APLIKASI COOLING TOWER PADA INDUSTRI

1. PT.TANJUNG ENIM LESTARI PULP AND PAPER(PT. TEL PP) MUARA

ENIM SUMATERA SELATAN

Cooling tower pada Power Plant PT. Tel PP digunakan untuk mendinginkan

cooling tower yang menjadi panas setelah melewati HE agar dapat dipergunakan

kembali sehingga menghemat penggunaan air. Cooling water ini didistribusikan ke

tiga tempat yaitu, turbin generator, evaporator, dan chemical plant.

Adapun area pendinginan air pada Power Plant terdiri dari cooling water cell,

penyaring cooled water, basin, pompa untuk mendistribusikan cooling water, dan

chemical dosing station.

Chemical treatment yang diberikan pada cooling water ada tiga macam bahan

kimia, yaitu :

1. Hipoklorit

Berfungsi sebagai desinfektan.

2. Polimer dispersant

Berfungsi sebagai scale inhibitor

3. Zinc phosphate

Berfungsi sebgai anti korosi.

Make up water pada cooling water ini disupply dari WTP.

Jenis cooling water yang ada di Power Plant PT. Tel PP merupakan jenis

counter flow induced-draft tower dengan open recirculating system. Mengenai jenis

tower dan sistemnya akan dijabarkan.

Mengapa yang menjadi media adalah air? Ada beberapa alasan, yaitu :

1. Air murah dan mudah diperoleh

2. Panas laten dari air sangat besar sehingga hanya dengan sejumlah kecil

penguapan menghasilkan efek pendingin yang sangat besar. Heat transfer

dicapai dengan kenaikan temperature dari cooling medium.

2. PT.PUSRI

Peralatan-peralatan untk pengolahan/penyediaan cooling water adalah:

Cooling tower (basin, I.D.Fan)

Pompe cooling water

Sistem injeksi bahan kimia

Cooling water atau air pendingin adalah suatu media air yang berfungsi untuk

mengambil panas dari suatu proses atau equipment dengan jalan perpindahan panas

(heat transfer).

Proses Pendinginan di Cooling Tower

Sistem cooling water di PUSRI menggunakan tipe open recirculating cooling

water. Cooling water yang telah menyerap panas proses pabrik melalui HE dialirkan

kembali ke Cooling Tower untuk didinginkan. Air dialirkan ke bagian atas cooling

tower kemudian dijatuhkan ke bawah dan akan kontak dengan aliran udara yang

dihisap oleh Induce Draft (ID) Fan. Akibat kontak dengan aliran udara terjadi proses

pengambilan panas dari air oleh udara dan juga terjadi proses penguapan sebagian air

dengan melepas panas latent yang akan mendinginkan air yang jatuh ke bawah. Air

yang telah menjadi dingin tersebut dapat ditampung di basin dan dapat dipergunakan

kembali sebagai cooling water. Cooling Water dialirkan ke cooler-cooler diproses

pabrik menggunakan pompa cooling water.

Cooling water sangat penting fungsinya bagi suatu pabrik. Adanya gangguan

cooling water akan menyebabkan terjadinya pengurangan produksi, atau

mengakibatkan kerusakan alat baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu,

cooling water system harus dikontrol dengan sebaik-baiknya, minimal mampu

beroperasi tanpa gangguan selama satu sampai dua tahun.

Sirkulasi Cooling Water

Pada system sirkulasi terbuka, kondisi cooling water sangat dipengaruhi oleh

panas laten/panas penguapan (evaporasi). Kira-kira 1000Btu panas akan hilang dari

setiap pound penguapan air. Atau dapat dikatakan bahwa setiap perbedaan

temperature 10oF (5oC) akan menguapkan 1% dari kapasitas sirkulasinya. Karena

yang teruapkan air murni maka mineral-mineral didalam air sirkulasi akan tetap

tinggi, sehingga lama-kelamaan mineralnya akan meningkat bila dibandingkan

dengan make up waternya.

Tingkat kepekatan inilah yang disebut Cycle of Concentration atau Cycle

Number (N).

Cycle Number adalah suatu harga untunk mengetahui perubahan kualitas air

selama sirkulasi dan tentu saja menunjukkan metode yang efektif didalam

pengelolaan cooling water system.

Cycle Number dipengaruhi oleh beberapa variable berikut.

