oleh perputaran impeller adalah aliran axial atau radial. Sehingga kebanyakan impeller digolongkan sesuai dengan jenis aliran dominan yang dihasilkannya. Beberapa jenis yang biasa digunakan, yaitu :
Three-bladed mixing/propeller adalah sebuah pengaduk yang memiliki kesamaan dengan propeller pada kapal selam, namun memiliki kemampuan untuk memberi turbulensi secara maksimal. Biasanya propeller digunakan untuk kecepatan tinggi yaitu lebih dari 1800 rpm dan dengan larutan dengan viskositas rendah (>4000 cP).
213
Gambar 2.4. Three-Bladed/Propeller
Model turbin dengan blade yang tersusun vertikal. Model ini sangat cocok untuk proses pencampuran larutan dengan viskositas tinggi (>100,000 cP) atau dengan proses yang memiliki kapasitas pemompaan yang tinggi. Model turbin juga dapat dimodifikasi lagi menjadi beberapa model yang memiliki keunggulan tersendiri.
Gambar 2.5. Turbine With Vertical Flat Blade
Model turbin horizontal plate yang dilengkapi dengan blade turbin yang vertikal, merupakan model impeller dengan stabilitas yang cukup tinggi.
Gambar 2.6. Turbine Horizontal Plate
214
Model turbin lainnya merupakan model impeller turbin dengan blade yang dimiringkan 45o biasanya. Biasanya digunakan 2-8 blade pada model ini, namun jumlah blade yang paling sering digunakan adalah 6 buah. Model impeller ini memiliki kombinasi aliran aksial dan radial sehingga efektif jika digunakan dalam proses pencampuran yang melibatkan perpindahan panas.
Gambar 2.7. Turbine With Incline Blades
Model curved blade turbin, model ini efektif digunakan untuk pencampuran larutan dengan kandungan padatan tersuspensi didalamnya tanpa menyebabkan fouling. Jenis ini juga memiliki tingkat torsi awal yang rendah dibandingkan dengan model turbin dengan blade yang lurus.
Gambar 2.8. Curved Blade Turbine
Shrouded turbines adalah model yang terdiri dari rotor dan stator yang memberikan efek aliran radial yang dominan pada campuran di dalam tangki.
215
Gambar 2.9. Shrouded Turbines
Flat Plate Impeller with sawtooth edge adalah model yang cocok untuk proses emulsification dan dispersion. Dalam proses ini baffle tidak diperlukan karena viskositas campuran yang tinggi. Sehingga propeller ataupun turbin dilengkapi dengan sawtooth edge agar mampu meningkatkan efektivitas pencampuran.
Gambar 2.10. Flate Plate Impeller With Sawtooth Edge
Model cage beater adalah model yang memberikan efek memotong pada campuran
Gambar 2.11. Cage Beater
216
Model anchor paddles, model ini cocok untuk bahan yang memiliki viskositas tinggi. Model ini mencegah pelekatan bahan pada material tangki dan memberikan perpindahan panas yang baik bagi dinding tangki.
Gambar 2.12. Anchor Paddles
Model gate paddles digunakan untuk jenis tangki yang lebar dan dangkal, serta untuk jenis bahan dengan viskositas tinggi. Kecepatan aduknya rendah dan beberapa model ini dilengkapi dengan scrapper untuk membersihkan bagian samping dan bawah tangki.
Gambar 2.13. Gate Paddles
Model hollow shaft and hollow impeller, model ini digunakan untuk melakukan sirkulasi yang baik bagi umpan gas yang memasuki tangki. Biasanya digunakan untuk proses hidrogenasi.
Gambar 2.14. Hollow Shaft and Hollow Impeller
217
2.5.2. Ukuran Impeller Ukuran impeller dalam suatu tangki pengaduk bergantung dari jenis impeller yang akan digunakan dan kondisi operasi yang di deskripsikan oleh Reynolds, Froude, dan Power dan karakteristik impeller serta korelasinya. Dalam kondisi standar, rasio antara diameter impeller dan vessel yang digunakan adalah d/D = 0.3-0.6 untuk fasa cair. Sedangkan rasio yang lebih rendah digunakan saat rpm tinggi contohnya dalam dispersi gas.
2.5.3. Kecepatan Impeller Ada beberapa ukuran rpm dari impeller yang secara komersial digunakan, diantaranya 37, 45, 56, 68, 84, 100, 125, 155, 190, dan 320. Rpm komersial tadi sudah diberi speed reducer sebelumnya karena putarannya yang sangat cepat.
2.5.4. Lokasi Impeller Terdapat banyak pertimbangan pada pengambilan keputusan dalam faktor ini. Dalam pendekatan pertama, impeller dapat ditempatkan hingga kedalaman 5/6 tangki,
sehingga
menyisakan
1/6
bagian
dibawahnya.
Dickey
(1984)
menggambarkan secara rinci mengenai parameter yang diperhatikan dan pengaruhnya terhadap lokasi penempatan impeller yang ideal bagi parameter tersebut. Hal tersebut dijelaskan pada tabel berikut.
Gambar 2.4. Tabel Hubungan Viskositas Larutan Terhadap Spesifikasi Impeller yang Optimal Digunakan
218
Dalam beberapa kasus tangki bertekanan/input berupa gas pada pencampuran larutan, gas tersebut harus masuk tepat dibawah impeller sehingga dapat teraduk dengan cepat.
BAB III PELAKSANAAN TUGAS KHUSUS Pada laporan tugas khusus ini terdapat juga masalah pada proses mixing, yaitu waktu tinggal (mean residence time) pencampuran yang lama didalam tanki mixing vessel sekitar 1-2 jam pencampuran hingga diperoleh hasil uji analisis yang diinginkan oleh QC (Quality Control).Dengan lamanya proses pengadukan (mixing) bahan baku hingga homogen, maka memungkinkan tidak efisiennya waktu pengadukan sehingga menurunkan produktivitas perusahaan. Sehingga perusahaan memberikan tugas khusus berupa penentuan rancangan tanki mixing (bentuk impeller, waktu pengadukan, tebal mixing vessel, material mixing vessel, dan diameter impeller) yang paling baik dalam proses sintesis produk. Rangkaian tugas khusus yang akan dibahas pada laporan ini adalah mengenai perbandingan rancangan tanki mixing vessel di pabrik yang berkapasitas 10000 L, 14000 L, dan 21000 L dengan perancangan mixing vessel dengan dimensi rancangan impeler, baffle, dan faktor tanki mixing yang lebih efisien. Dengan metode perancangan mixing vessel yang baik,maka dapat mempengaruhi jumlah energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan kualitas pengadukan, menjaga homogenitas cairan, mempertahankan dispersi gas dalam cairan hingga mempermudah perpindahan massa/panas. Berikut akan dijelaskan mengenai metode rancangan tanki mixing vessel dan berbagai karakteristik perhitungan perancangan yang akan dibahas lebih lanjut pada subbab 3.1,3.2 dan 3.3.
3.1. Perancangan tanki mixing vessel Proses penentuan data perancangan tanki mixing diperlukan sebagai faktor yang mampu mempengaruhi jumlah energi yang diperlukan untuk memperoleh jumlah agitasi, waktu tinggal, dan kualitas pencampuran yang baik. Proses penyusunan internal bergantung dari tujuan operasi, baik untuk menjaga tingkat homogenisasi campuran reaksi maupun mempertahankan kadar padatan yang mengendap/ dispersi gas untuk meningkatkan transfer proses produksi. Variasi perancangan tanki mixing akan dilakukan pada kapasitas 21.000 liter karena memilki kapasitas produksi dan memilki kemampuan pemompaan paling besar. 219
220
Berikut adalah data PFD rancangan tanki mixing berkapasitas 21.000 L sebagai berikut:
Gambar 3.1 PFD Mixing Vessel kapasitas 21000 L Rancangan tanki mixing juga didasarkan pada berbagai sifat karakteristik bahan kimia yang diaduk seperti yang dibahas pada bab III dan VI. Penyusunan rancangan tanki mixing juga bergantung pada jenis pompa dan motor adapter yang
221
dipakai untuk menggerakan impeller yang ada. Berikut adalah data karakteristik Water Based pump dan Oil based pump yang akan disajikan pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.
Tabel 3.1 Karakteristik pompa untuk Water Based Chemical Karakteristik
Keterangan
Jenis pompa
Wilden pump
Material dalam pompa
Polipropilen (PP) PVDF, ruangan udara (alumunium) Polipropilen
Material piston luar Kerangan udara Material diafragma dan bola kerangan pompa Dudukan kerangan
PTPE PVDF
Dudukan kerangan 0-ring Φ Masukan udara Φ Cairan masukan
Viton 6 mm (1/2”) 13 mm (2”)
Φ Cairan keluaran Tinggi maksimum penyedotan naik (basah) Tinggi maksimum penyedotan naik (kering) Laju alir cairan maksimal
13 mm (2”) 9,45 m 4,27 m 481 lpm (liter per menit)
Ukuran padatan maksimal yang dapat ditranspor
6,4 mm
Massa pompa Volum pemompaan
34 kg 376 gal/ min
222
Tabel 3.2 Karakteristik pompa untuk Oil Based Chemical Karakteristik Keterangan Jenis pompa Kompressor Material dalam pompa Alumunium Alumunium, ruang udara: Material piston luar alumunium Kerangan udara Polipropilen Material diafragma dan bola kerangan PTFE pompa Dudukan kerangan Alumunium Dudukan kerangan 0-ring PTFE Φ Masukan udara 6 mm (1/2”) Φ Cairan masukan 13 mm (2”) Φ Cairan keluaran 13 mm (2”) Tinggi maksimum penyedotan naik 9,5 m (basah) Tinggi maksimum penyedotan naik 4,6 m (kering) Laju alir cairan maksimal 496 lpm (liter per menit) Ukuran padatan maksimal yang dapat 6,4 mm ditranspor Massa pompa 32 kg Volum pemompaan 376 gal/ min Untuk perancangan tanki mixing sesuai kondisi motor adapter akan diberikan datadata lengkap mengenai motor adapter merek WEG EXPROOF (Explosion Proof) tipe IEC 100. Motor adapter berperan dalam menghambat laju putaran impeler yang sangat cepat. Berikut adalah karakteristik dari motor adapter yang disajikan pada Tabel 3.3
Tabel 3.3 Karakteristik motor adapter untuk pengaturan impeller pengadukan Kapasitas 100 L Daya 3 KW Fasa kerja cairan 3 fasa Energi listrik 220 V/380 V Tipe motor 4 pole motor adapter.
