PROSES PELUNAKAN AIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Penyediaan Air Industri

Disusun oleh

Kelompok 3

Ikrom aji Arfianto L0C 009 014

Shofa Shidqiana L0C 009 021

Dea Novita P L0C 009 045

Dendy Andalas Putra L0C 009 062

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAPROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG

2012

I Pendahuluan

a Pengertian pelunakan

Pelunakan (pengurangan kesadahan air) adalah penghilangan ion

tertentu dalam air yang dapat bereaksi dengan zat lain yang

mengakibatkan distribusi air serta penggunaanya terganggu

Pelunakan air berarti menghilangkan penyebab kesadahan

Prinsip pelunakan air pada berbagai metoda adalah sama yaitu

menghilangkan sifat garam penyebab kesadahan Kesadahan sementara

dapat dihilangkan dengan cara pendidihan air sedangkan kesadahan

tetap dengan cara ini tidak dapat dilakukan Tetapi garam-garam Mg dan

Ca - sulfat nitrat dan klorida dapat dirubah menjadi garam karbonat yang

tidak larut yang kemudian dipisahkan dengan pengendapan dan

penyaringan Kerak pada dinding pipa air atau ketel uap disebabkan oleh

adanya kelebihan ion Ca2+ dan CO32- yang membentuk lapisan kerak

sehingga mengurangi penampang dalam dari pipa yang akan

mengakibatkan aliran air terganggu atau menyulitkan pemanasan ketel

uap

b Tujuan Pelunakan

Tujuan Proses Pelunakan Air atau Pengurangan Kesadahan Air

Mengurangi penggunaan sabun biaya waktu dan tenaga

pencucian

Meningkatkan efisiensi penyaringan

Mencegah terjadinya kerak dalam pipa atau ketel uap

Menghilangkan warna yang ditimbulkan oleh besi atau mangan

Mengurangi sifat korosif air dan memperbaiki sifat air

c Metode Pelunakan Air

Ada beberapa jenis proses pengolahan yang dapat digunakan

untuk melunakkan air Pada setiap proses pengolahan hasil akhir yang

diharapkan adalah sama Air yang dilunakkan harus mempunyai suatu

kesadahan (hardness) sekitar 80 hingga 90 mgL sebagai kalsium

karbonat (CaCO3) Jika air yang dilunakkan lebih lanjut (seperti dalam

proses pertukaran ionion exchange) air sadah harus dicampur dengan

air yang dilunakkan untuk mencapai tingkat kesadahan yang diinginkan

Air terlalu lunak (soft) juga tidak terlalu baik karena air mineral salah

satu unsurnya adalah calsium tetapi terlalu tinggi juga tidak baik karena

dapat menyebabkan air sabun tidak dapat berbusa serta dapat

menyebabkan karatan pada pipa

1 Demineralisasi

2 Penggunaan Resin a Resin Anion

b Resin Kation

II Tahapan Proses

1 Demineralisasi

Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang

terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang

dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi

penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan

kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal

ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Tujuan dari percobaan demineralisasi adalah untuk mengukur kualitas air

demin dengan cara menentukan besarnya pH Total Dissolved Solid (TDS)

Ca-Hardness Total Hardness dan Alkalinitas dari sampel air demin hasil

proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil

sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar

Cara Demineralisasi

Garam dari air dapat juga dapat dihilangkan dengan memakai ion

Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir Penukar ion terdiri dari

penukat kation dan penukar anion Penukar kation yang mengambil ion positif

dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air Bahan penukar ini

adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah

diregenerasi Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4)

sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida

(NaOH)

Tahap Operasi Proses Demineralisasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap proses

demineralisasi

1 Tahap operasi (service layanan)

Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow) Pada

artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasi dengan

dua media (two bed demineralizer)

2 Tahap cuci (backwash)

Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap

pencucian perlu dilaksanakan Air bersih dialirkan dari bawah ke atas

(upflow) agar memecah sumbatan pada resin melepaskan padatan

halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di

dalam resin dan pelapisan ulang resin

3 Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion

yang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas

tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan Operasi

regenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari

atas resin Ada empat tahap dalam regenerasi yaitu backwahing

untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas) memasukkan

regeneran slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin

fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion

yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point)

4 Tahap bilas (fast rinse)

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin

juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk

menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di

dalam resin Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke

bawah Setelah tahap ini proses kembali ke awal (tahap service)

(wwwGooglecomGede on Writing Water Wastedemineralisasi)

