3. pengolahan air umpan boiler

7/29/2019 3. Pengolahan Air Umpan Boiler

1/28

PENGOLAHAN AIR UMPAN

BOILER


2/28

PENGOLAHAN AIR UMPAN BOILER

Kinerja boiler, efisiensi dan umur layananmerupakan hasil langsung dari pemilihan danpengendalian air umpan yang digunakan dalamboiler.

Jika kelarutan komponen spesifik dalam airterlewati, maka akan terjadi pembentukan kerakdan endapan.

Air boiler harus cukup bebas dari pembentukanendapan padat supaya terjadi perpindahan panasyang cepat dan efisien dan harus tidak korosifterhadap logam boiler.


3/28

PENGENDALIAN ENDAPAN

Endapan disebabkan oleh kesadahan air

umpan dan hasil korosi dari sistem kondensat

dan air umpan.

Endapan dan korosi menyebabkan kehilangan

efisiensi dan ketidakmampuan dalam

memproduksi steam.

Endapan bertindak sebagai isolator dan

memperlambat perpindahan panas


4/28

Kotoran yang mengakibatkan

pengendapan

Bahan kimia yang mempengaruhi pembentukanendapan dalam boiler adalah garam kalsium danmagnesium.

Kalsium dan Magnesium bikarbonat

Larut dalam air membentuk larutanbasa/alkali (kesadahan alkali)

Terurai dengan pemanasan,

melepaskan CO2 dan membentuk lumpurlunak yang kemudian mengendap.

Kesadahan sementara


5/28

Kalsium dan Magnesium sulfat, Klorida dan

nitrat Membentuk kerak yang keras pada

permukaan boiler

Terjadi karena penurunan daya larutdengan meningkatnya suhu, pemekatan,

perubahan bahan kimia menjadi senyawa

yang kurang larut.

Kesadahan non-alkali (sadah permanen)


6/28

Silika

Keberadaannya dalam air boiler meningkatkankerak silika yang keras.

Berinteraksi dengan Ca dan Mg membentuk

silika kalsium dan magnesium dengan daya

konduktivitas panas yang rendah.


7/28

Sumber Air Umpan Boiler

Kondensat : Steam yang mengembun yang

kembali dari proses

Air makeup : Air baku yang sudah diolah yang

harus diumpankan dari luar ruang boiler dan

plant proses


8/28

Pengolahan air boiler dibagi menjadi 2 jenis

yaitu pengolahan air internal dan eksternal

Pengolahan internal : dengan penambahan bahankimia ke boiler untuk mencegah pembentukan kerak.

Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpuryang mengalir bebas, yang dapat dibuang denganblowdown.

Metode ini terbatas pada boiler dengan air umpanmengandung garam sadah yang rendah, dengantekanan rendah, dan kandungan TDS tinggi.

Jenis sumber air yang berbeda memerlukan bahankimia yang berbeda pula.

Nat. karbonat, nat. aluminat, sod. Fosfat, sod. Sulfit, dll


9/28

Pengolahan air eksternal

Digunakan untuk membuang padatan

tersuspensi, padatan terlarut (ion Ca dan Mg)

dan gas-gas terlarut (O2 dan CO2)

Proses perlakuan eksternal

Pertukaran ion

De-aerasi (mekanis dan kimia)

Osmosis balikPenghilangan mineral/demineralisasi


10/28

Proses Pertukaran Ion

Kesadahan dihilangkan dengan melewatkan airpada bed zeolit alam atau resin sintetik dan tanpapembentukan endapan.

Contoh :

Pertukaran basa dimana ion Ca dan Mg ditukardengan ion Na

Reaksi pelunakan :

NaR + Ca(HCO3)2 CaR + 2 Na(HCO3)

Reaksi regenerasi :

CaR + 2 NaCl Na2R + CaCl2


11/28

Demineralisasi

Penghilangan lengkap seluruh garam. Dengan menggunakan resin kation yang menukar

kation dengan ion hidrogen menghasilkan asamhidroklorida, asam sulfat dan asam karbonat

Asam karbonat dihilangkan dalam menaradegassing dimana udara dihembuskan melalui airasam.