223
3.2.Perhitungan rancangan mixing vessel [55] Berikut adalah langkah-langkah perhitungan dalam mendesain ukuran impeller untuk pencampuran berbagai jenis suspensi dan larutan cairan menurut hierarki perancangan teknik mesin oleh Tomas Jirout.[56] Dasar perancangan tanki mixing yang paling sesuai adalah axial-flow pattern impellers karena memiliki proses pencampuran paling homogen. Variasi jenis impeller dalam tanki mixing vesselmerupakan fungsi dari kecepatan alir volumetrik keluaran pompa setiap proses pencampurannya dan jumlah masukan daya. Masukan daya juga dipengaruhi oleh bentuk ukuran peralatan dan sifat fisikokimia fluida. Bentuk aliran cairan dan derajat nilai Reynold merupakan indikator penting perancangan desain impeller. Pada perancangan impeller di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies dipilih jenis impeller tipe axial flow blade turbine impeller. Hal ini didasarkan pada arah perancangan pengadukan impeller secara axial flow pattern lebih disukai dibandingkan radial flow pattern karena memudahkan kontak dengan baffle pada tanki mixing karena defleksi terhadap dinding vessel dan baffle yang lebih baik.[57] Dalam perhitungan desain tanki mixing, diperlukan beberapa data referensi tanki dengan asumsi tertentu. Persamaan yang digunakan dalam perancangan ini adalah Navier-Stokes untuk menentukan jenis impeler yang dipakai. Persamaan ini dihubungkan dengan penentuan nilai Froude (Fr’) sebagai bilangan tak berdimensi. Setelah mendapat nilai Froude, maka akan ditentukan perbandingan
𝐝𝐩 𝐃
(diameter
partikel cairan tak berdimensi) untuk mencari nilai ∏s (konsumsi daya tak berdimensi pada proses mixing). Dari data ∏s akan diperoleh jenis impeler yang cocok dipakai berdasarkan data grafik dengan nilai
𝒅𝒑 𝑫
tak berdimensi).
LANGKAH 1
Penentuan bilangan Frounde (Fr) 𝑑𝑝 𝑁𝑐 2 𝑑𝜌 𝐹𝑟 = = 𝑓 ( , 𝑐𝑣 ) 𝑔𝛥𝜌 𝐷 ′
(diameter partikel cairan
224
Spesifikasi yang diketahui: Bilangan Keterangan Kecepatan putar impeller 𝑁𝑐 d g ρ Δρ
Nilai 1430 rpm(23,83333 s-1)
Diameter impeller nyata Percepatan gravitasi Densitas cairan Perbedaan densitas cairan-padatan
900 cm (0,9 m) 9,8 m/s2 Belum dik Belum dik
Nilai densitas cairan rata-rata dalam tanki mixing vessel dapat ditentukan melalui: (basis massa: 1 ton cairan =106gram) 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 = 20000L 𝜌=
𝑚 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖
=
106 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 50𝑔/𝐿 20000 𝐿
𝛥𝜌 = 𝜌 − 𝜌𝑠𝑢 , sehingga: 𝜌𝑠𝑢 perlu ditentukan dari data TDS (Total dissolved Solid) senyawa cair melalui uji di Jababeka yaitu 1024 + 468 = 1492 𝑝𝑝𝑚 Berdasarkan kemampuan water based pump dalam mentranspor padatan dengan ukuran maksimal 6,4 mm3, maka 𝑚𝑠𝑢 = 𝜌𝑠𝑢 =
233125𝑔𝑟𝑎𝑚 20000𝐿
𝑚𝑔 𝐿 (6,4.10−6 𝐿)
1492
𝑥
1𝑔 1000𝑚𝑔
= 233125 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 11,65625 𝑔/𝐿
𝑔
𝑔
𝑔
𝛥𝜌 = 50 𝐿 − 11,65625 𝐿 = 38,34375 𝐿
𝑁𝑐 2 𝑑 23,833332 𝑥0,9 𝐹𝑟 = = = 52,1658 𝑔 9,8 ′
LANGKAH 2 Penentuan nilai Cv (konsentrasi volumetrik) melalui pembacaan grafik Fr’ vs 𝑑𝑝 𝐷
Bilangan 𝑑𝑝 D
Keterangan Diameter rata-rata volumetrik partikel Diameter tanki mixing vessel
Nilai 6,4 mm 2900 mm=2,9 m
225
𝑑𝑝 6,4𝑥10−3 𝑚 = = 2,20689𝑥10−3 ~2𝑥10−3 𝐷 2,9 𝑚
Cat: Fr’ dalam 102 Dari grafik didapatkan nilai Cv(konsentrasi volumetrik) sebesar 2,5%.
LANGKAH 3
Lakukan perhitungan nilai ∏s sebagai kriteria bilangan tak berdimensi yang menentukan rancangan jenis impeler sementara dengan 3
𝑑𝑝 𝐷
awal
7
3 𝑃 𝜌 2 1 2 𝑑 7 ∏𝑠 = ( ) ( ) = 𝑃𝑜. (𝐹𝑟 ′ )2 . ( )2 𝜌𝑠𝑢 𝑔𝛥𝜌 𝐷 𝐷
dengan nilai Po adalah bilangan daya, dirumuskan oleh: 𝑃𝑜 =
𝑃 𝜌𝑠𝑢 𝑛3 𝑑 5
Bilangan
Keterangan
Nilai
n
Kecepatan linear
Belum dik
P
Konsumsi daya oleh pompa
Per 1 HP(7457 Watt)
H
Tinggi air dalam tanki
4100 mm(4,1 m)
226
Catatan: Daya pompa yang digunakan untuk mengalirkan cairan dalam mixing vessel adalah 10 HP. Berdasarkan kemampuan laju alir maksimal cairan oleh pompa water based pump sebesar 38095,2 kg/h (496 lpm), maka nilai n dapat ditentukan dari:
𝑛=
𝑄 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 𝑛=
=
(
(𝜌) 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖
0,21164
𝑘𝑔 1ℎ 1000𝑔 𝑥 𝑥 ℎ 3600𝑠 1𝑘𝑔 𝑔 1000𝐿 50 𝑥 𝑙 1𝑚3
38095,2
𝐹
=
𝐴𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖
𝑚3
𝑠 6,60519𝑚2
)
= 0,0320414
𝑚 𝑠
1
dengan Atanki dirumuskan oleh 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 = 4 𝛱𝐷2
𝑃𝑜 =
1 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 = 𝛱𝑥2,92 = 6,60519𝑚2 4 7457, 𝑊 𝑔
1𝑘𝑔
(11,65625 𝑙 𝑥 1000𝑔 𝑥
1000 𝑙 1𝑚3
𝑚
) 𝑥(0,0320414 𝑠 )3 𝑥(0,9 𝑚)5
𝑃𝑜 = 3,293504𝑥106 Sehingga, diperoleh: 𝛱𝑠 =
𝑘𝑔
3 2
50 3 1 7 𝑚 𝑥 ( ) 𝑥( )2 𝑘𝑔 𝑚 𝑘𝑔 2,9 𝑚 11,65625 𝑚3 (9,8 𝑠2 𝑥38,34375 𝑚3 ) 745,7𝑊
𝛱𝑠 = 0,0747629
LANGKAH 4
Lakukan penentuan jenis pengetesan impeller sementara untuk menentukan konstanta Ai, Bi, αi, dan βi sesuai pembacaan tabel. Seluruh kesimpulan penentuan evaluasi data eksperimen ini berlaku untuk seluruh tipe tested axial impeller.
A. Perancangan impeller jenis three blade turbin dalam perbandingan dengan kriteria bilangan tak berdimensi (Πs)
227
B. Perancangan impeller jenis Hydorfoil dalam perbandingan dengan kriteria bilangan tak berdimensi (Πs) B.1.
Hydrofoil tipe tested propeler
228
B.2.
Hydrofoil tipe three blade propeller
C. Perancangan impeller jenis pitched blade turbin dengan pisau pengaduk lipat diagonal.
229
D. Perancangan impeller tipe pitched blade turbin (tipe impeller yang paling simpel dan umum digunakan dalam industri kimia)
Jenis impeller yang dipakai ditentukan dari tested impeller untuk menentukan nilai konstanta dengan nilai
𝑑𝑝 𝐷
=
6,4 𝑚𝑚 2,9 𝑚
= 2,20689655𝑥10−3.
Berdasarkan pengaliran grafik untuk pengujian impeller, diperoleh bahwa jenis impeller pada mixing vessel yang cocok dipakai adalah impeller standard pitched three blade turbin propeller seri 3SL45 dengan ℎ2 /d= 0,5 sesuai grafik B.2 diatas.
LANGKAH 5
Setelah diperoleh nilai Cv, tentukan nilai parameter konstanta γi dan Ci melalui berbagai nilai konstanta yang diperoleh dari tabel.
230
Tabel Nilai dari konstanta Ai,Bi,αi, dan βi dari impeller tipe axial yang telah dites. Impeller 3SL24 3SL35
A1 14,8 8,58
B1 3,53 5,63
α1 0,403 0,399
β1 0,035 0,323
A2 1,66 1,00
B2 3,68 4,37
α2 0 0
β2 0 0
3SL45
11,67
7,4
0,487
0,66
0,954
4,36
0
0
6SL45 3RLL 4RLL 6RLL 3TL A310 MP (EKATO) P(FH)
5,38 9,28 8,8 5,98 24,73 27,5 11,03
13,9 13,92 9,29 10,07 18,42 15,04 10,36
0,43 0,486 0,5 0,472 0,614 0,561 0,432
1,63 1,485 0,789 0,879 2,262 1,447 1,009
0,704 0,617 0,463 0,878 -
6,23 5,48 6,84 5,69 -
0 0 0 0 -
0 0 0 0 -
14,53
3,15
0,487
0
-
-
-
-
Nilai koefisien Ci dan γi bergantung dari konsentrasi volumetrik partikel (Cv). Persamaan penentuan konstanta ini ditentukan oleh persamaan Rieger yaitu: 𝐶𝑖 = 𝐴𝑖 exp(𝐵𝑖 . 𝐶𝑣 ) sehingga 𝐶1 = 𝐴1 exp(𝐵1 . 𝐶𝑣 ) 𝐶1 = 11,67 exp (7,4𝑥2,5% (
2,5 )) = 14,04156 100
𝐶2 = 𝐴2 exp(𝐵2. 𝐶𝑣 ) 𝐶2 = 0,954 exp (4,36𝑥 (
2,5 )) = 1,06386 100
𝛾𝑖 = 𝛼𝑖 + 𝛽𝑖 . 𝐶𝑣 , sehingga 𝛾1 = 𝛼1 + 𝛽1 . 𝐶𝑣 2,5 𝛾1 = 0,487 + 0,66. ( ) 100 𝑦𝑖 = 0,5035 𝛾2 = 𝛼2 + 𝛽2 . 𝐶𝑣 2,5 𝛾2 = 0 + 0. ( )=0 100 LANGKAH 6 Dengan menggunakan prinsip Rieger, memakai persamaan perbandingan partikel cairan halus dan kasar untuk menentukan nilai cairan tak berdimensi)[58]
𝑑𝑝 𝐷
(diameter partikel
231
𝑑𝑝
𝐶1 ( 𝐷 )𝑦𝑖
′
𝐹𝑟 = {1 +
1
𝐶 𝑑𝑝 𝑦1 −𝛾2 10 10 (𝐶1 ( 𝐷 ) ) } 2 𝑑𝑝 0,5035
14,04156𝑥( 𝐷 )
52,1658 = {1 +
1
14,04156 𝑑𝑝 0,5035−0 10 10 ( 1,06386 ( 𝐷 ) ) }
𝑑𝑝 = 1,44508𝑋10−3 𝐷
LANGKAH 7 Tentukan parameter geometri dari peralatan mixing dengan menggunakan impeller standard pitched three blade turbin seri 3SL45 seusai definisi Zwietering dengan α=45º Impeller
D(mm)
D/d
3SL24 3SL35
200-300 200-300
3 3
ℎ2 𝐷 0,5 0,5
3SL45
200-300
3
0,5
6SL45 3RLL 4RLL 6RLL 3TL A310 MP(EKATO) P(FH)
200-400 200-300 200-300 200-300 200-300(𝑝𝑂 ) 300 385 385
3 3 3 3 3 3 2,67 2,67
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5±0,75 0,5±0,75
𝑑𝑝 0,15-3,79 0,15-3,79 0,15-3,79 0,1-1,5 0,15-3,79 0,15-3,79 0,15-3,79 0,15-3,97 0,15-0,93 0,1-1 0,1-1
Berdasarkan lokasi pemasangan impeller dalam mixing vessel, dengan lokasi sesuai karakteristik berikut:
232
Gambar 3.2 Skema perancangan mixing vessel sesuai definisi Zwittering dengan nilai: 𝐷 = 250 𝑚𝑚 = 0,25 𝑚 𝐷 =3 𝑑 3𝑑 = 0,25 𝑚 𝑑 = 0,08333 𝑚 ℎ2 = 0,5 𝐷 ℎ2 = 0,5𝐷 = (0,5𝑥0,25 𝑚) = 0,125 𝑚 memiliki performa kerja pengadukan diameter suspensi padatan terlarut hingga: 𝑑𝑝 = 1,44508𝑋10−3 𝐷 𝑑𝑝 = (1,44508𝑥10−3 𝑥0,25 𝑚) = 0,36127 𝑚𝑚 (prinsip Zwietering dalam penentuan geometri peralatan mixing dapat dipakai (0,15-3,79 mm))
3.3. Penentuan waktu pengadukan dan kecepatan pengadukan pitched three blade turbine impeller dengan α=45°[55, 57] Dari tipe jenis impeller yang diperoleh dari nilai
𝑑𝑝 𝐷
(diameter partikel
dimensionless) dan peran kerja dalam menghasilkan diameter rata-rata volumetrik partikel,
kemudian dilakukan perancangan untuk menentukan lama proses
pengadukan (Τ) untuk menentukan efisiensi pengadukannya.
233
Diketahui data-data proses pencampuran sebagai berikut: Parameter H
μ d
Keterangan Ketinggian cairan dalam tanki Kapasitas tanki modifikasi Nilai spesifik gravity cairan Viskositas Diameter impeller
D
Diameter vessel
V S(s.g)
Nilai Belum dik
Catatan
Belum dik 0,95
Asumsi
70 cPs 0,0833 m(3,27952756 inci) 0,25 m (9,84252 inci)
Asumsi
LANGKAH 1 Sesuai perhitungan perancangan mixing vessel oleh Walas (1990), maka lamanya pengadukan (𝑡𝑏 ) dengan estimasi rancangan baru adalah[57]
𝑉𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖
1 ℎ2 = 𝐻 6 𝐻 = 6𝑥(0,125 𝑚) 𝐻 = 0,75 𝑚 1 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 = 𝛱𝐷2 𝐻 4 1 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑘𝑖 = 𝛱(0,25𝑚)2 . 0,75𝑚 4 = 0,036815𝑚3 = 9,7254941076 𝑔𝑎𝑙 𝑃 = 2𝑉 = 2𝑥(9,7254941076) 𝑃 = 19,45098822 𝐻𝑃
Bilangan Reynold: 𝑁𝑅𝐸 = 10,75𝑥 𝑁𝑅𝐸 = 10,75𝑥 Bilangan Power:𝑁𝑝 = 𝑁𝑝 =
𝑁𝑥𝑑2 𝑥𝑆 𝜇
𝑁𝑥0,95𝑥(3,27952756)2 = 1,56912𝑁 70
1,523𝑥(1013 )𝑥𝑃
𝑁 3 𝑥𝐷 5 𝑥𝑆 13 )𝑥19,45098822
1,523𝑥(10 𝑁 3 𝑥(9,84252)5 𝑥0,95
=
3375875635 𝑁3
234
LANGKAH 2 Tentukan nilai N melalui trial and error pada Gambar 3.3 untuk menentukan kecepatan pengadukan paling efisien
Gambar 3.3 Nilai power terhadap bilangan reynold untuk berbagai jenis impeller Trial N 𝑵𝑹𝑬 𝑵𝑫 (target) 𝑵𝑫 (grafik) 1000 1569,12 3,375 1,4 1200 1882,944 1,953 1,4 1400 2196,768 1,230 1,4 1300 2039,856 1,536 1,4 1350 2118,312 1,372 1,4 1340 2102,621 1,403 1,4 didapat kecepatan pengadukan impeller pitched three blade turbine adalah 1340 rpm.
235
LANGKAH 3
𝑑
1
Berdasarkan Gambar 3.4, dengan perbandigan 𝐷 = 3, maka dapat diperoleh:
Gambar 3.4 Nilai laju alir fungsi dari bilangan Reynold untuk berbagai jenis impeller diperoleh nilai 𝑁𝑄 = 0,6889 𝑄 = 𝑁𝑄 . 𝑁𝐷3 1340 9,84252 3 𝑄 = 0,6889𝑥( )𝑥 ( ) = 8,4895 𝑐𝑓𝑠 60 12 𝑄 𝑢𝑠 = 𝛱 [( 4 ) . (𝐻(𝑓𝑡))2 ] 𝑢𝑠 =
8,4895
𝛱
[( 4 ) . (0,75 𝑚(2,46063 𝑓𝑡) )2 ]
= 1,852 𝑓𝑝𝑠
Berdasarkan analisa 𝑈𝑠 , nilai sistem dengan rentang > 1.0, memerlukan kebutuhan intensitas mixing yang sangat tinggi.
236
LANGKAH AKHIR
Dari Gambar 3.5 pada nilai bilangan reynold cairan 2102,621dengan pitched blade maka waktu pengadukannya
Gambar 3.5 Nilai waktu pencampuran tak berdimensi sebagai fungsi dari Bilangan Reynold untuk pitched blade turbine 𝑑
Nilai waktu pengadukan tak berdimensi: 𝑡𝑏 𝑁(𝐷)2,3 = 16 Sehingga:𝑡𝑏 =
16 1340𝑥(
0,083333 2,3 ) 0,25
= 0,14941 𝑚𝑖𝑛 (per 0,036815 m3) 20 𝑚3
waktu pengadukan asli (t)=𝑡 = 𝑡𝑏 𝑥 0,036815𝑚3 𝑡 = 81,168 𝑚𝑖𝑛
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Mixing/ agitation merupakan suatu proses pencampuran berbagai bahan material untuk memproduksi campuran homogen. Proses agitasi hanya dapat tercapai ketika transfer panas dan massa dapat saling terjadi antar fasa melalui hidrogenasi cairan, padatan terlarut, dan dispersi gas dalam campuran. Menurut McCabe (2004), proses pencampuran terjadi karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakkan dalam medan aliran “eddie” yang menghasikan proses difusi eddie (eddie diffusion). Gumpalan-gumpalan fluida tersebut terbentuk dari fluida yang saling bercampur akibat bertumbukan karena pengadukan, terjadi diffusi aliran homogen terhadap dua/lebih komponen. Pada proses pencampuran bahan baku yang dilakukan oleh PT.Champon Kurnia Djaja Technologies terjadi secara batch mixing. Proses batch mixing umumnya dipakai dalam aplikasi dengan: 1. Kuantitas produksi tidak terlalu besar 2. Pengendalian komposisi campuran secara mendetail dibutuhkan 3. Banyak variasi formulasi bahan baku dalm satu produksi sama 4. Terdapatnya sifat bahan yang berubah tiap waktu dan perlu diringankan pada sistem berbasis batch. Kualitas produk hasil pencampuran dan sifatnya sangat bergantung dari pemilihan alat proses dalam pengadukan. Berikut adalah berbagai rule of thumb perancangan peralatan tanki mixing sebagai berikut
4.1. Perancangan desain tanki pengadukan (mixing vessel) Metode perancangan mixing vessel didasarkan pada penyusunan empat buah baffle radial. Ketebalan baffle dirancang sesuai rule of thumb dengan ketebalan 𝑏 = 0,1. 𝐷. Perancangan berdasarkan penentuan perancangan tanki mixing vessel berkapasitas 21000 L dengan diameter 2,9 meter diperoleh ketebalan baffle 0,29 meter. Perancangan tanki mixing vessel diatas juga didasarkan pada kondisi ketinggian cairan dalam tanki (H) setara dengan diameter tanki vessel yaitu 2,9 meter. Proses perancangan dilakukan pada suatu cairan bahan baku (raw material) 237
238
tertentu dengan 𝜌𝑠𝑢 =15,65625 kg/m3dan ρ cairan sebesar 50 kg/m3. Berikut adalah sketsa perancangan desain tanki mixing vessel sesuai perancangan Walas (1990)[57]
Gambar 4.1 Rule of Thumb Perancangan Mixing Vessel Berdasarkan metode perancangan diatas, diketahui bahwa pengunaan lapisan dasar tanki yang menjorok akan memerlukan daya kerja impeler yang lebih rendah dibanding pengadukan pada dasar datar. Penempatan letak impeller juga selalu diletakkan di bagian tengah pada seluruh sistem cairan. Dalam melakukan perancangan impeller berjumlah satu buah dalam reaktor, perlu menyediakan tinggi cairan yang setara dengan diameter untuk efisiensi pencampuran. Tinggi impeller yang dianjurkan adalah sebesar
𝑑 8
terhadap diameter impeller yaitu 0,1125 meter.
Pada pengadukan dengan impeller di PT.Champion kurnia djaja technologies dengan jumlah total tiga, maka perlu ditentukan paddle spacing berjarak sekitar untuk dua impeller dan
𝐻 4
𝐻 2
tiap impeller.