M : Volume make up water

E : Evaporation loss (kehilangan karena penguapan)

B : Blow down loss (kehilangan karena blow down)

M = E + B

Cycle Number (N) adalah :

N =

Karena kesulitan mengukur besarnya Blow down, maka selama ini kita mendapatkan

besarnya Cycle Number dari kandungan Silica Make up Water dan Silica Cooling

Water dalam hubungan sebagai berikut:

N = =

Dari rumus ini maka kita dapat mengetahui banyaknya Blow down.

Karena M = B + E, maka :

N =

N =

Kehilangan chemical karena Blow down bisa diketahui dari rumus :

K = B x D

K : Konsumsi chemical

B : Besarnya Blow down (M3/jam)

D : Dosis chemical (ppm)

System Pengendalian Cooling Water

Yang dimaksud cooling water control system adalah usaha-usaha untuk

menjaga kualitas dan kuantitas CW sesuai parameter desain yang telah ditetapkan.

Kuantitas CW ditentukan oleh kondisi mechanical seperti pompa, opening

valve, tekanan yang mempengaruhi flow CW. Sedangkan kualitas CW ditentukan

oleh Chemical treatment yang dilakukan.

Chemical’s yang Diinjeksikan untuk Mengatasi Masalah dalam Cooling Tower

Umpan pada cooling tower yang berasal dari treated water diinjeksikan bahan

kimia dengan dosis tertentu. Adapun fungsi dari injeksi bahan kimia ini adalah untuk

mengatasi masalah-masalah yang timbul dalam cooling tower itu sendiri selagi terus

mendinginkan airnya. Masalah-masalah operasional yang terjadi pada cooling tower

ada 4 kategori besar, yaitu :

a. Korosi (corrosion)

b. Deposisi/kerak (scaling)

c. Fouling

d. Lumut dan pertumbuhan mikroorganisme

Ada 3 jenis bahan kimia yang diinjeksikan untuk mengatasi masalah diatas, antara

lain :

1. Corrosion Inhibitor

2. Scale Inhibitor

3. Biocide

Selain ketiga chemical’s di atas, juga masih ada bahan kimia yang diinjeksikan,

a. Oxydyzing Biocide (gas Chlorin)

b. pH adjuster (NaOH dan H2SO4)

1. Corrosion Inhibitor

Korosi adalah suatu peristiwa perusakan water oleh reaksi kimia atau reaksi

elektrokimia. Untuk menghindari ini maka diinjeksikan bahan kimia yang dapat

melapisi permukaan metal dan membentuk lapisan pasive (protective Film) agar

terhindar dari pemgaruh korosi atau dapat menurunkan kecepatan korosi. Bahan

kimia ini berupa cairan yang terdiri dari orto-phospat, poly-phospat, dan zinc dengan

perbandingan tetentu diinjeksikan ke dalam cooling water system

Pada prinsipnya corrosion inhibitor berguna untuk memproteksi agar gas

(pada pipa gas yang korosif) yang melalui pipa tersebut tidak kontak secara langsung

dengan pipa. Bagaimana caranya? Inhibitor tersebut akan membentuk film-ing pada

permukaan pipa sejauh inhibitor tersebut dapat meng-cover. Ini bertujuan agar tidak

terjadi korosi pada pipa yang dialiri oleh gas yang bersifat korosif tersebut.

Corrosion Inhibitor terbagi menjadi 3 bagian :

1. Inhibitor Anodic : yang memiliki sifat Pasif, Tipis, Kuat, dengan komponen

utama berupa Zn, Cr, Al, Ti dan V;,

2. Inhibitor Katodik; bersifat kurang kuat tapi tebal, komponen utamanya adalah

Fosfat, Fosfonat, dll sedangkan yang ke

3. Inhibitor Katano berupa Synergestic Effect.

Yang menentukan keberhasilan dari Corrosion Inhibitor bisa dilihat dari

komponennya dalam hal ini komposisi kimianya, lalu Reaksi yang terjadi dengan

melihat mekanisme reaksi dan zat apa saja yang terbentuk, dan perhatikan dosis awal

dan dosis pemeliharaan (dalam ppm), serta laju aliran fluida (Mass Flowrate,

Volumetric Flowrate, Velocity).

Cara mengukur effektifitas dari suatu chemical inhibitor dengan cara

Corrosion Monitoring (baik dengan corrosion coupon atau probe) dan untuk

mengetahui sejauh mana inhibitor tersebut meng-cover permukaan internal pipa

adalah dengan cara sampling yaitu mengambil sample pada pipa tersebut (untuk

mengetahui amine residual karena khususnya untuk pipa wet gas, chemical inhibitor

itu terbuat dari Turunan Amine).

