UTILITAS

Materi 3 Air umpan boiler / boiler feed water (BFW)

1

Filter water

filter Cation

exchanger

degasser Anion

exchanger Mixed bed

Demin water tank

deaerator boiler

Contoh pengolahan BFW

2

Keterangan : Filter Air bersih dikirim ke filter untuk dihilangkan partikel-partikel padat, kandungan zat organik dan chlorine, karena zat tersebut dapat menurunkan aktivitas resin sebagai in exchange Cation exchanger Merupakan unit peralatan yang didalamnya berisi resin yang dapat menyerap Ion-ion positif yang masih ada (K+, Na+, Ca2+, Mg2+). Khususnya ion Ca2+ dan Mg2+ yang merupakan faktor dominan yang harus dihilangkan karena sangat mudah membentuk kerak di pipa-pipa boiler

3

Degasser Berfungsi untukmenghilangkan gas CO2 yang terbentuk di cation exchanger. Air melalui distributor atas dikontakkan dengan udara dari bagian bawah oleh blower Anion exchanger Merupakan unit peralatan yang didalamnya berisi resin yang dapat menyerap Ion-ion negatif dalam air. Diantara ion tersebut, ion Cl-, SO42- dan SiO2 merupakan faktor dominan yang harus dihilangkan karena bersifat sangat korosif Mixed bed exchanger Air yang telah melewati cation dan anion exchanger selanjutnya dikirim ke mixed bed exchanger untuk diserap sisa-sisa ion positif dan ion negatif yang lolos sehingga air menjadi benar-benar bebas dari kandungan mineral

4

Demin water tank Di tanki ini, air yang telah bebas dari kandungan ion-ion selanjutnya dikirim ke deaerator sebagai BFW dan bisa digunakan sebagai air proses Deaerator Merupakan bejana dimana BFW maupun condensate return dikontakkan dengan low steam ( < 20 kg/cm2) sehingga gas-gas terlarut lepas dan ikut aliran steam

5

Senyawa kimia Permasalahan Penganggulangan

Kesadahan

(Ca, Mg)

Terbentuknya scale pada bagian dalam

drum atau permukaan panas

Menyebabkan perluasan dan

memecah/meletusnya pipa-pipa

penguapan

Softening

Menggunakan boiler

compound

Pengontrolan kualitas air

ketel

Silika (SiO2) Terbentuknya scale pada bagian dalam

drum atau permukaan panas

Menyebabkan perluasan dan

memecah/meletusnya pipa-pipa

penguapan

Demineralisasi

Menggunakan boiler

compound

Pengontrolan kualitas air

ketel

alkalinitas Akan terurai dengan adanya pemanasan

pada boiler dan air boiler menjadi bersifat

alkali

Menyebabkan carry over

CO2 dihasilkan dari dekomposisi panas.

pH dari sistem kondensat menurun dan

proses korosi akan meningkat

Menggunakan boiler

compound

Pengontrolan kualitas air

boiler

Menggunakan senyawa

amina

Pelunakan dengan

dealkalinasi

Permasalahan yang disebabkan senyawa-senyawa kimia pada boiler dan proses penanggulangannya:

6

Besi Menurunnya efisiensi ion resin

pengganti

Korosi lanjut dalam boiler

Perlakuan oksidasi dan filtrasi

Koagulasi dansedimentasi

Demineralisasi

Menggunakan pencegah karat

Gas-gas terlarut

(O2, CO2)

Korosi dari sistem umpan

boiler dan sistem kondensat

Deaerasi

Menggunakan oksigen scavenger

Menggunakan senyawa amina

Total padatan Menyebabkan carry over

Kontaminasi dari ion resin

pengganti

Penyumbagan pipa-pipa,

membentuk endapan dalam

boiler

Pengontrolan kualitas air boiler

Filtrasi

Demineralisasi

Koagulasi dan sedimentasi

Komponen

minyak

Menyebabkan terbentuknya

busa pada air boiler dan

terjadinya carry over

Terbentuknya scale pada

permukaan panas

Filtrasi dengan menggunakan

karbon aktif

Flotasi

7

Macam

permasalahan

Permasalahan yang ditimbulkan pada

peralatan

Penyebab

scale scale yang disebabkan kesadahan

dan silika pada permukaan dalam

drum atau permukaan panas

menyebabkan perluasan atau

meletusnya pipa-pipa penguapan

Pengontrolan yang buruk pada proses

softening

Pengontrolan yang buruk dari kualitas air

boiler

Metode yang salah pada sistem injeksi kimia

korosi korosi dari sistem umpan, saluran-

saluran kondensat dan permukaan

panas boiler karena adanya gas-gas

terlarut

korosi oleh oksida-oksida metalik

yang menempel dan mengendap

pada permukaan panas

tidak sempurnanya pengaturan pH dan

penghilangan oksigen

penggunaan kembali air kondensat yang

banyak mengandung bahan-bahan pembentuk

karat

korosi yang terjadi selama boiler tidak

dioperasikan

Carry over menurunnya kualitas uap

menurunnya efisiensi boiler

perubahan beban yang mendadak

kontrol yang buruk dari kualitas air ketel

kesalahan dari bagian pemisah uap atau pada

pengontrol air umpan

terkontaminasinya air boiler karena proses

Permasalahan yang disebabkan oleh kualitas air dan penanggulannya :

