PENGARUH PEMAKAIAN FOSFAT TREATMENT DALAM
MENGONTROL pH VS FOSFAT PADA PACKAGE BOILER
(53-BF-4001), DAN WASTE HEAT BOILER (53-BF-4002) DI UNIT
UTILITY-1 PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
KARYA ILMIAH
M. FAHRIZA SYAHPUTRA
072409057
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH PEMAKAIAN FOSFAT TREATMENT DALAM
MENGONTROL pH VS FOSFAT PADA PACKAGE BOILER
(53-BF-4001), DAN WASTE HEAT BOILER (53-BF-4002) DI UNIT
UTILITY-1 PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
KARYA ILMIAH
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
M. FAHRIZA SYAHPUTRA 072409057
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul :PENGARUH PEMAKAIAN FOSFAT
TREATMENT DALAM MENGONTROL pH VS FOSFAT PADA PACKAGE BOILER ( 53-BF-4001 ) DAN WASTE HEAT BOILER ( 53-BF-4002 ) DI UNIT UTILITY-1 PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
Katagori : KARYA ILMIAH
Nama : M. FAHRIZA SYAHPUTRA
Nomor induk mahasiswa : 072409057
Program studi : D-3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, Juni 2010
Diketahui / Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Pembimbing
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS Drs. Firman Sebayang, MS
PERNYATAAN
PENGARUH PEMAKAIAN FOSFAT TREATMENT DALAM MENGONTROL pH VS FOSFAT PADA PACKAGE BOILER (53-BF-4001), DAN WASTE HEAT BOILER (53-BF-4002) DI UNIT UTILITY-1 PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2010
PENGHARGAAN
Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas segala limpahan serta curahan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah yang berjudul “ Pengaruh Pemakaian Fosfat Treatment Dalam Mengontrol pH Vs Phosphate Pada Package Boiler 4001), Dan Waste Heat Boiler (53-Bf-4002) Di Unit Utility-1 PT. Pupuk Iskandar Muda “.
Penulisan karya ilmiah ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi program Diploma-III Kimia Industri pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari karya ilmiah ini tidak luput dari kekurangan dan kelemahan dalam penulisannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan masukkan yang bermanfaat dari pembaca demi kesempurnaan penulisan karya ilmiah ini. Dalam kesempatan ini penulis menghaturkan terima kasih yang tak terhingga dan terkhusus kepada Ayahanda M. SYAHRUL CHAZALI dan Ibunda ROSMAWATY tercinta yang tak pernah surut menyayangi dan mengasihi ananda dan anak-anaknya serta tulus memberikan dukungan moril maupun materil hingga selesainya studi ananda. Dan tak lupa juga terima kasih kepada adik-adikku Wawan, Salim, dan Fina yang telah banyak mendoakan dan memberikan dukungan hinggan selesainya penulisan karya ilmiah ini. Penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan bimbingan dan saran kepada penulis.
2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS selaku Ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Bapak Prof.Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil, selaku Ketua Program Studi D3Kimia Industri Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
4. Seluruh dosen khususnya dosen-dosen kimia industry serta para staf tata usaha.
5. Teman-teman seperjuangan di Kimia Industri stambuk 07 yang banyak membantu dalam suka maupun duka.
Akhir kata, penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca.
ABSTRAK
THE EFFECT OF USE FOSFAT TREATMENT IN CONTROLLING THE pH VS FOSFAT IN PACKAGE BOILER (53-BF-4001), AND WASTE HEAT
BOILER (53-BF-4002) IN-1 UNIT UTILITY PT. ISKANDAR MUDA FERTILIZER
ABSTRACT
DAFTAR ISI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengenalan Boiler ... 4
2.2 Kondisi Umpan Boiler ... 6
2.3 Masalah-Masalah Pada Boiler ... 7
2.3.1 Pembentukan Kerak ... 8
2.3.3 Peristiwa Pembentukan Deposit ... 11
2.3.4 Kontaminasi uap ... 12
2.4 Pengolahan Eksternal Air Umpan Boiler ... 17
2.4.1 Koagulasi Dan Flokulasi... 17
2.5.2 Operasi Pada Keadaan Normal Dan Darurat ... 25
2.5.3 Pembersihan Boiler ... 25
2.6 Spesifikasi Air Umpan Boiler ... 26
BAB III ALAT DAN BAHAN 3.1 Alat ... 27
3.2 Bahan ... 27
BAB IV HASIL EVALUASI DATA DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Evaluasi Data ... 28
3.2 Pembahasan... 31
3.3 Fenomena Fosfat Hide Out ... 33
3.3.1 Faktor Penyebab Terjadinya Fosfat Hide Out ... 33
3.3.3 Solusi Terjadinya Fosfat Hide Out ... 36
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan ... 38
4.2 Saran ... 39
ABSTRAK
THE EFFECT OF USE FOSFAT TREATMENT IN CONTROLLING THE pH VS FOSFAT IN PACKAGE BOILER (53-BF-4001), AND WASTE HEAT
BOILER (53-BF-4002) IN-1 UNIT UTILITY PT. ISKANDAR MUDA FERTILIZER
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku pada
industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga sebagai
alat bantu utama dalam kerja pada proses – proses industri. Selain itu juga air
digunakan sebagai sarana pembersihan ( cleaning ) baik itu pembersihan area atau alat
– alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau cleaning
dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang membutuhkan
sterilisasi dan ketelitian yang tinggi. Air juga berperan sebagai media yang berguna
dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses yaitu dalam bentuk steam.
Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk
menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik
lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi. Didalam boiler, air
kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak,
sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat
baik.
Air baku yang digunakan untuk menghasilkan steam ini harus murni dan tidak
mengandung garam-garam kalsium dan magnesium (air sadah). Air yang mengandung
garam-garam ini dapat mengganggu sistem kerja boiler. Garam-garam ini biasanya
berupa garam bikarbonat, klorida, sulfat, dan nitrat. Kalsium sulfat, karbonat, dan
silikat dapat membentuk kerak yang mempunyai konduktivitas termal rendah di dalam
boiler. Magnesium silikat dan kalsium karbonat juga dapat menghambat perpindahan
kalor di dalam boiler. Akibat dari kualitas air baku yang buruk, dapat menyebabkan
masalah seperti korosi, pembentukan kerak, kontaminasi uap, deposit dan keretakan
oleh basa.