Chemical Corrosion Inhibitors

Chemical corrosion inhibitor dimaksudkan untuk mengatasi masalah korosi

yang terjadi pada cooling tower. Macam-macam chemical corrosion inhibitors yang

paling umum digunakan adalah :

Kromat (Chromates)

Asam kromat dan garamnya merupakan jenis corrosion inhibitors yang paling

populer dan efektif digunakan. Cromat merupakan inhibitor anodik, sering

dibentuk bersama dengan inhibitor lain seperti seng, molibdenum, dan posfat.

Oleh karena kromat merupakan corrosion inhibitor yang paling mahal dan

merupakan dasar dari berbagai corrosion inhibitor, maka banyak yang harus

diperhatikan dalam penggunaannya sebelum diaplikasikan dalam cooling tower.

Terdapat proses yang dapat mengubah kromat hexavalen ke kromat trivalen

secara kimia dan memindahkan padatan terpresipitasi dari uap secara fisika.

Kromat bisa direcovery dan digunakan kembali melalui proses pertukaran ion.

Hexavalent Chromates (Cromium VI) secara selektif diganti pada resin penukar

ion dan direcover dan digunakan kembali dalam sistem. Pertukaran ion dan proses

elektrokimia mewakili investasi modal yang tinggi diikuti dengan biaya operasi

yang rendah. Proses ini juga dengan sendirinya tidak mengurangi tingkat effluent

kromium kurang dari 0.0t mg./l. Cromium VI dikenal sebagai human carcinogen

dan terdeteksi pada drinking water wells. Cromuim VI merupakan dissolved

heavy metal yang banyak digunakan pada proses industri.

Poliposfat (polyphosphates)

Poliposfat adalah corrosion inhibitor tipe katodik yang baik tetapi harus

dikontrol dengan hati-hati untuk mencegah deposisi fosfat sludge. Ortofosfat

dapat mempersulit pembentukan fosfat sludge yang mengurangi efisiensi transfer

panas dan yang sulit dipindahkan dari sistem.

Campuran Seng (zinc compounds)

Seng adalah jenis inhibitor katodik, merupakan pelindung yang lebih baik

pada korosi tipe pit. Seng relatif sensitif dengan kadar pH, tidak dapat berfungsi

dengan baik sebagai corrosin inhibitor pada pH lebih besar dari 7.8-8.2.

Molibdenum dan ferrosianida

Jenis inhibitor ini digunakan hanya pada saat-saat tertentu saja.

Senyawa-senyawa organik (organics)

Antara lain : corrosion inhibitor tipe thiazole untuk tembaga dan paduan

temabaga, 2-mercaptobenzothiazole (MBT), benzotriazole (BZT) atau tolytriazole

(TT), amina, quartenari, emulsifier, soluble oils, dll.

2. Scale Inhibitor

Scale atau kerak terjadi karena adanya endapan deposit di permukaan metal.

Endapan ini dapat digolongkan dalam beberapa jenis :

Mineral Scale, yaitu pengendapan garam-garam kristal apabila daya

kelarutannya dilampaui (misalnya : garam-garam Ca, Mg, SiO2)

Suspended Matters, yaitu partikel-partikel asing yang masuk ke

dalam sistem karena terbawa udara (misal : debu-debu)

Corrosion Product, hasil sampingan dari proses korosi yang tidak larut dalam air.

Adanya scale atau kerak dalam permukaan pipa akan menyebabkan:

Mengganggu perpindahan panas (heat transfer)

Menyebabkan penyumbatan pipa

Menyebabkan korosi

Untuk menghindari terbentuknya pengendapan, yang berupa garam Ca maka

diinjeksikan scale inhibitor (dispersant). Terbentuknya kerak ini dipengaruhi oleh

beberapa faktor :

pH, semakin tinggi pH makin mudah terjadinya pengendapan.

Temperatur, semakin tingi temperatur maka kelarutan garam kalsium

karbonat makin turun, sehingga bertendensi terjadi pengendapan.

Flow rate, semakin rendah floe rate memperbesar kesempatan

pengendapan.

Scale Inhibitor dimaksudkan untuk mengurangi kerak atau scaling yang

terjadi pada cooling tower. Berikut beberapa scale inhibitor yang umum digunakan :

Poliposfonat

Selain sebagai co-inhibitor, juga dapat berfungsi sebagai scale inihibitor pada

level “threshold”. Poliposfonat diserap pada growing face kristal kalsit,

meniadakan formula pertumbuhan yang normal dan mengurangi kerak yang keras

bersama-sama dengan kalsium karbonat terpresipitasi.

