NAMA : BOBBY REDIANNIM : 03101003041KELOMPOK : 3

KOROSI PADA REAKTOR CSTR, REAKTOR PFR SERTA PADA HEAT

EXCHANGER

1. Korosi pada reaktor

1.1. Latar belakang korosi pada reaktor

Pada dasarnya korosi yang terjadi pada reaktor umumnya hampir sama seperti

pada korosi pada tanki suatu bahan atau produk. Dalam reaktor pun korosi yang

terjadi juga dipengaruhi oleh sifat fisis dan kimia suatu zat yang berada di dalam

nya. Macam-macam jenis pengendalian korosi dilakukan agar laju korosi dapat

diperlambat ataupun dihentikan. Desain reaktor , terutama untuk berbentuk tanki

seperti pada CSTR, harus benar dan ekonomis

Usaha penanggulangan korosi sebaiknya sudah dilakukan sejak tahapan

desain proses. Ahli-ahli korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain proses dari

sejak pemilihan proses, penentuan kondisi-kondisi prosesnya, penentuan bahan-

bahan konstruksi, pemilihan lay-out, saat konstruksi sampai tahap start-upnya.

1.2. Isolasi Reaktor Dari Lingkungan Korosif

Cara isolasi ini merupakan cara tertua dan masih tetap efektif untuk

menghindari terjadinya korosi . Di antara cara-cara yang sering dipakai adalah

tidak mengekspos reaktor dengan lingkungan korosif secara langsung. Lalu tidak

menempatkan reaktor di daerah down-wind dari lingkungan moisture atau

elektrolit-elektrolit lain. Reaktor yang rawan korosi harus ditempatkan pada

posisi/daerah up-wind dari posisi lingkungan korosif. Dan reaktor juga tidak

berada pada arah cerobong exhaust gas yang korosif. Demikian juga udara/gas

basah tidak boleh diarahkan ke perreaktoran logam.

Desain reaktor harus dibuat sedemikian rupa sehingga tidak terbentuk

jebakan elektrolit. Atap tangki harus dibuat licin dan memberikan kemiringan

untuk menjamin lancarnya aliran air hujan di atas atap sehingga tidak terbentuk

jebakan elektrolit di atas atap. Untuk itu atap sebaiknya dibuat berbentuk kerucut

atau bagian bola atau elips.

Gambar 1. Penataan reaktor pabrik yang salah karena berada pada daerah

down-wind.

Gambar 2. Penataan reaktor pabrik yang salah karena berada pada daerah

aliran exhaust gas.

Gambar 3. Geometri tanki reaktor dalam pencegahan korosi.

Demikian pula aliran pengeluaran harus dibuat lancar dan tidak

memungkinkan terjadinya sisa (residu) cairan yang terjebak dalam tangki ketika

tangki dikosongkan. Untuk itu maka kran pengeluaran harus diletakkan di bagian

terbawah dari tangki. Selain itu, bagian terbawah tangki harus dibuat licin dan

berbentuk seperti kerucut terbalik ataupun seperti bagian elips atau bola.

Gambar 4. Desain outlet tanki reaktor dalam pencegahan korosi.

Desain tidak boleh membentuk celah-celah yang memungkinkan

terjebaknya elektrolit sehingga menimbulkan korosi celah (crevice corrosion).

Untuk itu maka tangki-tangki didirikan di atas kaki-kaki penyangga berbentuk

rangka demi menghindari terjadinya crevice corrosion di bagian tangki yang

menempel ke lantai.

Gambar 5. Desain kaki reaktor dalam pencegahan korosi.

1.3. Korosi pada pipa air pendingin reaktor

Selain itu korosi pada reaktor dapat juga terjadi di pipa-pipa aliran air

pendingin reaktor. Air pendingin harus memenuhi persyaratan untuk menjadi air

yang dapat digunakan sebagai pendingin peralatan di pabrik, khususnya pada

reaktor. Air pendingin pada reaktor merupakan air yang telah mengalami proses

demineralisasi. Karena itu air yang sedikit, berada pada ppm order, kandungan

mineralnya dapat dijadikan sebagai air pendingin yang baik.

Walaupun air pendingin sudah sedikit mengandung mineral, kandungan

mineral yang tersisa dapat menjadi suatu kerak yang terdeposit pada pipa-pipa

aliran air pendingin pada reaktor. Tidak menutup kemungkinan apabila air

pendingin juga terdapat adanya mikroba atau zat organik lainnya yang terlarut

pada air pendingin. Zat organik dapat membuat suatu deposit yang menutupi

sebagian pipa aliran air pendingin. Akibat yang ditimbulkan adalah laju aliran air

menuju reaktor yang terhambat, sehingga proses dapat tidak sesusai dengan desain

yang ada.

1.4. Bahan logam reaktor terhadap jenis korosi

Reaktor CSTR terbuat dari bahan logam yang dipadu demi kebutuhan untuk

kondisi operasi suatu reaksi yang berlangsung didalamnya. Maka dari itu dalam

desain suatu reaktor didasari oleh jenis bahan baku yang masuk serta kondisi

operasi yang terjadi dalam reaktor. Bahan logam yang menjadi suatu reaktor

disesuaikan dengan sifat fisis dan kimia bahan yang masuk pada reaktor serta

produk yang akan keluar dari reaktor.

Bahan konstruksi harus dipilih yang tahan korosi. Apalagi jika lingkungannya

korosif. Ketahanan korosi masing-masing bahan tidak sama pada berbagai macam

lingkungan. Mungkin sesuatu bahan sangat tahan korosi dibanding bahan-bahan

lain pada lingkungan tertentu. Tetapi bahan yang sama mungkin adalah yang

paling rawan korosi pada lingkungan yang berbeda dibanding dengan bahan-

bahan yang lain.

Dari semua bahan logam di atas, maka pada dasarnya makin murni sesuatu

logam, makin bagus ketahanan korosinya karena keseragamannya. Jika sesuatu

logam mengandung unsur asing, maka keseragaman akan terganggu dan

pembentukan sel-sel galvanik lebih mudah terjadi.

Tetapi sesuatu bahan tidak hanya dipandang dari segi ketahanan korosinya

saja untuk dijadikan sebagai bahan konstruksi. Sifat mekanis tidak kalah penting.

Untuk itu maka logam-logam tersebut dialloy untuk memperbaiki sifat-sifatnya,

baik sifat mekanis maupun sifat-sifat ketahanan korosinya.

Peng-alloy-an logam dapat sama sekali mengubah sifat-sifat logam asalnya.

Alloy-alloy semacam ini terus diteliti oleh para ahli bahan konstruksi. Sifat-sifat

mereka dicatat dan dicoba dimengerti penyebab-penyebab perubahan sifat-sifat

tersebut. Banyak yang sudah diketahui/dirumuskan penyebabnya-penyebabnya,

tetapi lebih banyak lagi yang belum diketahui; Bahkan banyak yang belum

diketahui sifat-sifatnya sekalipun.

Di antara yang dicatat para pengamat korosi adalah adanya pasangan-

pasangan alami dari logam/alloy dengan lingkungan korosif yang sesuai, yang

paling ekonomis untuk dipakai dalam konstruksi.

Tabel 1. Pasangan Alami dari Alloy Logam dengan Lingkungan yang Sesuai

Lingkungan Logam Pasangan

Asam Nitrat (HNO3)

Kaustik

Asam Format (HF)

Asam Klorida (HCl)

Asam Sulfat (H2SO4) encer

Asam Sulfat (H2SO4) pekat

Aquadest

Lingkungan atmosfer

Larutan oksidator kuat dan panas

Larutan dengan kondisi yang

ekstrim

Steinless steel

Nikel/Alloy Nikel

Monel

Hastelloy

Timah Hitam

Baja Biasa

Timah Hitam

Aluminium

Titanium

Tantalum

1.5. Inhibitor korosi pada reaktor

Inhibitor adalah suatu bahan kimia yang jika ditambahkan dalam jumlah yang

kecil saja kepada lingkungan media yang korosif, akan menurunkan kecepatan

korosi. Inhibitor bekerja menghambat laju korosi. Belum banyak diketahui

bagaimana cara kerja inhibitor dalam menghambat korosi.

Banyak macam dan rumusan/resep-resep bahan inhibitor. Kebanyakan

mereka ini ditemukan berdasarkan hasil pengamatan/penelitian empiris saja tanpa

diketahui mekanisme kerjanya. Walaupun demikian, inhibitor dapat

diklasifikasikan berdasarkan mekanisme penghambatannya maupun berdasarkan

sifat senyawanya.

Berdasarkan mekanisme penghambatannya, maka inhibitor dapat

diklasifikasikan ke dalam 3 (tiga) kategori, yaitu :

1) inhibitor anodik

2) inhibitor katodik

3) inhibitor campuran

Inhibitor anodik bekerja dengan cara menghambat reaksi anodik, sedangkan

inhibitor katodik bekerja dengan cara menghambat reaksi katodik. Inhibitor

campuran adalah tipe inhibitor yang bekerja dengan cara menghambat laju reaksi

korosi secara keseluruhan, baik reaksi anodik maupun katodik secara serentak,

walaupun tingkat penghambatannya mungkin tidak sama.

Inhibitor anodik bekerja dengan membentuk lapisan pelindung yang pasif di

permukaan logam akibat reaksi logam dengan inhibitor tersebut (reaksi korosi

logam oleh inhibitor). Inhibitor semacam ini menaikkan potensial korosi bebas

logam sampai dicapai potensial pasifasi. Efek inhibitor ini bergantung pada

konsentrasi yang digunakan. Konsentrasi inhibitor dalam media harus

dipertahankan pada level tertentu. Jika konsentrasinya sampai turun, maka logam

akan mengalami korosi hebat jenis pitting. Kehadiran oksigen/oksidator juga

sangat diperlukan pada inhibitor ini, karena oksigen diperlukan untuk

pembentukan lapis pelindung pasif. Yang termasuk inhibitor jenis ini adalah

kromat dan nitrit.

Inhibitor katodik pada suasana netral, bekerja dengan membentuk lapisan

ataupun endapan pada permukaan logam. Lapisan atau endapan tersebut akan

menghambat akses oksigen ke permukaan logam, sehingga akan menghambat

reaksi katodik. Inhibitor jenis ini menurunkan potensial korosi bebas logam. Agar

efek inhibitor maksimal, diperlukan konsentrasi minimal yang harus ada dalam

media elektrolit. Beberapa inhibitor katodik malah menunjukkan efek negatif pada

konsentrasi yang tinggi, sehingga konsentrasi inhibitor tidak boleh terlalu tinggi.

Inhibitor jenis campuran tidak memberikan efek perubahan potensial korosi

bebas yang berarti pada logam. Kemungkinan inhibitor jenis ini bekerja dengan

membentuk lapis pelindung yang berasal dari corrosion product di permukaan

logam dan sekaligus juga mengendapkan bahan yang lebih kompleks di atasnya.

Banyak perusahaan pembuat & penjual inhibitor yang meramu resep-resep

inhibitor dengan mencampurkan bermacam-macam inhibitor dan

mempatenkannya dengan nama dagang dengan kode-kode tertentu berupa satu

paket inhibitor untuk sistem-sistem tertentu seperti cooling water, boiler feed

water, dan lain-lain. Sekalipun tidak dipahami mekanismenya, tetapi rumusan

campuran beberapa macam inhibitor semacam itu mempunyai efek sinergis yang

jauh lebih baik dari pada efek penjumlahan jika mereka dipakai sendiri-sendiri.

Berdasarkan sifat senyawanya, inhibitor bisa dikategorisasikan sebagai tipe

organik, anorganik, tipe fasa uap atau tipe volatil, tipe adsorpsi, tipe oksidator,

dan lain-lain.

Inhibitor tipe organik biasanya adalah tipe yang mengendap pada situs anoda

dan katoda sehingga menghambat berlangsungnya reaksi anodik dan katodik

secara serentak. Contoh jenis ini adalah senyawa amina.

Inhibitor fasa uap atau yang volatil dapat diletakkan di dekat logam yang

akan diproteksi. Jenis inhibitor ini tidak perlu dikontakkan langsung dengan

logam sasaran. Inhibitor akan tersublimasi di udara dan terkondensasi di

permukaan logam yang dilindungi. Jenis inhibitor ini tidak cocok untuk ruang

yang terbuka. Ia hanya efektif untuk ruang yang tertutup, misalnya di kontainer

untuk mengangkut peralatan yang terbuat dari logam. Inhibitor akan memproteksi

logam dalam kontainer selama dalam perjalanan menuju lokasi pengiriman. Ia

bisa digunakan untuk melindungi bagian internal alat yang tertutup.

Inhibitor tipe oksidator adalah inhibitor yang bekerja berdasarkan

pembentukan lapisan oksida logam yang protektif di permukaan logam. Inhibitor

ini bekerja mula-mula dengan memangsa logam sehingga terbentuk corrosion

product berupa oksida logam. Selanjutnya lapisan oksida logam ini yang menahan

ekspos logam ke lingkungan korosifnya, sehingga logam menjadi aman dari

serangan korosif selanjutnya. Karena sifatnya yang mampu mempasifkan logam,

ia disebut sebagai pasifator. Contoh inhibitor jenis ini adalah garam-garam nitrat,

kromat, dan feri. Hanya logam-logam yang bisa membentuk lapisan pasif saja

yang bisa memanfaatkan inhibitor jenis ini.

1.6. Pelapisan pada bahan logam reaktor

Pada pelapisan dengan bahan logam, dapat digunakan bahan-bahan logam

yang lebih inert maupun yang kurang inert sebagai bahan pelapis. Pemakaian

kedua macam bahan tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-

masing. Pemakaian logam yang lebih inert sebagai pelapis, memiliki keuntungan

bahwa logam yang dilapisi akan terlindungi dari ekspos terhadap media korosif.

Karena media korosif tidak/kurang memangsa logam pelapis, maka logam yang

dilapisi jadi ikut berumur panjang karena terlindungi oleh logam pelapis.

Keburukan memakai pelapis inert adalah : jika ada cacat sedikit saja pada

pelapisan, sehingga ada bagian yang tidak tertutupi oleh pelapis, maka bagian itu

akan bebas terekspos dengan lingkungan korosif dan akan terkorosi dengan lebih

hebat dari pada jika tidak ada pelapisan, akibat terbentuknya sel galvanik. Tipe

korosi akan berbentuk seperti rumah rayap, dengan bagian luar mulus, sementara

bagian dalam sudah habis terkorosi/keropos. Contoh pelapisan tipe ini adalah

pelapisan dengan logam-logam mulia seperti emas, perak, platina dan titanium.

Pemakaian logam kurang inert sebagai pelapis punya keuntungan ganda.

Selain pelapis merupakan pelindung secara fisik, ia juga pelindung secara

elektrokimia bagi logam yang dilapisi. Kontak langsung antara kedua logam,

membuat logam pelindung dan yang dilindungi membentuk sebuah sel galvanik,

dengan anodanya adalah logam pelindung dan katodanya adalah logam yang

dilindungi. Akibatnya, boleh dikatakan bahwa logam yang dilindungi baru akan

terkorosi jika semua logam pelindung sudah habis terkorosi. Adanya cacat pada

pelapisan tidak mempengaruhi kemampuan proteksi pelindung. Contoh sistem

seperti ini adalah besi galvanisasi, yaitu besi yang dilapisi dengan aluminium.

Pada metode cladding ini, logam pelapis berupa lembaran atau lempengan.

Lembaran logam ini dibungkuskan pada alat yang akan dilapisi. