MAKALAH SISTEM UTILITAS “ AIR UMPAN BOILER ”
KELOMPOK 7 NAMA ANGGOTA : 1. ASTRI DEPIANA (061440420819) 2. M ARDIANSYAH DS (061440421749) 3. TRI RAHAYU (061440420834) KELAS : 4 KIA-KIB DOSEN PEMBIMBING : ZULKARNAIN, S.T, M.T
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Kata Pengantar
Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wata’ala, karena berkat rahmat-Nya kami bisa menyelesaikan makalah yang berjudul AIR UMPAN BOILER. Makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Sistem Utilitas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi sempurnanya makalah ini.
Semoga makalah ini memberikan informasi bagi industri dan bermanfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua.
Palembang, 16 juni 2016
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam suatu proses produksi dalam industri, air merupakan zat yang sangat dibutuhkan termasuk pemanfaatanya untuk kebutuhan energi dan pemanasan. Kebutuhan energi dan panas di industri sebagian memanfaatkan steam (uap panas) yang dihasilkan oleh boiler.
Air alam mengandung senyawa-senyawa kimia seperti garam-garam yang sifatnya dapat merusak bahan-bahan logam. Seperti kita ketahui bahwa air alam sangat jarang yang murni karena air dalam siklusnya telah terkontaminasi dengan bahan-bahan kimia yang ada di permukaan bumi yang sifatnya sebagai polutan, baik itu sebagai polutan yang ada di tanah maupun diudara atau mungkin di kandung oleh air sendiri, sehingga sifat kimia air dapat berubah. Air yang digunakan untuk air umpan boiler dapat diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya, yang mana kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, ini karena dipengaruhi oleh kandungan asam mata air tersebut. Namun air dari sumber-sumber tersebut harus diolah terlebih dahulu, karena air umpan boiler yang digunakan untuk menghasilkan steam ini harus tidak mengandung mineral-mineral atau garam-garam (biasanya berupa garam bikarbonat, klorida, sulfat, nitrat, kalsium sulfat, karbonat, dan silikat) yang bisa menyebabkan pengendapan, korosi, carry over, dan terbentuknya kerak di dalam boiler. Pengendapan material dapat mengakibatkan menurunnya efektifitas perpindahan panas sehingga menyebabkan penggunaan bahan bakar menjadi boros, metal bersuhu tinggi bahkan bisa mengakibatkan kerusakan.Pengendapan juga merupakan masalah yang paling serius pada Boiler, bisa juga menyebabkan masalah-masalah pada sistem sebelum dan sesudah Boiler.
Untuk mengurangi masalah-masalah pada sistem boiler yang dapat disebabkan oleh air umpan boiler, maka air untuk umpan boiler harus dilakukan pengolahan “water treatment” sesuai dengan spesifikasi atau standar air umpan boiler.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari makalah ini antara lain: 1. Apakah pengertian dari air umpan boiler? 2. Apa saja persyaratan air umpan boiler?
3. Bagaimana rekomendasi dan kualitas air umpan boiler? 4. Bagaimana pengolahan air umpan boiler?
5. Apa saja system pengolahan air pengisi boiler? 6. Apa saja yang menjadi sumber air umpan boiler?
7. Apa saja yang menjadi parameter analisis pada air umpan boiler?
1.3. Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui dan memahami pengertian air umpan boiler. 2. Mengetahui persyaratan air umpan boiler.
3. Mengetahui rekomendasi dan kualitas air umpan boiler. 4. Mengetahuipengolahan air umpan boiler.
5. Mengetahui system pengolahan air pengisi boiler. 6. Mengetahui sumber air umpan boiler.
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Pengertian Air Umpan Boiler
Air umpan boiler adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam.Sedangkan sistem air umpan adalah sistem penyediaan air secara otomatis untuk boiler sesuai dengan kebutuhan steam. Ada dua sumber air umpan, yaitu:
- Kondensat : steam yang telah berubah fasa menjadi air (mengembun) - Air make up : air baku yang sudah diolah
Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses.
Dalam suatu proses produksi dalam industri, boiler merupakan suatu pembangkit panas yang penting.Sesuai dengan namanya maka fungsi dari boiler ini adalah memanaskan kembali.Dalam suatu proses industri boiler harus dijaga agar effisiensinya cukup tinggi.Oleh sebab itu adalah penting untuk menjaga kualitas air yang diumpankan untuk boiler, karena akan berhubungan dengan effisiensi dari boiler tersebut.
Memproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistem boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistem di depannya.Kinerja boiler, efisiensi dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler.Jika air umpan masuk boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda.Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demikian dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat, kadang-kadang dalam bentuk Kristal dan pada waktu yang lain dalam bentuk amorph. Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler.
2.2. Persyaratan Air Umpan Boiler
Secara umum air yang akan digunakan sebagai air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat membentuk
kerak pada boiler, air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan korosi terhadap boiler dan sistem penunjangnya dan juga tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya pembusaan terhadap air boiler. Oleh karena itu untuk dapat digunakan sebagai air umpan boiler maka air baku dari sumber air harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, karena harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan dibawah ini:
2.2.1. Air tidak boleh membentuk kerak / endapan yang membahayakan
Kerak/deposit pada air umpan disebabkan oleh terbentuknya endapan dari air langsung pada permukaan perpindahan panas atau oleh suspensi air yang menempel pada permukaan logam menjadi keras atau lengket. Pembentukan kerak menyebabkan kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.
2.2.2. Air bebas dari zat-zat yang dapat menyebabkan korosi
Korosi adalah kerusakan – kerusakan yang timbul pada logam yang disebabkan karena terjadinya reaksi kimia antara permukaan logam dengan media sekelilingnya.Korosi di dalam peralatan air pengisi dapat diterangkan dengan theory electrochemical. Hal ke-2 yang mempercepat terjadinya korosi di dalam ketel uap terutama:
- Oxygen yang terlarut - Asam-asam
- Endapan yang dipermukaan, terutama yang mempunyai sifat electronegative terhadap baja.
- Gabungan logam yang tak disukai, seperti tembaga dan baja. - Adanya electrolytes, seperti larutan garam-garan kuat. Ada 4 cara yang umum digunakan untuk mencegah korosi, ialah:
- Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air pengisi, terutama oxygen dan carbon dioxide yang terlarut dalam air. Hal ini dapat diatasi dengan proses aerasi. - Penetralan asam-asam dan mempertahankan alkalinity yang diinginkan dan pH di
dalam air pengisi serta air ketel. - Pembersihan mesin secara berkala.
- Meniadakan konsentrasi garam yang berlebihan. Macam-macam korosi diantaranya adalah:
a. Korosi oleh suhu tinggi
Pada suhu yang lebih tinggi, terutama diatas 950º F, uap dapat bereaksi dengan besi (iron):
Pada suhu sampai 950º F reaksi korosi ini lambat.Diatas suhu ini kecepatan dipercepat, dan campuran Cr – Ni campuran KA2 dapat digunakan.Bahan-bahan ini
membentuk suatu lapisan oxida pelindung pada permukaan logam, dimana hal seperti ini tak terjadi pada baja.
b. Korosi karena kelelahan
Dibawah keadaan yang baik untuk terjadinya korosi dan adanya tekanan, logam dapat berkarat dalam bentuk lobang yang dalam dan runcing, yang akhirnya berkembang memanjang seperti celah atau menjadi retak.Bila kejadian ini tidak dihentikan, maka bagian yang diserang ini akhirnya menjadi lemah. Penelitian secara mikroscopis menunjukkan bahwa kejadian itu terjadi dalam suatu cara yang karakteristis bahwa retak yang dihasilkan adalah transcryslline, dan dalam bentuk hampir garis lurus. Caustic Embrittlement.
Dengan macam air pengisi yang tertentu, bentuk retak yang khas dapat kelihatan di dalam plat ketel uap, terutama pada klem paku keeling di bawah permukaan air. Retak-retak ini adalah inter crystalline dan tidak mengikuti garis tekanan maksimum. Kejadian yang demikian ini disebut caustic embrittlemet.Keadaan seperti ini terjadi dimana konsentrasi sodium hydroxide (NaOH) ada di dalam air ketel dimana elemen-elemen lain tidak ada.Embrittlement dapat dicegah bila suatu perbandingan yang tepat antara sodium sulfat dengan sodium carbonate dipertahankan di dalam air pengisi. 2.2.3. Air tidak boleh mengakibatkan terjadinya carry over
Carry over yang besar dihasilkan dari priming dan foaming. Faoming dapat digambarkan sebagai pembentukan sejumlah buih di dalam ketel, yang disebabkan oleh kesalahan gelembung-gelembung uap untuk bersatu dan pecah.Hal ini disertai oleh kenaikan kandungan uap air yang agak banyak di dalam uap yang dikeluarkan oleh ketel.
Priming adalah ditandai oleh sejumlah besar air yang keluar dari ketel bersama-sama dengan uap, umumnya dalam letupan-letupan yang tidak continue (intermittent) yang membahayakan pipa-pipa uap, turbine dan mesin-mesin. Hal ini dapat terjadi secara bersama-sama dngan foaming.
Permukaan air ketel yang tinggi membantu terjadinya priming. Foaming dan priming umumnya disebabkan oleh konsentrasi bahan-bahan padat yang terlarut dan bahan-bahan padat yang mengendap tinggi, mungkin diiringi adanya minyak dan sabun di dalam air, dan
mendadak kapasitas di dalam ketel berubah.Keadaan ini dapat dicegah dengan mereduksi konsentrasi air ketel dengan blowdown, menghilangkan sumber-sumber kontaminasi sumber air pengisi, pembersihan ketel secara berkala dan pengaturan batas permukaan air.
Untuk menghilangkan gangguan-gangguan ini, penting untuk menyelidiki setiap air yang akan digunakan sebagai pengisi ketel dan menentukan setiap sifat dari air dan menentukan cara terbaik untuk pengolahannya.
Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :
Tabel 2.1 Persyaratan Air Umpan Boiler
Parameter Satuan Pengendalian Batas
Ph Unit 10.5 – 11.5
Conductivity µmhos/cm 5000, max
TDS Ppm 3500, max
P – Alkalinity Ppm
-M – Alkalinity Ppm 800, max
O – Alkalinity Ppm 2.5 x SiO2, min
T. Hardness Ppm -Silica Ppm 150, max Besi Ppm 2, max Phosphat residual Ppm 20 – 50 Sulfite residual Ppm 20 – 50 pH condensate Unit 8.0 – 9.0
Sumber : PT.Nalco Indonesia
Persyaratan kualitas air boiler menurut American Boiler Manufacturer’s Assosiation (ABMA) dan ASME pada tabel berikut.
Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Air Boiler (ABMA) Tekanan (psig) Total Solids (ppm) Total alkalinitas (ppm) Suspende d solid (ppm) Silica (ppm) Konduktivitas Micro.ohm/c m 0 – 300 3.500 700 300 150 7.000 301 – 450 3.000 600 250 90 6.000 451 – 600 2.500 500 150 40 5.000 601 – 750 2.000 400 100 30 4.000 751 – 900 1.500 300 60 20 3.000 901 – 1.000 1.250 250 40 8 2.000
1.001 –1.500 1.000 200 21 2 150 Sumber : Pullman Kellogs (1980)
Air kondensat biasanya dikembalikan lagi ke tangki umpan untuk menghemat pemakaian air, tetapi kualitas air kondensat tersebut harus memenuhi persyaratan seperti tabel berikut.
Tabel 2.3 Persyaratan Air Kondensat
No. Parameter Satuan Nilai
1 Konduktivitas mg/l 10
2 Total Dissolved Solid mg/l 5
3 Total solid Suspended solid mg/l 0.5
4 Total Silika mg/l 0.05 5 Total Besi mg/l 0.1 6 Total Copper mg/l 0.02 7 C02 mg/l 1 8 Chloride mg/l 0.01 9 Organic mg/l 0.01
Sumber : Pullman Kellogs (1980)
Tabel 2.4 Konsentrasi Air Boiler
Konsentrasi Air Boiler Maksimum yang direkomendasikan oleh Gabungan Produsen Boiler Amerika
Tekanan Steam pada Boiler (ata) Konsentrasi Air Boiler Maksimum (ppm) 0-20 3500 20-30 3000 30-40 2500 40-50 2000 50-60 1500 60-70 1250 70-100 1000
2.3. Rekomendasi untuk Boiler dan Kualitas Air Umpan
Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitas air umpan yang tidak diolah,proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum,semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitas terhadap kotoran.
2.4. Pengolahan Air Umpan Boiler
Air umpan boiler atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga menjadi steam.Karena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspdai adanya kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca2+ dan Mg2+.Air yang banyak mengandung ion Ca2+ dan
Mg2+ disebut sebagai air yang sadah (hard water).Ion-ion ini sangat berpengaruh pada kualitas
air yang nantinya akan digunakan sebagai umpan boiler.Biasanya ion-ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat, bilkarbonat dan klorida.Berbeda dengan senyawa-senyawa kimia lainnya, kelarutan dari senyawa-senyawa mengandung unsur Ca dan Mg seperti CaCO3,
CaSO4,MgCO3, Mg(OH)2, CaCl2,MgCL2, akan memiliki kalarutan yang makin kecil/redah
apabila suhu makin tinggi.Sehingga ketika memasuki boiler, air ini merupakan masalah yang harus segera diatasi.Air yang sadah ini akan menimbulkan kerak(scalling) dan tentu saja akan mengurangi effisiensi dari boiler itu sendiri akibat dari hilangnya panas akibat adanya kerak tersebut.Selain itu yang dikhawatirkan bisa menyebabkan scalling adalah adanya deposit silika.
Dalam hal ini akan terjadi perbedaan ketika mengolah air untuk dijadikan sebagai air minum dibandingkan dengan untuk umpan boiler. Dalam pengolahan air minum mineral-mineral yang ada dalam air tidak akan dihilangkan karena mineral-mineral-mineral-mineral tersebut dibutuhkan untuk tubuh manusia.Bahkan ada perusahaan air minum yang menambahkan mineral pada air minum produksinya.Hal itu tidak boleh terjadi dalam pengolahan air untuk
umpan boiler.Air minum juga harus dijaga agar bebas dari kuman penyakit dengan diberi desinfektan sedangkan air umpan boiler tidak perlu diberi desinfektan.
2.5. SistemPengolahan Air Pengisi Boiler
Seperti telah diuraikan sebelumnya bahwa air yang tersedia selalu mengandung bermacam- macam garam, gas, lumpur dan lain-lain. Jika air yang digunakan sebagai pengisi boiler tanpa pengolahan terlebih dahulu, maka garam – garam kalsium dan magnesium yang terkandung dalam air akan mengendap karena terkena panas. Endapan ini melekat pada dinding – dinding boiler menjadi kerak. Ada dua jenis pengolahan air pengisi boiler, yaitu pengolahan eksternal dan pengolahan internal.
2.5.1. Pengolahan Eksternal
PengolahanEksternal adalah proses menghilangkan kesadahan dan partikel-partikel asing dalam air. Pengedalian mutu air tergantung pada pada tujuan penggunaan air. Umumnya air diproses untuk keperluan dengan persyaratan tertentu:
1. Air Pengolahan, yang memerlukan air yang bebas dari logam-logam katalisator perusak minyak sawit, dan senyawa-senyawa yang dapat menurunkan mutu minyak sawit seperti suspensi kolloid.
2. Umpan Boiler, yang melerukan mutu khusus yakni bebas dari logam alkali tanah yang dapat menyebabkan pembetukan kerak pada boiler. Maka perlu dikontrol dengan baik kesadahan air yang keluar dari anion exchanger. Bebas dari logam oksidator penyebab korosi dan bebas dari lumpur yang dapat merangsang pembentukan kerak serta dapat mengurangi perpindahan panas.
Pengolahan ini berupa pemberian obat-obatan atau pengolahan yang bersifat mekanis yang dilakukan terhadap air sebelum air masuk kedalam boiler dan pengolahan ini dilakukan di luar boiler.
Tujuan pengolahan ini menghilangkan zat – zat padat yang terkandung didalam air, menghilangkan gas- gas korosif, menghilangkan zat-zat yang larut dan membahayakan boiler.Pengolahan eksternal terdiri dari :
a. Penjernihan
Penjernihan terdiri dari penjernihan biasa atau pengendapan dan penjernihan (clarification), koagulasi atau pengendapan dan penyaringan. Koagilasi dilakukan terhadap air
keruh disebabkan oleh lumpur halus yang sukar mengendap ( 1 – 100 mm) sehingga tidak dapat disaring.
Prinsip koagulasi lumpur halus bermuatan negatif ditambahkan unsur – unsur bermuatan positif, maka muatan negatif akan dinetralisir dan tidak selalu bergerak, sehingga dapat mengendap sebagai flok. Unsur – unsur yang dipakai adalah garam –garam alumunium sulfat, besi sulfat dan besi klorida.Untuk mengetahui jumlah garam alumunium sulfat dengan proses Jar Test. Penjernihan dengan koagulasi terdiri dari 3 tahap yaitu :
- Pencampuran dengan alumunium sulfat - Pembentukan flok
- Pengendapan
Koagulasi yang baik akan menghasilkan air yang jernih dan tidak berwarna. Koagulasi diikuti penyaringan menggunakan saringan pasir cepat. Karakteristik air setelah koagulasi adalah air jernih tidak berwarna, air netral, alkalinitas sedikit turun, belum dapat dipakai untuk air pengisi boiler tanpa pengolahan lebih lanjut.
b. Pelunakan
Pengolahan secara eksternal di maksudkan untuk menurunkan nilai kesadahan melalui proses pelunakan dan mengurangi konsentrasi gas – gas terlarut terutama gas O2. Proses
pelunakan adalah pengolahan air dengan bertujuan untuk mengurangi kesadahan air, yaitu senyawa Ca2+ dan Mg2+.Proses ini dapat dilakukan dengan cara berikut:
1. Pelunakan dengan kapur tohor (CaO) atau kapur padam Ca(OH)2
2. Pelunakan dengan kapur tohor dan soda abu (Na2CO3)
3. Pelunakan dengan fosfat 4. Pelunakan dengan penukar ion
Proses pelunakan yang sering digunakan dalam penyediaan air umpan boiler adalah proses pertukaran kation non hardness dari unggun resin penukar ion. Unggun resin merupakan sebuah kolom yang diisi oleh resin penukar ion. Pada saat operasi aliran air dimasukkan dari bagian atas.
Reaksi pertukaran kation :
Ca/Mg – anion + 2NaR Ca/Mg – R + 2Na – anion
Reaksi berlangsung spontan dan sempurna sepanjang ruang kolom.Pertukaran kation masih ada atau belum tercapai breakthrough.Tercapainya kondisi breakthrough menunjukkan kemampuan pertukaran kation berkurang yang ditandai dengan terdeteksi dengan terdeteksinya kesadahan dialiran keluar resin. Dalam kondisi ini kolom resin perlu diregenarasi agar kemampuan pertukaran pulih kembali.