Posfonat

Beberapa campuran posfonat dapat ditemukan pada pengontrolan kerak di

cooling tower. Contohnya : campuran aminomethylenephosphonate yang

mereaksikan karbon stabil yang tinggi ke ikatan posfor. Campuran ini merupakan

jenis scale inhibitor yang difungsikan pada kondisi terkendali. Mempunyai tingkat

toxicity yang rendah bagi mamalia dan ikan.

Ester Posfat

Jenis ini juga masih mengkontribusikan posfor pada sistem air. Ikatan karbo-

oksigen posfor memebentuk ester posfat yang bersifat lebih sensitif kemabali ke

bentuk semula bila dibandingkan dengan posfonat melalui proses hidolisis. Sama

seperti posfonat, golongan ini digunakan sebagai scale inhibitor pada cooling

tower juga memiliki tingkat toxicity yang relatif rendah bagi mamalia dan ikan.

Polyakrilat

Merupakan polimer asam akrilat yang mempunyai berat molekul rendah

(kurang dari 10,000) yang juga ditemukan pada sistem cooling tower sebagai

scale inhibitor, biasanya hanya beberapa mg/l. Memiliki tingkat toxicity yang

rendah terhadap mamalia dan ikan dan dapat dibiodegradasi di alam.

Polistrirena Sulfonat

Merupakan scale inhibitor terbaru yangh digunakan pada cooling tower.

Secara singkat, beberapa contoh scale inhibitor pada cooling tower, antara lain :

2-Butenedioic acid (2Z)-, ammonium salt, homopolymer, hydrolysed, sodium

salts (polyaspartic acid, sodium salts.

Pada dasarnya bahan-bahan kimia ini mengandung group P-O-P dan cendrung

untuk melekat pada permukaan kristal. Ikatan oksigen fosforini sangat tidak stabil

dalam larutan encer dan akan terhidrolisa (bereaksi dengan air) menghasilkan

ortofosfat yang tidak aktif atau tidak berfungsi sebagai scale inhibitor. Reaksi ini

biasa disebut sebagai reversi. Scale inhibitor organik yang biasa digunakan: organo

fosfonat, organo fosfat ester dan polimer-polimer organik.

Organo fosfat esterefektif untuk kerak CaSO4, organo fosfonat efektif untuk

kerak CaCO3 dan polimer-polimer organik efektif untuk kerak CaCO3, CaSO4 dan

BaSO4. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inhibitor adalah :

keefektifan, kestabilan, kacocokan dan biaya. Sifat dari scale inhibitor yang sangat

diharapkan stabil dalam air pada waktu yang panjang dan temperatur yang tinggi.

Organo fosfor lebih stabil dari anorganik polifosfat. Ikatan langsung antara karbon-

fosfor menyebabkan organo fosfat lebih stabil melawan reversi terhadap waktu,

temperatur dan pH.

3.Biocide

Biocide adalah suatu bahan kimia yang dirancang untuk mengendalikan

populasi dari mikroba dengan cara membunuh mikroba tersebut. Biocide ini dipakai

biasanya untuk cooling tower dalam keadaan open sistem sedangkan untuk closed

sistem umumnya hal tersebut tidak perlu memakai produk pembasmi mikroba.

Bakteri serta mikroorganisme patogen terdapat di mana-mana di seluruh

lingkungan hidup. Dan juga diketahui bahwa mereka sering ditemukan dalam

menara pendingin air atau cooling tower. ketika menara pendingin berupa resirkulasi

sistem terbuka, mikroba dapat menyebar dari udara ke air. mikroba dapat dengan

cepat berlipat ganda dikarenakan oleh substrat yang dibutuhkannya berlimpah untuk

tumbuh dan juga kondisinya sangat ideal untuk mikroba tumbuh. Contoh adalah pH,

temperatur, nutrisi dan konsentrasi oksigen. nutrisi dalam air meningkat diakrenakan

oleh penguapan air. proses sirkulasi air dan Kebocoran dapat juga menyebabkan

nutrisi untuk mikroba menjadi menigkat. hal ini menjadi suatu masalah yang mana

dengan Biocide kita dapat mengatasinya.

Sistem air pendingin khususnya jenis open recirculation merupakan

lingkungan yang sangat baik bagi pertumbuhan mikriorganisme. Mikroorganisme

menimbulkan lendir/slime yang berwarna coklat kehitaman yang menempel di

permukaan pipa. Slime ini mengurangi efek pencegahan korosi dan menurunkan

efisiensi Cooling Water.