Air melewati resin anion yang menukarkan aniondengan asam mineral (misalnya asam sulfat) danmembentuk air.


12/28

Contoh reaksi pertukaran kation dan anion

Reaksi pertukaran kation :2NaR(s) + CaCl2 (aq) CaR(s) + 2 NaCl(aq)

Reaksi pertukaran anion :

2RCl(s) + Na2SO4(aq) R2SO4(s) + 2NaCl(aq)


13/28

Jenis-jenis resin penukar ion

Resin penukar kation asam kuat

Resin penukar kation asam lemah

Resin penukar anion basa kuat Resin penukar anion basa lemah


14/28

Resin penukar kation

Mengandung gugus fungsi seperti sulfonat (R-SO3H), phosphonat (R-P3H2), phenolat (R-OH),atau karboksilat (R-COOH), dengan R menyatakanresin.

Gugus fungsi pada resin penukar ion asam kuatadalah asam kuat seperti sulfonat, phosphonat,atau phenolat

Gugus fungsi pada resin penukar asam lemah

adalah karboksilat Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah

senyawa amina


15/28

Resin penukar kation asam kuat

Yang beroperasi dengan siklus H, regenerasi

dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4.

Konsentrasi asam keseluruhan yang dihasilkan

disebut Free Mineral Acid (FMA)

Reaksi tahap regenerasi

2

4232

3

+ 2 2 2

+ 2422232

3

2 2 + 2 2() +

22222


16/28

Resin Penukar Kation Asam Lemah Gugusnya karboksilat (R-COOH)

Menghilangkan kation yang berasal dari garam

bikarbonat untuk membentuk asam karbonat

(menghasilkan asam yang lebih lemah dari

gugus fungsinya).

Reaksi untuk resin penukar kation asam lemah

dengan siklus H :

2 23 + 2 2

2 + 223()


17/28

Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklushidrogen akan mengubah garam-garam

terlarut menjadi asam.

Resin penukar anion basa kuat menghilangkanasam-asam tersebut.

Reaksi yang terjadi :

2

4

2

23 + 2 2 4

2

23 + 22()

2323 + 33 + 22()


18/28

Regenerasi

2 4

223 + 22 + 2

4

22343+ + 33


19/28

Resin Penukar Anion Basa Lemah

Hanya dapat memisahkan asam kuat seperti

HCl dan H2SO4

Reaksi yang terjadi :

24 + 22 22(4)


20/28

De-aerasi Untuk menghilangkan gas terlarut seperti O2 dan CO2

dengan pemanasan awal air umpan sebelum masuk keboiler.

Bila dipanaskan dalam sistem boiler, CO2 dan O2dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air

membentuk asam karbonat yang dapat mengkorosilogam dan melarutkan Fe yang jika kembali ke boilerakan mengalami pengendapan dan menyebabkanpembentukan kerak pada boiler dan pipa.

Kerak berperan dalam penurunan umur peralatan tapijuga meningkatkan jumlah energi yang diperlukanuntuk mencapai perpindahan panas.


21/28

De-aerasi mekanis

Didasarkan pada hukum fisika Charles dan Henry.

Hukum tsb menyatakan bahwa penghilangan O2 dan CO2 dapatdisempurnakan dengan pemanasan air umpan boiler, yang akanmenurunkan konsentrasi O2 dan CO2 disekitar atmosfir air umpan.

Dapat berjenis vakum dan bertekanan

De-aerator jenis vakum beroperasi dibawah tekanan atmosfir, pada suhusekitar 82oC, dapat menurunkan kandungan O2 dalam air hingga kurang

dari 0,02 mg/L. Pompa vakum atau steam ejectors diperlukan untukmencapai kondisi vakum.

De-aerator bertekanan beroperasi dengan membiarkan steam menuju airumpan melalui klep pengendali tekanan untuk mencapai tekanan operasiyang dikehendaki, dengan suhu min 105oC. Steam menaikan suhu airmenyebabkan pelepasan gas O2 dan CO2 yang dikeluarkan dari sistem.Dapat mengurangi kadar O2 hingga 0,005 mg/L.

Steam lebih disukai untuk de-aerasi sebab :

- steam pada dasarnya bebas O2 dan CO2

- steam tersedia dengan mudah

- steam menambah panas yang diperlukan untuk melengkapi reaksi.


22/28

De-aerasi Kimiawi

Penghilangan O2 dengan menggunakan bahan

kimia seperti sodium sulfit atau hidrazin. Sodium sulfit akan bereaksi dengan O2

membentuk sodium sulfat yang akanmeningkatkan TDS dalam air boiler dan

meningkatkan blowdown dan kualitas air make-up.

Hydrazin bereaksi dengan O2 membentuknitrogen dan air. Selalu digunakan dalam boiler

tekanan tinggi bila diperlukan air boiler denganpadatan rendah, karena tidak meningkatkan TDSair boiler.


23/28

Osmosis Balik

Jika larutan dengan konsentrasi berbeda-beda

dipisahkan dengan menggunakan membran

semi-permeabel, air dari larutan yang

berkonsentrasi lebih kecil akan melewati

membran untuk mengencerkan cairan yangberkonsentrasi tinggi. Jika cairan yang

berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan,

prosesnya akan dibalik dan air dari larutanyang berkonsentrasi tinggi mengalir kelarutan

yang lebih lemah.


24/28

PENGOLAHAN AIR PENDINGIN

Cooling water adalah air yang dilewatkan melalui alat

penukar panas yang digunakan untuk menyerap dan

memindahkan panas.

Persyaratan air pendingin

Parameter Nilai

1. Turbiditas (ppm)


25/28

Pengendalian Pembentukan Kerak

Dengan menggunkan inhibitor polifosfat,

fosfonat, esetr fosfonat dan poliacrylat.Pengendalian Korosi

Inhibitor yang umum dipakai adalah polifosfat,kromat, dikromat, silikat, nitrat ferrosianida danmolibdat.

Pengendalian fouling

Pembentukan fouling yang disebabkan olehmikroorganisme dapat dicegah dan dikendalikanmenggunakan klorin, klorofenol, ammoniumkuartener.

Dosis Klorin yang efektif adalah 0,3-1,0 ppm.


26/28

PENGOLAHAN AIR LIMBAH

Pengolahan air limbah dapat dibagi atas lima

tahap pengolahan, yaitu :

1. Pengolahan awal (pretreatment)

2. Pengolahan tahap pertama (primary

treatment)

3. Pengolahan tahap kedua (secondary

treatment)

4. Pengolahan tahap ketiga (tertiary treatment)

5. Pengolahan lumpur (sludge treatment)


27/28

Pengolahan Awal dan Tahap pertama

Tujuan : meminimalkan variasi konsentrasi dan

laju alir dari air limbah dan juga menghilangkanzat pencemar tertentu ( zat yang takterbiodegradasi atau beracun), yang dapatmengganggu proses selanjutnya.

Contoh air limbah yang mau ditangani secarabiologis harus memenuhi kriteria sbb :

pH antara 6-9, total padatan tersuspensi


28/28

Jenis proses yang digolongkan digolongkan

dalam pengolahan awal dan tahap pertama

Penyaringan (Screening) : menghilangkanpartikel-partikel besar dari air limbah.

Ekualisasi : untuk mengurangi variasi laju alir

dan konsentrasi air limbah, agar mencegahpembebanan tiba-tiba (shock load).

Netralisasi : mencampur asam atau basa

dengan air limbah. Sedimentasi : untuk menghilangkan zat padat

yang tersuspensi

3. pengolahan air umpan boiler

Documents