BUKU II BUKU II
SISTEM DESALINATION SISTEM DESALINATION
TUJUAN PELAJARAN
TUJUAN PELAJARAN : : Setelah Setelah mengikuti mengikuti pelajaran pelajaran ini ini peserta peserta mampumampu memahami komponen dan prinsip kerja sistem memahami komponen dan prinsip kerja sistem desalination sesuai prosedur perusahaan..
desalination sesuai prosedur perusahaan..
DURASI
DURASI : : 8 8 JPJP
PENYUSUN
DAFTAR ISI DAFTAR ISI
TUJUAN
TUJUAN PELAJARPELAJARAN AN ... i... i DAFTAR
DAFTAR ISI ISI ... ii... ii 1.
1. Istilah-istilah Istilah-istilah pada pada MSF. MSF. ... ... 11 2.
2. Komponen Komponen KomponKomponen Sien Sistem Desstem Desalination. alination. ... ... 33 3.
3. Jenis Jenis Thermal DeThermal Desalination salination Plant Plant ... ... 1212 4.
SISTEM DESALINATION.
SISTEM DESALINATION.
Gambar 1 Sistem Desalination Plant PLTGU Cilegon Gambar 1 Sistem Desalination Plant PLTGU Cilegon
1.
1.
Istilah-istilah pada
Istilah-istilah
pada MSF.
MSF.
Sebelum memahami sistem desal ada baiknya kita mengenal istilah istilah pada MSF Sebelum memahami sistem desal ada baiknya kita mengenal istilah istilah pada MSF (Multi-Stage Flash).
Stage Flash).
Blowdown Blowdown : : Air Air laut laut yang yang meninggalkan meninggalkan sistem sistem setelah setelah menjadimenjadi
tinggi konsentrasinya akibat penguapan. tinggi konsentrasinya akibat penguapan.
Condensate Condensate : : Air Air kondensat kondensat dari dari uap uap pemanas pemanas yang yang disalurkandisalurkan
ke Brine Heater ke Brine Heater Condenser
Conductivity : Daya hantar listrik dari air laut, brine, distilate dll. Ada
hubungan khusus antara conductivity dan TDS (Total
Dissolved Solid). Karenanya dengan mengukur
conductivity, TDS dari cairan dapat dimonitor sebagai pengganti analisa sample di labor.
Demister : Peralatan untuk menjaga agar titik-titik air laut
ti-dak terbawa (Carry over) bersama uap dalam Evaporator. Bahannya dibuat dari material tahan korosi.
Desuperheater : Suatu spray nozzle yang terpasang pada pipa uap
ke Brine Heater. Air pendingin dipancarkan kedalam uap melalui nozzle untuk menurunkan temperaturnya.
Distilate : Air distilat hasil kondensasi uap pada tiap-tiap stage yang
ditampung dalam tray
Flash : Penguapan seketika, yang terjadi ketika liquid diberi
pengurangan tekanan.
Flash chamber : Bagian dari evaporator tempat air terkondensasi, dibawah
distillate tray dan demister dimana air laut mengalir dan menguap.
Heat input section : Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, ia
adalah brine heater dimana panas dari luar diberikan ke air laut.
Heat recovery section : Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, ia
adalah evaporator dimana air laut dipanaskan oleh sumber internal disebabkan uap yang dihasilkan air lut.
Maximum brine tem- : lihat “Top brine temperature”
perature
Performance ratio : Ratio antara sejumlah air hasil (product) terhadap uap
pemanas yang masuk brine heater dengan beratnya, atau ratio sejumlah air hasil terhadap total uap yang di pakai pada unit desalinasi
Scale : Endapan garam dari air laut/brine yang menempel/
melekat pada pipa penukar panas. Kerak mempengaruhi rate dari penukar panas dalam brine heater atau evaporator.
Shell side : Ruangan atau konstruksi diluar pipa pemindah panas dari
evaporator atau stage.
Stage : Bagian dari eveporator yang terdiri atas flash
cham-ber, condenser, distilate tray, demister dll.
TDS (Total Dissolved : Total zat padat yang terlarut dalam air laut, brine,
Solid) air distilat, air kondensat dll. (Bandingkan dengan
conductivity)
Top brine temperature : temperatur air laut pada outlet brine heater atau inlet
tingkat pertama. Ini adalah temperatur air laut tertinggi dalam sistem. Dimana penguapan dimulai.
Tube side : Suatu ruang dibagian dalam pipa penukar panas dari brine
heater dan evaporator, atau sering menunjuk kepada laluan air laut termasuk tubes, water boxes dan penghubung pipa kerja.
Vapour : uap yang dihasilkan dari air laut yang menguap dalam
flash chamber. Umumnya kata “vapour” mengac u pada apa yang dihasilkan dalam evaporator dan “steam” dipasok dari sumber luar.
2.
Komponen Komponen Sistem Desalination.
Sebuah desalination unit terdiri dari satu flash evaporator, satu brine heater,satu venting system, satu chemical injection system, pompa dan motor, pipa dan fitting instrumentation dan control dlsb.
Desalination plant digunakan untuk membuat air tawar (distilat) dari air laut. Desalination Plant terdiri dari komponen-komponen berikut :
Siklus air laut
Siklus blowdown air laut Pengolahan air laut Siklus distilat
Siklus venting
Sistem ball cleaning Sistem acid cleaning Peralatan bantu.
(1). Siklus Air Laut
Air laut digunakan sebagai media pendingin Condenser dan alat bantu, tetapi ia juga dapat dijadikan “fresh water” untuk keperluan penambahan air kedalam sirkit PLTU. Air laut dipompa oleh Seawater feed pump di water intake dan memasok air laut ke
Desalination Plant. Air laut mengalir dalam Condenser tube evaporator.
Sebagian kecil dari air laut pada inlet evaporator ini dicabangkan dan digunakan sebagai air pendingin untuk Ejector Condenser. Aliran air laut dikendalikan oleh Flow Control Valve yang dipasang pada inlet Evaporator.
Air laut kemudian mengalir melalui tingkat demi tingkat sambil dipanasi oleh Vapour Condensing disetiap stage condenser. Selanjutnya dipanasi oleh brine heater sampai mencapai temperatur yang ditetentukan. Air laut sekarang memasuki Flash chamber tingkat pertama, tekanan dipertahankan sedikit lebih rendah dari tekanan jenuhnya. Oleh karena itu, air laut akan menguap ketika memasuki flash chamber tingkat pertama.
Tingkat kedua mempunyai tekanan yang sedikit lebih rendah dari tingkat pertama. Air laut (brine) memasuki setiap tingkat melalui orifice sehingga ada perbedaan tekanan
diantara stage. Air laut akan menguap lagi sesuai dengan pengurangan temperatur sesuai dengan tekanan jenuhnya. Air laut mengalir melalui tingkat-tingkat selanjutnya dan menguap sampai keluar tingkat terakhir.
Desalination Plant dengan banyak flash evaporator ini disebut MSF (Multi-Stage Flash)
Brine Heater adalah penukar kalor berbentuk cylindical shell dengan tube tegak lurus yang dipasang berdekatan dengan evaporator tingkat pertama dalam jalur air laut. Brine Heater dipasok dengan uap pemanas, dari aux steam power plant untuk memanasi air laut yang melewatinya.
Jumlah uap pemanasnya dikendalikan oleh temperature control valve sehingga temperatur air laut meninggalkan brine heater dapat dipertahankan konstan pada harga yang ditentukan.
(2). Siklus Brine Blowdown
Dari tingkat terakhir air laut dikeluarkan oleh Brine Blowdown Pump dan dibuang ke tempat keluar air laut. Jumlah dari blowdown ini secara otomatis diatur oleh level air pada tingkat terakhir.
(3). Pengolahan Air Laut.
Pada Desalination plant ini dilengkapi dengan sistem injeksi kimia untuk pengolahan air laut. Sistem pengolahan ini terdiri dari satu Chemical tank (tangki kimia) dengan sebuah mixer, chemical injection pump, pemipaan, instrumentasi dan kontrol. Merpakan sebuah skid.
Kapasitas kerja tangki kimia lebih dari 7 hari, dipasok dengan service water dihubungkan ke puncak bejana. Bahan kimia yang dipasok dalam drum dimasukkan kedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akan melarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan oleh Diaphragma displacement pump ke jalur air laut.
Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakan stroke controller yang mana sinyal dari air laut yang ditransfer lewat Ratio setting Station.
Dua bahan kimia yang dipergunakan dan dicampur serta diencerkan didalam tangki : a. Anti Scale Chemical (kimia anti kerak)
Bahan kimia anti kerak ini digunakan untuk menghalangi deposit kerak dalam tube-tube pemindah kalor pada brine heater dan evaporator. Diantara pilihannya adalah : belgard EVN, produk dari Biolab (UK) / atau KC-550, satu produk dari KAO (Jepang) ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.
b. Anti Foam Agent ( bahan anti busa)
Bahan anti busa ini digunakan untuk mengurangi pembusaan air laut ketika berada dalam Flash Evaporator Chamber.
Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapat mencemari produk air distilat.
Pemilihan , Belite M8, produk dari Biolab (UK) diterapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.
(4). Siklus Distilat
Sebagaimana disebutkan diatas, air laut akan menguap (flash) berulang-ulang didalam stage dan melepaskan uapnya. Uap dari setiap stage dimasukan kedalam condenser section, didinginkan oleh air laut yang melewati condenser tube, dan mengembun membentuk air distilat. Air distilat pada setiap tingkat dikumpulkan dalam Distillate Tray yang dipasang dibawah bundel tube condenser. Kemudian mengalir kedalam Distillate Trough (palung) yang mana adalah berupa rectangular duct (duct berbentuk segiempat panjang) sepanjang evaporator dibawah distillate tray dan dikoneksi kesetiap stage Distillate Tray melalui sebuah lubang. Pada akhir dari stage, trough dikoneksi ke sebuah kotak yang disebut Distillate Outlet Box.
Air distilat yang dikumpulkan dalam Distillate Outlet box, ditarik/dikeluarkan oleh Distillate Pump. Besarnya aliran air distilat secara otomatis dikontrol sesuai dengan besarnya produk dengan jalan level control dalam Distillate Outlet Box.
Jalur keluar air distilat dan juga jalur percabangannya dilengkapi dengan pneumatic valve. Daya hantar dari air distilat secara kontinyu dimonitor dan sinyal konduktivity yang tinggi akan menswitch (merubah posisi saklar) dan katup akan membuang produk tersebut. Air distilat didistribusikan ke raw water storage tank.
(5) Sistem Kondensat dan uap
Uap dengan tekanan rendah dipasok ke desalination plant dari jalur uap bantu (aux steam line) power plant. Uap yang digunakan mempunyai dua tujuan yaitu memanaskan iar laut dalam brine heater dan menggerakan ejector.
a. Uap pemanas ke brine heater
Besarnya uap yang mengalir ke brine heater dikendalikan oleh temperatur Control Valve untuk mempertahankan temperatur keluar brine heater pada nilai yang ditentukan.
Selanjutnya, pada inlet dari brine heater, uap diturunkan temperaturnya (desuperheated) dengan menginjeksikan air kondensat untuk mencegah terbentuknya kerak dalam tube pemindah kalor. Kemudian uap dimasukan kedalam Brine Heater Shell dimana ia akan memanasi air laut dan uap akan mengembun.
b. Sirkit kembali air kondensat
Air kondensat hasil pengembunan uap pemanas, dikumpulkan didalam hotwell yang ditempatkan dibawah Heater Shell, dan dikeluarkan oleh Condensate Pump. Besarnya aliran air kondensat dikendalikan secara otomatis sesuai dengan besarnya jumlah aliran uap dan level kondensat didalam hotwell. Jalur keluar dari Condensate pump dipasangi katup dan kondensat yang tercemar , ketika terdeteksi oleh alat ukur konduktivity, secara otomatis akan di drain. Air kondensat yang berkwalitas baik, dikembalikan ke Condensate Water Tank. Air kondensat keluar Condensat pump didinginkan oleh air laut melalui Drain Cooler.
c. Uap penggerak Ejector
Uap bantu juga digunakan untuk penggerak Ejector. Uap melalui Ejector Nozzle dan keluar bersama gas yang dihisap (sucked vapour) masuk kedalam Ejector Cooler (inter / after condenser) dan mengembun.
Air Kondensat dari Inter Condenser ditarik oleh perbedaan tekanan, ke Flash Chamber dari Evaporator tingkat terakhir. Air kondensat dari After Condenser, dibuang ke sistem drain,
(6). Siklus Venting
Untuk sederetan condenser didalam Evaporator dan brine heater, adalah penting untuk membuang non-condensabel gas (NCG) untuk mempertahankan unjuk kerja perpindahan kalor yang baik. NCG yang muncul didalam Evaporator, adalah udara dan Oxygen (O2) yang larut dan dilepaskan oleh air laut. Carbon dioxide (CO2) yang dilepaskan oleh penguraian panas komposisi air laut dan juga kebocoran udara kedalam vessel. Untuk membuang gas-gas ini, sistem venting secara kontinyu terbuka sewaktu plant beroperasi.
(a) alat venting
Alat venting terdiri dari dua tingkat Ejector dan dikombinasikan dengan Ejector Condenser yang tersusun dari Inter condenser dan after condenser. Dalam satu shell. Ejector-ejector dipasok dengan uap bantu.
Gas dihisap dan ditekan oleh Ejector tingkat pertama lalu dimasukan kedalam Inter Condenser. Uap yang menyertai gas mengembun dibawah kondisi vacuum. Vent dari tingkat 1,2 dan 8 secara langsung dimasukkan kedalam condenser.
NCG berkumpul didalam inter condenser dan kemudian dikeluarkan dan ditekan oleh Ejector tingkat kedua, lalu dibuang ke atmosfir melalui after condenser.
Air laut pendingin untuk Ejector Condenser diambil dari percabangan jalur air laut pada inlet Evaporator.
(b) Venting dari Evaporator dan Brine Heater
Ketika air laut dipanasi dan menguap, ia membebaskan sejumlah Carbon Dioxide karena penguraian oleh panas. Karena itulah Evaporator tingkat 1 dan tingkat 2 secara langsung di venting ke inter condenser.
Tingkat 3 sampai tingkat 8 di venting secara kaskada melalui stage condenser dan tingkat 8 diventing ke inter condenser. Tingkat ke 9 sampai ke tingkat ke 13 juga diventing secara kaskade dan tingkat ke 13nya di venting ke tingkat 20 (terakhir).
Tingkat ke 14 sampai tingkat ke 20 juga diventing secara kaskade sedang tingkat terakhir diventing ke Ejctor tingkat pertama.
Brine Heater juga diventing melalui sistem venting Evaporator.
(8). Sistem Ball Cleaning
Sistem pembersihan dengan menggunakan sponge ball (bola spons) diberikan untuk membersihkan tube-tube pemindah kalor dari Evaporator dan Brine Heater sementara plant dalam pelayanan.
Sistem ball cleaning dibahas tersendiri.
(9). Sistem Acid Cleaning
Dengan dosing scale inhibitor (penghambat kerak) dan operasi yang baik dari ball cleaning dan acid cleaning, maka desalination plant dapat mempertahankan unjuk kerja perpindahan kalornya.
Sistem Acid cleaning dibahas tersendiri.
(10). Alat-alat bantu
(a) Perapat (sealing) pompa dan air pendingin
service water dipasok ke See water Feed Pump, Distillate Pump dan Brine Blowdown Pump untuk perapat porosnya. Ia juga dipakai untuk jacket cooling dari Condensate Pump.Untuk perapat poros Condensate Pump, sebagian kecil dari air demineral dipasok kepadanya.perapat poros Distillate Pump dan Condensate Pump dikerjakan oleh air keluaran pompa itu sendiri.
(b) Air penambah ke chemical tank
Sewaktu desalination beroperasi, air distilat dicabangkan dan dipasok kedalam Chemical tank untuk membuat larutan. Untuk membuat larutan awal, service water dicabangkan dan dipasok kedalam chemical tank.
(c) Acid Cleaning Unit
Air distilat dipasok ke Acid Cleaning Tank untuk mengencerkan hydrochloric acid untuk digunakan sebagai pembersih.
(d) Safety Shower dan Eye Washer
Potable water (air minum) dipasok ke Safety Shower dan Eye Washer untuk membersihkan zat kimia.
(e) Pengawetan Evaporator untuk shutdown yang lama
Sebelum shutdown yang lama, gas nitrogen (N2) harus diisikan kedalam shell Evporator sehingga dapat mencegah korosi.
Komponen Utama Desalination Plant.
Evaporator
- Recovery inlet temperature = 39.5 oC - last stage temperature = 39.5 oC
- Cooling seawater at heat rejection inlet = 33 oC - Cooling seawater at heat rejection outlet = 39.5 oC Brine Heater - Auxiliary steam = 20 kg/cm2.G - B/H steam condensate = 100 oC - B/H shell steam = 100 oC Blowdown Pump Distillate Pump - Distillate water = 37.8 oC
- Distillate water = 131.25 m3/h - Conductivity = 38 μS/cm
Condensate Pump
- brine heater condensate = 16.14 m3/h Brine Recirculation Pump
- Recirculation brine = 1570 m3/h
- Recirculation brine at B/H outlet = 90 oC - Recirculation brine at B/H inlet = 84 oC - Recirculation brine at heat = 39.5 oC
Seawater Supply Pump
- Seawater supply = 1587 m3/h - seawater supply = 3.5 kg/cm2. - make-up water = 400 m3/h
Ejector tingkat 1 dan 2 & Hogging (Starting) Ejector - Ejector steam = 800 kg/h
Ejector Condenser Drain Cooler
Polyphosphate Injection Pump Polyphosphate (anti-scale) Tank
Anti-foam Tank
- anti-foam chemical level = 10,6 mm
Desuperheater
- Heating steam after Desuperheater = 100 oC - Auxiliary steam = 245 oC
Komponen Bantu.
Acid-cleaning Installation (tangki, pompa, selang).
Ball-cleaning Installation (pompa, ball collector, V-Piece, ball strainer) Isolation Valve dan Control Valve
Filter
3.
Jenis Thermal Desalination Plant
Ada dua macam Sistem Desalination Plant yaitu : 1. Multi Stage Flash (MSF)
2. Multiple Effect Distillation
1. Multi Stage Flash (MSF)
Ada dua macam Sistem MSF yaitu :
1. One Through Multiple Stage Flash (MSF) Evaporator 2. Brine Recirculation Multiple Stage Flash (MSF) Evaporator
One Through Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator.
Gambar 2 Once through MSF
Air laut dipompakan ke Unit Desal masuk kedalam tube-tube kondensor evaporator, mengkondensasikan uap yang dihasilkan dalam tiap stage, sementara air laut tersebut dipanaskan oleh panas laten dari uap pemanas dalam Brine Heater.
Air laut kemudian masuk keruang penguap pertama (First stage flash chamber), sebagaian air laur menguap dan sebagian meneruskan ke ruang berikutnya sampai ke ruang terakhir (Last stage flash chamber), terus blowdown, atau disirkulasikan lagi.
Sebagian air laut digunakan sebagai air pendingin untuk ejektor kondensor.
Sistem venting terdiri atas ejektor dan kondenser, yang menjaga vakum dalam eveporator untuk menghilangkan non condensable gasses dan untuk menguapkan brine, serta mengurangi akumulasi uap dalam evaporator.
Uap pemanas yang masuk ke Brine Heater diambil dari auxiliary steam atau dari bleed steam. Panas yang diberikan kedalam Brine Heater dikontrol oleh spray desuperheater; air yang terkondensasi dikembalikan ke sistem, bila kualitasnya memenuhi syarat.
Untuk meningkatkan efisiensi panas, maka sistem one through ditingkatkan menjadi sistem brine circulation, yaitu mengalirkan kembali air brine yang masih panas dengan pompa sirkulasi ke tingkat berikutnya, sedangkan kepekatannya brine diencerkan oleh air make up.
Unjuk kerja dari Desal dapat dilihat dari gain/ratio antara air distilat dan air kondensat, sedangkan kualitashya dapat dilihat dari total disolve solid atau conductivity air distilat.
Contoh One Through MSF Evaporator adalah Desalination Plant Muara Karang dan Cilegon Combined Cycle. Keduanya sangat mirip. Gambar menunjukan Desali-nation Plant kepunyaan Cilegon Combined Cycle.
Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator.
Gambar 3 Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator
Sistem ini terdiri dari dua seksi Evaporator, yaitu Heat Recovery Section dan heat Rejection Section. Air laut yang dipasok ke Heat Rejection section Evaporator no. 20, diteruskan ke no. 19 dan 18. Kemudian dikembalikan ke no. 20 melalui sebuah filter self cleaning atau dibuang ke Discharge Culvert.