Kerugian yang ditimbulkan dari masalah ini yaitu dapat menghambat perpindahan
panas karena kerak yang terbentuk pada permukaan boiler akan menghalangi transfer
panas sehingga pemanasan jadi tidak efisien. Hal ini dapat juga menyebabkan
kelebihan panas pada logam dan mempercepat korosi. Pembusaan pada air boiler
dapat terjadi pada permukaan air dan menyebabkan pencemaran uap yang disebabkan
(Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia www.energyefficiencyasia.org/2010/01/20/)
1.2Perumusan Masalah
Pengolahan air boiler yang tidak memenuhi spesifikasi dapat mengakibatkan beberap
masalah seperti korosi, pembentukan kerak dan keretakan oleh basa. Keretakan oleh
basa ini disebabkan oleh kandungan basa (NaOH) yang terdapat dalam boiler. Kondisi
yang menyebabkan terjadinya keretakan basa ini adalah logam mendapat tekanan.
Kandungan basa air, trace silika dalam air ketel dan beberapa mekanisme seperti
kebocoran kecil untuk membiarkan air ketel menjadi terpusat pada logam yang
mengalami tekanan. Kelebihan hidroksida dalam air ketel adalah hasil dari pirolisa
Natrium fosfat yang ditambahkan untuk pengaturan pH atau pengurangan kalsium dan
magnesium.
1. Untuk mengetahui tahap-tahap pengolahan air umpan boiler di PT. Pupuk
Iskandar Muda
2. Untuk mengetahui pengaruh pengaturan fosfat treatment terhadap air umpan
boiler di PT. Pupuk Iskandar Muda.
1.4 Manfaat
Dengan menjaga kualitas serta pengaturan pH yang baik pada air umpan boiler, akan
mencegah dan mengurangi terjadinya korosi dan pembentukan kerak serta
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengenalan Boiler
Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap)
dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil
pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas
dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau
berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih
rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis
air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan
sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.
(Djokosetyardjo,,M.J.1990)
Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan
bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan
Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam
dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem,
tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan.
Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan
bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan
pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada
sistem.
Jenis-jenis boiler :
I Berdasarkan bahan
Jenis boiler berdasarkan bahan bakar dapat dikelompokkan menjadi :
- Boiler bahan bakar padat
- Boiler bahan bakar cair
- Boiler bahan bakar gas
II. Berdasarkan posisi air dan gas panas
Jenis boiler berdasarkan posisi air dan gas panas dapat diklasifikasikan sebagai
berikut:
- Boiler pipa air ( water tube )
- Boiler pipa api ( fire tube )
III. Berdasarkan tekanan
Jenis boiler berdasarkan tekanan dapat dibagi menjadi :
- Boiler tekanan rendah
- Boiler tekanan sedang
- Boiler tekanan tinggi
IV. Berdasarkan sirkulasi
Jenis boiler berdasarkan sirkulasi air dapat dibagi atas :
- Boiler sirkulasi alami
- Boiler sirkulasi paksa
2.2 Kondisi Air Umpan Boiler
Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh dari air
sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak
sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, hal ini dipengaruhi oleh lingkungan
asal air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran
oleh aktivitas penduduk dan kegiatan industri, oleh sebab itu perlu dilakukan
Air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan agar tidak
menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler. Air tersebut harus bebas
dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor lainnya yang
dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler.
Feed water harus memenuhi prasyarat tertentu seperti yang diuraikan dalam
tabel di bawah ini :
Parameter Satuan Pengendalian Batas
pH Unit 10.5 – 11.5
Conductivity µ mhos/cm 5000, max
2.3 Masalah-masalah pada Boiler
Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik ,
cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja
dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak masalah-masalah yang ditimbulkan
akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus terhadap penggunaan air
umpan boiler.
Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan
menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut :
1. Pembentukan kerak
2. Peristiwa korosi
3. Pembentukan deposit
2.3.1. Pembentukan kerak
Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya mineral-mineral
pembentukan kerak, misalnya ion-ion kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ dan akibat
pengaruh gas penguapan. Diamping itu pula dapat disebabkan oleh mekanisme
pemekatan didalam boiler karena adanya pemanasan. Jenis-jenis kerak yang umum
dalam boiler adalah kalsium sulfat, senyawa silikat dan karbonat. Zat-zat dapat
membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama penanganannya akan sulit
sekali untuk dihilangkan. Silika diendapkan bersama dengan kalsium dan magnesium
sehingga membuat kerak semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan.
( Gaffert,Gustaf A. 1974 ).
Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh terhadap perpindahan
panas permukaan dan menunjukkan dua akibat utama yaitu berkurangnya panas yang
dipindahkan dari dapur ke air yang mengakibatkan meningkatkan temperatur
disekitar dapur, dan menurunnya efisiensi boiler.
Untuk mengurangi terjadinya pembentukan kerak pada boiler dapat dilakukan
pencegahan-pencegahan sebagai berikut :
- Mengurangi jumlah mineral dengan unit softener
- Memberikan bahan kimia anti kerak
Zat terlarut dan tersuspensi yang terdapat pada semua air alami dapat
dihilangkan/dikurangi pada proses pra-treatment ( pengolahan awal ) yang terbukti
ekonomis. Penanggulangan kerak yang sudah ada dapat dilakukan dengan cara :
- On-line cleaning yaitu pelunakan kerak-kerak lama dengan bahan kimia
selama Boiler beroperasi normal.
- Off-line cleaning ( acid cleaning ) yaitu melarutkan kerak-kerak lama
dengan asam-asam khusus tetapi Boiler harus berhenti beroperasi.
- Mechanical cleaning : dengan sikat, pahat, scrub, dan lain-lain.
( Gaffert,Gustaf A. 1974 ).
2.3.2 Peristiwa Korosi
Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida yang terdapat dalam uap
yang terkondensasi. Korosi merupakan peristiwa logam kembali kebentuk asalnya di
alam misalnya besi menjadi oksida besi, alumunium dan lain-lain. Peristiwa korosi
dapat terjadi disebabkan oleh :
- Gas-gas yang bersifat korosif seperti O2, CO2, H2S
- Perbedaan logam ( korosi galvanis )
- pH yang terlalu rendah dan lain-lain
Jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah general
corrosion, pitting ( terbentuknya lubang ) dan embrittlement ( peretakan baja ).