Untuk memastikan bahwa proses pengadukan bahan baku terjadi secara homogen, maka jarak antara permukaan cairan dengan impeller harus dikendalikan
239
sebesar
𝐻 3
yakni 0,9677 meter. Ketinggian impeller dari dasar tanki yang
dikendalikan dengan baik sebesar
𝐻 6
dari dasar tanki diharapkan dapat memenuhi
salah satu prinsip Zwittering dalam merancang efisiensi pencampuran suspensi padatan dan menentukan lama pengadukan.[59] Pada rancangan tanki mixing dengan bentuk silinder perlu menyertakan baffle dalam pencampuran. Baffle dengan ketebalan 𝑏 = 0,1𝐷 juga mampu berperan dalam mempermudah teradinya kontak cairan dengan impeller sehingga proses pengontakannya menjadi lebih cepat. Penggunaan baffle lazim diguakan karena bentuk tanki sillinder mampu menciptakan aliran tangensial yang tak diharapkan/ swirlingcairan yang memberatkan kerja impeller dan menurunkan efisiensinya. Secara umum terdapat berbagai bahan material yang dapat digunakan sebagai tanki yaitu gelas, plastik, karet bertahanan tinggi, dan stainless steel. Dari berbagai jenis bahan material, stainless steel adalah bahan material yang paling umum dipakai sebagai bahan tanki kontainer untuk pencampuran berbagai komponen bersama-sama. Material stainless steel digunakan karena permukaan yang halus yang memudahkan pencucian bahan kimia setelah blending.Stainless steel juga cenderung mudah untuk digunakan. Tanki pencampuran dengan bahan stainless steel juga turut memudahkan proses pergerakan cairan saat pengadukan dengan teknik yang mampu memproduksi produk dengan kualitas lebih baik.[60]Jenis stainless steel yang dipakai adalah SS 316, karena memiliki ketahanan korosi, panas, dan ketebalan yang paling baik.
4.2. Perancangan desain jenis impeller three blade turbine propeller sesuai perhitungan Navier-Stokes Pada perancangan jenis impeller, akan didesain suatu jenis impeller yang mampu mencampur berbagai jenis suspensi cairan hingga diamter volumetrik partikel rata-rata lebih kecil yaitu 0,36127 mm. Jenis impeller yang digunakan merupakan tipe axial flow impeller, karena sering digunakan dalam industri blending, suspensi padatan, pengurangan gas dan aplikasi perpindahan panas.
240
Langkah-langkah desain perancangan ini didasarkan oleh definisi Zwietering dengan penggunaan cairan suspensi dengan ukuran partikel 𝐶𝑣 (konsentrasi volumetrik) bervariasi dan diameter rata-rata partikel (𝑑𝑝 ) yang dipakai sebagai indikator
model
pencampuran.
Syarat-syarat
yang
digunakan
dalam
perancangan berdasarkan definisi Zwietering adalah:[59] A. Tidak ada partikel suspensi yang tertinggal lebih dari 1 detik di bagian dasar tanki mixing vessel. B. Penentuan karakteristik impeller didasarkan pada parameter geometri yang didasarkan pada suatu kontrol volum (CV) tanki pencampuran (melalui pengecilan dimensi ukuran).
Pada rancangan desain impeller, perlu dikembangkan jenis impeller yang bekerja pada performa tinggi, mampu serbaguna dipakai pada berbagai karakteristik cairan tiap aplikasi pencampuran material. Berdasarkan penelitian oleh Bolan Isailovic (2011), terdapat beberapa sifat penting dalam menentukan performa kerja impeller yaitu:[61] A. Daya pengadukan: Efisiensi pengadukan sangat dipengaruhi oleh daya masukan energi terhadap impeller. Perancangan impeller yang dihubungkan langsung dalam motor pengaduk dapat memaksimalkan efisiensi pengadukan. Daya pengadukan sangat dipengaruhi densitas fluida, kecepatan, dan diameter tanki. B. Bentuk aliran: Arah aliran pengadukan fluida mampu membantu distribusi fluida dengan cepat dan efisien disepanjang tanki. Pergerakan aliran pengadukan juga turut mengakomodasi pencampuran cairan berdensitas rendah hingga tinggi. C. Gaya tarik: Pada sistem pengadukan, tegangan tarik dapat menghasilkan gaya tarik yang merupakan kombinasi dari kecepatan cairan masuk dalam kontainer dan kontak gaya tarik dari impeller terhadap cairan. D. Geometri tanki mixing vessel: Dimensi, bentuk dan ukuran kontainer adalah sifat kritis yang mempengaruhi bentuk aliran dan performa pencampuran. Desain rancangan yang umum dipakai adalah berbahan stainless steel,
241
berbentuk sillinder, memilik bentuk menjorok pada dasar serta memiliki rasio H/D >1.
Perusahaan PT. Champion kurnia djaja technologies menggunakan jenis impeller Axial flow blade turbin impeller dalam proses produksinya.
Impeller yang
digerakan oleh motor pengaduk WEG EXPROOF mampu menghomogenkan suspensi cairan hingga diameter partikel 6,4 mm dengan kecepatan pengadukan 1430 rpm. Berdasarkan persamaan Navier-Stokes, diperoleh bahwa jenis impeller yang paling baik didesain berdasarkan perhitungan adalah tipe standard pitched three blade turbin propeler seri 3SL45. Berdasarkan perhitungan, diperoleh bahwa dengan persamaan Rieger diperoleh bahwa proses pengadukan berjalan lebih homogen hingga menghasilkan diameter rata-rata partikel mencapai 0,36127 mm.[62]
Gambar 4.2 Jenis impeller standard pitched three blade turbine with pitch angle α=45° Pitched three-blade turbine with angle 45° merupakan salah satu contoh axial flow impelleryang umum digunakan dalam industri. Selain menghasilkan arah aliran secara axial pada cairan dengan viskositas tinggi, pitched blade turbin juga mampu menciptakan arah aliran axial dan radial pada cairan dengan viskositas rendah-menengah dengan pemompaan bawah. Impeller ini juga menghasilkan tegangan tarik yang sedikit lebih tinggi dibandingkan hydrofoil impeller, yang mampu mengimbangkan proses pemompaan terhadap kondisi tegangannya. [61]
242
Sehingga jenis impeller ini dianggap sebagai tipe impeller yang dapat dipakai dalam berbagai kondisi.
Gambar 4.3 Mekanisme arah aliran cairan pitched three blade turbine with α=45° pada cairan dengan viskositas rendah-menengah
Jenis impeller pitched three-blade turbine merupakan jenis impeller dengan kecepatan putar pengadukan yang paling kecil dalam seluruh rentang partikel tak berdimensi
𝑑𝑝 𝐷
dan konsentrasi volumetrik. Impeller jenis ini juga memerlukan
kebutuhan daya kompressor yang lebih kecil dalam proses pengadukan dibandingkan pitch three blade turbine tanpa kemiringan. Jenis pitched three blade turbine non-angle juga memerlukan kebutuhan energi lebih besar untuk mengaduk suspensi partikel menumpuk didasar tanki mixing vessel. Pitch blade turbine impeller termasuk dalam klasifikasi axial flow impeller P-series. Tipe impeller P-series ini ideal untuk aplikasi yang membutuhkan agitasi yang cukup agresif dalam cairan dengan viskositas yang cukup encer. Cairan yang digunakan umumnya memiliki viskositas 70 cPs dengan aliran transisi dengan bilangan Reynold 2102,621 sehingga tipe impeller P ideal untuk dipakai. Berdasarkan pengamatan pencampuran di PT. Champion Kurnia Djaja Technologies , diperoleh bahwa pengadukan dengan axial flow blade impeller membutuhkan lama pengadukan selama ±2 jam. Melalui korelasi Zwietering diperoleh melalui perhitungan bahwa pengadukan dengan pitched three blade
243
turbine α=45°mampu mempercepat lamanya proses pengadukan hingga 81,2 menit. Terdapat beberapa alasan penggunaan impeller pitch blade secara mekanik mampu menghasilkan kekuatan cukup terhadap distribusi campuran partikel cairan yaitu:[61] A. Memiliki waktu pencampuran yang pendek B. Efisien dalam mengangkat padatan berdensitas tinggi dari bagian bawah kontainer C. Mampu membawa secara efektif zat kimia yang hidrofobik D. Tidak menimbulkan busa bahkan pada kecepatan impeler tinggi. Jenis impeller tipe pitched three blade turbin merupakan tipe impeller yang dipakai untuk aplikasi volum yang lebih besar. Tipe impeller ini juga memiliki tindakan spesifik dalam aplikasi saat pengaruh tegangan fluida sangat penting terhadap keseluruhan proses. Desain pitched three blade turbine mampu menyediakan kemampuan pencampuran yang baik dengan proses pencucian yang mudah .Impeller pitched three blade turbin juga sangat baik dalam pencampuran berat. Dengan kebutuhan intensitas mixing cairan yang tinggi (𝑈𝑠 = 1,852), maka pitched three blade turbin mampu mencampurkan berbagai cairan dengan perbedaan nilai spesifik gravity yang tinggi dengan rasio viskositas cairan lebih tinggi.[59] Namun, diluar berbagai perhitungan perancangan mixing vessel berdasarkan persamaan Rieger yang merekomendasikan penggunaan pitched blade turbine, ternyata PT. Champion Kurnia Djaja Technologies masih memakai axial flow blade turbine ganda sebagai impeller proses pencampuran. Hal tersebut dilakukan atas pertimbangan biaya ekonomis, dimana axial flow blade impeller memiliki harga yang jauh lebih murah, yaitu $65-$480 dibandingkan pitched blade turbine dengan harga $245-$893 bergantung panjangnya impeller .[18] Selain itu, tingkat efisiensi pencampuran secara axial campuran ini juga cukup baik dalam memperoleh arus aksial kuat untuk mencampurkan suspensi zat padat yang memadai. Selain itu axial flow blade turbine juga cukup baik dalam mencipatakan aliran diffusi eddie yang memudahkan arah pencampuran cairan yang immiscible maupun non-immiscible hingga cairan laminer dengan baik walau memerlukan waktu lebih lama
244
dibandingkan pitched blade turbine dengan α=45°. Adapun pola pemasangan berbagai jenis impeller dilakukan pada kondisi center, vertikal untuk menghomogenkan campuran cairan tersebut.