8

SCALE

Scale terjadi karena konsentrasi ion dan padatan terlarut dalam air boiler menjadi sangat pekat karena adanya penguapan serta penurunan kelarutan karena meningkatnya temperatur Beberapa tipe kerak dalam boiler Kalsium karbonat : CaCO3 Kalsium silikat : CaSiO3 Magnesium silikat : MgSiO3 Silika : (SiO2)n Besi oksida : Fe2O3, Fe3O4 , ....... Hidroksi apatit : [Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2

9

Skema deposisi kalsium karbonat dalam boiler

10

Hubungan antara ketebalan scale dengan kenaikan konsumsi bahan bakar boiler

11

PENGENDALIAN SCALE

1. External treatment Menghilangkan ion pembentuk scale pada air umpan,

dengan cara softening (pelunakan) maupun demineralisasi (pemurnian)

2. internal treatment menjaga terbentuknya scale sebagai akibat masuknya ion

pembentuk scale ke dalam boiler dengan menggunakan bahan kimia

12

Extenal treatment 1. softening

Penyerapan hardness : R-(SO3Na)2 + Ca

2+ --------- R-(SO3)Ca + 2 Na+

R-(SO3Na)2 + Mg2+ --------- R-(SO3)Mg + 2 Na

+

13

2. demineralisasi

14

15

Internal treatment Tujuan : Mencegah terbentuknya scale dengan menggunakan bahan kimia, sebagai akibat lolosnya hardness dan silika dari softener maupun unit demin Bahan kimia yang digunakan umumnya adalah : Fosfat dan alkali (boiler compound) Berfungsi dengan cara bereaksi dengan hardness membentuk endapan lunak hydroxyapatit dan magnesium hydroxide dalam boiler. Endapan ini akan dibuang keluar boiler melalui blowdown. Alkali berfungsi menjaga silika agar berbentuk sebagai natrium silika dalam air boiler sehingga selalu larut dalam air dalam pH tertentu. Jadi untuk mencegah timbulnya scale karena hardness dan silika perlu dijaga pH, P-alkalinity dan ion fosfat. pendispersi endapan Tujuannya agar permukaan pipa bersih dari scale dan lumpur, juga menghemat blowdown

16

KOROSI 1. Korosi karena oksigen terlarut umumnya terjadi pada pipa umpan dan pipa boiler 2. Korosi karena karbondioksida umumnya terjadi pada pipa kondensat ion bikarbonat dalam air umpan akan terurai karena panas menjadi

karbondioksida dalam boiler CO2 akan terbawa oleh steam dan akan larut kembali pada saat steam

terkondensasi sehingga pH air kondensat turun dan pipa kondensat akan terkorosi

17

3. Korosi karena alkali Pada bagian boiler yang sangat panas, ko ponen padat terlarut yang

mudah mengendap akan mengendap dan yang sulit mengendap seperti NaOH akan terkonsentrasi.

Jika konsentrasi NaOH >20% akan terjadi korosi pada besi. Fe + 2 NaOH ------ Na2FeO2 + H2 3 Na2FeO2 + 4 H2O ------- 6 NaOH + Fe3O4 + H2

Korosi alkali biasa terjadi pada boiler dengan T > 350 C

18

PENCEGAHAN KOROSI

1. Menghilangkan oksigen terlarut dalam air Deaerator Bahan kimia pengikat oksigen hydrazine

N2H4 + O2 ------ N2 + H2O N2H4 + 6 Fe2O3 ------ 4 Fe3O4 + N2 + 2 H2O - hydrazine tidak menaikkan TDS - baik untuk boiler high pressure maupun ketel once through - pada T > 220C terurai menjadi ammonia

19

sodium sulfit

2 Na2SO3 + O2 ------ 2Na2SO4 - sodium sulfit baik untuk boiler di pabrik makanan atau obat - menaikkan TDS

- pada T > 285C terurai menjadi sodium sulfit dan sulfurdioksida , dimana kedua zat tersebut sangant korosif

- tidak digunakan pada boiler P > 65 kg/cm2

20

2. Menghilangkan karbondioksida dekarbonator ion bikarbonat dapat dihilangkan dengan dekarbonator pada demin unit. Jika menggunakan softener resin harus dalam bentuk H+ neutralizing agent berfungsi untuk menaikkan pH

3. Kontrol pH air boiler

21

CARRY OVER Padatan terlarut dalam air boiler ikut terbawa oleh aliran uap. Hal ini menurunkan kemurnian uap air sehingga akan menyebabkan scale pada turbin atau mengotori produk. Penyebab carry over : struktur separator kurang baik Perubahan beban penguapan yang mendadak Level air dalam ketel terlalu tinggi Air ketel terlalu pekat sehingga terjadi foaming Pencegahan carry over : perbaikan struktur separator hindari perubahan beban penguapan yang mendadak menjaga level air menghilangkan minnyak dan lemak dalam air umpan menjaga kualitas air boiler dengan mengatur blowdown

22

NERACA MASSA SISTEM BOILER

F = C + M

F = E + B N = F / B B = E / (N - 1) Laju blowdown (%) = B /F x 100 Condensate recovery (%) = C / E x 100 Dengan : M = make up F = air umpan E = evaporasi B = blowdown C = kondensat N = siklus konsentrasi

23