Utilitas Pabrik 5 PT Pupuk Kaltim [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



A.



Latar Belakang Unit utilitas dibuat dengan latar belakang yaitu kapasitas-kapasitas atau



daya



tampung



merupakan



faktor



pertama



yang



menjadi



pertimbangan ada tidaknya unit utilitas di suatu pabrik. Kontinuitas yang tidak boleh dilupakan dalam pertimbangan pengadaan unit utilitas adalah kontinuitas proses pabrik yang menggunakan bahan penunjang. Jika pemenuhan kebutuhan akan bahan penunjang terjadi setiap hari, maka diperlukan sebuah unit utilitas. Sistem utilitas merupakan sarana atau unit yang diperlukan untuk operasi suatu proses. Sarana atau unit penunjang memiliki maksud adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai penyediaan bahan-bahan penunjang kegiatan pabrik, udara tekan, dan lain sebagainya. Unit utilitas penting dalam suatu industri, seperti pada pabrik pupuk yang memerlukan air, sehinga baik sebagai pelarut maupun keperluan pabrik lainnya. Selain itu, industri membutuhkan bahan bakar untuk pengoperasian untuk alat yang berbahan bakar. Untuk itu, pada makalah ini akan dibahas mengenai unit-unit utilitas yang terdapat pada PT Pupuk Kalimantan Timur, khususnya pada Pabrik 5.



1



B.



Tujuan Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini yaitu untuk mengetahui dan memahami unit-unit utilitas yang terdapat pada Pabrik 5 PT Pupuk Kalimantan Timur.



2



BAB II PEMBAHASAN



A.



Unit Utilitas Pabrik 5 PT Pupuk Kaltim Unit utilitas merupakan unit penunjang untuk kelancaran proses di unit amonia dan unit urea. Oleh karena itu, unit utilitas menyediakan sistem utilitas untuk menghasilkan dan mendistribusikan kebutuhan air laut (sea water), air pendingin (sweet cooling water), air tawar (desalinated water),



air



demin



(demineralized



water),



nitrogen,



udara



pabrik/instrumentasi (plant air/instrument air), serta menghasilkan dan mendistribusikan tenaga listrik (electric power) termasuk emergency power. Utilitas terbagi menjadi beberapa unit/sistem, yaitu : 1.



Unit sea water intake (SWI)



2.



Unit klorinasi



3.



Sistem cooling water (sweet cooling water and sea cooling water)



4.



Sistem Desalinasi



5.



Sistem demineralisasi



6.



Sistem pembangkit tenaga listrik



7.



Sistem steam



8.



Sistem plant air/instrument



3



B.



9.



Sistem nitrogen generation



10.



Sistem urea formaldehyde coating (UFC)



11.



Sistem pengolahan air buangan



Unit Sea Water Intake Unit ini berfungsi untuk menyalurkan air laut untuk bahan baku unit desalinasi, klorin, dan make up cooling water. Intake head ditempatkan di dasar laut pada kedalaman 10 meter dari rata-rata level air laut (mean sea level). Kemudian, dihubungkan oleh pipa sub-marine yang tertimbun ke intake basin yang diletakkan di tepi laut. Dengan demikian, akan diperoleh kualitas sea water yang lebih baik karena minyak dan debu urea tidak akan terbawa ke sea water intake. Sea water ditempatkan ke unit desalinasi dengan laju alir sebesar 930 m3/jam, unit klorinasi sebesar 51 m3/jam, dan sebagai make up sea water cooling water sebesar 2.233 m3/jam. Sistem sea water intake terdiri dari : 1.



1x100% sea water intake head dengan kapasitas 3.800 m3/jam. Sea water intake head berfungsi untuk menarik air laut yang telah bersih secara terus menerus ke sea water intake basin. Sea water intake head dilengkapi dengan saringan (bar screen) yang berfungsi untuk mencegah masuknya padatan dan kotoran-kotoran yang cukup besar dari air laut ke sea water intake basin. Larutan klorin (NaClO) dari



4



pabrik eksisting diinjeksikan ke sea water intake head dan sea water intake basin dengan tujuan untuk mencegah dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme di sistem sea water intake head dengan konsentrasi klorin di air laut sebesar 0,2 ppm. 2.