Adanya gas yang terlarut, oksigen dan karbon dioksida pada air umpan boiler adalah
penyebab utama general corrosion dan pitting corrosion ( tipe oksigen elektro kimia
dan diffrensial ). Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan boiler menurun jika suhu
naik. Kebanyakan oksigen akan memisah pada ruang uap, tetapi sejumlah kecil residu
akan tertinggal dalam larutan atau terperangkap pada kantong-kantong atau dibawah
deposit, hal ini dapat menyebabkan korosi pada logam-logam boiler. Karena itu
pentinguntuk melakukan proses deoksigenasi air boiler.
Jumlah rata-rata korosi atau serangan elektrokimia akan naik jika nilai pH air
menurun. Selain itu air umpan boiler akan dikondisikan secara kimia mencapai nilai
pH yang relatif tinggi. Bentuk korosi yang tidak umum tetapi berbahaya adalah bentuk
korosi embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika berada
pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai. Caustic
embrittlement atau keratakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika berada pada
terjadi pada sambungan penyumbat dan meluas pada ujung tabung dimana celah
memungkinkan perkembangan suatu lingkungan caustic yang terkonsentrasi.
( Diilon,C.P. 1989)
Hidrogen embrittlement adalah bentuk lain dari retakan interkristalin yang
terjadi pada tabung air boiler yang disebabkan tekanan tinggi dan kondisi temperatur
yang tertentu.
Untuk mengurangi terjadinya peristiwa korosi dapat dilakukan pencegahan
sebagai berikut :
- Mengurangi gas-gas yang bersifat korosif
- Mencegah terbentuknya kerak dan deposit dalam boiler
- Mencegah korosi galvanis
- Menggunakan zat yang dapat menghambat peristiwa korosif
- Mengatur pH dan alkalinitas air boiler dan lain-lain
2.3.3. Peristiwa Pembentukan Deposit
Deposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air umpan boiler yang
disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi misalnya oksida besi, oksida tembaga
dan lain-lain. Peristiwa ini dapat juga disebabkan oleh kontaminsi uap dari produk
dan zat-zat yang tersuspensi didalam air umpan boiler. Pemanasan dan dengan adanya
zat tersuspensi dalam air pada boiler menyebabkan mengendapnya sejumlah muatan
yang menurunkan daya kelarutan , jika temperaturnya dinaikkan. Hal ini menjelaskan
mengapa kerak dan sludge (lumpur) terbentuk. Kerak merupakan bentuk
deposit-deposit yang tetap berada pada permukaan boiler sedangkan sludge merupakan bentuk
deposit-deposit yang tidak menetap atau deposit lunak. ( Milton, J.H. 1990 )
Pada ketel bertekanan tinggi, silika muda mengendap dengan uap dan dapat
membentuk deposit yang menyulitkan pada daun turbin.
Pencegahan – pencegahan yang dapat dilakukan untuk mengurangi terjadinya
peristiwa deposit dapat dilakukan diantaranya :
- Meminimalisasi masuknya mineral-mineral yang dapat menyebabkan
deposit seperti oksida besi, oksida tembaga dan lain – lain
- Mencegah korosi pada sistem kondensat dengan proses netralisasi (
mengatur pH 8,2 – 9,2 ) dapat juga dilakukan dengan mencegah terjadinya
kebocoran udara pada sistem kondensat.
- Mencegah kontaminasi uap selanjutnya menggunakan bahan kimia untuk
Penanggulangan terjadinya deposit yang telah ada dapat dilakukan dengan acid
cleaning, online cleaning, dan mechanical cleaning.
2.3.4. Kontaminasi Uap
Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat tersuspensi dengan konsentrasi
yang tinggi, ada kecendrungan baginya untuk membentuk busa secara berlebihan
sehingga dapat menyebabkan steam carryover zat-zat padat dan cairan pengotor
kedalam uap.
Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut keluar bersama
dengan uap ke alat-alat seperti superheater, turbin, dan lain-lain.
Kontaminasi-kontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem uap atau zat-zat itu akan
mengontaminasi proses atau material-material yang diperlukan steam.
( Naibaho, P.M. 1996 )
Steam carryover dapat dihindari dengan menahan zat-zat padat terlarut pada
air boiler dibawah tingkat tertentu melalui suatu analisa sistematis dan kontrol pada
pemberian zat-zat kimia dan blowdown. Carryover karbon dioksida dapat
Tabel 2 . Kecenderungan Masalah yang Timbul Akibat Tekanan Operasi Boiler.
hardness atau silika pada
permukaan pemanasan
dan di dalam drum (*)
Kadang-kadang menjadi
penyebab terjadinya
perapuhan dan peretakan
tube evaporasi
Kualitas air yang buruk
dan ion resin exchange
yang kotor
Kondisi yang buruk dan
pengontrolan pelunakan
yang tidak sempurna (*) Pengontrolan boiler
water yang tidak komplit
(kekurangan blow down,
dsb.)(*)
Jumlah injeksi bahan
kimia yang tidak
mencukupi
2. Korosi Korosi pada permukaan
pemanasan dan pipa
Kurangnya
umpan maupun Recovery dari kondensat
yang mengandung
produk korosi (*)
Terjadinya korosi pada
saat shutdown atau
periode idling (rate
operasi rendah)
3. Carryover Penurunan kemurnian
steam
Berpengaruh pada
kualitas produk
Perubahan load secara
mendadak
Kurangnya
pengontrolan operasi
boiler
Kegagalan pemakaian
separator steam dan
sistem pengontrolan
feedwater
dari proses produksi ke
dalam boiler
Masalah
Tekanan Boiler
Tinggi (>75 kg/cm2)/ Sedang(20-75 kg/cm2)
Fenomena Penyebab
1. Kerak Sebagian besar deposit
dari oksida logam,
seperti besi oksida pada
seksi loading panas
Terjadi kontaminasi
oleh hidrat logam
(contohnya, Al(OH)3)
menyebabkan kondisi
yang buruk pada
peralatan pre-treatment Produk korosi terbawa
ke dalam boiler melalui
umpan dan pipa
Kebocoran impuritas
dari proses produksi
Letak penginjeksian
chemical (bahan kimia)
Terjadinya korosi pada
pipa umpan dan
kondensat yang
keduanya melarutkan gas
(*)
Produk korosi di dalam
pipa umpan dan pipa
kondensat yang terbawa
masuk ke boiler (*) Kurangnya
pengontrolan pH dan
oxygen scavenging (*) Kurangnya pengontrolan
pH dan alkalinitas pada
boiler water
Kenaikan pH boiler
water yang disebabkan
oleh terikutnya Na+ dari
unit demineralisasi
saat shutdown atau
periode idling (rate
operasi rendah)
3. Carryover Terjadinya perapuhan
pada Superheater
Terbentuknya kerak
pada turbin blades dan
turunnya efisiensi turbin
Kualitas boiler water
yang abnormal,
khususnya ditandai
dengan kenaikan dari
silika
Suspended solids dan
hidrat logam terbawa ke
dalam boiler karena
terjadi kesalahan
pemakaian peralatan
feedwater treatment
Letak penginjeksian
chemical (bahan kimia)
yang kurang tepat
Perubahan load secara
mendadak
dari proses produksi ke
boiler
2.4 Pengolahan Eksternal Air Umpan Boiler
Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan telarut
(terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan
kerak) dan gas- gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida).