Macam Demineralisasi

Berdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion

- Tipe bed campuran

- Tipe dua bed satu degasifikasi

- Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

I Pendahuluan

a Pengertian pelunakan

Pelunakan (pengurangan kesadahan air) adalah penghilangan ion

tertentu dalam air yang dapat bereaksi dengan zat lain yang

mengakibatkan distribusi air serta penggunaanya terganggu

Pelunakan air berarti menghilangkan penyebab kesadahan

Prinsip pelunakan air pada berbagai metoda adalah sama yaitu

menghilangkan sifat garam penyebab kesadahan Kesadahan sementara

dapat dihilangkan dengan cara pendidihan air sedangkan kesadahan

tetap dengan cara ini tidak dapat dilakukan Tetapi garam-garam Mg dan

Ca - sulfat nitrat dan klorida dapat dirubah menjadi garam karbonat yang

tidak larut yang kemudian dipisahkan dengan pengendapan dan

penyaringan Kerak pada dinding pipa air atau ketel uap disebabkan oleh

adanya kelebihan ion Ca2+ dan CO32- yang membentuk lapisan kerak

sehingga mengurangi penampang dalam dari pipa yang akan

mengakibatkan aliran air terganggu atau menyulitkan pemanasan ketel

uap

b Tujuan Pelunakan

Tujuan Proses Pelunakan Air atau Pengurangan Kesadahan Air

Mengurangi penggunaan sabun biaya waktu dan tenaga

pencucian

Meningkatkan efisiensi penyaringan

Mencegah terjadinya kerak dalam pipa atau ketel uap

Menghilangkan warna yang ditimbulkan oleh besi atau mangan

Mengurangi sifat korosif air dan memperbaiki sifat air

c Metode Pelunakan Air

Ada beberapa jenis proses pengolahan yang dapat digunakan

untuk melunakkan air Pada setiap proses pengolahan hasil akhir yang

diharapkan adalah sama Air yang dilunakkan harus mempunyai suatu

kesadahan (hardness) sekitar 80 hingga 90 mgL sebagai kalsium

karbonat (CaCO3) Jika air yang dilunakkan lebih lanjut (seperti dalam

proses pertukaran ionion exchange) air sadah harus dicampur dengan

air yang dilunakkan untuk mencapai tingkat kesadahan yang diinginkan

Air terlalu lunak (soft) juga tidak terlalu baik karena air mineral salah

satu unsurnya adalah calsium tetapi terlalu tinggi juga tidak baik karena

dapat menyebabkan air sabun tidak dapat berbusa serta dapat

menyebabkan karatan pada pipa

1 Demineralisasi

2 Penggunaan Resin a Resin Anion

b Resin Kation

II Tahapan Proses

1 Demineralisasi

Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang

terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang

dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi

penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan

kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal

ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Tujuan dari percobaan demineralisasi adalah untuk mengukur kualitas air

demin dengan cara menentukan besarnya pH Total Dissolved Solid (TDS)

Ca-Hardness Total Hardness dan Alkalinitas dari sampel air demin hasil

proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil

sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar

Cara Demineralisasi

Garam dari air dapat juga dapat dihilangkan dengan memakai ion

Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir Penukar ion terdiri dari

penukat kation dan penukar anion Penukar kation yang mengambil ion positif

dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air Bahan penukar ini

adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah

diregenerasi Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4)

sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida

(NaOH)

Tahap Operasi Proses Demineralisasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap proses

demineralisasi

1 Tahap operasi (service layanan)

Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow) Pada

artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasi dengan

dua media (two bed demineralizer)

2 Tahap cuci (backwash)

Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap

pencucian perlu dilaksanakan Air bersih dialirkan dari bawah ke atas

(upflow) agar memecah sumbatan pada resin melepaskan padatan

halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di

dalam resin dan pelapisan ulang resin

3 Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion

yang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas

tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan Operasi

regenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari

atas resin Ada empat tahap dalam regenerasi yaitu backwahing

untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas) memasukkan

regeneran slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin

fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion

yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point)

4 Tahap bilas (fast rinse)

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin

juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk

menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di

dalam resin Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke

bawah Setelah tahap ini proses kembali ke awal (tahap service)

(wwwGooglecomGede on Writing Water Wastedemineralisasi)