Selanjutnya dipompa oleh Brine Recirculation Pump ke Heat Recovery Section Evaporator mulai dari tingkat ke 17 dan seterusnya sampai mencapi tingkat no.1. Keluar
Evaporator no.1. selanjutnya menuju ke no. 20. Air Distillate yang dihasilkan akan ditransfer oleh pompa Distillate ke penampung dan demikin juga air kondensat yang dihasilkan akan dipompa oleh Pompa Kondensate. Contoh Brine recirculation MSF Evaporator seperti pada desalination Unit Suralaya dibawah ini :
Multiple Effect Distillation
Gambar 4 Proses destilasi Dengan metode multi effect
Proses destilasi Dengan metode multi effect
Proses destilasi dengan metode multi effect berlangsung dalam beberapa tahap penguapan, dimana konsentrasi larutan (cairan) diatur secara seri, dari effect yang bersuhu lebih tinggi ke effect yang selanjutnya yang bersuhu lebih rendah. Pada proses ini hanya effect yang pertama yang menggunakan uap pemanas dari ketel, pada effect selanjutnya, penguapan terjadi karena berulang-ulang sesuai dengan jumlah effect evaporator, sampai larutan semakin pekat, dengan daya guna produksi air tawar
destilasi dengan metode multi effect. Pada proses tersebut, tiap –tiap effect evaporator, tekanannya diturunkan sampai dibawah tekanan uap jenuh pada suhu brine, dan
evaporator yang bersuhu paling rendah dihubungkan dengan condensor dan peralatan hampa. Prinsip operasinya dapat dilihat pada gambar 4
Sebagian air laut yang mengambil panas pada sisi effect condensor yang paling bawah dipompakan ke plant, melewati pemanas awal tiap-tiap effect. Sebagian air laut dibuang keluar. Suhu air laut akan naik dengan cepat oleh pemanasan pemanas awal
(preheater) pada tiap-tiap effect. Penguapan terjadi pada pipa-pipa penguapan oleh pemanasan uap yang datangnya dari luar. Sisa air laut dikumpulkan pada bagian bawah effect pertama, untuk selanjutnya disemprotkan lagi pada pipa-pipa penguapan effect tingkat kedua, sebagian air laut menguap kembali, karena mendapatkan
pemanasan oleh uap air yang berasal dari penguapan air laut effect tingkat pertama pada pipa-pipa penguapan (evaporating tubes).
Hasil penguapan dari uap akan menjadi pangsa air tawar. Siklus ini akan berulang-ulang sampai tingkat terakhir. Uap yang terjadi pada tingkat terakhir diembunkan oleh heat rejection condensor.
4.
Pembentukan Kerak pada MSF dan Pencegahannya.
Pembentukan /terjadinya Kerak.Ketika air laut dipanasi, menguap dan terkonsentrasi, beberapa komponen yang larut cenderung mengendap dan membentuk scale (kerak). Kerak ini diklasifikasikan menjadi dua group, yaitu hard scale (kerak keras) dan soft scale (kerak lunak). Kerak keras adalah non-alkaline scale misalnya calcium sulphate sedang kerak lunak adalah alkaline scale misalnya : calcium carbonate dan magnesium hydroxide.
Hard Scale ( Alcaline Scale).
Calcium sulphates adalah larutan yang perlu dipertimbangkan adanya dalam air laut. Ada enam bentuk kristal dari calcium sulphate, tetapi hanya 3 buah yang terdapat dalam larutan air yaitu : anhydrite CaSO4; dihydrate (gypsum) CaSO4.2H2O dan hemihydrate (Plaster of Paris) CaSO4-1/2H2O.
Pembentukan anhydrite scale jarang terjadi dibawah kondisi non-boiling. Ini disebabkan oleh laju anhydrite nucleation yang lambat dimana ia perlu waktu yang banyak untuk terjadinya pengendapan. Karena itu, jika air laut yang diumpankan itu dipanasi diatas anhydrite limit, scale mungkin tidak terbentuk jika waktu pemanasannya singkat.
Berbeda dengan anhydrite, dihydrate dan hemihydrate mengendap sangat cepat ketika melebihi batas pengendapan. Oleh karena itu, adalah tidak mungkin mengoperasikan proses desalinasi diatas batas tersebut.
Non-alkaline scale tidak dapat dibuang dengan metoda acid cleaning yang biasa. Ia dibuang dengan menggunakan Ethylene Diamin Tetra Acetic Acid (EDTA) atau mechanical cleaning.
Bicarbonat bila dipanaskan dalam desalinasi akan terurai seperti reaksi berikut.
2 HCO3- CO2 + CO3-- + H2O (1)
Selanjutnya :
Ca++ + CO3-- CaCO3 (2)
CO3-- + 2 H+ CO2 + H2O (3)
Mg++ + 2 HO+ Mg(Oh)2 (4)
Dari reaksi diatas, terjadilah kerak CaCO3 dan Mg(OH)2 serta pH air naik.
Soft Scale. ( Non Alcaline Scale ).
Alkaline scale terdiri dari calcium carbonate, CaCO3, dan Magnesium hydoxide Mg(OH)2. komponen calcium carbonate berada dekat dengan batas pengendapan didalam air laut dan karenanya pengendapan terjadi sangat cepat ketika air laut dipanasi atau dikonsentrasikan. Pengendapan Magnesium hydroxide tergantung pada pH air, yaitu pH yang tinggi dari air laut dengan mengurai bicarbonate ion secara panas.
dipanasi
Ca(HCO3)2 -- CaCO3 + CO2 + H2O
dipanasi
Mg(HCO3)2 ---- Mg(OH)2 + 2CO2
Alkaline scale dapat dengan mudah dibuang dengan melarutkannya dalam air yg diasamkan, yaitu acid cleaning.
Kerak non alkalin adalah CaSO4 yang dapat timbul dalam proses desalinasi.
Ca++ + so4-- CaSO4
Kerak ini timbul pada daerah temperatur tinggi dan konsentrasi brine tinggi. Lihat gambar solubility of Calcium and Magnesium compound in water.
Pencegahan Kerak.
Injekasi Bahan Kimia.
Pada sistem Desalination Plant, untuk mencegah terjadinya kerak diinjeksikan bahan kimia yaitu anti scale pada sisi masuk air laut ke tube-tube condenser.
Penginjeksian bahan kimia ini pada sisi air laut yang masih rendah temperaturnya, agar calsium yang terkandung belum sempat menjadi kerak karena panas. Lihat titik penginjeksian bahan kimia pada flow diagram desalination Plant.
Kapasitas kerja tangki kimia lebih dari 7 hari, dipasok dengan service water dihubungkan ke puncak bejana. Bahan kimia yang dipasok dalam drum dimasukkan kedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akan melarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan oleh Diaphragma displacement pump ke jalur air laut.
Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakan stroke controller yang mana sinyal dari air laut yang ditransfer lewat Ratio setting Station.
Dua bahan kimia yang dipergunakan dan dicampur serta diencerkan didalam tangki : Anti Scale Chemical ( Kimia Anti Kerak).
Bahan kimia anti kerak ini digunakan untuk menghalangi deposit kerak dalam tube-tube pemindah kalor pada brine heater dan evaporator. Diantara pilihannya adalah : belgard EVN, produk dari Biolab (UK) / atau KC-550, satu produk dari KAO (Jepang) ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.
Laju Injeksi : 6 ppm untuk make-up water
Aliran normal Make-up : 409 ton/hr
Penurunan level tangki normal : 333 mm/hari/unit (10% larutan) Catatan :
Figur-figur ini tergantung pada type dan merek dari bahan kimia dan juga mode operasi. Dosis yang tidak cukup akan menyebabkan bangkitnya alkaline scale yang tidak normal didalam brine heater dan bagian pemulihan panas, yang mengakibatkan menurunnya performance ratio.
Anti Foam Agent.
Bahan anti busa ini digunakan untuk mengurangi pembusaan air laut ketika berada dalam Flash Evaporator Chamber.
Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapat mencemari produk air distilat. Pemilihan Belite M8, produk dari Biolab (UK) ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.
Laju Injeksi : 0.1 ppm untuk make-up water
Aliran normal Make-up : 409 ton/hr
Penurunan level tangki normal : 255 mm/hari/unit (1.0 % larutan)
Dosis yang tidak cukup akan menyebabkan pembusaan didalam flash chamber dan produk air mungkin terkontaminasi (tercemar).
Catatan :
Figur-figur ini tergantung pada type dan merek dari bahan kimia dan juga mode operasi.
Sistem Ball Cleaning.
Sistem sponge ball cleaning disediakan untuk membersihkan pipa-pipa pemindahan panas pada evaporator Heat Recovery Section dan Brine Heater, ketika dalam keadaan service unit
Sejumlah air laut disalurkan pada inlet evaporator dan ditekan oleh pompa ball cleaning, air laut tersebut kemudian membawa bola-bola spon yang telah ditaruh dalam ball collector, lalu masuk kedalam aliran air laut pada inlet evaporator
Bola-bola spon mengalir secara turbulen, masuk dan membersihkan permukaan sebelah dalam pipa-pipa penukar panas dari kerak lunak dan lumpur.
Bola-bola tersebut mengalir dari stage satu ke lainnya, kemudian ke Brine Heater, dan ditangkap oleh Ball Strainer pada brine heater outlet, akhirnya mengalir dan berkumpul kembali ke ball collector.
Evaporator (Heat Recovery Section)
Ball Recycle Pump Ball Collector V-Piece V-Piece Ball Strainer Brine Heater Recirc. Brine Acid Cleaning.