Proses perlakuan eksternal yang ada adalah: • Koagulasi dan Flokulasi
• Sedimentasi
• Filtrasi
• Demineralisasi
• Softening
• Deaerasi
Metode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tangki pengendapan
ataupengendapan dalam clarifiers dengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyaring
2.4.1 Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan flokulasi yaitu proses pemberian bahan-bahan koagulan dan flokulan
kedalam air umpan boiler dengan cara penginjeksian. Koagulasi merupakan proses
netralisasi muatan sehingga partikel-partikel dapat saling berdekatan satu dengan yang
lainnya. Flokulasi merupakan proses penyatuan antar partikel-partikel yang sudah
saling berdekatan satu dengan yang lain sehingga partikel-partikel akan saling
menarik dan membentuk flok. Untuk menurunkan turbidity pada inlet clarifier
diinjeksikan bahan kimia, yaitu :
a. Alum Sulfat (Al2(SO4)3 . 18 H2O)
Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi dalam
air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan
alumunium hidroksida dan asam sulfat. Penambahan alum tergantung pada turbidity
dan laju alir air.
Reaksi yang terjadi adalah :
Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O
Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang
b. Caustik Soda (NaOH)
Berfungsi untuk menetralkan asam akibat reaksi pada proses sebelumnya,
konsentrasi caustik soda yang ditambahkan bergantung pada keasaman larutan. PH
diharapkan antara 6 – 8.
Reaksi yang terjadi adalah :
H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O
c. Klorin (Cl2)
Penambahan klorin ini bertujuan untuk mematikan mikroorganisme dalam air,
disamping itu juga untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier yang
dapat mengganggu proses selanjutnya.
d. Coagulant Aid (Polymer)
Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena penambahan bahan
ini akan mengikat partikel-partikel yang menggumpal sebelumnya menjadi gumpalan
yang lebih besar (flok) sehingga lebih mudah dan cepat mengendap.
Tujuan sedimentasi adalah memberikan kesempatan kepada partikel-partikel besar
untuk mengendap dan partikel yang lebih halus akan membutuhkan waktu endap yang
lebih lama.
2.4.3 Filtrasi
Pengolahan dengan cara filtrasi dapat dilakukan dengan cara penyaringan zat padat
tersuspensi didalam air sebelum air diisikan kedalam boiler. Efisiensi saringan paling
baik bila unit beroperasi pada kecepatan aliran terkecil, padatan akan melalui media
membawa padatan bersamanya. Demikian pada tekanan yang tinggi dapat
memecahkan media akan keluar pada saat dilakukan backwash.
2.4.4 Demineralisasi
Demineralisasi berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat,
chloride (klorida) dan karbonat dengan menggunakan resin. Diagram Alir proses
Gambar 2.4 Diagram Alir Demineralizer
a. Cation Tower
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa
ion-ion positif yang terdapat dalam air dengan menggunakan resin kation-ion R-SO3H (type
Dowex Upcore Mono A-500). Proses ini dilakukan dengan melewatkan air melalui
bagian bawah, dimana akan terjadi pengikatan logam-logam tersebut oleh resin. Resin
R-SO3H ini bersifat asam kuat, karena itu disebut asam kuat cation exchanger resin.
Reaksi yang terjadi adalah :
CaCl2 + 2 R – SO3H (R – SO3)2Ca + 2 HCl
MgCl2 + 2 R – SO3H (R – SO3)2Mg + 2 HCl
NaCl2 + 2 R – SO3H (R – SO3)2Na + 2 HCl
CaSO4 + 2 R – SO3H (R – SO3)2Ca + H2SO4
NaSO4 + 2 R – SO3H 2R – SO3Na + H2SO4
Na2SiO4 + 2 R – SO3H 2R – SO3Na + H2SiO3
CaCO3 + 2 R – SO3H (R – SO3)3Ca + H2CO3
Proses ini menghasilkan asam seperti asam seperti HCl, H2SO4 dan asam-asam
lain. Keasaman berkisar antara Ph 2,8 – 3,5. untuk memperoleh resin aktif kembali,
dilakukan regenerasi dengan menambahkan H2SO4 pada resin tersebut.
b. Degasifier
Dari cation tower air dilewatkan ke degasifier yang berfungsi untuk
menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari asam karbonat pada proses sebelumnya.
Reaksi yang terjadi adalah :
H2CO3 H2O + CO2
Proses di degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum 740 mmHg dengan
menggunakan steam ejektor, di dalam tangki ini terdapat netting ring sebagai media
untuk memperluas bidang kontak sehingga air yang masuk terlebih dahulu
diinjeksikan dengan steam.. Sedangkan keluaran steam ejektor dikondensasikan
dengan menginjeksi air dari bagian atas dan selanjutnya ditampung dalam seal pot
sebagai umpan recovery tank, maka CO2 akan terlepas sebagai fraksi ringan dan air
c. Anion Tower
Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam
kandungan air yang keluar dari degasifier. Resin pada anion exchanger adalah R =
NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600).
