Sistem Pengolahan Air Umpan Boiler

Pengolahan Eksternal

Tujuan pengolahan ini menghilangkan zat – zat padat yang terkandung didalam air, menghilangkan gas- gas korosif, menghilangkan zat-zat yang larut dan membahayakan boiler. Pengolahan eksternal terdiri dari :

Pertukaran ion

De-aerasi (mekanis dan kimia)

Osmosis balik

Penghilangan mineral atau demineralisasi

Proses Pertukaran Ion (Plant Pelunakan)

a. Ion exchanger (penukar ion) sebagai water softener merupakan fungsi umum dan digunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk proses dan bahan baku boiler. Air baku yang tingkat kesadahannya (hardness) tinggi karena kandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara menggantikannya dengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin.

b. Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai kesetimbangan dan jenuh dan sesudah kondisi resin jenuh maka segera dilakukan re-generasi dengan dicuci dengan air yang mengandung garam NaCl tinggi. Soft water digunakan untuk boiler air umpan guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin ( Hartomo & Dofner, 1995).

Resin Kation

Air dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin penukar kation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation) atau bersifat asam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk mengaktifkan resin adalah asam sulfat.

Fungsi penukar kation:

a. Menghilangkan atau mengurangi kesadahan (hardness) yang disebabkan oleh garam-garam kalsium dan magnesium.

b. Menghilangakan atau mengurangi zat-zat padatan terlarut (TDS).

c. Menghilangkan atau mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali (karbonat, bikarbonat, dan asam lemah atau bersifat asam lemah hidroksida).

Resin Anion

Setelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki anion yang berisi resin bersifat basah kuat (strong base anion) dan basa lemah (weak base anion). Bahan

kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis pemakaian 60 g/L resin, konsentrasi cairan NaOH watu kontak dengan resin.

Fungsi penukar anion

1. Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, klorida, dan silikat yang dihasilkan oleh penukar kation.

2. Untuk menghilangkan atau mengurangi semua garam-garam mineral sehingga air yang dihasilkan tidak mengandung garam mineral lagi (Austin.T.G. 1996).

De-aerasi (mekanis dan kimia)

Dalam de-aerasi, gas terlarut seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan pemanasan air umpan sbelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gas terlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen, sangat meningkatkan korosi. Bila dipanaskan dalam sistem boiler, karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (H2O) membentuk asam karbonat (H2CO3).

Osmosis balik

“ Jika larutan dengan konsentrasi yang berbeda-beda dipisahkan dengan sebuah membran semi-permeable, air dari larutan yang berkonsentrasi lebih kecil akan melewati membran untuk

mengencerkan cairan yang berkonsentrasi tinggi. Jika cairan yang berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan, prosesnya akan dibalik dan air dari larutan yang berkonsentrasi tinggi mengalir

kelarutan yang lebih lemah”.

Penghilangan mineral atau demineralisasi

Unit ini berfungsi untuk menjernihkan air yang diambil dari sumber air dengan cara menghilangkan atau meminimalkan zat pengotor (padatan tersuspensi, kation, anion) yang dapat mengganggu operasi ketel dan peralatan lainnya. Sumber air tersebut dapat diambil dari air permukaan (air sungai dan air laut) dan air tanah (mata air dan air sumur).

Pengolahan Internal

Tujuan pengolahan ini untuk mengatur atau mengontrol zat-zat padat, alkalinitas,kelebihan fosfat, gas-gas korosif, menghindarkan timbulnya endapan-endapan yang dapat melekat dan mengeras pada dinding atau pipa-pipa boiler dan membuat lapisan boiler lebih tahan terhadap korosi. Beberapa mekanisme yang terjadi dalam Internal Treatment, antara lain:

1. Mereaksikan kesadahan dengan bahan kimia, agar kerak calcium carbonate yang keras

berubah menjadi endapan yang lunak berlumpur sehingga bisa dibuang melalui blow-down.

2. Mengkondisikan pH/Alkalinity air boiler untuk menghindarkan pengerakan silica.

3. Penggunaan anti-busa (anti foam) untuk mencegah potensi pembusaan yang akan

mengakibatkan terjadinya carry-over dan menurunkan kemurnian uap.

Akibat Air Umpan Boiler yang Tidak Memenuhi Baku Mutu

Ketidaksesuaian kriteria air umpan boiler akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya :

1. Korosi

Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, di mana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimiaPenyebab korosi Boiler:

Oksigen Terlarut

Alkalinity ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )

Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )

Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )

Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.

2. Kerak

Pengkerakan pada sistem boiler disebabkan oleh :

Pengendapan hardness feedwater dan mineral lainnya

Kejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut ( TDS ) mengakibatkan tegangan permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah.

Kerak boiler yang lazim : CaCO3, Ca3 (PO4)2, Mg(OH)2, MgSiO3, SiO2, Fe2(CO3)3, FePO4

3. Endapan

Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari :

Oksida besi sebagai produk korosi

Materi organic ( kotoran – bio, minyak dan getah ), Boiler bersifat alkalinity jika terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan.

Partikel padat tersuspensi dari feedwater ( tanah endapan dan pasir )

Pengaktifan Resin (Regenerasi)

Regenerasi adalah suatu peremajaan, penginfeksian dengan kekuatan baru terhadap resin penukar ion yang telah habis saat kerjanya atau telah terbebani, telah jenuh. Regenerasi penukaran ion dapat dilakukan dengan mudah karena pertukaran ion merupakan suatu proses yang reversibel yang perlu diusahakan hanyalah agar pada regenerasi berlangsung reaksi dalam arah yang berlawanan dari pertukaran ion.

Cara regenerasi adalah sebagai berikut:

Unit kation

a. Pencucian kembali

Pencucian kembali akan mendistribusikan kembali lapisan resin dan menghilangkan kotoran-kotoran serta resin yang pecah dari unit.

b.Regenerasi dengan larutan asam

Larutan asam (H2SO4) diinjeksikan kedalam unit kation. Sesudah melalui permukaan resin, asam atau ion hidrogen akan menggantikan semua kation seperti ion kalsium, natrium dan magnesium.

c.Pembilasan

Bila unit beroperasi kembli, akan terdapat sejumlah kecil leakage (kelewatan ion) yang harus dibersihkan dengan melakukan pembilasan.

Unit anion

Tahap-tahap regenerasi dalam unit anion adalah :

a. Pencucian kembali

Pencucian kembali akan menghilangkan kotoran-kotoran, lumpur, dan bahan-bahan tersuspensi dari unit dan mendistribusikan kembali lapisan resin.

b. Penambahan Kaustik Soda

Larutan kaustik diinjeksikan kedalam unit anion dan akan kontak langsung dengan resin. Sesudah melalui permukaan resin, Kaustik Soda (larutan NaOH) atau ion hidroksi dan menggantikan anion-anion yang terdapat dipermukaan resin.

c. Pembilasan

Apabila unit sudah kembali beroperasi akan terdapat sejumlah kecil ion leakage, maka harus dibersihkan dengan pembilasan