Pengolahan Air Umpan Ketel (Boiler Feed Water)

5.1 UTILITAS

5.1.4 Pengolahan Air Umpan Ketel (Boiler Feed Water)

Air yang dihasilkan dari unit pengolahan pendahuluan (Pretreatment) belum memenuhi syarat untuk dijadikan air umpan ketel (Boiler Feed water). Untuk itu

116

harus dilakukan pengolahan dalam unit demineralisasi agar dapat memenuhi syarat-syarat sebagai air umpan ketel. Unit demineralisasi berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, HCO3^-, SO4^2-, Cl^- dengan menggunakan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang akan diproses lanjut menjadi air umpan ketel.

Unit demineralisasi diperlukan karena BFW harus memenuhi syarat-syarat tertentu. Hal ini dimaksudkan agar :

a. Tidak menimbulkan kerak pada sudu-sudu turbin dan pada tube heat

exchanger, jika uap digunakan sebagai pemanas. Hal ini akan

mengakibatkan turunnya efisiensi operasi, bahkan bisa mengakibatkan tidak beroperasi sama sekali.

b. Bebas dari gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi terutama gas oksigen dan karbondioksida.

Activated Carbon Filter

Air dari filtered water storage diumpankan ke carbon filter vertikal yang berfungsi untuk menghilangkan gas klorin, warna, bau dan zat-zat organik lainnya. Media yang digunakan dalam Carbon filter adalah karbon aktif (norit). Usia carbon filter tergantung pada kondisi filter water. Parameter regenerasi adalah penurunan tekanan dan analisa laboratorium kandungan Cl2 yang lolos. Air yang keluar dari carbon filter diharapkan mempunyai pH sekitar 7,0 - 7,5. Batasan operasi pada carbon filter adalah :

- pH = 6,8–7,5

- Kekeruhan = < 0,5 ppm

- Klorin = < 0,2 ppm

Tahapan regenerasi pada carbon filter adalah sebagai berikut :

a. Back wash (pencucian balik) untuk membuang endapan lumpur dan

117

b. Rinse (pembilasan) untuk lebih menyempurnakan pembebasan lumpur dan

partikel yang masih tersisa.

Selanjutnya air tersebut diumpankan ke dalam cation exchanger untuk menghilangkan kation-kation mineralnya. Kemungkinan jenis kation yang ditemui adalah Mg²⁺,Ca²⁺, K⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ dan Al ³⁺.

a. Cation Exchanger

Cation exchanger merupakan suatu silinder baja tegak yang berisi resin

R-H, yaitu polimer dengan rantai karbon R yang mengikat ion H. Misal kation Ca²⁺ , Reaksi yang terjadi :

Ca²⁺ + H2R ↔ CaR + 2 H⁺

Kation dalam operasi akan diganti oleh ion H⁺ dari resin R-H sehingga air yang dihasilkan bersifat asam dengan pH sekitar 3,0 - 3,9. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang keaktifannya (jenuh), biasanya dilakukan pada selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Regenerasi ini dilakukan dengan asam sulfat dan dilakukan dalam tiga tahap, yaitu back wash atau cuci balik, regenerasi dengan menggunakan bahan kimia asam sulfat dan pembilasan dengan air demin. Reaksi yang terjadi pada proses regenerasi adalah kebalikan dari reaksi operasi, yaitu :

CaR + H2SO4 ↔ H2R + CaSO4

Air yang keluar dari cation exchanger kemudian diumpankan ke anion

exchanger untuk menghilangkan anion-anion mineralnya. Kemungkinan jenis

anion yang ditemui adalah HCO^3-, CO3^2-, Cl^-, NO^- dan SiO3^2-.

Batasan Operasi Cation Exchanger adalah:

- pH : 3,0 – 3,9

- Conductivity : 330 – 600 mm hos/cm

118 a

nion

b. Anion Exchanger

Seperti pada cation exchanger, anion exchanger ini juga berupa tiga buah bejana tekan yang berisi resin. Resin yang terdapat pada anion exchanger dapat dituliskan dengan simbol R-OH. Misal anion SO4^2- Reaksi yang terjadi pada unit ini adalah sebagai berikut:

SO4^2- + ROH ↔ RSO4 + 2 OH

-Pada saat operasi, reaksi akan berlangsung ke kanan, sehingga ion negatif akan diganti oleh ion OH^- dari resin R-OH. Air yang keluar dari anion exchanger diharapkan mempunyai pH sekitar 8,3 – 9,8. Regenerasi dilakukan dengan menambahkan larutan NaOH 4% dengan suhu 49⁰C sebagai regenerant. Reaksi berlangsung sehingga resin jenuh akan kembali menjadi R-OH.Reaksi yang terjadi adalah:

RSO₄ + NaOH ↔ ROH + Na₂SO₄

Untuk menyempurnakan kerja kedua unit penukar ion diatas, maka air dari

anion exchanger selanjutnya dialirkan ke mixed bed exchanger. Batasan operasi

pada anion exchanger adalah :

- pH : 8,3 – 9,8

- Conductivity : < 25 mmhos/cm

- Silica : < 0,1 ppm

c. Mix Bed Polisher

Tugas Mix Bed Polisher adalah menjaga kemungkinan sisa-sisa kation dan anion yang masih lolos. Unit ini berupa vessel dengan isi resin penukar ion negatif dan positif yang telah dicampur. Air yang keluar dari unit ini diharapkan mempunyai pH sekitar 6,0 - 6,5 dan selanjutnya dikirim ke unit demineralized

water storage (Demin Tank) sebagai penyimpanan sementara sebelum diproses

lebih lanjut sebagai BFW. Batasan operasi mix bed adalah :

119 - Conductivity : 0,09 – 0,25 mmhos/cm

- Silica : <0,01 ppm

Gambar 5. 2 Proses Demineralisasi

Air yang akan dijadikan steam harus memenuhi syarat-syarat tertentu agar ketel tidak cepat rusak. Oleh karena itu perlu diolah lebih dahulu sebelum diumpankan ke ketel. Air yang sudah mengalami demineralisasi masih mengandung gas-gas terlarut terutama oksigen dan karbondioksida. Gas-gas tersebut dihilangkan dari air karena dapat menimbulkan korosi. Tahapan prosesnya adalah sebagai berikut :

1. Gas-gas tersebut dihilangkan dalam suatu deaerator dengan di stripping menggunakan uap bertekanan rendah (0,6 kg/cm²) dan suhu sekitar 150⁰C. Pada deaerator diinjeksikan bahan-bahan kimia berikut :

a. Hidrazin

Hidrazin yang berfungsi mengikat oksigen berdasarkan reaksi berikut: N2H4 + O2 ↔ N2 + 2 H2O

120

Nitrogen sebagai hasil reaksi besama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui stripping dengan uap bertekanan rendah.

Gambar 5. 3 Deaerator b. Na3PO4

Berfungsi untuk melunakkan kerak yang terbentuk dan mengatur

kesadahan air. Endapannya dikeluarkan lewat blow down

(pembuangan dari bawah). Ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ yang ada akan bereaksi dengan Na3PO4 membentuk garam kompleks. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

2 Na₃PO₄ + 3 CaCO₃ ↔ Ca₃(PO₄)₂ + 3 Na₂CO₃

2 Na₃PO₄ + 3 MgCO₃ ↔ Mg₃(PO₄)₂ + 3 Na₂CO₃

2. Air keluar dari deaerator, diinjeksikan amonia yang berfungsi untuk mengontrol pH air umpan ketel, pH perlu dijaga karena jika terlalu asam maka akan menyebabkan korosi atau terbentuknya kerak pada bahan konstruksi. Air yang keluar dari deaerator diharapkan memiliki pH 9,0 – 10,5 dengan temperatur sekitar 112,5^oC dan tekanan 60 kg/cm² sehingga air ini siap dipakai sebagai air umpan ketel. Batasan operasi yang diperbolehkan untuk air umpan ketel yang keluar dari deaerator adalah :

- pH : 9,0 – 10,5

- kandungan hidrazin : 0,02 - 0,2 ppm

121

Tabel V. 3 Karakteristik Air Umpan Pabrik dan Air Umpan Ketel Karakteristik Air Umpan

Pabrik ^{Karakteristik Air Umpan Ketel}

- pH 6,8 - 7,5 - kadar Cl2 0,5 ppm - kesadahan < 50 ppm - kekeruhan < 2 Ntu - pH 9,0 - 10,5 - konduktivitasnya150 mmHos/cm - kadar SiO₂ < 5 ppm - kadar PO₄ 15 - 25 ppm - kadar Fe < 0,5 ppm

Sumber : Dokumen dinas utilitas, PT Pupuk Kujang, 2010

122