Evaporasi (Pengelolaan dan Pengolahan Limbah Radioaktif)Susetyo Hario Putero

Evaporasi Mengkonsentrasi radionuklida dalam limbah cair dengan cara menguapkan pelarutnya (biasanya air)

1

Keunggulan & Kelemahan Keunggulan Fleksibilitas tinggi (LLRW~HLRW) Keselamatan tinggi FD tinggi Volume konsentrat kecil Operasi sederhana Cocok untuk limbah yang mengandung beraneka ragam material Kelemahan Mahal Dimensi besar Buih & kerak dapat memberikan masalah

Elemen dasar Penukar panas Pemisah fasa cair dan uap

Kurva p-t Two phase

Neraca Neraca massa : Jumlah massa yang masuk = jumlah massa yang

equilibrium suhu phase cair & gas sama dengan sumber panas evaporasi tidak terjadi

keluar

F=V+L F = kecepatan umpan (lb/jam) V = kecepatan uap (lb/jam) L = kecepatan konsentrat (lb/jam)

Neraca komponen :FXF = L XL XF = fraksi massa umpan XL = fraksi massa konsentrat

F, XF

V, YV = 0

S, Hs L, XL

S, hs

2

Neraca

Neraca kalor :

Panas steam :

F hF + S = V HV + L hL hF = enthalpi umpan (Btu/lb) = Cp (TF T1) HV = enthalpi uap (Btu/lb) = panas laten (Btu/lb) hL = enthalpi konsentrat (Btu/lb) = Cp (T1 T1) S = steam (lb/jam) Cp = kapasitas panas spesifik (Btu/lb. 0F) HS = enthalpi steam in (Btu/lb) hS = enthalpi steam out (Btu/lb)Q = - A U (Ts T1) Q=S

F hF + S HS = V HV + L hL + S hS = HS - hS

Panas yang diterima larutan :

Q = kecepatan perpindahan panas (Btu/jam) A = luas pemanas (ft2) U = koefisien perpindahan panas (Btu/jam ft2. 0F) T1 = suhu di dalam evaporator = td (titik didih cairan) = suhu uap Ts = suhu steam jenuh

3

Faktor-Faktor Berpengaruh Konsentrasi zat yang menguap di udara

Beberapa zat akan menguap lebih lambat. Konsentrasi zat lain di udara Menurunkan kapasitas penguapan zat. Kecepatan aliran udara Mendorong penguapan yang lebih cepat. Konsentrasi zat lain di cairan Menurunkan kapasitas penguapan. Jika suhu zat lebih panas, maka penguapan lebih cepat. Daya antar molekul. Luas permukaan Luas permukaan yang lebih besar akan menguap lebih cepat karena lebih banyak molekul permukaan yang mampu melepaskan diri.

4

Wipe Film Evaporator Kelebihan Mampu mengkonsentrasikan kadar zat padat yang tinggi Cocok untuk emulsi Cocok untuk cairan yang membuih & membentuk kerak Kelemahan Mahal Tidak cocok untuk limbah yang mengandung zat anorganik yang menyebabkan erosi waktu mengkristal Tidak ekonomis untuk larutan encer

Kerak

Kristalisasi garam ketika kelarutannya menurun

dengan kenaikan temperatur. Yang melekat dengan keras CaSO4 MgSO4 Silikat (Ca, Mg)

Lembek CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2

Campuran

5

Dampak adanya kerak Operational costs kerusakan karena korosi & penurunan transfer panas Ecological costs Penggunaan biocides untuk menghindari bio fouling serta peningkatan penggunaan bahan bakar Capital cost Heat exchangers harus didesain lebih besar sebagai kompensasi kehilangan transfer panas akibat kerak

Pencegahan & Pembersihan Pencegahan Pre-filtrasi Penambahan EDTA (zat organik) Forced circulation evaporator

Pencegahan Ledakan Tidak ada larutan organik dalam limbah, mis : TBP Konsentrasi nitrat rendah Tidak terdapat amonium nitrat

Pembersihan Mekanis

Taprogge System (resirkulasi sponge rubber balls)CaCO3 3~5% HCl CaSO4 20% Na2CO3 + 1 % HCl

Kimia

6

Soal Data evaporator :

F = 9072 kg/jam, 1 wt%, 3110K P1 = 1 atm = 101,32 kPa XL = 1,5 wt% Ps = 143,3 kPa CpF = 4,14 kJ/kg. 0K U = 1704 W/m2. 0K Hitung :

L V A

7