Reaksi yang terjadi adalah :
H2SO4 + R = N – OH (R = N)SO4 + 2 H2O
HCl + R = N – OH R = N – Cl + H2O
H2SiO3 + R = N – OH (R = N)SiO3 + 2 H2O
H2CO3 + R = N – OH R = N – NO3 + H2O
HNO3 + R = N – OH R = N – NO3 + H2O
Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu bersifat netral.
Selanjutnya air outlet anion tower masuk ke mix bed polisher dari bagian atas. Air
keluar tangki ini memiliki pH = 7,5 – 8,5. Untuk memperoleh resin aktif kembali,
dilakukan regenerasi dengan menambahkan NaOH pada resin tersebut.
a. Mix Bed Polisher
Berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa logam atau asam dari proses
dari kation dan anion. Di dalam mix bed polisher digunakan dua macam resin yaitu
resin kation dan resin anion yang sekaligus keduanya berfungsi untuk menghilangkan
sisa kation dan anion, terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silika, dengan
reaksi sebagai berikut :
Reaksi Kation :
Na2SiO3 + 2 R – SO3H 2 RSO3Na + H2SiO3
Reaksi Anion :
H2SiO3 + 2 R = N – OH 2 R=N-SiO3 + H2O
Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke polish water tank dan
digunakan untuk air umpan boiler. Air yang keluar dari mix bed polisher ini memiliki
pH antara 6 – 7. ( Anonymous. 1994 )
2.4.5 Deaerasi
Dalam de-aerasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan
pemanasan awal air umpan sebelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung
gas terlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen,
(CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (H2O)
membentuk asam karbonat (H2CO3).
Penghilangan oksigen, karbon dioksida dan gas lain yang tidak dapat
terembunkan dari air umpan boiler sangat penting bagi umur peralatan boiler dan juga
keamanan operasi. Asam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan
pemipaan. Asam ini juga melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan
mengalami pengendapan dan meyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler
dan pipa. Kerak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga
meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas.
2.5 Pemeliharaan Boiler
Boiler yang berperan dalam proses pengubahan air menjadi uap memerlukan
perlakuan dan perawatan khusus. Masalah yang timbul pada boiler umumnya
disebabkan oleh perlakuan air umpan boiler yang tidak memenuhi persyaratan. Untuk
perawatan dan pemeliharaan boiler dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Proses Commisioning awal
2. Operasi pada keadaan normal dan emergency (darurat)
3. Pengawasan dan perawatan
2.5.1 Proses Commisioning Awal
Proses persiapan awal yang dilakukan baik terhadap boiler yang baru ataupun boiler
yang sudah lama adalah suatu pemeriksaan utama yang terdiri dari proses
penghilangan kerak ataupun material asing pada boiler setelah uji hidrostatik dan
pemeriksaan pada kebocoran boiler. Ketel dioperasikan dengan cara pendidihan yang
menggunakan larutan alkali untuk menghilangkan material-material yang
mengandung minyak dan deposit-deposit yang lain. Selama pendidihan, boiler
dioperasikan pada tekanan rendah yang dijaga setengah dari tekanan penuh. Waktu
pendidihan lebih kurang 24 jam. Untuk boiler tekanan tinggi pembersihan secara kmia
dengan mengurangi zat-zat dilakukan untuk menghilangkan kerak. Setelah pendidihan
atau pembersihan secara asam (acid cleaning) boiler dikosongkan, diisi kembali dan
dicuci dengan air segar. Boiler kemudian siap untuk beroperasi pada tekanan uap
optimal dan menggunakan tombol pengaman.
Pengoperasian pada keadaan normal dilakukan oleh pabrik-pabrik ketel yang
memerlukan pemeliharaan dan kondisi air ketel yang baik untuk mencegah timbulnya
kerak atau korosi. Untuk memeriksa secara benar/baik perlu diperhatikan uap dan
temperature uap yang dihasilkan serta menjaga kebersihan gas. Jangka waktu untuk
memulai dan untuk pendinginan boiler setelah dimatikan, ditetapkan dalam petunjuk
manual ketel dan harus diikuti/ dipatuhi dengan baik.
Pengoperasian pada keadaan darurat, merupakan hal yang penting untuk
diperhatikan. Keadaan ini dapat berupa kesalahan pada sediaan air umpan atau sediaan
bahan bakar. Kehilangan udara atau kesalahan pada api pembakaran. Unit boiler yang
modern dilengkapi dengan kunci pengaman yang otomatis untuk aliran sediaan bahan
bakar dan pada saat ketel berhenti beroperasi., jika terjadi keadaan yang
membahayakan.
2.5.3 Pembersihan Boiler
Pembersihan eksternal sering dilakukan dengan penyiaktan dan pengaliran gas atau
dengan air mengalir. Pembersihan internal dengan air dan uap dilakukan dengan cara
manual jika mungkn dan dapat juga dengan menggunakan pembersih kimia secara
otomatis untuk ketel yang modern pada unit boiler terutama pada bagian ketel yang
Pembersihan secara kimia harus dilakukan dibawah pengawasan supervisor.
Kebanyakan asam hidroklorik digunakan bersama-sama dengan zat kimia untuk
menghilangkan kerak-kerak yang keras. Pembersihan asam jika dibuat oleh orang
yang tidak kompeten dapat menyebabkan kelebihan zat-zat kimai pada boiler. Setelah
pencucian dengan asam, dinetralkan dengan larutan alkali dan terakhir kali boiler
dioperasikan pada pemanasan tekanan rendah dengan larutan inert.
Pada saat ketel dihentikan uttuk periode yang lama sekitar 1 atau 2 bulan.
Metode storage kering dianjurkan untuk melindungi boiler dari serangan korosi. Ini
memerlukan pembersihan dan pengeringan yang seksama terhadap boiler dan penutup
semua lubang juga menghilangkan air dan udara diruangan boiler dan alat-alat
pengukur tekanan. Penampang material penyerap air ditempatkan untuk
membersihkan kelembapan yang rendah.
(Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia www.energyefficiencyasia.org/2010/01/20/)
Untuk boiler tekanan tinggi ( modern ) memerlukan air umpan boiler dengan
spesifikasi yang telah ditentukan, karena dengan tingginya tekanan material yang
Tabel 2.6 Karakteristik Air Filter
BAB 3
ALAT DAN BAHAN
3.1 Alat - alat - Package Boiler - Waste Heat Boiler - pH meter
BAB 4
HASIL EVALUASI DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Evalusasi Data
Berikut ini adalah hasil evaluasi data pada Boiler Water unit Utility-1 PT. Pupuk
Iskandar Muda yang meliputi Deaerator, Package Boiler, dan Waste Heat Boiler. Data
ini diambil pada Periode November 2009 pada saat pelaksanaan Praktek Kerja
Lapangan di PT. Pupuk Iskandar Muda.
Tabel 4.1 Presentase Data Parameter Control Utility – 1 Periode November 2009
BOILER ITEM
DEAERATOR ( EG-4001 )
AVE MAX MIN STANDARD
pH (unit) 8.9 9.9 7.6 8.0 - 9.5
El.Cond.(µS/Cm) 6.09 16.9 0.09 -
Phosphate (ppm as
WASTE HEAT BOILER ( BF-4002 )
AVE MAX MIN STANDARD
pH (unit) 10 10.9 9.3 9.4 - 11
Silica (ppm as SiO2 0.43 3.83 0.03 < 20
1) pH pada Boiler Water Water masih dalam keadaan normal, walaupun didapati nilai
tertinggi berada di luar batas kendali. Tercatat pH tertinggi 9.9 dan terendah 7.6
dengan rata – rata 8.9
2) Konsentrasi hidrazine terkendali cukup baik. Tercatat nilai tertinggi 0.18 dan terendah
0 dengan rata – rata 0.09.
Package Boiler ( BF-4001 )
1) pH pada Boiler Water masih berada dalam batas kendali, walaupun didapati nilai
terendah di luar batas kendali. Tercatat pH tertinggi 10.5 dan terendah 9.1 dengan rata
– rata 10.
2) Electrical Conductivity sangat memuaskan. Tercatat nilai tertinggi 327 dan terendah
3) Silica pada Boiler Water masih terkendali dengan baik. Tercatat nilai tertinggi 2.62
dan terendah 0.07 dengan rata – rata 1.36.
4) Phosphate pada Boiler Water masih dalam keadaan normal, walau didapati nilai
tertinggi dan nilai terendah berada di luar batas kendali. Tercatat nilai tertinggi 24.5
dan terendah 1.72 dengan rata – rata 9.7.
Waste Heat Boiler ( BF-4002 )
1) pH pada Boiler Water masih berada dalam batas Kendali, walaupun didapati nilai
terendah di luar batas kendali. Tercatat pH tertinggi 10.9 dan terendah 9.3 dengan rata
– rata 10.
2) Electrical Conductivity sangat memuaskan. Tercatat nilai tertinggi 447 dan terendah
1.55 dengan kondisi rata –rata 447 .
3) Silica pada Boiler Water masih terkendali dengan baik. Tercatat nilai tertinggi 3.83
dan terendah 0.03 dengan rata – rata 0.43.
4) Phosphate pada Boiler Water masih dalam keadaan normal, walaupun didapati nilai
tertinggi dan nilai terendah berada di luar batas kendali. Tercatat nilai tertinggi 72.8
dan terendah 0.54 dengan rata – rata 11.9
Berdasarkan data – data yang diperoleh dilapangan , dan membandingkan dengan
parameter control yang direkomendasikan dalam pengolahan air boiler pada unit
utility-1 selama periode November 2009, parameter kritikal terkendali cukup baik
walau terdapat beberapa penyimpangan nilai batas tertinggi dan terendah dari batas
kendali yang direkomendasikan. Jika situasi seperti ini berlanjut, maka
memungkinkan tinggat efisiensi boiler akan berkurang dan mempercepat korosi di
dinding boiler.
Dari data diatas,perlu kita kaji penyebab korosi, timbulnya kerak sampai
endapan yang mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa superheater,
menyebabkan peristiwa overheating dan pecahnya pipa, terbentuknya deposit pada
sirip turbin, menyebabkan turunnya effisiensi.
1. Kerak/Deposit Kerak pada boiler disebabkan oleh terbentuknya endapan
dari air, langsung pada permukaan pemindah panas atau oleh suspensi air yang
menempel pada permukaan logam sehingga menjadi keras dan lengket. Penguapan
pada boiler juga akan menyebabkan memperbanyak kontaminan ( kotoran ).
2. Korosi adalah kerusakan-kerusakan yang timbul pada logam yang
sekelilingnya. Peristiwa korosi ini dapat menjadi lebih cepat dengan meningkatnya
konsentrasi oksigen.
3. Keretakan oleh Basa Keretakan ini disebabakan oleh kandungan basa
(NaOH) yang terdapat dalam air boiler. Kondisi yang menyebabkan terjadinya
keretakan basa ini adalah karena logam mendapat tekanan. Kandungan basa air, trase
silica dalam air boiler dan beberapa mekanisme seperti kebocoran kecil untuk
membiarkan air boiler untuk menjadi terpusat pada logam yang mengalami tekanan.
Kelebihan hidroksida dalam air boiler adalah hasil dari pirolisa natrium fosfat yang
ditambahkan untuk pengaturan pH atau pengurangan kalsium dan magnesium.
Keretakan Karena Basa
3 ( tiga ) kondisi menyebabkan keretakan basa :
1. Stress Dari dalam maupun dari luar akibat ekspansi.
2. Adanya kebocoran air boiler pada daerah yang mengalami stress Hasilnya uap akan
menghilang dan tinggal air yang mengandung banyak zat padat pada titik kebocoran.
3. NaOH bebas dalam air ketel terkumpul pada daerah kebocoran dan menyebabkan
PT. Pupuk Iskandar Muda menggunakan phosphate treatment untuk
mengontrol pH pada sistem boiler water. Phosphate treatment dipilih karena lebih
menguntungkan dibanding caustic soda (NaOH) treatment yang telah dikenal lebih
dulu. Dengan caustic treatment, resiko terjadinya korosi di boiler drum sangat tinggi.