Ca/Mg – R Ca/Mg – Cl + 2 NaR
Sebelum digunakan perlu dilakukan pencucian atau pembilasan dengan air lunak untuk menghilangkan kelebihan NaCl yang tersisa diunggun resin. Air regenerasi biasanya memerlukan 80 – 160 kg NaCl untuk setiap 1 m3 resin dengan larutan garam 5 – 20%. Laju air garam yang digunakan berkisar 40 l/menit.m2.
Proses pelunakan air dengan resin penukar ion ini lebih efisien dan praktis dibandingkan dengan proses pelunakan menggunakan pengendapan kimia karena tidak menghasilkan lumpur, peralatan sederhana dan mudah dioperasikan.
c. Aerasi dan Deaerasi
Aerasi adalah pengolahan dengan menghembuskan udara ke dalam air yang bertujuan untuk mengoksidasi unsur-unsur besi dan mangan sehingga mengendap dan dapat dipisahkan dengan air.
Deaerasi adalah pengolahan untuk membuang atau menurunkan kadar oksigen dalam air yang akan dipakai sebagai air pengisi boiler tekanan tinggi. Pelaksanaan proses deaerasi sebagai berikut:
- Secara termis air dalam tangki tertentu dipanaskan sampai suhu didih. Tujuan untuk menurunkan kadar oksigen yang terkandung di dalam air sampai 0.1-0.2 ppm.
- Dengan alat “De-aerating Heater” dapat menurunkan kandungan oksigen sampai 0.005 ppm.
Dalam deaerasi, 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, sangat meningkatkan korosi.Bila dipanaskan dalam sistim boiler, karbon dioksida (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 teremb unkan
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. Macam-macam deaerasi yaitu:
- De-aerasi mekanis
De-aerasi mekanis untuk penghilangan gas terlarut digunakan sebelum penambahan bahan kimia untuk oksigen.De-aerasi mekanis didasarkan pada hukum fisika Charles
dan Henry. Secara ringkas, hokum tersebut menyatakan bahwa penghilangan oksigen dan karbondioksida dapat disempurnakan dengan pemanasan air umpan boiler, yang akan menurunkan konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di sekitar atmosfir air umpan. De-aerasi mekanis dapat menjadi yang paling ekonomis, beroperasi pada titk didih air pada tekanan dalam de-aerator. Deaerasi mekanis dapat berjenis vakum atau bertekanan. De-aerator jenis vakum beroperasi dibawah tekanan atmosfir, pada suhu sekitar 82 oC, dandapat menurunkan kandungan oksigen dalam air hingga kurang dari 0,02 mg/liter. Pompa vakum atau steam ejectors diperlukan untuk mencapai kondisi vakum.
De-aerator jenis bertekanan beroperasi dengan membiarkan steam menuju air umpan melalui klep pengendali tekanan untuk mencapai tekanan operasi yang dikehendaki, dan dengan suhuminimum 105oC. Steam menaikan suhu air menyebabkan pelepasan
gas O2 dan CO2 yang dikeluarkan dari sistim. Jenis ini dapat mengurangi kadar
oksigen hingga 0,005 mg/liter. - De-aerasi kimiawi
Sementara deaeratorsmekanis yang paling efisien menurunkan oksigen hingga ke tingkat yang sangat rendah (0,005 mg/liter), namun jumlah oksigen yang sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan bahaya korosi terhadap sistim. Sebagai akibatnya, praktek pengoperasian yang baik memerlukan penghilangan oksigen yang sangat sedikit tersebut dengan bahan kimia pereaksi oksigen seperti sodium sulfit atau hidrasin. Sodium sulfit akan bereaksi dengan oksigen membentuk sodium sulfat yang akan meningkatkan TDS dalam air boiler dan meningkatkan blowdown dan kualitas air make-up. Hydrasin bereaksi dengan oksigen membentuk nitrogen dan air.Senyawa tersebut selalu digunakan dalam boiler tekanan tinggi bila diperlukan air boiler dengan padatan yang rendah, karena senyawa tersebut tidak meningkatkan TDS air boiler. d. Penurunan kadar silikat
Kerak paling berbahaya yang dapat menempel pada dinding-dinding dan pipa-pipa boiler adalah kerak silikat.Untuk mengurangi kerak ini digunakan air yang mengandung silikat serendah mungkin. Cara pengolahan air tersebut adalah:
- Proses magnesia secara panas. Dalam proses ini air yang diberi magnesium oksida pada suhu sekitar 70oC dalam reactor khusus. Proses ini biasanya digabung dengan pelunakan menggunakan kapur. Setelah diaduk selama 10 menit kadar silikat dalam air turun sampai 10 ppm.
- Dengan alat penukar ion. - Proses fluo-silikat.
- Penyulingan.
2.5.2. Pengolahan Internal
Pengoahan Internal (Internal Treatment) adalah pengkondisian Air boiler dengan bahan kimia treatment & pengaturan lainnya dengan tujuan agar Korosi, Pengerakan dapat dihindari dan kemurnian uap terjaga baik.Pengolahan ini dengan cara pemberian bahan kimia langsung kedalam boiler bersama-sama dengan air pengisi boiler. Reaksi yang terjadi menyebabkan naiknya kandungan zat padat / endapan yang dapat menyebabkan pembusaan / primming dan carry over. Jumlah zat padat dapat ditekan dengan pengaturan blowdown, sehingga permasalahn yang terjadi dapat diatasi.
Tujuan pengolahan ini untuk mengatur atau mengontrol zat-zat padat, alkalinitas,kelebihan fosfat, gas-gas korosif, menghindarkan timbulnya endapan-endapan yang dapat melekat dan mengeras pada dinding atau pipa-pipa boiler dan membuat lapisan boiler lebih tahan terhadap korosi. Beberapa mekanisme yang terjadi dalam Internal Treatment, antara lain:
1. Mereaksikan kesadahan dengan bahan kimia, agar kerak calcium carbonate yang keras berubah menjadi endapan yang lunak berlumpur sehingga bisa dibuang melalui blow-down.