BAB V KESIMPULAN 1. Proses perancangan impeller tipe pitched three blade turbine mampu memberi waktu pengadukan lebih cepat dibandingkan axial flow impeller yang dipakai di industri. 2. Rancangan mixing vessel yang memberikan efisiensi pengadukan terbaik dipakai pada diameter 2,9 m, jarak baffle 0,29 m, ketinggian cairan minimal 2,9 m, jarak impeller dengan dasar tanki sekitar 0,1125 m, diameter impeller 0,9 m, dengan material yang digunakan stainless steel. 3. Pengadukan dengan pitched three blade turbine mampu menghasilkan diameter rata-rata partikel padat dalam cairan (𝑑𝑝 ) dengan lebih kecil dan homogen dibandingkan axial flow impeller. 4. Waktu pengadukan dengan desain perancangan impeller berdasarkan model Zwietering adalah 81,168 menit dengan pitched three blade turbine. 5. Impeller pitched three blade turbinedengan α= 45°dipakai dalam perancangan karena mampu memberikan gaya tarik aksial dan radial yang lebih baik terhadap cairan dengan penghematan daya dan energi dalam pengadukannya dibandingkan axial flow impeller dengan kemiringan tertentu.
245
DAFTAR PUSTAKA
Wallas,
Stanley
M.
1990.
Chemical
Process
Equipment.
USA:
ButterworthHeinemann.
Jirout, Tomas, et al. Impeller design for mixing of suspensions. Czech Technical University In Prague, Technika 4, 166 07 Prague, Czech Republic: p. 1- 16
www.slideshare.net/mixing-expert2014/mixing-of-liquids-solids-and-highviscosity-material
Tsz-Chung Mak, Andrew, M Eng. 1992. SOLID-LIQUID MIXING IN MECHNICALLY AGITATED VESSELS. Ramsay Memoial Laboratory, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University College London, England: Bibl London Univ
Isailovic, Bojan, et al. 2011. An Approach to Design and Performance Testing of an Impeller-Driven Single-Use Mixer. BioProcess Interational
246
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG – BEKASI
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE – 420 Kerja Praktek
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620035) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Lapangan : Dr. Sutimadji Tjokro
Dosen Pembimbing : Jenny Novianti M Soetedjo, S.T., M.Sc.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
247
LAPORAN TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTEK PT. CHAMPION KURNIA DJAJA TECHNOLOGIES CIKARANG - BEKASI
Penggunaan Heat Exchanger Dalam Proses Produksi Produk ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid)) Dalam Kondisi pH Normal
Disusun untuk memenuhi persyaratan Mata Kuliah ICE – 420 Kerja Praktek
oleh: Michael Subroto (2012620025) Randy Christian (2012620035) Febiola Ernestine (2012620051)
Pembimbing Kerja Praktek: Dr. Sutimadji Tjokro
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2016
248
INTISASI
Scale Inhibitor merupakan salah satu produk yang diproduksi oleh PT. Champion Kurnia Djaja Technologies. Fungsi dari produk ini adalah untuk menghilangkan kerak yang terbentuk dalam pipa selama proses reaksi suatu produk tertentu. Salah satu jenis scale inhibitor yang diproduksi pada pabrik ini adalah fosfonat dengan kode ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid)). Produk ini memiliki tingkat keasaman yang tinggi, yaitu berada di kisaran 0,5. Hal ini kemudian menjadikan produk ini tidak sejalan dengan fungsinya yang bertujuan menghilangkan kerak, dikarenakan pada pH yang cenderung asam maka produk akan bersifat korosif dan mengakibatkan kerusakan pada pipa – pipa logam tersebut tanpa melangsungkan tujuan produk tersebut. Oleh karena ini produk perlu dinetralkan menuju pH normal (pH ± 7). Proses penetralan ini dilakukan dengan penambahan soda kaustik (NaOH) yang bersifat basa, dimana reaksi yang terjadi menghasilkan panas (reaksi eksotermis). Suhu keluaran produk berada pada dikisaran 89°C dan cenderung tinggi jika hendak dimasukan kedalam drum atau tangki penyimpanan. Karena itu, produk perlu didinginkan hingga suhu tertentu yang membuatnya dapat disimpan dalam tangki penyimpanan. Proses pendinginan dilakukan dengan metode perpindahan panas dengan cooling water yang masuk pada suhu 15°C dan keluar pada suhu 30°C. Proses perpindahan panas ini menggunakan alat heat exchanger dikarenakan jumlah produk yang tidak terlalu banyak sehingga tidak efektif dan efisien jika menggunakan cooling water. Aliran perpindahan panas antara ATMP dengan cooling water adalah dengan counter current flow karena mengakibatkan perpindahan panas yang efektif dan efisien. Heat Exchanger yang dipilih untuk produk ini adalah jenis 1-6 shell and tube heat exchanger. Jenis alat ini yang dipilih karena proses perpindahan panas yang lebih efektif dan efisien serta proses maintenanc alat yang lebih mudah. Jumlah panas yang dipertukarkan sebesar 33599,996 kJ/h dan panas keluaran dari heat exhanger ini sebesar 40°C. Material yang digunakan adalah stainless steel dengan jenis pipa yang digunakan adalah 3/4 in 16 BWG. Pada alat perpindahan panas ini juga digunaka baffle yang berjumlah 26 buah yang membuat proses pendinginan produk menjadi lebih cepat.
Kata kunci : ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid)), heat exchanger, reaksi penetralan
249
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Tugas Khusus Salah satu produk yang diproduksi oleh PT. Champion Kurnia Djaja
Technologies adalah scale inhibitor. Scale inhibitor adalah senyawa kimia yang menghentikan nukleasi pembentukan kerak organik, presipitasi, dan reaksi penyelesaian pembentukan ion logam yang dapat menimbulkan kerak pada bagaian dalam pipa logam. Scale inhibitor bekerja pada tiga daerah elemen kunci yang dapat menimbulkan masalah terhadap kerak logam. Performa scale inhibitor dipengaruhi oleh pH, suhu, kadar ion kalsium dan magnesium limbah cair, dan pengaruh konsentrasi inhibitor korosi dalam perawatan pipa produksi minyak. Scale inhibitor bekerja dengan nilai batas, minimum inhibitor concentration (MIC) yaitu pada konsentrasi ion logam dalam air 0,5 mg/L hingga 20 mg/L. Jenis scale inhibitor yang diproduksi beragam, salah satunya adalah fosfonat dengan kode ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid)). Berikut ini adalah struktur molekul ATMP pada Gambar 1.1
Gambar 1.1 Struktur molekul ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid))
Scale inhibitor dengan kode ATMP
50% larutan ini memiliki kadar
keasamaan yang tinggi yaitu pH berada di kisaran 0,5 (menjelaskan bahwa produk ini merupakan asam kuat). Padahal bahan yang bersifat asam kuat sangat kurang baik digunakan karena menimbulkan korosi dan merusak pipa-pipa produksi
250
251
minyak, sehingga scale inhibitor ini perlu dinetralkan terlebih dahulu sebelum digunakan. Proses penetralan ATMP ini dilakukan dengan penambahan soda kaustik (NaOH) 48% larutan. Soda kaustik 48% ini adalah bahan dengan sifat basa yang memiliki derajat keasaman (pH) sebesar 9,65.Pada saat penambahan soda kaustik 48% ke dalam ATMP 50% terjadi reaksi eksotermis dimana ada panas yang dikeluarkan. Reaksi penetralan yang terjadi adalah :
ATMP 50% (pH 0,5) + NaOH 48% ATMP.4Na (pH 7) + H2O
Gambar 1.2 Struktur molekul ATMP.4 Na (Tetra sodium salt of Amino Trimethylene Phosphonic Acid)
Oleh karena reaksi tersebut menghasilkan panas, maka dibutuhkan utilitas pertukaran panas akan proses tersebut. Utilitas pertukaran panas yang dapat digunakan, antara lain : cooling jacket, nitrogen liquid, cooling tower, heat exchanger, dan lain-lain. Utilitas terbaik yang dapat digunakan untuk menghadapi masalah ini adalah dengan penggunaan heat exchangerkarena kapasitas produksi ATMP yang tidak terlalu besar yaitu sebesar 10.000 liter sehingga tidak membutuhkan utilitas pendingin yang besar seperti cooling tower. Sebelum adanya utilitas pendingin heat exchanger, sempat digunakan kipas angin listrik untuk mendinginkan tangki pengadukan. Namun karena kurang efektif, maka diperlukan utilitas pendingin lain untuk proses pertukaran panas tersebut.
252
1.2
Tujuan Pelaksanaan Tugas Khusus
Adapun tujuan dari tugas khusus yang diberikan adalah sebagai berikut :
Mengetahui seberapa besar perpindahan panas yang terjadi
Menentukan kapasitas alat penukar panas yang diperlukan sesuai kebutuhan
Menentukan alat yang terbaik yang dapat digunakan sebagai alat pendinginan produk scale inhibitor yang bersifat panas ini.
1.3
Ruang Lingkup Tugas Khusus Pada saat produksi produk ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid))
dimana produk tersebut harus dinetralisasikan dahulu karena bersifat sangat asam. Proses produksi dilakukan pada mixing vessel ukuran kapasitas 14.000 liter. Jumlah produksi dilakukan pada mixing vessel ukuran terkecil supaya alat penukar panas yang diperlukan juga berukuran kecil. Hal ini dikarenakan produksi produk ATMP tidak kontinu tetapi sesuai pemesanan konsumen.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Heat Exchanger Alat penukar panas adalah suatu alat yang memungkinkan terjadinya
perpindahan panas dan dapat berfungsi juga sebagai pemanas maupun pendingin. Perpindahan panas dapat terjadi karena adanya kontak, baik secara kontak langsung ataupun kontak tidak langsung. Kondisi kontak langsung adalah fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan, contohnya daerator. Sedangkan kondisi kontak tidak langsung menjelaskan bahwa fluida panas tidak berhubungan langsung dengan fluida dingin dimana terdapat media perantara antar kedua fluida, seperti pipa, plat, dan lain-lain dimana salah satu contohnya adalah condensor. Pada bidang industi salah satu jenis alat pertukaran panas yang banyak digunakan adalah heat exchanger. Heat exchanger merupakan salah satu peralatan yang dapat digunakan pada proses perpindahan panas antara unit pemanas dan unit pendingin. Heat exchangerdidesain dengan standar yang bertujuan melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat. Standarisasi desain yang digunakan berdasarkan Asosiasi pembuat Heat Exchanger adalah Tubular Exchanger Manufactures Association (TEMA). Alat ini didesain untuk menukarkan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke fluida lain yang temperaturnya lebih rendah, sehingga fluida yang temperaturnya lebih tinggi akan melepas kalor kepada fluida yang temperaturnya lebih rendah. Hal ini akan menyebabkan fluida yang melepas panas akan semakin menurun temperaturnya, sedangkan fluida yang menerima panas akan semakin naik temperaturnya. Pada heat exchanger terjadi pertukaran panas yang menyebabkan fluida dengan temperatur yang lebih rendah akan naik dan fluida dengan temperatur yang lebih tinggi akan turun hingga terjadi suatu kesetimbangan antara kalor yang dapat dilepas oleh fluida yang memiliki temperatur tinggi dengan kalor yang dapat diterima oleh fluida yang memiliki temperatur rendah. Proses pertukaran panas terjadi karena adanya aliran fluida yang 253
254
bergerak dan berkontak, terdapat empat macam aliran yang terjadi di dalam alat penukar panas, yaitu counter current flow (aliran berlawanan arah), co-current flow (aliran searah), cross flow (aliran silang), dan cross counter flow (aliran berlawanan silang). Pada umumnya aliran yang lebih sering digunakan adalah counter current flow karena mengakibatkan perpindahan panas yang efektif dan efisien. Secara umum, mekanisme yang terjadi pada heat exchanger dapat ditunjukan seperti pada Gambar 2.1 (Walas, 1990)
Gambar 2.1Mekanisme perpindahan panasHeat Exchanger. (Walas, 1990).