Namun dengan phosphate treatment pada boiler tekanan tinggi saat kondisi
pembebanan berubah-ubah fluktuatif yang mengharuskan boiler sering online-offline,
dapat berpotensi menimbulkan terjadinya fenomena phosphate hide-out. Phosphate
hide-out yang muncul dapat menyebabkan sulitnya mengontrol pH vs phosphate
sesuai target sehingga dapat terjadi serious corrosion pada boiler dan overheating
akibat deposition dari phosphate.
Pada phosphate treatment, konsentrasi phosphate dan pH dikontrol dengan
penggunaan campuran disodium phosphate (Na2HPO4, Na/PO4=2.0) dan trisodium
phosphate (Na3PO4, Na/PO4=3.0), sehingga target pH dan phosphate pada boiler water
bisa tercapai, dengan tetap secara efektif mempertahankan konsentrasi free caustic
dalam nilai yang sangat rendah. Free caustic terbentuk dengan reaksi sbb : Na3PO4 +
H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH Secara teori, perbandingan mol Na:PO4 dikontrol pada
nilai maksimum 3:1. Jika Na:PO4 > 3:1, akan terbentuk free caustic. Coordinated
phosphate program menggunakan acuan Na:PO4 sedikit di bawah 2.8, sedangkan
4.3 Fenomena Phosphate Hide-Out
4.3.1 Faktor Penyebab Terjadinya Phosphate Hide-Out
Fenomena phosphate hide-out terjadi pada boiler tekanan tinggi , pada kondisi
pembebanan yang fluktuatif dan pada siklus beban yang mengharuskan boiler sering
online-offline. Perubahan pola pembebanan ini menyebabkan temperature dan
pressure boiler tube metal berubah-ubah, hal tersebut menyebabkan kelarutan dan fasa
kesetimbangan phosphate antara yang terdeposit vs yang terlarut berubah-ubah.
Akibatnya konsentrasi phosphate di bulk water dan yang terdeposit menjadi
berubah-ubah, mengakibatkan sulitnya mengontrol pH dan konsentrasi phosphate sesuai target.
Saat boiler pressure naik ke full load, phosphate akan hilang dari larutan, menempel
pada dinding metal, diikuti dengan naiknya pH dan alkalinity boiler water sampai >
11. Saat load berkurang atau shutdown, phosphate akan terlepas dan muncul lagi di
boiler water menyebabkan pH drop,bisa sampai <9.0.
Fenomena hide-out terjadi melalui mekanisme reaksi reversible antara
phosphate yang terlarut di boiler water dengan magnetite (lapisan passive Fe3O4 yang
iron phosphate. Reaksi ini bisa terjadi pada kondisi tekanan tinggi, dan lebih karena
adanya disodium phosphate (Na2HPO4) dan monosodium phosphate (NaH2PO4).
4.3.2 Dampak Phosphate Hide-Out Terhadap Material
Phosphate hide-out tidak diinginkan karena bisa menyebabkan sulitnya mengontrol
pH vs phosphate sesuai target, hingga menyebabkan terjadinya serious corrosion pada
boiler yang dikenal sebagai acid phosphate corrosion. Disamping juga deposition dari
phosphate yang bisa menyebabkan overheating. Saat load naik, phosphate
seakan-akan seperti hilang dari larutan. Padahal sebenarnya phosphate ini terlepas dari
larutan, menempel pada surface metal (hide-out), melalui mekanisme reaksi
bolak-balik (kesetimbangan).
1) Deposition (Caustic Gouging Attack)
Jika ratio Na/PO4 naik di atas keseimbangannya (>2.8), maka akan terbentuk
free caustic, biasanya di daerah high heat flux (wall tube), di posisi-posisi tube
horizontal/melintang, di bawah deposit, atau di area-area dengan water flow yang
terkonsentrasi secara local, sehingga mencapai ribuan ppm. Ini yang kemudian
menyebabkan caustic gouging. Mekanisme reaksinya : 4NaOH + Fe3O4 → 2NaFeO2 +
Na2FeO2 + 2H2O Setelah lapisan magnetite (Fe3O4) ini rusak, lebih lanjut NaOH
bereaksi dengan base metal, menyebabkan attack yang dikenal sebagai caustic
gouging. 2NaOH + Fe → Na 2FeO2 + H2 Keberadaan H2 ini yang selanjutnya bisa
menyebabkan hydrogen damage jika lebih lanjut terdifusi ke struktur batas butir
metal. Jika ada indikasi hydrogen damage, biasanya boiler perlu dilakukan acid
cleaning.
2) Corrosion (Acid Phosphate Attack)
Jika ratio Na/PO4 di bawah kesetimbangannya (<2.8), free caustic tidak
terbentuk. Akan tetapi disodium dan mono sodium phosphate yang ditambahkan
untuk menurunkan ratio Na/PO4 berpotensi mengendap dan menyerang (merusak)
lapisan magnetite membentuk senyawa Sodium Iron Phosphate, dan terjadi acid
phosphate attack. Mekanisme reaksinya : 2NaHPO4 + Fe2O3 → NaFeO4 + Na3PO4
+Fe2O3 + H2O Saat load turun, kesetimbangannya mengarah kembali ke aqueous
phosphate, sehingga phosphate yang menempel tadi, lepas lagi, dan terlarut ke dalam
boiler water, diikuti dengan turun dan stabilnya kembali pH boiler water.
Kesimpulannya, caustic gouging terjadi jika ratio Na/PO4 di atas kesetimbangannya
(>2.8). Oleh karena itu, coordinated & congruent phosphate program membatasi ratio
acid phosphate attack. Dalam kaitan ini, secara umum acid phosphate attack lebih
sering terjadi dibanding caustic attack mengingat NaOH mempunyai kelarutan yang
lebih tinggi dan cenderung tinggal di larutan dibanding phosphate (disodium & mono
sodium).
4.3.3 Solusi Terjadinya Phosphate Hide-Out
Pada saat terjadi gejala phosphate hide-out, secepat mungkin menstabilkan
pembebanan panas di boiler. Perlu dihindari untuk tidak mis-persepsi (menaikkan
dosing phosphate saat diketahui konsentrasinya rendah), yang bisa menyebabkan
overdose phosphate.
