K.2Sumber air di industri kimia

1. Suplai air untuk industri kimia

2. Sumber air untuk industri kimia, 13

3. Karakteristik/kualitas air, 16

1

1. Suplai air untuk industri.

•Semua kebutuhan air untuk industri disuplai oleh Unit Utilitas secara kontinyu.

•Unit Utilitas menyediakan dan mensuplai semua jenis air untuk industri bagi unit-unit yang memerlukannya.

1>. Suplai air proses.

Air proses disuplai 100%, dengan allowance 10-20%.

2

2>. Suplai air pendingin.

•Suplai air pendingin bergantung ke pada sistem pendinginannya. •Jika sistemnya once through, maka suplai dari Unit Utilitas adalah 100% ditambah allowance 10-20%. •Jika sistem recirculation, maka suplai air pendingin hanyalah untuk make up, sebanyak air yang hilang di cooling tower.

3

•Perhitungan air pendingin yang hilang di Cooling Tower dapat dilakukan dengan persamaan dalam buku Perry, yang terdiri dari air yang hilang karena :

- evaporasi, We = 0.00085 Wc (T1 – T2) - drift, Wd = 0.1 - 0.2% Wc

- blow down, Wb = (We)/(cycles – 1), cycles = (kadar solid dalam air hasil proses)/(kadar solid dalam air baku)

dengan satuan m³/h atau gal/min, consistent unit, dan suhu oF. Biasanya digunakan cycles 3-5.

•Perkiraan dari Kurita, air hilang di cooling tower sekitar 1% untuk setiap penurunan suhu 5.8oC. 4

3>. Suplai air umpan ketel.

Banyaknya suplai air umpan ketel bergantung ke pada penggunaan uap.

•Jika uap digunakan untuk reaktan, maka air umpan ketel disuplai sebanyak 100%.

•Jika uap untuk pemutar turbin dan untuk pemanas, maka air umpan ketel disuplai sebanyak yang hilang di steam traps dan di ketel saat blow down.

•Air yang hilang di steam traps dan karena blow down cuma sedikit, mungkin hanya sekitar 3-5% (cari ref). 5

4>. Suplai air domestik.

Suplai air domestik bervariasi, bergantung ke pada penggunaannya. Di antara penggunaannya adalah:

1.Perumahan karyawan (satpam)

2.Keperluan dapur dan kamar kecil untuk kantor serta cleaning service

3.Fasilitas umum seperti kantin, musholla dan rumah sakit/poliklinik

4. Laboratorium. 6

[1]. Air untuk perumahan (satpam).

•Kebutuhan air untuk perumahan, bergantung jumlah rumah yang harus disuplai. Perusahaan kecil mungkin menyediakan 3 rumah untuk satpam di lokasi pabrik.

•Diperkirakan setiap rumah terdiri 5 orang (ayah, ibu, 2 anak dan 1 orang lain), sehingga kira-kira butuh 1000 lt/hari.

•Standar kebutuhan air menurut WHO adalah 200 lt/hari/orang, sedangkan menurut UNHCR 150 lt/hari/orang.

7

[2]. Air untuk dapur dan kamar kecil kantor serta cleaning service.

Banyaknya air yang harus disuplai oleh Unit Utilitas untuk keperluan kamar kecil dan dapur kantor serta cleaning service bergantung ke pada jumlah kantor yang ada.

Rata-rata kantor mungkin hanya perlu 1 bak kecil air (½ - 1 m3) per hari.

8

[3]. Air untuk fasilitas umum seperti kantin, masjid dan rumah sakit/poliklinik.

• Banyaknya air untuk makan/minum karyawan di kantin bergantung ke pada jumlah karyawan yang dilayani.

• Begitupun banyaknya air untuk masjid. • Tentang rumah sakit/poliklinik,

keberadaannya bergantung pada banyak/sedikitnya karyawan dan jauh/dekatnya pabrik dari fasilitas kesehatan umum seperti rumah sakit/puskesmas.

9

•Jika karyawannya banyak dan/atau letak pabriknya jauh dari fasilitas kesehatan umum, maka mungkin perlu ada fasilitas rumah sakit/poliklinik. Poliklinik hanya perlu 2 baskom air tiap hari untuk mencuci tangan paramedis. Jika diadakan kamar kecil di poliklinik, mungkin hanya perlu ¼ m³ air per hari.

•Jika karyawannya cuma sedikit dan letak pabrik dekat dengan fasilitas kesehatan umum, maka tidak perlu ada rumah sakit/poliklinik perusahaan. 10

[4]. Air untuk laboratorium.

Kebutuhan air untuk laboratorium hanya sedikit jika pekerjaan laboratoriumnya tidak banyak. Laboratorium pabrik kecil mungkin hanya butuh 1 ember (15 lt) sehari. Jika disediakan ½ m³ air per hari, termasuk untuk kamar kecil karyawan, mungkin sudah cukup.

11

[5]. Air hidran.

•Air hidran tidak disuplai dari Unit Utilitas.

•Unit Utilitas tidak perlu mensuplainya secara kontinu karena air hidran hanya dipakai jika ada kebakaran saja.

•Untuk keperluan darurat jika terjadi kebakaran, maka hanya dibuatkan saja saluran hidran ke tempat-tempat tertentu yang strategis.

12

Sumber air untuk industri kimia

Sumber air untuk industri kimia terdiri dari air tanah dan air permukaan.

Air tanah :

• Terletak di dalam tanah, di bawah lapisan kulit bumi • Biasanya diperoleh dengan pengeboran/sumur bor • Ditandai dengan adanya batuan keras, kemudian pasir • Kedalaman bervariasi, tergantung lokasi, dataran rendah

atau dataran tinggi, mungkin ± 30m, bisa sampai > 100m • Kualitasnya : jernih, dingin, banyak mengandung mineral • Kuantitasnya : banyak & konstan, tidak dipengaruhi musim

• Berasal dari proses di dalam bumi, saat bumi terbentuk,

ataupun dari resapan air hujan • Lama berada di dalam bumi, dan banyak bergesekan

dengan batuan-batuan/mineral di dalam bumi. 13

Air permukaan

• Terletak di permukaan/kulit bumi • Berupa air laut, danau, rawa, sungai, sumur atau mata air • Jika sumur, tidak perlu dibor, cukup digali, tidak sampai

bertemu batuan keras. • Kedalaman bervariasi, tetapi tidak sampai 20 m. Penggali

sumur mungkin sudah mendapat air pada 7 m• Kualitasnya : mungkin jernih (air laut, sumur, danau,

rawa), mungkin keruh ( air sungai), mungkin banyak mengandung bahan organik/organisme hidup

• Kuantitasnya : musiman, kadang kering, kadang banjir (sungai, rawa, danau), kadang pasang, kadang surut (laut)

• Berasal dari air hujan/resapan air hujan di kulit bumi • Tidak lama berada di permukaan bumi (sungai), terus

mengalir ke laut. 14

Kebaikan & keburukan air tanah sebagai air pendingin

Kebaikan :

-dingin

-jernih

Keburukan :

-mengandung banyak mineral yang berpotensi mengendap pada suhu tinggi.

15

Karakteristik air

•Air (murni) adalah cairan yang pada suhu kamar transparan, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau.

•Impuritis dalam air dapat berupa gas, liquid atau solid dan benda hidup/bahan organik.

- gas, terlarut di dalam air

- liquid bisa terlarut atau tidak

- solid bisa terlarut atau tidak. 16

•Gas terlarut : O2, CO2, H2S, dsb.

•Liquid terlarut : organik atau anorganik, dalam bentuk asam organik, basa organik, garam organik, ester, keton, asam klorida, asam nitrat, atau yang lainnya

•Liquid tak larut : bahan organik seperti minyak, dsb

•Solid terlarut : garam2-an, kapur, dsb •Solid tak larut : lumpur, pasir, mikroba, dsb.

Tabel 1 memperlihatkan sifat air. 17

Table 1 Properties of waterSpecific gravity (20oC) : 0.9982Melting point (oC) : 0.00Boiling point (oC) : 100.00Vapor pressure (mmHg) : 17.535Temperature giving the maximum density (oC) : 4 Dielectric constant (20oC) : 82Refractive index (20oC) : 1.33300Viscosity (20oC) (cp) : 1.009Specific heat (0oC) (cal/g·oC) : 1.007Heat of fusion (kcal/mol) : 1.435Heat of vaporization (100oC) (kcal/mol) : 9.719Ion product (25oC) : 1 X 10-14Heat of formation (20oC) (kcal/mol) : 68.35Dipole moment (gas) (cgs x 1018) : 1.84Density (100oC) (g/ml) : 0.958Surface tension (100oC) (dyne/cm) : 58.9 18

Komponen pencemar penting dalam air :

•Heavy metals •Turbidity •Organic compounds •Inorganic compounds •Pathogens (protozoa, bacteria, virus) •pH = - log [H+]

Pencemar tersebut dapat menimbulkan masalah pada pengguna air industri. Oleh sebab itu air untuk industri harus diproses dulu di water treatment plant.

19

Table 2 Thermodynamic properties of water, ethylalcohol and acetone

Formula MW BP, (oC) Hv, (cal/g) Cp (0oC), (cal/g·oC)

H2O 18 100 539.6 1.007

C2H5OH 46.07 78.5 204.0 0.536

CH3COCH3 58.08 56.5 124.5 0.506

• Tabel di atas berisi data Cp dan panas laten untuk mengubah fase air. Panas laten fusi ataupun vaporasi air sangat tinggi. Panas fusi pada 0oC dan panas laten evaporasi pada 100oC berturut-turut sekitar 80 kcal/kg dan sekitar 540 kcal/kg.

20

•Dari tabel di atas tampak bahwa air butuh lebih banyak panas untuk menaikkan suhunya, untuk mendidihkan dan untuk mengevaporasikannya dibanding yang lain. Ini berarti, air menyerap lebih banyak panas, sehingga merupakan media heat transfer yang baik.

•Panas laten air yang tinggi dimanfaatkan untuk bermacam proses industri, seperti HE, air-conditioning, dll.

•Contoh khas pemanfaatan adalah recooling terhadap air pendingin yang disirkulasi, melalui proses evaporasi parsial pada cooling tower. Evaporasi 1% dari air yang disirkulasi akan menurunkan suhu dari 99% air sisanya sebanyak 5.8oC pada suhu kamar.

21

•Karena air memiliki struktur dipol, maka air melarutkan banyak bahan anorganik dan beberapa senyawa organik yang berikatan ionik melalui disosiasi dan hidrasi bahan-bahan tsb.

•Beberapa bahan organik tanpa ikatan ionik seperti gula, larut dalam air jika ukuran molekul mereka sesuai dengan spaces antara molekul air.

22

•Besaran termodinamika spt Td, Hv dan Cp di atas biasanya naik dengan BM.

•Tetapi, air dengan BM terkecil malah memiliki besaran tertinggi.

•Hal ini dapat dijelaskan dengan kekuatan ikatan hidrogen.

-Air memiliki kekuatan ikatan hidrogen terbesar dan molekul air berikatan dengan molekul air lainnya sehingga menaikkan nilai BM tampaknya.

-Etilalkohol memiliki kekuatan ikatan hidrogen yang sedikit lebih tinggi dari aseton.

23

Ikatan jembatan hidrogen

H . Hydrogen bond

I -- Covalent bond

O

. \

H H H H

\ / . /

O O

. I

H H

I .

O O

/ . / \

H H H H H

\ . . /

O O

I I

H H

24