Dapat dilihat dari Gambar 2.1 diatas, dijelaskan bahwa terjadi proses perpindahan panas akibat adanya perbedaan temperatur antara fluida yang satu dengan fluida yang lainnya. Fluida dengan temperatur yang lebih tinggi akan melepas panas, sedangkan fluida dengan temperatur yang lebih rendah akan menerima panas. Hal ini akan mengakibatkan temperatur fluida yang melepas panas akan semakin menurun dan temperatur fluida yang menerima panas akan semakin naik. Namun proses perpindahan panas ini tidak berlangsung selamanya, namun proses perpindahan panas ini akan berhenti pada suatu titik konstan dimana kalor
255
dari fluida sudah tidak dapat dilepas dan sudah tidak dapat diterima lagi. (Walas, 1990)
2.2
Jenis – jenis Heat Exchanger Heat exchanger yang ada dan digunakan juga beragam jenisnya, antara lain
shell and tube, double pipe, koil, dan open tube heat exchanger.
2.2.1. Shell and Tube Heat Exchanger Heat exchanger tipe shell & tube menjadi satu tipe yang paling mudah dikenal. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan sumbu shell.
2.2.2. Double Pipe Heat exchanger ini menggunakan dua pipa dengan diameter yang berbeda. Pipa dengan diameter lebih kecil dipasang paralel di dalam pipa berdiameter lebih besar. Perpindahan panas terjadi pada saat fluida kerja yang satu mengalir di dalam pipa diameter kecil, dan fluida kerja lainnya mengalir di luar pipa tersebut. Arah aliran fluida dapat didesain berlawanan arah untuk mendapatkan perubahan temperatur yang tinggi, atau jika diinginkan temperatur yang merata pada semua sisi dinding heat exchanger maka arah aliran fluida dapat didesain searah.
2.2.3. Koil Pipe Heat exchanger tipe ini menggunakan pipa tube yang didesain membentuk spiral di dalam sisi shell. Perpindahan panas pada tipe ini sangat efisien, namun di sisi hampir tidak mungkin untuk melakukan pembersihan sisi dalam tube apabila kotor.
256
2.2.4. Open Tube Section Pada heat exchanger ini pipa-pipa tidak ditempatkan lagi didalam shell, tetapi dibiarkan di udara. Pendinginandilakukan dengan mengalirkan air atau udara pada bagian pipa. Berkas pipa itu biasanya cukup panjang. Untuk pendinginan dengan udara biasanya bagianluar pipa diberisirip-sirip untuk memperluas permukaan perpindahan panas. Seperti halnya jenis coil pipa, perpindahan panas yang terjadi cukup lamban dengan kapasitas yang lebih kecil dari jenis shell and tube
2.3
Flow chart metode perancangan Heat Exchanger Skema 2.1 flow chart perancangan HE #STEP 1# Menulis spesifikasi yang diketahui
#STEP 8# Menghitung jumlah tube
#STEP 2# Mencari rata-rata suhu serta mencari data fisik
#STEP 9# Menentukan standar tema, menentukan pitch, dan menghitung diameter shell #STEP 10# Menghitung kecepatan aliran Menghitung Koefisien perpindahan panas dari tube (ho)l dengan mengabaikan faktor koreksi
#STEP 3# Membuat neraca energi untuk mengetahui laju alir massa yang belum diketahui
#STEP 11# Menentukan baffle spacing Menghitung koefisien perpindahan panas dari shell (hi) dengan mengabaikan faktor koreksi
#STEP 4# Menebak nilai koefisien perpindahan panas overall (U)
#STEP 5# Menentukan jumlah pass dari shell dan tube. Menghitung delta T LMTD dan faktor koreksi Ft dimana Ft harus > 0,75
#STEP 6# Menghitung heat transfer area
#STEP 7# Menentukan tipe, ukuran, dan material tube
#STEP 12# Mencari koefisien perpindahan panas overall tanpa fouling Bandingkan dengan U tebakan. Error harus lebih kecil dari 30% <30% Perhitungan dilanjutkan >30% Gunakan U hitungan sebagai tebakan baru
#STEP 13# Mencari koefisien perpindahan panas overall dengan fouling Mencari over surface dan over design
BAB III PELAKSANAAN TUGAS KHUSUS
Tugas khusus yang diberikan oleh pembimbing lapangan adalah untuk menentukan dan melakukan perancangan mengenai jenis heat exchanger yang perlu digunakan untuk melaksanakan proses produksi produk ATMP (Aminotris (Methylenephosphonic Acid)) yang memiliki derajat keasaman 7 atau pH netral
Perhitungan Heat Exchanger Shell
Tube
Fluida
ATMP.4Na
Cooling water
Laju alir masukan
38095,2
(kg/h) Temperatur masuk
89
15
40
30
(°C) Temperatur keluar (°C) Data – data fisik fluida Cooling Water
ATMP.4Na
1
1,32
Viskositas, μ (g/m.s)
0,72
40
Kapasitas panas, Cp (J/g.oC)
4,2
0,018
0,58
0,69
Densitas, ρ (g/cm3)
Konduktivitas termal, k (W/m.oC)
Perhitungan perancangan heat exchanger #LANGKAH 1# •
Spesifikasi yang diketahui
mh =
38095,2 kg/jam = 38095200 g/jam
Thi =
89oC 257
258
Tho =
40oC
Tci =
15oC
Tco =
30 oC
#LANGKAH 2# •
Rata-rata suhu
𝑇𝑐 =
𝑇𝑐𝑖 +𝑇𝑐𝑜
𝑇ℎ =
𝑇ℎ𝑖 +𝑇ℎ𝑜
2 2
=
15+30 2
=
= 22,5°𝐶
89+40 2
= 64,5°𝐶
#LANGKAH 3# Buat neraca energi untuk mengetahui laju alir massa (mc) dan hitung Q (J/h) 𝑚ℎ 𝐶𝑝ℎ ∆𝑇ℎ = 𝑚𝑐 𝐶𝑝𝑐 ∆𝑇𝑐 38095200 𝑥 0,018 𝑥 (89 − 40) = 𝑚𝑐 𝑥 4,2 𝑥 (30 − 15) 𝑚𝑐 = 533332,8 𝑔/ℎ = 533,333 𝑘𝑔/ℎ 𝑄 = 𝑚ℎ 𝐶𝑝ℎ ∆𝑇ℎ 𝑄 = 38095200 𝑥 0,018 𝑥 (89 − 40) 𝑄 = 33599966,4 𝐽/ℎ
#LANGKAH 4# •
Menebak koefisien perpindahan panas overall (Ui) Tebakan dilakukan terhadap Tabel 2.1 ini yang berasal dari buku R.W Serth. Dalam buku tabel ini terdapat dalam appendix dengan mana Table 3.5 Typical Values of Overall Heat Transfer Coefficients in Tubular Heat Exchanger dengan nilai U = Btu/h.ft2.oF
Pada produk ini kontak antar fluida yang digunakan adalah organic solvent (ATMP.4Na) dengan cooling water
259
Tabel 2.1 Nilai dari Koefsien Overall Heat Exchanger pada Tubular Heat Exchanger Shell side Liquid - liquid media Aroclor 1248 Cutback asphalt Demineralized water Ethanol amine (MEA or DEA) 10-25% solutions Fuel oil Fuel oil Gasoline Heavy oils Heavy oils Hydrogen-rich reformer stream Kerosene or gas oil Kerosene or gas oil Kerosene or gas oil Jacket water Lube oil (low viscosity) Lube oil (high viscosity) Lube oil Naphtha Naphtha Organis solvents Organis solvents Organis solvents Water
Tube side
Design U
Jet fuels Water Water Water or DEA, or MEA solutions Water Oil Water Heavy Oil Water Hydrogen-rich reformer stream Water Oil Trichloroethylene Water Water
100-150 10-20 300-500
Water
40-80
Oil Water Oil Water Brine Organic solvents Caustic soda solutions (10-30%)
11-20 50-70 25-35 50-150 35-90 20-60
Ui = 50-150 Btu/ft2.h.oF Ui = 100 Btu/ft2.h.oF =567,796 W/m2.°C
140-200 15-25 10-15 60-100 10-40 15-50 90-120 25-50 20-35 40-50 230-300 25-50
100-250
260
#LANGKAH 5# •
Hitung ΔT LMTD dan faktor koreksi (Ft) dimana Ft harus lebih besar dari 0,8
𝑅=
𝑇 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 −𝑇 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙
𝑃=
𝑇 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 𝑡𝑢𝑏𝑒−𝑇 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑡𝑢𝑏𝑒