Equilibrium phosphate program selanjutnya dikembangkan menggantikan
coordinated/congruent program, dimana treatment hanya dengan trisodium phosphate
(Na3PO4) dengan konsentrasi yang relatif rendah dan mengontrol sedikit alkalinity
hydroxide (OH). pH dikontrol antara 9.4 - 11, dengan konsentrasi phosphate dikontrol
antara 5 - 15 ppm. Penggunaan Na2HPO4 dan NaH2PO4 dihilangkan sehingga
mengurangi kemungkinan terjadinya hide-out.
Dengan penambahan Na3PO4 saja, ratio Na/PO4 teorinya jadi sekitar 3. Jika
pembentukan free caustic bisa excessive. Hanya saja, pada Equilibrium Phosphate
Treatment (EPT), konsentrasi PO4 dikontrol di bawah nilai kesetimbangannya,
sehingga phosphate hide-out tidak terjadi. Akibatnya konsentrasi PO4 di boiler water
akan stabil meskipun load berfluktuasi. Free NaOH yang terbentuk jadinya juga stabil,
umumnya pada konsentrasi rendah, yang tidak menyebabkan localized concentration.
Reaksi berikut :
Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH
Tiap mol Na3PO4 akan menghasilkan 1 mol NaOH yang dihasilkan di sini
sebagai “captive” NaOH, pada saat larutan terevaporasi, tidak terjadi pemekatan
konsentrasi, karena kesetimbangan akan bergeser ke kiri.
Berikut contoh acuan EPT untuk boiler tekanan tinggi : pH 9.4 - 11 Free OH
(as CaCO3) max 1 ppm PO4 Equilibrium (bervariasi sekitar 5 - 15 ppm, tergantung
karakteristik tiap boiler).
Cara mendapatkan nilai kesetimbangan ini mudah saja, tambahkan PO4 secara
berlebih ke boiler water untuk mendapatkan konsentrasi PO4 di atas
kesetimbangannya. Hentikan penambahan, dan ikuti penurunan konsentrasi PO4 di
Saat kesetimbangan PO4 tercapai, penurunan konsentrasi PO4 akan berhenti,
dan inilah nilai kesetimbangan PO4 tersebut. Nilai ini dijadikan maksimum konsentrasi
PO4 di boiler water. Konsentrasi PO4, pH, dan ratio Na/PO4 akan stabil pada range di
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari data yang telah diperoleh dan dari pembahasan yang telah diuraikan, dapat
disimpulkan :
1. pH di Deaerator ( EG-4001 ), Package Boiler ( BF-4001 ), Waste Heat Boiler
( BF-4002 ) pada Periode November tercatat masih dalam keadaan normal,
walaupun didapati di beberapa kondisi, pH mengalami nilai tertinggi dan
terendah di luar batas kendali.
2. Konsentrasi hydrazine pada Deaerator terkendali dengan cukup baik,
walaupun didapati di beberapa kondisi, konsentarasinya mengalami nilai
tertinggi dan terendah di luar batas kendali
3. Electrical Conductivity pada Package Boiler dan Waste Heat Boiler sangat
memuaskan, dan secara keseluruhan berada di dalam batas kendali yaitu
4. Silica pada Package Boiler dan Waste Heat Boiler masih terkendali dengan
baik, tercatat nilai keseluruhannya masih berada di dalam batas kendali yaitu
berkisar < 20 (ppm)
5. Phosphate pada Package Boiler dan Waste Heat Boiler tercatat masih berada
di luar batas kendali. Ini memungkinkan terjadinya Free caustik pada boiler.
5.2 Saran
Optimalisasi controling terhadap Boiler system sangat penting, agar tidak
menyebabkan korosi pada bejana dan pipa ,sehingga tidak menimbulkan kerak pada
dasar bejana (boiler). Untuk hal tersebut ada beberapa langkah yang perlu
ditingkatkan untuk menghasilkan steam yang bagus, dan mencegah korosi serta kerak
pada boiler, yaitu :
1. Memeriksa air umpan boiler secara teratur untuk menghindari pembentukan
kerak atau lumpur dalam bejana Package Boiler dan Waste Heat Boiler atau
memeriksa TDS air umpan boiler setiap sift.
2. Penambahan Hidrazin pada deaerator harus dijaga pada kondisi > 0.07 ppm
3. pH di control pada range 9.4-11 agar tidak bersifat korosif. pH dibawah 7
4. Air harus bersifat basa –dibawah 150 ppm CaCO3 dan diatas 50 ppm CaCO3
pada pH 8,3.
5. Nilai alkalinitas/kebasaannya harus lebih kecil dari 120.
6. Padatan totalnya harus dijaga dibawah nilai dimana pencemaran steam menjadi
berlebihan, untuk menghindari pendinginan berlebih dan bahaya pengendapan
pada pemanasan berlebih, pipa saluran steam dan sistim penggerak.
7. Posfat harus tidak kurang dari 5 ppm dan tidak lebih dari 15 ppm.
8. Kandungan silika pada air umpan make up harus kurang dari 20 ppm dalam air
boiler dan 0,02 ppm dalam steam, sebagai SiO2. Jumlah yang besar dapat
terbawa ke sudut-sudut turbin.
9. Pada saat terjadi gejala phosphate hide-out, secepat mungkin menstabilkan
pembebanan panas di boiler. Perlu dihindari untuk tidak mis-persepsi
(menaikkan dosing phosphate saat diketahui konsentrasinya rendah), yang bisa
DAFTAR PUSTAKA
Anonynous. 1994. Prinsip-Prinsip Dasar dan Operasi. PT. Pupuk Iskandar Muda. Lhokseumawe.
Austin, George T. 1996. Industri Proses Kimia. Edisi Kelima. Jilid1. Erlangga.
Jakarta.
Diilon, C.P. 1989. Corrosion Control In The Process IndustriesI. Mc Graw Hill Book
& Co. New York.
Djokosetyardjo,M.J. 1990. Penjelasan Lebih Lanjut Tentang Ketel Uap. P.T. Pradya
Paramitha. Jakarta.
Gaffert, Gustaf A. 1974. Steam Power Boiler. Fourth Edition. International Stevent
Edition. USA.
Milton, J.H. 1980. Marine Steam Boiler . Fourth Edition. Butter Worths. London.
Naibaho, P.M. 1996. Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit . Pusat Penelitian Kelapa
Sawit. Medan.