Macam Demineralisasi

Berdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion

- Tipe bed campuran

- Tipe dua bed satu degasifikasi

- Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

c Metode Pelunakan Air

Ada beberapa jenis proses pengolahan yang dapat digunakan

untuk melunakkan air Pada setiap proses pengolahan hasil akhir yang

diharapkan adalah sama Air yang dilunakkan harus mempunyai suatu

kesadahan (hardness) sekitar 80 hingga 90 mgL sebagai kalsium

karbonat (CaCO3) Jika air yang dilunakkan lebih lanjut (seperti dalam

proses pertukaran ionion exchange) air sadah harus dicampur dengan

air yang dilunakkan untuk mencapai tingkat kesadahan yang diinginkan

Air terlalu lunak (soft) juga tidak terlalu baik karena air mineral salah

satu unsurnya adalah calsium tetapi terlalu tinggi juga tidak baik karena

dapat menyebabkan air sabun tidak dapat berbusa serta dapat

menyebabkan karatan pada pipa

1 Demineralisasi

2 Penggunaan Resin a Resin Anion

b Resin Kation

II Tahapan Proses

1 Demineralisasi

Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang

terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang

dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi

penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan

kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal

ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Tujuan dari percobaan demineralisasi adalah untuk mengukur kualitas air

demin dengan cara menentukan besarnya pH Total Dissolved Solid (TDS)

Ca-Hardness Total Hardness dan Alkalinitas dari sampel air demin hasil

proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil

sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar

Cara Demineralisasi

Garam dari air dapat juga dapat dihilangkan dengan memakai ion

Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir Penukar ion terdiri dari

penukat kation dan penukar anion Penukar kation yang mengambil ion positif

dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air Bahan penukar ini

adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah

diregenerasi Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4)

sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida

(NaOH)

Tahap Operasi Proses Demineralisasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap proses

demineralisasi

1 Tahap operasi (service layanan)

Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow) Pada

artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasi dengan

dua media (two bed demineralizer)

2 Tahap cuci (backwash)

Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap

pencucian perlu dilaksanakan Air bersih dialirkan dari bawah ke atas

(upflow) agar memecah sumbatan pada resin melepaskan padatan

halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di

dalam resin dan pelapisan ulang resin

3 Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion

yang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas

tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan Operasi

regenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari

atas resin Ada empat tahap dalam regenerasi yaitu backwahing

untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas) memasukkan

regeneran slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin

fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion

yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point)

4 Tahap bilas (fast rinse)

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin

juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk

menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di

dalam resin Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke

bawah Setelah tahap ini proses kembali ke awal (tahap service)

(wwwGooglecomGede on Writing Water Wastedemineralisasi)

Macam Demineralisasi

Berdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion

- Tipe bed campuran

- Tipe dua bed satu degasifikasi

- Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Ca-Hardness Total Hardness dan Alkalinitas dari sampel air demin hasil

proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil

sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar

Cara Demineralisasi

Garam dari air dapat juga dapat dihilangkan dengan memakai ion

Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir Penukar ion terdiri dari

penukat kation dan penukar anion Penukar kation yang mengambil ion positif

dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air Bahan penukar ini

adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah

diregenerasi Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4)

sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida

(NaOH)

Tahap Operasi Proses Demineralisasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap proses

demineralisasi

1 Tahap operasi (service layanan)

Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow) Pada

artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasi dengan

dua media (two bed demineralizer)

2 Tahap cuci (backwash)

Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap

pencucian perlu dilaksanakan Air bersih dialirkan dari bawah ke atas

(upflow) agar memecah sumbatan pada resin melepaskan padatan

halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di

dalam resin dan pelapisan ulang resin

3 Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion

yang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas

tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan Operasi

regenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari

atas resin Ada empat tahap dalam regenerasi yaitu backwahing

untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas) memasukkan

regeneran slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin

fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion

yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point)

4 Tahap bilas (fast rinse)

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin

juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk

menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di

dalam resin Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke

bawah Setelah tahap ini proses kembali ke awal (tahap service)

(wwwGooglecomGede on Writing Water Wastedemineralisasi)

Macam Demineralisasi

Berdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion

- Tipe bed campuran

- Tipe dua bed satu degasifikasi

- Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di

dalam resin dan pelapisan ulang resin

3 Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion

yang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas

tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan Operasi

regenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari

atas resin Ada empat tahap dalam regenerasi yaitu backwahing

untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas) memasukkan

regeneran slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin

fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion

yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point)

4 Tahap bilas (fast rinse)

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin

juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk

menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di

dalam resin Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke

bawah Setelah tahap ini proses kembali ke awal (tahap service)

(wwwGooglecomGede on Writing Water Wastedemineralisasi)

Macam Demineralisasi

Berdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion

- Tipe bed campuran

- Tipe dua bed satu degasifikasi

- Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

- Regenerasi aliran searah

- Regenerasi aliran berlawanan arah

- Regenerasi berkesinambungan

Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam

tanpa melalui pemompaan atau tekanan Sangat penting untuk diketahui

jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum Jika tubuh

kita kekurangan beberapa jenis mineral jenis air ini mungkin yang kita

butuhkan Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus

juga dapat membahayakan kesehatan

Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti

nitrat kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron

dalam air dinetrlisir Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara

lain

Proses destilasi

Deinonisasi

Filtrasi membran (nano filtration)