𝑇 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 𝑡𝑢𝑏𝑒−𝑇 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑇 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙−𝑇 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑡𝑢𝑏𝑒
=
=
89−40 30−15 30−15 89−15
= 3,267
= 0,20
N tebak = 1 1−𝑅𝑃 1
𝛼 = ( 1−𝑃 )𝑁 = 0,43325 𝛼−1
𝑆 = 𝛼−𝑅 = 0,2 𝐹=
1−𝑆 1−𝑅𝑆
(√𝑅 2 +1 ) ln
2−𝑆(𝑅+1−√𝑅2 +1)
= 0,91767
(𝑅−1) ln
2−𝑆(𝑅+1+√𝑅2 +1 )
∆𝑇 𝐿𝑀𝑇𝐷 =
(89−30)−(40−15) 𝑙𝑛
89−30 40−15
=39,597°C
#LANGKAH 6# •
Menghitung luas area perpindahan panas 𝑄 = 𝐹 𝑥 𝑈𝑖 𝑥 𝐴𝑖 𝑥 ∆𝑇 𝐿𝑀𝑇𝐷 𝑚𝑐 𝐶𝑝𝑐 ∆𝑇𝑐 = 𝐹 𝑥 𝑈𝑖 𝑥 𝐴𝑖 𝑥 ∆𝑇 𝐿𝑀𝑇𝐷 533332,8 𝑥 4,2 𝑥 (30 − 15) = 0,91767 𝑥 567,796 𝑥 𝐴𝑖 𝑥 39,597 3600 𝐴𝑖 = 0,45237 𝑚2 𝐴𝑖 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 𝐴𝑖 = 0,45237 𝑚2
#LANGKAH 7# •
Menentukan tipe, ukuran, dan material tube 3/4 in 16 BWG Do tube = 0,750 in = 0,01905 m Di tube = 0,685 in = 0,01739 m L = 8 ft = 2,44 m Material tube = stainless steel
261
#LANGKAH 8# •
Menghitung jumlah tube 𝐴𝑖 = 𝑛𝑇 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑖 𝑥 𝐿 0,45237 = 𝑛𝑇 𝑥 𝜋 𝑥 0,01739 𝑥 2,44 𝑛𝑇 = 3,3937 ~ 4 tube
#LANGKAH 9# •
Menentukan jumlah tube passes Re =
4𝑚𝑐 (
𝑛𝑝 ) 𝑛𝑡
𝜋𝐷𝑖 𝜇𝑐
=
𝑛𝑝 ) 4
4𝑥533332,8𝑥(
𝜋𝑥0,01739𝑥0,72
𝑥
1h 3600 𝑠
= 13558646,64 np
Dengan Re yang dikehendaki > 10.000 (aliran turbulen), maka dimasukan nilai np sebesar 2,4, atau 6 dan kemudian dicari besarnya kecepatan fluida pada setiap npuntuk mendapatkan besar kecepatan pada rentang 3 - 8 ft/s (0,9144 – 2,4384 m/s) (R.W. Serth, 2007)
Untuk np = 2 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 =
4 𝑥 𝑚𝑐 𝑥 𝑁𝑝𝑎𝑠𝑠 𝑑𝑖 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑛𝑇 𝑥 𝜌𝑐 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑖 2
4 𝑥 533332,8 𝑥 2 1ℎ 1 𝑥 𝑥 106 𝑐𝑚3 2 4 𝑥 1 𝑥 𝜋 𝑥 (0,01739) 3600 𝑠 1 𝑚3
𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 0,31187 𝑚/𝑠
Untuk np = 4 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 =
4 𝑥 𝑚𝑐 𝑥 𝑁𝑝𝑎𝑠𝑠 𝑑𝑖 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑛𝑇 𝑥 𝜌𝑐 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑖 2
4 𝑥 533332,8 𝑥 4 1ℎ 1 𝑥 𝑥 6 4 𝑥 1 𝑥 𝜋 𝑥 (0,01739)2 3600 𝑠 10 𝑐𝑚3 1 𝑚3
𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 0,62374 𝑚/𝑠
262
Untuk np = 6 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 =
4 𝑥 𝑚𝑐 𝑥 𝑁𝑝𝑎𝑠𝑠 𝑑𝑖 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑛𝑇 𝑥 𝜌𝑐 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑖 2
4 𝑥 533332,8 𝑥 6 1ℎ 1 𝑥 𝑥 6 4 𝑥 1 𝑥 𝜋 𝑥 (0,01739)2 3600 𝑠 10 𝑐𝑚3 1 𝑚3
𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 0,93562 𝑚/𝑠 Berdasarkan perhitungan kecepatan pada setiap np, diperoleh kecepatan yang memenuhi rentang 0,9144 – 2,4384 m/s yaitu pada nilai np = 6 sehingga dapat disimpulkan -
Pass di shell = 1
-
Pass di tube = 6
•
Menentukan standar TEMA : AEP
•
Menentukan pitch : square pitch
•
Menghitung diameter shell
Berdasarkan Tabel C.3 (R.W. Serth, 2007) untuk ¾ in tube dan 1 in square pitch dengan nilai nt adalah 4 dan np adalah 6 maka dipilih nilai tube count 12 yang paling mendekati. Dari tabel tersebut didapatkan shell ID = 8 in = 0,2032 m Tabel 2.2 Tube Counts for 3/4 in. OD Tubes on 1-in. Square pitch Shell ID (in.) 8 10 12 13 ¼ 15 ¼
TEMA P or S Number of passes 1 2 4 6 28 26 16 12 52 48 44 24 80 76 66 56 104 90 70 80 136 128 128 114
#LANGKAH 10# •
Menghitung kecepatan aliran
TEMA U Number of passes 2 4 6 28 24 12 52 44 32 78 72 70 96 92 90 136 132 120
263
𝒗𝒕𝒖𝒃𝒆 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 =
4 𝑥 𝑚𝑐 𝑥 𝑁𝑝𝑎𝑠𝑠 𝑑𝑖 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑛𝑇 𝑥 𝜌𝑐 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑖 2
4 𝑥 533332,8 𝑥 6 1ℎ 1 𝑥 𝑥 106 𝑐𝑚3 2 4 𝑥 1 𝑥 𝜋 𝑥 (0,01739) 3600 𝑠 1 𝑚3
𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 = 0,93562 𝑚/𝑠 NRe 𝜌𝑐 𝐷𝑖 𝑣𝑡𝑢𝑏𝑒 𝜇𝑐
𝑁𝑟𝑒 = 𝑁𝑟𝑒 =
1 𝑥 0,01739 𝑥 0,93562 106 𝑐𝑚3 𝑥 0,72 1 𝑚3 𝑁𝑟𝑒 = 22597,8219
NPr 𝑁𝑃𝑟 = 𝑁𝑃𝑟 =
𝐶𝑝𝑐 𝑥 𝜇𝑐 𝑘𝑐
4,2 𝑥 0,72 0,58
𝑁𝑃𝑟 = 5,2138 NNu untuk aliran turbulen dengan mengabaikan faktor koreksi 1
𝑁𝑁𝑢 = 0,023 𝑥 𝑁𝑅𝑒 0.8 𝑥 𝑁𝑃𝑟 3 𝑁𝑁𝑢 = 121,34798 ℎ𝑖 =
𝑁𝑁𝑢 𝑥 𝑘ℎ 𝐷𝑖
= 4047,2587 𝐽/(𝑚2 . 𝑠.oC)
#LANGKAH 11# •
Menentukan baffle spacing dan menebak koefisien perpindahan panas dari shell Baffle cut = 25% dari grafik, didapatkan B/ds = 0,46 dengan ds sebesar 0,2032 m
𝐵 𝑑𝑠
= 0,46 → B = 0,093472 m
𝑃𝑡 = 1,25 𝑥 𝐷𝑜 = 1,25 𝑥 0,01905 𝑚 = 0,02381 𝑚 𝐴𝑠 =
(𝑃𝑡− 𝐷𝑜 )𝑥 𝐵 𝑥 𝑑𝑠 𝐷𝑜
= 0,00474589 𝑚2
264
𝑣𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 = 𝐴
𝑚ℎ
𝑠
𝐷𝑒 =
1,27
𝑥 𝜌ℎ
𝑥 (𝑃𝑡 2 − 0,785𝐷𝑜 2 ) = 0,018803 𝑚
𝐷𝑜
𝑁𝑟𝑒 =
𝑚
= 6081,0512 ℎ
𝜌ℎ 𝐷𝑒 𝑣𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 𝜇ℎ
=1048,135
𝐽ℎ = 0,162 ( hasil interpolasi ) 𝑁𝑃𝑟 =
𝐶𝑝ℎ 𝑥 𝜇ℎ 𝑘ℎ
=1,05882
𝑁𝑁𝑢 = 𝑗ℎ 𝑥 𝑁𝑟𝑒 𝑥 𝑁𝑝𝑟 1/3 = 173,0638 ℎ𝑜 =
𝑁𝑁𝑢 𝑥 𝑘ℎ 𝐷𝑒
= 6258,7564 𝐽/(𝑚2 . 𝑠.oC)
#LANGKAH 12# Menggitung nilai koefisien perpindahan panas overall (U) tanpa fouling
• 𝑢𝑖𝑐𝑙𝑒𝑎𝑛 =
1 𝐷 1 + 𝑖 ℎ𝑖 𝐷𝑜 ℎ𝑜
= 2544,955 𝐽/(𝑚2 . 𝑠. °C)
#LANGKAH 13# •
Cari U dirty (Koefisien perpindahan panas overall dengan fouling) Ro = 1,76109 x 10-4(𝑚2 . 𝑠. °C)/𝐽 Ri = 8,805545 x 10-5(𝑚2 . 𝑠. °C)/𝐽 Ro dan Ri adalah nilai fouling factor untuk organisc fluid dan demineralized water. 𝑢𝑖𝑑𝑖𝑟𝑡𝑦 =
1 1 ℎ𝑖
•
𝐷𝑖
+𝐷
𝑜 ℎ𝑜
𝐷𝑜
+ 𝑅𝑖
= 1558,2348 𝐽/(𝑚2 . 𝑠. °C)
Over Surface 𝑂𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 =
•
+
𝐷𝑖 𝑥𝑅𝑜
(𝑈𝑖 𝑐𝑙𝑒𝑎𝑛 − 𝑈𝑖 𝑑𝑖𝑟𝑡𝑦) 𝑥100% = 38,7716 % 𝑈𝑖 𝑐𝑙𝑒𝑎𝑛
Over Design 𝐴𝑖 = 𝜋. 𝐷𝑖. 𝐿. 𝑛𝑡𝑢𝑏𝑒 = 0,5332 𝑚2 𝑂𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 =
(𝐴𝑖 − 𝐴𝑖 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 ) 𝑥100% = 17,87 % 𝐴𝑖 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Laju alir fluida pendingin cooling water di dalam tube Agar ATMP.4Na dengan laju alir 38095,2kg/h dapat didinginkan dari
temperatur 89oC menjadi 40oC, maka kalor yang harus dipertukarkan adalah 𝑘𝐽
sebesar 33599,996 ℎ . Untuk itu, fluida pendingin cooling water perlu dialirkan dengan laju533,333
𝑘𝑔 dimana temperaturnya ℎ
akan berubah dari 15oC menjadi 30oC.
Penempatan coling water pada tube dan ATMP.4Na pada shell dikarenakan sifat fluida ATMP.4Na menghasilkan garam yang mengakibatkan apabila diletakan di dalam tube akan sangat sulit untuk dibersihkan. 4.2. Jumlah tube-passes dan shell-passes Pada Shell and Tube Heat Exchanger yang dirancang ini, jumlah pass pada tube yang digunakan adalah 6 dan jumlah pass pada shell yang digunakan adalah 1. Hal ini dilakukan untuk perpindahan panas lebih cepat .Berikut ini adalah arah aliran fluida dalam shell and tube heat exchanger 1-6 pass :
Gambar 4.1 Rancangan 1-6 shell and tube heat exchanger
265
266
4.3. Arah aliran fluida di dalam Heat Exchanger Arah aliran kedua fluida di dalam Heat Exchanger yang digunakan adalah dengan counter current flow karena counter current flow lebih baik dalam mempertukarkan panas dibandingkan dengan co-current flow.