2. Mengkondisikan pH/Alkalinity air boiler untuk menghindarkan pengerakan silica. 3. Penggunaan anti-busa (anti foam) untuk mencegah potensi pembusaan yang akan
mengakibatkan terjadinya carry-over dan menurunkan kemurnian uap. Jenis-jenis pengolahan internal adalah sebagai berikut:
1. Pengolahan dengan NaOH
Pengolahan ini bertujuan untuk menetralisir garam asam, gas dan menaikkan alkalinitas air.Pengolahan ini jarang dipakai untuk boiler bertekanan tinggi, karena dapat menyebabkan “Caustic Embrittlement”.Sistem ini sangat berguna untuk menghindarkan kesadahan magnesium dan pemakaiannya biasanya dikombinasi dengan garam fosfat yang asam atau sedikit asam.
2. Pengolahan dengan caustic soda
Reaksi-reaksi yang terjadi pada pengolahan dengan caustic soda (Na2CO3) adalah:
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4
Na2CO3 + 2NaOH + panas 2NaOH + H2O + CO2
MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4
3. Pengolahan Kolidal
Pengolahan ini bersifat fisis untuk menghindari timbunlnya kerak.Pengolahan ini berupa penambahan zat-zat organic dan fosfat seperti tannin, lignin, ubi.Zat tersebut
berfungsi mengatur kondisi air sehingga zat-zat yang timbul tidak dapat melekat pada dinding dan dapat dibuang dengan pengurasan.Senyawa koloid tersebut mempunyai sifat-sifat yang sangat menguntungkan berhubungan dengan penyerapan dan koagulasi.
4. Pengaturan pH
Jika pH air rendah perlu dilakukan penambahan bahan kimia yang dapat menaikkan pH.Bahan kimia yang biasa digunakan adalah NaOH, Na2CO3, Na3PO4 dan
garam-garam fosfat lainnya. 5. Pengolahan dengan fosfat
Jika boiler sedang beroperasi dan suhu naik soda abu akan terurai menjadi: Na2CO3 + 2H-OH + panas NaOH + CO2 + H2O
Akibat yang ditimbulkan NaOH bebas sehingga tidak praktis lagi untuk mengatur alkalinitas sesuai batas yang ditentukan, karena itu diperlukan bahan kimia pengganti misalnya garam fosfat.
Beberapa jenis bahan kimia yang umum dipergunakan pada pengolahan internal adalah sebagai berikut:
- Fosfat (jenis ortho ataupun polyfosfat): bereaksi kesadahan calcium untuk menetralisir kesadahan air dengan membentuk hydrat tricalcium fosfat yang berbentuk lumpur dan dapat dibuang melalui blow down secara terus-menerus atau secara berkala melalui bawah ketel.
- Natural and synthetic dispersants (Dispersant): meningkatkan sifat dispersif Air Boiler. Beberapa contoh Polymeric Dispersant adalah:
Polimer Alam : lignosulphonates, tannin
Polimer Sintetik :polyacrylates, maleat acrylate copolymer, maleat styrene copolymer,dsb.
- Sequestering agents (anti scale) seperti phoshate organic (phosphonates), Polymaleic acid (PMA), Sulfonated co-polymer, dsb.
- Oxygen scavengers (Pemakan Oksigen):seperti natrium sulfit, tannis, hidrazin, hidroquinon / progallol berbasis derivatif, hydroxylamine derivatif, asam askorbat derivatif, dll. Oxygen Scavengers ini, dikatalisasi ataupun tidak, akan mengurangi kadar oksigen terlarut dalam feed-water. Beberapa jenis dari oxygen scavenger ini juga berfungsi sebagai passivator untuk mem-passivasi permukaan logam seperti Hydrazine, Hydroxylamine derivate,dll. Pilihan produk dan dosis yang diperlukan akan tergantung pada jenis alat mekanis yang digunakan (Deaeator atau Heating Tank)
- Anti-foaming or anti-priming agents : campuran bahan aktif permukaan yang mengubah tegangan permukaan cairan, menghilangkan busa dan mencegah terbawa air halus partikel.
2.6. Sumber Air Umpan Boiler
Sumber air umpan boiler terdiri dari : 2.6.1. Air Sumur
Umumnya air sumur banyak mengandung Total Suspended Solid (Turbidity) dan mineral-mineral terlarut yang tergabung dalam Total Dissolved Solid sehingga bila akan di gunakan sebagai air umpan boiler maka harus di analisa terlebih dahulu dan berdasarkan hasil analisa air sumur tersebut akan dapat di rekomendasikan alat-alat sebagai pretreatment sebelum di gunakan sebagai air umpan boiler. Biasanya pengetahuan awal terhadap air sumur berbeda-beda tergantung kandungan impuritiesnya serta lokasi sumur air tersebut. 2.6.2. Air PDAM
Air ini di produksi untuk konsumsi sebagai air minum, tetapi bagi industri/pabrik yang tidak mempunyai sumber air sumur yang memenuhi standard, maka menggunakan air PDAM guna memenuhi kebutuhan produksi termasuk keperluan operasi boiler.Bila di lihat dan di analisa secara kimiawi air PDAM ini masih mengandung hardness cukup tinggi dan chlorine dimana hardness adalah sumber utama pembentukan kerak sedangkan chlorine bersifat korosif sekali terhadap logam besi. Bila akan di gunakan untuk boiler biasanya dilakukan pretreatment terlebih dahulu seperti carbon filter untuk menghilangkan chlorine dan water serta water softener di gunakan untuk menghilangkan hardness. Dari segi biaya menggunakan air PDAM jauh lebih mahal bila di bandingkan dengan penggunaan air sumur dalam.
2.6.3. Air Permukaan
Seperti air kali/danau dapat juga digunakan untuk air umpan boiler dan air produksi namun harus melalui pengolahan awal. Air ini umumnya kandungan mineralnya rendah tetapi Total Suspened Solidnya yang tinggi seperti turbidity serta pH yang tidak stabil. Untuk penggunaan boiler maka sebaiknya air tersebut di analisa terlebih dahulu dan setelah itu dapat di rekomendasikan pretreatment yang cocok karena pengolahan air kali lebih complex bila di bandingkan dengan air sumur.
2.7. Parameter Analisis Air Pada Air Umpan Boiler 2.7.1. pH
Kata pH adalah singkatan dari "pondus Hydrogenium". Hal ini secara harfiah berarti berat hydrogen. pH adalah indikasi untuk jumlah ion hydrogen di air yang terdiri dari ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-). pH tidak memiliki unit, melainkan hanya dinyatakan sebagai sebuah nomor. Ketika sebuah larutan yang netral, jumlah ion hidrogen sama dengan jumlah ion hidroksida. Ketika jumlah ion hidrogen yang lebih tinggi, larutannya adalah asam. Ketika jumlah ion hidroksida lebih tinggi, Larutannya adalah basa.
Harga pH pada air umpan boiler dan air pendingin penting untuk diperhatikan untuk mencegah terjadinya korosi. Terdapat hubungan antara pH dan laju terjadinya korosi pada bahan konstruksi dari loga mild steel yang menunjukan adanya kecenderubgan menurunnya korosi dengan naiknya harga pH. Namun pada bahan konstruksi dari logam Cu terjadi sebaliknya, yaitu kecenderungan laju korosi menaik dengan menaiknya harga pH di atas pH 9.
Berkaitan dengan pH adalah asiditas (keasaman), merupakan ukuran yang menentukan jumlah basa kuat yang diperlukan untuk mengganti kation di dalam air. Asiditas disebabkan oleh kehadiran ion H+ yang terdesosiasi dari anion dan sebagian asam-asam organic. Nilai pH air dalam kondisi ini biasanya lebih besar dari 4,5. Dalam air tercemar, kehadiran asam kuat akan menyebabkan pH air bisa lebih kecil dari 4,5. Dalam kondisi ini, dikatakan air mengandung asam mineral bebas.
PH merupakan indikasi untuk keasaman suatu zat. Hal ini ditentukan oleh jumlah ion hidrogen bebas (H+) dalam suatu zat. Keasaman adalah salah satu hal yang paling penting
dari sifat-sifat air. Air adalah pelarut untuk hampir semua ion. pH berfungsi sebagai indikator yang membandingkan beberapa ion yang paling larut dalam air. Hasil pengukuran pH ditentukan oleh pertimbangan antara jumlah ion H+ dan jumlah ion hidroksida (OH-).Larutan akan memiliki pH sekitar 7, ketika jumlah ion H+ sama dengan jumlah
OH-ion, sehingga air netral.
pH adalah faktor logaritmik, ketika sebuah larutan menjadi sepuluhkali lebih asam, pH akan jatuh oleh satu unit.. Ketika sebuah larutan menjadi seratus kali lebih asam, pH akan jatuh oleh dua unit. Semakin jauh pH terletak di atas atau di bawah 7, bisa disebut dengan pH alkalinitas.
Tingkat kadar pH air umpan boiler yang benar harus diterapkan untuk mencegah terjadinya korosi. Umumnya, kadar pH berkisar antara 7-9. Bila pH berada di luar batas rekomendasi maka untuk mengontrolnya dibutuhkan beberapa tahap, yaitu :
a. Bila pH rendah ditambah dosis alkali booster
b. Bila pH tinggi hentikan pemakaian alkali booster dan lakukan blowdown. 2.7.2. Konduktivitas
Daya hantar listrik adalah kemampuan dari larutan untuk menghantarkan arus listrik yang dinyatakan dalam µmhos/cm atau µsiemens/cm (1µmhos/cm = µsiemens/cm). kemampuan ini desibabkan oleh kehadiran senyawa terlarut yang terdisosiasi menjadi kation dan anion. Pengukuran DHL dilakukan dengan alat konduktometer. Air murni bukan merupakan konduktir atau penghantar listrik yang baik. Air hasil destilasi yang berkesetimbangan dengan gas CO2 di atmosfir mempunyai nilai konduktivitas atau daya
hantar listrik sekitar 70.10-6 Ω-1.m-1 (µnho/m). untuk keperluan yang sangat khusus seperti air pembilasan (rising) industri semikonduktor diperlukan air dengan nilai daya hantar listrik yang rendah, sekitar 5,5.10-6 Ω-1m-1 (µmho/m). Dalam larutan encer (TDS < 1000mg/l dan konduktivitas < 2000 µmho/cm) nilai TDS = 0,5 konduktivitas, sedangkan semakin tinggi konsentrasi TDS nilai perbandingan ini akan semakin besra. Jika nilai TDS atau konduktivtitas meningkat maka nilai korosifitas air akan lebih besar. Harga daya hantar listrik dari umpan air boiler deperhatikan untuk mencegah terjadinya endapan kerak pada bagian permukaan perpindahan panas dan juga untuk menjaga kemurnian steam yang terbentuk. 3 Alkalinitas Alkalinitas didefinisikan sebagai jumlah anion dalam air yang akan bereaksi untuk menetralkan ion H, merupakan suatu ukuran kemampuan air menetralisasi asam. Parameter yang tergolong alkalinitas: - CO2-, HCO3-, H2BO3-, HS-, CO2- OH-, HSiO3-,
H2PO4-, NH3. Parameter yang sering diperhatikan sebagai alkalinitas adalah bikarbonat
(HCO3-), karbonat (CO2-), dan hidroksida (OH-) dan kadang-kadang juga ion silikat dan
phospat, dan lainnya sehingga alkalinitas bikarbonat dan alkalinitas hidroksida. Penamaan lain dari alkalinitas berdasarkan metoda uji terhadap harga alkalinitas adalah alkalinitas-P phenolphthalein dan alkalinitas-M Methyl orange. Harga alkalinitas tinggi tidak dikehendakiuntuk air umpan boiler karena dapat menimbulkan pembusaan yang dapat mengakibatkan terjadinya carry-over, dapat menimbulkan perapuhan konstruksi boiler dan korosi.
Penurunan harga alkalinitas pada air umpan boiler disamping dapat untuk meminimkan pembentukan CO2 juga dapat mengurangi biaya pengolahan secara kimia. Gas
CO2 yang terlarut dalam air juga berasal dari transfer CO2 dari udara dan respirasi
mikroorganisme. Gas CO2 ini akan melarutkan mineral magnesium dan kalsium dalam
bentuk CaCO3 atau MgCO3, dan mengasilkan komponen hardness dan alkalinitas menurut
Mg(HCO3)2 ≈ Mg2+ + 2(HCO3-) Air baku yang tercemar mempunyai nilai alkalinitas yang
berasal dari bikarnonat. Dalam kondisi ini, nilai pH air tidak melebihi 8,3. jika dalam air baku terkandung ion karbonat nilai pH air bisa melebihi nilai 8,3. Pengukuran alkalinitas dilakukan dengan titrasi dengan asam. Jika digunakan H2SO4 0,02 N sebagai titran, maka a
ml asam dapat menetralisir 1 mg alkalinitas sebagai CaCO3.
Konversi karbonat menjadi bikarbonat pada prinsipnya sempurna pada pH 8,3. Tetapi karena bikarbonat juga merupakan spesi alkalinitas sehingga masih dibutuhkan sejumlah asam yang sama untuk menyempurnakan netralisasi. Dengan demikian netralisasi CO3- pada pH 8,3 hanya setengahnya. Konversi OH- menjadi air berlangsung sempurna
pada pH 8,3 sehingga semua OH¬ dan setengah CO3- ikut terukur pada pH 8,3. Pada pH 4,5
semua bikarbonat telah terkonversi menjadi asam karbonat, termasuk bikarbonat hasil netralisasi karbonat. Sehingga jumlah asam yang diperlukan u untuk menitrasi contoh air sampai pH 4,5 eqivalen dengan alkalinitas total dalam air.
P-Alkalinitas adalah nilai alkalinitas yang ditunjukan oleh jumlah asam yang diperlukan untuk mencapai pH air contoh menjadi 8,3 sedangkan M-alkalinitas adalah nilai alkalinitas yang ditunjukan o;eh jumlah asam yang diperlukan untuk mencapai pH air contoh dari 8,3 menjadi 4,5.
Nilai konduktivitas merupakan ukuran terhadap konsentrasi total elektrolit di dalam air.Kandungan elektrolit yang pada prinsipnya merupakan garam-garam yang terlarut dalam air, berkaitandengan kemampuan air di dalam menghantarkan arus listrik. Penentuan konduktivitas dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :
Alat yang digunakan adalah konduktometer yang sebelumnya telah dikalibrasi dengan larutan KCl 0,1 M, dimana temperaturnya dianggap 25oC. Konduktivitas dari larutan
KCl 12,88 mS/cm.
Sampel air yang akan dianalisa dimasukkan dalam gelas kimia lalu diukur konduktivitasnya dengan cara mencelupkan elektroda kaca ke dalam sample tersebut dengan memijit tombol "cond" nilai konduktivitas akan segera muncul.
2.7.3. Kesadahan
Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca)dan magnesium (Mg) dalam bentukgaram karbonat. Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi, sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. Selain ion kalsium dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun garam-garam bikarbonat dan sulfat. Untuk air umpan boiler, kesadahan harus dijaga kurang dari 80 mg/lt CaCO3 agar tidak menyebabkan korosi.
Metode paling sederhana untuk menentukan kesadahan air adalah dengan sabun. Dalam air lunak, sabun akan menghasilkan busa yang banyak. Pada air sadah, sabun tidak
akan menghasilkan busa atau menghasilkan sedikit sekali busa. Cara yang lebih kompleks adalah melalui titrasi. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari CaCO3.
Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkanpengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan scum yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Untuk menghilangkan kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia, ataupun dengan menggunakan resin penukar ion. Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah
sementara dan air sadah tetap. 2.7.4. Turbidity
Kekeruhan dapat didefinisikan sebagai sifat optic dari suatu larutan yang menyebabkan cahaya yang melaluinya terabsorbsi atau terbiaskan. Nilai kekeruhan bisa menunjukan tingkat atau kadar padatan tersuspensi didalam air. Cara menentukan kekeruhan adalah sebagai berikut :
- Kekeruhan diukur dengan alat yang dinamakan turbiditimeter dengan satuan NTU (Net Turbidity Unit).
- Sebelum digunakan alat dikalbrasi dengan larutan yang mempunyai kekeruhan 25 NTU. Skala diputar sampai layar menunjukkan 25 NTU.
- Sample dimasukkan ke dalam botol sample ditutup, dimasukkan ke dalam alat ukur, nilainya akan terlihat dalam layar.
2.7.5. TSS (Total Suspenden Solid)
Padatan tersuspensi dalam jumlah besar didalam air umpan boiler tidak dikehendaki karena dapat menyebabkan terjadinya endapan di dalam boiler dan membentuk kerak.Padatan tersuspensi pada umumnya mengandung Lumpur, humus, buangan industri dan lainnya. Sumber dari padatan tersuspensi berasal dari:
- Padatan anorganik : lempung, kerikil, da padatan buangan industri
- Padatan organic : serat tumbuhan, mikroba, sisa buangan domestik dan industr - cairan tak larut seperti lemak dan minyak
Pengukuran padatan tersuspensi dilakukan secara gravimetrik dengan satuan ppm. Ukuran diameter dari padatan tersuspensi antara 1-100 µm. parameter padatan tersuspensi
biasanya digunakan dalam pembahasan kualitas air limbah. Padatan tersuspensi memberikan sifat keruh terhadap air.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Air umpan boiler adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam. Ada dua sumber air umpan, yaitu:
- Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses
- Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses.
Secara umum persyaratan air pengisi boiler adalah :
- Air tidak boleh membentuk kerak / endapan yang membahayakan. - Air tidak boleh korosif terhadap dinding atau pipa – pipa boiler - Air tidak boleh mengakibatkan terjadinya “carry over”
Ada dua jenis pengolahan air pengisi boiler yaitu : - Pengolahan Ekstrnal
- Pengolahan Internal
Sumber air umpan boiler terdiri dari : - Air Sumur
- Air PDAM - Air Permukaan
Zulkarnain.Modul Utilitas.Pengolahan Air Umpan Boiler.2016.Palembang. Politeknik Negeri Sriwijaya.
http://id.scribd.com/doc/34452011/Pengolahan-Air-Umpan-Boiler, diakses pada tanggal 3 Juni 2016.
http://ariacp.blogspot.com/2011/06/air-ketel-danpengolahannya.html, diakses pada tanggal 3 Juni 2016.
http://vionaadistie.blogspot.com/2011/01/pengolahan-boiler.html, diakses pada tanggal 3 Juni 2016.
http://visco-chem.com/staticpage/sumber-air-umpan,diakses pada tanggal 3 Juni 2016.
Lampiran : Hasil Diskusi
1. Jelaskan perbedaan pelunakan dengan soda abu dan kapur tohor ? ( AHMAD ARDIANSYAH )
2. Bagaimana mekanisme pengolahan internal secara umum? mengapa kerak dan korosi perlu dihindari ? (SILVA ANGGRAINI )
3. Pada pengolahan eksternal umumnya penurunan kadar silikat, bagaimana fluosilikat di dalam pengolahan air umpan boiler ? ( TIARA NANDA BELLA YANDINI )
4. Jika boiler sedang beroperasi dan suhu naik soda abu akan terurai menjadi: Na2CO3 + 2H-OH + panas NaOH + CO2 + H2O
Akibat yang ditimbulkan NaOH bebas sehingga tidak praktis lagi untuk mengatur alkalinitas sesuai batas yang ditentukan, karena itu diperlukan bahan kimia pengganti misalnya garam fosfat. Mengapa demikian?