Sistem Acid Cleaning pada Muara karang dan Cilegon Combined Cycle
Bila dengan inhibitor kerak dan pengoperasian ball cleaning tidak mampu menghilangkan kerak, atau efisien termal turun terus dibawah desain, maka Desalination Plant disarankan untuk shut down dan melaksanakan acid cleaning. Untuk menentukan waktu acid cleaning, desain berikut perlu diteliti selama operasi: 1. Performance ratio ...6,0 kg. destilate/kg heating steam
(Brine Heater inlet steam ) 2. Brine Heater Shell pressure ... 1,0 Bar G.
Acid Water Pump Sealing Tank Pump Waste Line
Brine Heater Evaporator
Injection Line
Seawater Supply
Jika performance unit turun terus menerus dibawah desain tersebut meskipun ball cleaning, kotoran tube-tube penukar panas akan terakumulasi dengan kerak lunak, dan unit perlu acid cleaning.
Kondisi tersebut adalah :
1. Performance ratio turun dari harga batas dan Brine Heater Condensate Temperature atau Brine Heater Shell Pressure lebih tinggi dari harga batas, maka acid cleaning perlu dilaksanakan untuk membersihkan evaporator dan Brine Heater.
2. Performance ratio lebih tinggi dari harga batas dan Brine Heater Condensate Temperature atau Brine Heater Shell Pressure lebih tinggi dari harga batas, maka acid cleaning perlu untuk Brine Heater.
Satu unit acid cleaning terdiri atas satu acid cleaning tank dan satu pompa injeksi. larutan HCl dalam acid cleaning tank ditransfer dengan pompa dan dimasukkan kedalam pipa air laut melalui nozzle pada Brine Heater outlet, lalu mengalir kedalam
Sirkulasi cleaning diteruskan sambil diadakan pengecekkan pH larutan kadar Cu dan Ca.
Proses cleaning akan selesai bila pH larutan menunjukkan menurun lagi sampai 2, dan pada saat munculnya Cu dalam larutan ( Lihat grafik proses cleaning )
Acid Cleaning pada Cilegon Combined Cycle seperti dibawah ini :
Distillate Pump Chemical Tank Chemical Injection Pump Acid Cleaning Connection Acid Cleaning Connection Brine Heater Seawater Supply Flash Evaporator Acid Cleaning Tank Ball Strainer
Kontrol Scale pada Brine Heater dan Bagian Pemulihan Panas.
Plant didisain untuk melaksanakan kontrol scale dengan memberikan dosis kimia anti-scale kepada make-up seawater.
Bahan kimia tersebut akan beraksi pada endapan alkaline scale sehingga laju pengendapannya diperlambat. Ia juga beraksi pada scale yang mengendap mempertahankannya dalam kondisi amorphous (non-crystaline) sehingga ia tidak akan tumbuh dan melekat pada permukaan tube pemindah panas. Akan tetapi, tipe scale ini tidak dapat dicegah seluruhnya seperti dengan metode acid dosing (pH control). Oleh karena itu, scale akan berakumulasi secara berangsur-angsur pada permukaan tube pemindah panas bersama dengan jam operasinya. Akumulasi semacam ini akan menyebabkan berkurangnya unjuk kerja di heat exchanger dan mengurangi thermal efficiency dari plant.
Sistem pembersihan dengan menggunakan bola spons pada kondisi berbeban digunakan untuk mencegah tube-tube dari akumulasi yang berlebihan dari alkaline scale.
Pada sisi lain, untuk mencegah pembentukan non-alkaline scale, konsentrasi air laut akan dikontrol agar tidak melebihi batas pengendapan. Anhydride calcium sulphate scale, bagaimanapun mungkin mengendap didalam tube yang akan diblokade oleh sampah (debris) atau material asing secara mendadak karena waktu retensinya yang panjang dalam kondisi supersaturated.
Pengerakan Pada Heat Rejection Section.
Pada umumnya, tube dari bagian pembuangan panas (Heat Rejection) Evaporator bebas dari scale karena temperaturnya cukup rendah. Tetapi disana ada kecenderungan untuk pengendapan alkaline scale ketika komponen scale didalam air laut menjadi supersaturated oleh konsentrasi.
Oleh karena itu, ketika plant di-shutdown, air laut didalam tube diseksi ini harus didrain sempurna. Selanjutnya, jika plant keluar dari operasi untuk waktu yang lama, bagian dalam dari tube harus dibersihkan dengan pembilasan (flushing) air tawar