4.4
Tipe front dan rear head serta tipe heat exchanger yang digunakan menurut standar TEMA dan panjang heat exchanger Panjang heat exchanger yang digunakan adalah 8 ft karena disesuaikan
dengan dengan jenis rancangan HE yang digunakan yaitu 1-6 shell and tube HE. Supaya dapat mempercepat perpindahan panas di dalam shell and tube heat exchanger. Pemilihan tipe heat exchanger didasarkan oleh TEMA standar yang dijabarkan melalui diagram dibawah ini
267
Tipe yang digunakan dalam perancangan heat exchanger ini adalah tipe AEP :
Front head tipe front head yang digunakan adalah tipe A. Tipe ini dipilih karena larutan yang dipakai memungkinkan terjadinya fouling, sehingga harus dilakukan pembersihan pada selang waktu tertentu. Keuntungan penggunaan tipe ini adalah dapat dengan mudah dilepaskan jika ingin dibersihkan secara berkala.Head dapat dilepas ketika pengaman telah dibuka. Tipe ini dipilih karena larutan yang dipakai memungkinkan terjadinya fouling, sehingga harus dilakukan pembersihan pada selang waktu tertentu. Channel and removable cover dipilih karena bisa dan mudah dibongkar pasang, sehingga akan memudahkan untuk dilakukan pembersihan secara berkala
Gambar 4.2 Tipe head heat exchanger
Shell type tipe shell yang digunakan adalah tipe E dimana shell type ini berfungsi untuk aliran dengan 1 pass pada shell.Jenis tipe ini juga simpel dan relative murah. Tipe shell E digunakan karena yang digunakan dalam rancangan adalah one shell pass. Nilai Ft pada one shell yaitu 0,967, dimana nilai Ft ini masih memenuhi persyaratan penggunaan tipe shell E.
Gambar 4.3 Tipe shell heat exchanger
268
Rear head tipe rear head yang digunakan adalah tipe P. Tipe P ini mudah diaplikasikan dan mudah untuk dilepaskan pada heat exchanger sehingga memudahkan dalam proses pembersihan bagian dalam heat exchanger. Selain itu penggunaan tipe P ini dapat mencegah terjadinya pencampuran antara aliran di shell dan tube.
Gambar 4.4 Tipe rear head heat exchanger
Berikut ini adalah gambar shell and tube heat exchanger yang dirancang sesuai dengan standar TEMA, termasuk jumlah pass pada tube dan shell nya pada gambar 4.5 berikut
Gambar 4.5 shell and tube 1-6 heat exchanger
4.5
Spesifikasi dan Material (tube dan shell) Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi dan material tube yang digunakan
dalam heat exchanger ini:
Tube yang digunakan adalah tube dengan outside diameter ¾ inch (0,750 in diameter outside), inside diameter 0,685 inch (0,01739 m) , dan wall thickness0,065 in (BWG 16).
269
Jenis material tube yang digunakan adalah stainless steelkarena kedua fluida tidak terlalu korosif. Bahan stainless steel memiliki kelebihan yaitu tahan karat, tahan terhadap perubahan suhu yang tinggi, mudah difabrikasi, kuat dan tahan lama sehingga tidak terlalu sering untuk diganti.
Tube patterns yang digunakan dalam perancangan heat exchanger ini adalah square pattern dimana square patterns ini memiliki keunggulan yaitu permukaan tube nya dapat dibersihkan secara mekanik (mechanical cleaning). Square patterns ini digunakan untuk fluida yang menyebabkan fouling. Luas area square patterns lebih kecil dibandingkan dengan yang lain sehingga pressure drop atau hilang tekan akan lebih kecil juga.
Gambar 4.6 Diagram squared pitch
Pitch (Pt) adalah 1¼ inch
Jumlah tube yang dibutuhkan untuk luas area perpindahan panas yang dibutuhkan (Ai required) adalah sebanyak 3,3937 tube. Untuk itu, berdasarkan tabel tube count maka jumlah tube yang digunakan adalah 6
Untuk heat exchanger AEU dengan jumlah pass 1-6 serta jumlah tube6 maka inside diameter shell berdasarkan tabel tube count adalah sebesar 8 inch (0,2032 m).
4.6
Spesifikasi baffle Baffle digunakan untuk meningkatkan kecepatan fluida dengan mengarahkan
aliran fluida sepanjang tube bundle untuk mendapatkan koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi. Berikut ini adalah spesifikasi baffle yang digunakan:
270
Jenis baffle yang digunakan adalah tipe cut-segmental baffle atau biasa sering disebut baffle cut. Baffle cut 25% digunakan sebab dengan baffle cut 25% akan memberikan perpindahan panas yang baik dengan pressure drop yang dapat diterima (tidak terlalu besar).
Gambar 4.7 Baffle yang digunakan
Dari grafik diperoleh nilai baffle spacing per inside diameter shell sebesar 0,46 sehingga baffle spacing (jarak antar baffle) adalah sebesar 0,093472 m. Dengan demikian jumlah baffle yang digunakan adalah 26 baffles per pass shell. Contoh gambar baffle pada heat exchanger dengan shell type E:
Gambar 4.8 Penggunaan baffle pada heat exchanger
4.7
Kecepatan aliran fluida dan jenis aliran fluida Kecepatan aliran fluida, baik di dalam shell maupun di dalam tube tidak boleh
terlalu rendah dan tidak boleh terlalu tinggi sebab kecepatan fluida yang terlalu rendah dapat menyebabkan terjadinya fouling, sedangkan kecepatan fluida yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan erosi pada pipa.
271
Kecepatan aliran fluida dipengaruhi oleh jumlah tube, jumlah pass, inside diameter dari tube (untuk fluida di dalam tube), inside diameter dari shell, baffle spacing, pitch (untuk fluida di shell), densitas, dan laju alir massa dari fluida. Semua variabel yang berpengaruh pada kecepatan fluida ini harus diatur dalam perancangan heat exchanger ini agar kecepatannya sesuai. Kecepatan aliran fluida cooling water (di dalam tube) adalah sebesar 0,93562 m/s dan fluida ATMP.4Na (di dalam shell) adalah sebesar 6081,0512 m/h = 1,68918 m/s. Kecepatan aliran fluida ini juga berpengaruh pada jenis aliran fluida (laminer, transisi, ataupun turbulen) dimana dapat digambarkan sebagai bilangan Reynold (untuk laminer NRe< 2100, transisi 2100 < NRe< 104, dan turbulen NRe> 104). Jenis aliran fluida diusahakan turbulen agar pressure drop fluida tidak terlalu besar karena pressure drop yang besar dapat mengakibatkan pemborosan biaya dan energi untuk pompa. Bilangan Reynold yang didapat dari perancangan heat exchanger ini adalah 22597,8219 (turbulen) pada sisi tube dan 1048,135 pada sisi shell. Oleh sebab itu, Nusselt number pada sisi tube menggunakan persamaan Hausen untuk aliran transisi yaitu: NNu = 0,023 x NRe0,8 x NPr1/3
4.8
Overall Heat Transfer Coefficient, Over Design, dan Over Surface Overall heat transfer coefficient (U) merupakan koefisien yang menyatakan
kemampuan dari heat exchanger untuk mempertukarkan panas dari fluida panas ke fluida dingin dan juga untuk menyatakan aliran panas menyeluruh sebagai gabungan proses konduksi dan konveksi. Semakin besar nilai U maka semakin bagus pula perpindahan panas antar fluidanya. Nilai U antara organic solventdengan air umumnya sekitar 50-150 Btu/h.ft2.oF. Fluida cooling water dan ATMP.4NA merupakan pelarut organik dengan fouling resistance masing-masing sebesar 8,805545 x 10-5m2.oC/W dan 1,76109 x 10-4m2.oC/W. Untuk itu pada iterasi pertama digunakan tebakan U antara 100 Btu/h.ft2.oF (567,796 W/m2.°C). Pada perancangan ini diperoleh nilai Ui (𝑚2 . 𝑠. °C)dan nilai
clean
yaitu sebesar 2544,955 𝐽/
U dengan fouling resistance yaitu nilai Ui
dirty
1558,2348 𝐽/(𝑚2 . 𝑠. °C). Nilai over surface dapat dihitung dengan cara :
sebesar
272
Over surface = [( Ui clean - Ui dirty ) / Ui clean ] x 100% = 38,7716 %. Nilai over surface ini menggambarkan seberapa besar penurunan nilai koefisien perpindahan panas jika terjadi fouling. Nilai over surface yang baik yaitu di kisaran 20-40 %. Nilai over surface yang terlalu besar membuat suatu heat exchanger menjadi tidak ekonomis untuk dibuat. Selain itu, nilai over design dapat dihitung dengan : Over design = [( Ai - Ai required ) / Ai required ] x 100% = 17,87 %. Nilai over design ini menggambarkan kelebihan luas permukaan perpindahan panas dari yang seharusnya. Nilai over design tidak boleh terlalu besar ataupun terlalu kecil. Nilai over design harus =<10% untuk menutupi kekurangan heat transfer coefficient akibat terjadinya fouling.
BAB V KESIMPULAN
1. Jenis alat penukar panas yang digunakan adalah heat exchanger dengan tipe shell and tube heat exchanger. 2. Jenis shell and tube HE yang digunakan adalah 1-6 shell and tube HE 3. Standar design Heat Exchanger TEMA yang digunakan adalah AEP 4. Kalor panas yang dipertukarkan sebesar 33599,966 kJ/h 5. Jumlah tube yang dipakai adalah 4 buah dengan kecepatan tiap tube sebesar 0,935 m/s. 6. Jenis tube yang digunakan adalah ¾ in BWG 16. 7. Panjang HE yang digunakan adalah 8 ft (2,44 m) disesuaikan dengan lokasi pabrik. 8. Material Heat Exchanger yang dipakai adalah stainless steel 9. Overall heat transfer coefficient (U) yang diperoleh adalah 2544,955 j/m2.s.oC 10. Heat Exchanger yang dihasilkan adalah
273
DAFTAR PUSTAKA
Wallas, Stanley M. 1990. Chemical Process Equipment. USA: ButterworthHeinemann.
Serth, R W. 2007. Process Heat Transfer Principles and Aplications. Elsevier Ltd
http://www.atmpchemical.com/article-14.html
artikel-teknologi.com/macam-macam-heat-exchanger-alat-penukar-panas-bagian2/2/
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18379/4/Chapter%20II.pdf
274