5. Bagaimana pengolahan air umpan boiler dengan menggunakan air laut ? JAWABAN
1. Pelunakan dengan kapur tohor, dilakukan dengan cara penambahan kapur pada suhu biasa dan pada suhu panas, pelunakan dengan kapur tohor hanya dapat menurunkan kesadahan sampai ±2˚D.
Sedangkan dengan soda abu penambahan dilakukan jika air mengandung kesadahan tetap karena soda abu berfungsi untuk menurunkan kesadahan tetap tersebut.
2. Beberapa mekanisme yang terjadi dalam Internal Treatment, antara lain:
- Mereaksikan kesadahan dengan bahan kimia, agar kerak calcium carbonate yang keras berubah menjadi endapan yang lunak berlumpur sehingga bisa dibuang melalui blow-down.
- Mengkondisikan pH/Alkalinity air boiler untuk menghindarkan pengerakan silica.
- Penggunaan anti-busa (anti foam) untuk mencegah potensi pembusaan yang akan mengakibatkan terjadinya carry-over dan menurunkan kemurnian uap.
Kerak/deposit pada air umpan disebabkan oleh terbentuknya endapan dari air langsung pada permukaan perpindahan panas atau oleh suspensi air yang menempel pada permukaan logam menjadi keras atau lengket. Pembentukan kerak menyebabkan kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat. Korosi adalah kerusakan – kerusakan yang timbul pada logam yang disebabkan karena terjadinya reaksi kimia antara permukaan logam dengan media sekelilingnya. Jika terjadinya korosi maka akan terjadinya kerusakan pada alat.
3. Fluosilikat digunakan untuk proses floudasi. Proses floudasi adalah digunakan untuk mencegah pengeroposan pada alat. Keberadaan silikat dalam air boiler dapat meningkatkan pembentukan kerak silikat yang keras. Oleh karena itu dilakukan proses fluo-silikat dengan cara mengalirkan/menggunakan kadar air yang mengandung silikat rendah agar tidak terbentuknya kerak pada boiler dan harus berikatan dengan oksigen agar kandungan silikat menurun.
4. Pengaturan alkalinitas bertujuan untuk mencegah terjadinya korosi. Alkalinitas bisa diatur dengan menambahkan soda ash (Na2CO3), caustic soda (NaOH) dan trisodium
phosphat. Caustic soda sebagai bahan alkali akan menetralisir korosi yang disebabkan oleh asam atau gas. Tetapi, caustic soda kurang sesuai digunakan untuk pengolahan air umpan boiler pada suhu dan tekanan yang tinggi. Karena, NaOH dalam air umpan boiler akan menyebabkan terjadinya kerapuhan pada logam dan secara kimia akan menyerang logam tersebut. Akibat dari serangan kimia tersebut, akan timbul retakan yang tidak beraturan pada logam yang terkena tekanan. Oleh karena itu pengaturan alkalinitas diganti dengan menggunakan bahan kimia fosfat. Secara umum pengolahan dengan fosfat digunakan untuk boiler yang bertekanan menengah maupun tinggi, dilakukan pengolahan dengan fosfat ini berguna untuk mencegah korosi pada boiler yang disebabkan oleh alkali bebas dan pekat. Fungsi utama dari pengolahan fosfat adalah memberikan suatu pertahanan alkalinitas pada air umpan boiler. Selama tekanan boiler meningkat, sejumlah alkalinitas dikurangi guna memperkecil kemampuan untuk berkarat.
5. Air yang digunakan sebagai air umpan boiler pada umumnya adalah air permukaan, air sumur, dan air PDAM. Namun dapat juga menggunakan air laut, tetapi air laut ini jarang digunakan. Pengolahan yang dilakukan pada air laut, yaitu filtrasi, desalinasi, dan demineralisasi.
- Tahap Filtrasi
Air laut dialirkan menuju sea water pitdan untuk menghambat pertumbuhan biota-biota laut, maka diinjeksikan sodium hipoklorit. Selanjutnya air laut difiltrasi menggunakan travelling screen untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang berukuran besar.Dari sea water pit, air laut dialirkan menuju primary filter dengan menggunakan sebuah pompa. Diperjalanan, air tersebut diinjeksi senyawa koagulan FeSO4 yang berfungsi untuk mengumpulkan partikel-partikel berukuran
kecil menjadi partikel-partikel berukuran lebih besar sehingga lebih mudah dilakukan proses filtrasi.Setelah diinjeksi FeSO4, air dialirkan menuju ke Primary
air laut. Dari primary filter air dialirkan menuju polishing filterdengan tujuan untuk lebih membersihkan air dari suspended solids yang ada.Setelah melalui proses filtrasi di primary dan polishing filter, air ditampung di sebuah tangki. - Tahap Desalinasi
Desalinasi adalah proses penghilangan kadar garam berlebih dalam air laut untuk mendapatkan air yang dapat digunakan untuk kebutuhan proses. Metode yang digunakan dalam desalinasi adalah metode reverse osmosis (osmosis balik), metode ini menggunakan membran semipermeabel yang berfungsi sebagai alat pemisah. Proses pemisahan pada membran merupakan perpindahan massa secara selektif yang disebabkan oleh gaya dorong berupa perbedaan tekanan.Pada tahap ini, air laut sudah berubah menjadi air tawar. Selanjutnya air akan mengalami proses decarbonator atau proses menghilangkan kandungan CO2dalam air.
CO2 harus dihilangkan karena akan membentuk bikarbonat dan dapat menurunkan
pH. Proses ini dengan jalan menghembuskan udara ke dalam tangki air dari sisi bawah menggunakan blower, sehingga udara akan mengikat CO2 dalam air.
- Tahap Demineralisasi
Fungsi dari demineralisasi adalah mengambil semua ion yang terkandung di dalam air laut, baik ion positif maupun negatif dengan menggunakan resin. Air yang telah mengalami proses ini disebut air demin (deionized water). Sistem demineralisasi disiapkan untuk mengolah air filter dengan penukar ion (ion exchanger) untuk menghilangkan padatan yang terlarut dalam air laut dan menghasilkan air demin. Air hasil dari proses demineralisasi inilah yang selanjutnya dipergunakan sebagai air umpan boiler.