Untuk mencegah pertumbuhan bakteri/ mikroorganisme tersebut, diinjeksikan

gas chlorine yang akan mampu membunuh hampir semua jenis mikroba yang ada.

Disamping bakteri, Cl2 juga mampu menghilangkan fungi / jamur, alga/ganggang,

dan lumut.

Adapun beberapa biocide yang digunakan pada cooling tower, antara lain :

2-Octyl-4-isothiazolin-3-one; 2-Octyl-3(2H)-isothiazolone; Octhilinone;

Kathon 893; RH 893; Skane M-8; 2-octyl-3-isothiazolone; kathon lp preservative;

kathon sp 70; micro-chek 11; micro-chek 11d; micro-chek skane; pancil; pancil-t;

skane hq; Kathon; Microbicide M-8; Isothiazolone, 2-octyl-; Octyl-3(2H)-

isothiazolone.

Pentakloropenol

Di samping itu, dapat juga digunakan :

Wide Band Microbiocide For Cooling Towers

LC 122 adalah suatu desain Wide-Band Micro-biocide yang efektif untuk

digunakan dalam mengendalikan bakteri dan ganggang. Itu tidak menyebabkan busa

dan tidak hilang oleh penguapan dari sistem. LC 122 merupakan suatu campuran

organo-sulfur.

Aplikasi :

Gunakan untuk mengendalikan bakteri dan ganggang di dalam re-circulating

dan industri water-cooling tower. Sebelum penggunaannya, sistem harus dibersihkan

untuk mencegah pertumbuhan ganggang, lumpur mikrobiologi dan deposit lain.

Dosis :

Suatu penambahan awal LC 122 per 1,000 galon air harus dipekerjakan tiap 1-

5 hari atau seperlunya. Frekwensi penambahan tergantung pada jumlah relative dari

bleed-off dari masalah mikrobiologi. Penambahan slug harus dibuat dalam sump

dari menara pendingin. Selama udara panas, frekwensi yang lebih besar atau dosis

yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk meningkatkan efektivitas.

Chlorine Based Microbiocide For Cooling Towers

LC 124 adalah suatu khlor efektif yang dirancang untuk digunakan dalam

mengendalikan bakteri dan ganggang. LC 124 tidak menyebabkan busa. LC 124

merupakan suatu campuran organo-chloro.

Aplikasi :

Gunakan untuk mengendalikan bakteri dan ganggang di dalam re-circulating

industri water-cooling tower. Sebelum penggunaannya, sebaiknya sistem dibersihkan

untuk memindahkan lumpur dan deposit lain.

Dosis :

Suatu penambahan awal LC 124 per 2,000 galon air harus dipekerjakan tiap-

tiap 1-4 hari atau seperlunya. Frekwensi penambahan tergantung pada jumlah relative

dari bleed-off dari masalah mikrobiologi. Penambahan slug harus dibuat dalam

sump dari menara pendingin. Selama udara panas, frekwensi yang lebih besar atau

dosis yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk meningkatkan efektivitas

Selain daripada zat-zat kimia yang telah disebutkan untuk mengatasi masalah-

masalah dalam cooling tower bisa juga menggunakan aplikasi produk-produk yang

dapat mencegah masalah-masalah tesebut. Adapun produk tersebut dapat dilihat

dalam tabel dibawah ini:

APLIKASI PRODUK KETERANGAN

Cooling Water Scale

& Corrosion Control

Ficusbio

210

RSI index < 6,0 untuk masalah

kerak dan korosi ringan.

Cooling Water

Corrosion & Scale

Control

Ficusbio

220

RSI index > 7,5 untuk masalah

korosi dan kerak ringan.

Cooling Water

Dispersant / Fouling

Control

Ficusbio

230

Formula untuk membentuk

terjadinya emulsi dan dan

mencegah terjadinya

biomasses, minyak dan lemak,

lumpur serta endapan lainnya

untuk mengubah bentuk serta

menjalankan program

pembersihan pada cooling

tower.

Micro biocide

Control

( Oxidizing )

Ficusbio

240

Oxidizing biocide untuk

mengontrol algae, jamur, lumut

dan perkembangbiakan bakteri.

Micro biocide

Control

( Non Oxidizing )

Ficusbio

250

Non oxidizing biocide untuk

mengontrol mikroorganisme,

lebih spesifik terhadap lender

dan bakteri, algae dan jamur

serta lumut. Efektive pada

kondisi pH 6,0 – 10,0.