Elektrodialisis

2 Penggunaan Resin ( Softener )

Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking)

serta gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan Resin

pertukaran ion merupakan bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam

bahan alamiah maupun sintetik organik maupun anorganik memperagakan

perilaku pertukaran ion dalam analisis laboratorium dimana keseragaman

dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion Pertukaran ion bersifat

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

stokiometri yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+ Pertukaran ion adalah suatu

proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap namun tak peduli

sejauh mana proses itu terjadi stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu

muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk Ion

dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion

lawan (Counterion) (Underwood 2001)

Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup

terangkai silang sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan resin itu cukup

hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju

yang terukur dan berguna Selain itu resin juga harus menggunakan cukup

banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan

resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air

(Harjadi 1993)

Berdasarkan gugus fungsionalnya resin penukar ion terbagi menjadi

dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion

Resin penukar kation mengandung kation yang dapat dipertukarkan

Resin penukar anion mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan

Secara umum rumus struktur resin penukar ion yang dapat merupakan

resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion (Gambar 2)

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Jenis ndash jenis Resin Penukar Ion

Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan resin penukar ion dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu

1 Resin penukar kation asam kuat

2 Resin penukar kation asam lemah

3 Resin penukar anion basa kuat

4 Resin penukar anion basa lemah

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti Sulfonat (R-

SO3H) phosphonat (R-PO3H2) phenolat (R-OH) atau karboksilat (R-COOH)

dengan R menyatakan resin Gugus fungsi pada Resin penukar ion asam kuat

adalah asam kuat seperti Sulfonat phosphonat phenolat dan gugus fungsi

pada resin penukar asam lemah adalah karboksilat

Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primerR-

NH2 sekunderR-N2H tersierR-Rrsquo2N) dan gugus ammonium kuartener

(R-NRrsquotipe I R-Rrsquo3N+OHtipe H) dengan Rrsquo menyatakan radikal organic seperti

CH3 Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut

resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah yang

mempuyai gugus fungsi selain ammonium kuartener

A Resin Penukar Kation Asam Kuat

Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H

regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4

B Resin Penukar Kation Asam Lemah

Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (R-

COOH) Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari

asam kuat dan basa kuat tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal

dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata

lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus

fungsinya

C Resin Penukar Anion Basa Kuat

Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam ndash

garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

menghilangkan asam-asam tersebut termasuk asam silikat dan asam

karbonat

D Resin Penukar Anion Basa Lemah

Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat

seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah

seperti asam silikat dan asam karbonat Oleh sebab itu resin penukar anion

basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhidengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler)Air yang berasal dari sungai danau dan sumur tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu karena jika tidak maka masa pakai ketel akan berkurang

Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah antara lain

i Pembentukan kerak

ii Terjadinya korosi

iii Pembentukan busa

Untuk mengatasi permasalahan di atas perlu diterapkan persyaratan

terhadap air umpan ketel Persyaratan tersebut bergantung kepada tekanan

kerja ketel seperti terlihat di Tabel

Tabel 1 Persyaratan air ketel (air umpan boiler) pada berbagai tekanan kerja

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis

sumber diolah dengan menggunakan metoda pengolahan pendahuluan

(pengolahan eksternal ) air umpan boiler harusmengalami pengolahan khusus

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia yang diinjeksikan

ditambahkan ke air umpan boiler Penambahan bahan kimia ini diharapkan

dapat digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan

performansi kerja dari ketel

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses

yang esensial terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak

sebelumnya Oleh karena itu pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

diperlukan sehingga air dapat langsung digunakan setelah penambahan

beberapa bahan-bahan kimia saja

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus

mengalami pengolahan terlebih dahulu adalah

- apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

- apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

- atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini

memiliki beberapa kesulitan Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan

air umpan sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk Hal ini dapat

menaikkan jumlah blow down Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan

bahan-bahan kimia yang dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

eksternal) juga memperbesar kemungkinan pembentukan kerak pada sistem

sebelum ketel dan pada saluran-saluran air umpan

Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak Ion-ion kalsium

dapat diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2Ca(OH)2)

dan kalsium karbonat (CaCO3) dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan

dalam bentuk sarpentin (2MgSiO3Mg(OH)2H2O) magnesium silikat (MgSiO2)

dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) Reaksi-reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 95 Kondisi ini

memungkinkan pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah

pada saat dilakukan blow down Penggunaan bahan-bahan kimia khusus

untuk mengendalikan pembentukan kerak (chelating agents) merupakan

alternatif lain yang dapat dilakukan Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion

seperti kalsium dan magnesium dapat membentuk senyawa kompleks yang

larut dalam air Penggunaan chelating agents ini hanya sesuai untuk boiler

bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan kesadahan yang rendah (1-2