Saluran injeksi klorin dari pabrik eksisting yang bertujuan untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme dengan kadar residual dijaga sebesar 0,2 ppm.



3.



1x40” pipa sea water intake. Saluran utama sea water intake terdiri dari single line dengan diameter 40” fiberglass reinforced plastic (FRP) yang menghubungkan outlet sea water intake head ke dalam inlet sea water intake basin. Air laut mengalir dari sea water intake head ke sea water intake basin menggunakan sistem bejana berhubungan.



4.



Sea water intake basin didesaian dengan kapasitas air laut 3.800 m3/jam. Terdapat 2 inlet kanal yang sama, dengan kapasitas 2x3.800 m3/jam agar dapat dilakukan pengalihan aliran air laut selama pemeliharaan/perbaikan salah satu kanal



dan travelling screen.



Material yang digunakan pada basin ini merupakan material konkrit dan dilapisi dengan coating khusus yang cocok untuk air laut sehingga tahan akan korosi. 5.



Travelling band screen sejumlah 2x100%, dengan kapasitas masingmasing adalah 3.800 m3/jam yang berfungsi untuk menangkap atau



5



menyaring kotoran kecil melayang yang lolos, serta organisme laut yang berukuran kurang dari 6 mm. 6.



Stop log yang berfungsi untuk pemeliharaan atau perbaikan dengan cara memungkinkan penghentian sementara suplai air laut.



7.



2x100% screen wash pump untuk membersihkan travelling pump.



8.



2x100% sea water pump yang untuk mendistribusikan air make up ke cooling water tower basin, unit klorinasi, dan unit desalinasi.



C.



Unit Klorinasi Sistem injeksi klorin bertujuan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme (bakteri, lumpur, dan alga) serta makroorganisme (kerang, tiram, dan lain-lain) yang dapat menyebabkan pembetukan deposit di tube condenser, peralatan, dan perpipaan di sistem pendingin air laut (sea cooling water system). Satu unit klorinasi dibangun dekat dengan cooling water basin. Unit ini berfungsi untuk menginjeksi larutan NaClO untuk mencapai sisa konsentrasi klorin dalam sirkulasi air laut sebesar 0,4 ppm di sea water circulation return header. Unit ini didesain untuk menghasilkan 60 kg/jam ekuivalen klorin dan memiliki kemampuan dosing untuk 120% dari kebutuhan normal pada dosing rate yang direkomendasikan. Unit klorinasi menghasilkan larutan



6



NaClO melalui proses elektrolisa air laut, reaksi elektrokimia yang terjadi adalah sebagai berikut : 1.



Reaksi primer di anoda 2Cl- → Cl2 + 2e (reaksi I)



2.



Reaksi primer di katoda 2H2O + 2e → 2OH- + H2 (reaksi II) 2Na+ + 2OH- → 2NaOH (reaksi III)



3.



Reaksi sekunder 2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl + H2O (reaksi IV) Sodium hipoklorit (NaClO) yang diperoleh dari rekasi sekunder,



efektif untuk mencegah pertumbuhan biota laut seperti kerang laut, rumput laut, dan lain-lain, yang dapat melekat di perpipaan, tube condenser, dan filter. Larutan NaClO yang dihasilkan oleh unit klorinasi diinjeksikan terus menerus ke dalam basin, sedangkan injeksi klorin di pipa sea water intake berasal dari unit klorinasi pabrik 4 dan POPKA. Dengan adanya injeksi klorin, maka sistem air laut di pabrik akan terlindungi dari masalah melekatnya pertumbuhan organisme laut. Berbeda dari sistem injeksi gas klorin, sistem elektroklorinasi dapat menguraikan klorin yang berupa cairan. Dengan demikian, penanganan akan sangat mudah dan tidak perlu risau akan kebocoran gas berbahaya.



7



D.



Sea dan Sweet Cooling Water System Cooling water system digunakan sebagai media pendingin untuk proses maupun utilitas. Cooling water system terdiri dari 2 sistem yaitu sea cooling water dan sweet cooling water. Sweet cooling water bersifat panas karena telah dipergunakan sebagai pendingin fluida-fluida yang ada di pabrik. Sedangkan sea cooling water digunakan untuk mendinginkan sweet cooling water yang panas. Sea cooling water juga dipergunakan di surface condenser untuk mengkondensasikan saturated steam yang berasal dari outlet steam turbine. 1.



Sea Water Circulation Air laut yang berasal dari intake basin dikirim ke cooling basin sebagai make up sea cooling water dengan menggunakan control flow untuk menjaga agar flow make up tetap konstan. Cooling tower basin didesain untuk dapat menampung cadangan sea cooling water selama 10 menit apabila sea cooling water yang disirkulasikan sebanyak 59.000 m3/jam dan tanpa make up. Chemical injection package untuk sea cooling water yang meliputi beberapa chemical injection system dipersiapkan untuk sistem tersebut. Chemical injection package didesain untuk beroperasi menginjeksikan asam sulfat, dipersant, dan shock dosing bromine. Untuk injeksi asam sulfat dan dipersant, dilakukan secara



8



kontinu, sedangkan shock dosing bromine dilakukan dengan konsentrasi sekitar 10 ppm selama 30 menit secara intermitten. Sistem ini berbeda dari pabrik-pabrik lain yang ada di PT Pupuk Kalimantan Timur karena air laut yang dipergunakan terus menerus disirkulasikan, dan ketika dibuang ke laut sudah berada pada suhu yang mendekati suhu air laut pada saat itu. Sedangkan pada pabrik lain, air laut setelah dipergunakan akan dibuang langsung ke laut dalam keadaan suhu sedikit di atas suhu air laut. Sistem sirkulasi ini digunakan oleh Pabrik 5 untuk menjaga kondisi lingkungan air laut tetap terjada. 2.



Sweet Cooling Water Sweet cooling water system merupakan sistem yang tertutup, disirkulasikan oleh sweet water circulation pump. Sweet cooling water merupakan pendingin yang umumnya digunakan di berbagai alat penukar panas di unit utilitas, unit amonia, dan unit urea. Sweet cooling water merupakan air demin yang digunakan sebagai air pendingin. Untuk menjaga rate sirkulasi sweet cooling water yang hilang akibat adanya penguapan ketika proses pendinginan, maka perlu ditambahkan dengan make up sweet cooling water yang berasal dari tangki penyimpanan air demin.



9



Sama seperti air laut, sweet cooling water juga diinjeksikan chemical untuk menjaga kualitas air. chemical yang diinjeksikan adalah anti bakteri untuk membunuh mikroorganisme serta alga yang dapat menyebabkan fouling di perpipaan atau peralatan dan juga mencegah terjadinya korosi. Untuk menjalankan sistem di atas, dibutuhkan beberapa peralatan pendukung, antara lain : a.



Sea Water Cooling Water Salah satu peralatan utama di dalam sistem air pendingin adalah sea water cooling tower dengan tipe induced water cooling



tower



(IDCT)



yang



memiliki



beberapa



ruang



pendingin/cooling cell yang berjumlah 16 cell. Masing-masing cell dapat dioperasikan secara manual dan terpisah. Kapasistas desain cooling tower ini sebesar 59.000 m3/jam atau setara dengan 125% kapasitas total cooling tower. Meskipun 1 cell dalam kondisi tidak beroperasi, cooling tower ini masih mampu memenuhi kebutuhan maksimum untuk sea water cooling. Induced dratf fan atau kipas pendingin terletak di bagian paling atas dari sea water cooling tower yang berfungsi untuk menarik udara melalui flling/bahan isian sebagai media penukar panas, dan keluar di titik tertinggi yaitu fan stack di



10



atas masing-masing cooling cell. Aliran balik air panas yang berasal dari alat penukar panas salah satunya MPHE (marine plate heat exchanger) dialirkan menuju sistem distribusi air di atas tiap-tiap ruang dari masing-masing cooling cell, dimana air tersebut dipancarkan ke semua permukaan bahan isian penukar panas, maksimum drift loss adalah 0,0005% dari laju alir desain. Air akan mengalami proses pendinginan selama mengalir ke bawah melalui permukaan dari bahan isian penukar panas. Air dingin yang keluar dari sisi bawah bahan isian ditampung di dalam sea water cooling tower basin yan gterletak di bagian dasar sea water cooling tower. Kanal dari beton akan mengalirkan air laut dingin menuju tempat penampungan untuk selanjutnya dihisap oleh pompa dan diresirkulasi menuju alat penukar panas dan surface condenser. b.



Chemical Injection Package untuk Sea Cooling Water Chemical injection package dibuat dalam satu lokasi dan tidak terpisah dengan unit sea water cooling tower untuk memudahkan injeksi asam sulfat, bromin, dan dispersant. 1)



Asam sulfat digunakan untuk mengatur pH air laut sehingga berada pada range 7-7,8.



11



2)



Dispersant injection system disediakan sebagai scale control agent dan suspended matter di cooling system. Scale/kerak muncul di cooling water system dikarenakan adanya



mineral



yang



melebihi



ambang



batas



kelarutannya di dalam air. Kerak yang terbentuk umumnya adalah kalsium karbonat, kalsium fospat, dan magnesium silikat. Dispersant diinjeksikan ke sistem untuk menghilangkan mineral yang mengerak, sehingga kandungan mineral dibawah 4.000 ppm 3)



Injeksi



senyawa



bromin



diperuntukkan



sebagai



desinfektan di dalam cooling water system. Senyawa bormin memiliki efek biocide yang sama dengan senyawa klorin. Shock dosing bromine dengan konsentrasi sebesar 10 ppm berlangsung selama 30 menit secara intermitten. c.



Chemical Injection Package untuk Sweet Cooling Water 1)



Anti Bacterial Injection System Anti bacterial injection system dipergunakan di dalam



sweet



cooling



system



untuk



mencegah



pertumbuhan bakteri, mikroorganisme, dan lumut. Anti bakteri diinjeksikan sebesar 600 liter/jam setiap 1 kali sebulan selama 1 jam untuk menjaga pertumbuhan bakteri tetap di bawah 10.000 cfu/mL.



12



2)



Nitrite Injection System Nitrite injection system dipergunakan di sweet water cooling system untuk mencegah terjadinya proses korosi di perpipaan. Konsentrasi nitrit yang diinjeksikan sebesar 300 ppm secara kontinu agar konsentrasi ion nitrit dalam bentuk NaNO3 berada dalam range 450-600 ppm.



3)



Side Stream Filter Side stream filter dipergunakan untuk menyaring air laut dan sweet cooling water. Masing-masing memiliki ukuran saringan sebesar 25 mikron.



4)



Marine Plate Heat Exchanger (MPHE) Alat penukar panas yang dipergunakan untuk memindahkan panas dari sweet cooling water menuju air laut adalah plate & frame heat exchanger yang berjumlah 10 buah dengan mode operasi yaitu 9 yang beroperasi dan 1 dalam keadaan stand by. Tipe alat tersebut memiliki



beberapa



keuntungan



dibandingan



tipe



tradisional seperti shell & tube heat exchanger, antara lain desain dan ukuran yang lebih kecil, berat yang ringan, memiliki luas perpindahan panas yang lebih besar, serta lebih mudah dalam hal perawatan maupun perbaikan.



13



E.



Sistem Desalinasi Sistem desalinasi Pabrik 5 menggunakan sistem reverse osmosis (RO) yang terdiri dari seksi pre-treatment dan 2 main pass RO yang dinamakan sea water reverse osmosis (SWRO) dan brackish water reverse osmosis (BWRO). Sistem RO untuk PT Pupuk Kaltim hanya digunakan pada Pabrik 1 dan Pabrik 5. Sumber bahan baku unit desalinasi adalah air laut yang berasal dari sea water intake basin. Unit desalinasi mempunyai kapasitas produksi 2x150 m3/jam air tawar (BWRO product) dan 60m3 dari total produk SWRO digunakan sebagai portable water. Produk air dari unit desalinasi mempunyai kualitas TDS