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

ppm) Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo triacetic acid) dan EDTA

(ethylene diamine tetraacetic acid)

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur kesadahan dan besi oksida

menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel Pengaturan sifat

lumpur agar tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan

bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin lignin atau

alginat Bahan-bahan organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa

sehingga efektif dan stabil pada tekanan operasi ketel Pengeluaran lumpur

dari ketel dilakukan dengan cara blow down

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan

padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa

terjadi carry over Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel

yang kurang baik alat pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat

level air yang tinggi Busa dapat terbentuk akibat adanya padatan yang

terlarut atau tersuspensi dalam air alkalinitas atau akibat masuknya material

yang dapat merangsang pembentukan busa seperti kondensat steam yang

terkontaminasi oleh minyak Penggunaan senyawa-senyawa pencegah

pembentukan busa (anti foam agents) dapat dilakukan untuk mengatasi

masalah ini akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan melakukan

pengolahan air yang baik peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari

kondensat steam yang didaur ulang (recycle)

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup

untuk mencegah korosi ketel Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air

umpan ketel meskipun sudah melewati tahap deaerasi Kandungan oksigen

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

ini harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya korosi Bahan kimia untuk

menghilangkan oksigen (chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan

adalah natrium sulfit dan hydrazine Reaksi yang terjadi pada proses ini

adalah sebagai berikut

2 Na2SO3 + O2 1048774 2 Na2SO4 (510)

N2H4 + O2 1048774 H2O + N2 (511)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti

mempunyai kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah mudah

untuk diumpankan dan sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan

mudah

Hydrazine dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen tanpa

menambah jumlah kandungan padatan terlarut atau padatan tersuspensi

Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas pada suhu tinggi dan

boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat menggunakan senyawa

ini Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah kandungan ammonia dan

nitrogen bebas di air boiler Hydrazine baik digunakan jika pemakaian natrium

sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat merusak katalis dan

pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan terlarut di air

boiler Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi Jumlah hydrazine yang ditambahkan

sama dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 untuk menjaga agar

kandungan minimum di air umpan tetap sebesar 005 - 01 ppm Hydrazine

adalah larutan beracun dan harus ditangani secara hati-hati

Selain tujuan-tujuan di atas pengolahan internal juga harus mencegah

korosi dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

perlindungan korosi dalam sistem kondensat-uap Penambahan soda kaustik

soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat dapat dilakukan untuk

mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah

Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing) Sekalipun

kondensat yang diumpankan kembali relatif murni tetapi mungkin masih

mengandung impurities dari hasil proses korosi dan erosi baik yang larut

maupun yang tidak larut Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral

kesadahan dan minyak Condensate polishing dimaksudkan untuk

meminimumkan jumlah impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan

kerak pada ketel dan turbin dan meminimumkan pengaruh korosif

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan

pertukaran ion secara terpisah Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor

tersuspensi dan minyak Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai

untuk menyaring impurities pada saat start-up dan operasi normal tetapi jika

terjadi kebocoran pada pipa kondensat sehingga padatan terlarut banyak

memasuki kondensat tahap filtrasi saja tidak cukup dan dibutuhkan sistem

demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan Alternatif lain

yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi dalam

satu alat

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

BOILER

1 Boiler Pipa Api

Pada boiler pipa api gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam Boilerpipa apibiasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam

rendah sampai sedang Sebagai pedoman boiler pipa api kompetitif untuk

kecepatan steam sampai 12000 kgjam dengan tekanan sampai 18 kgcm2

Boilerpipa api dapat menggunakan bahan bakarminyak bakar gas atau bahan

bakar padat dalam operasinya Untuk alasan ekonomis sebagian besar boiler

pipa api dikonstruksi sebagai ldquopaketrdquo boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua

bahan bakar

Gambar 1 Boiler PipaApi

2 Boiler Pipa Air

Pada boiler pipa airair umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uapdalam drum Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga

Boilerpipa airyang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara

4500 ndash 12000 kgjam dengan tekanan sangat tinggi Banyak boiler pipa air

yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas Untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum

dirancang secara paket Karakteristikwater tube boilers sebagai berikut

a Forced induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensipembakaran

b Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan

air

c Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

Gambar 2 Boiler Pipa Air

• Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion Caranya untuk menghilangkan kandungan ion ndash ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi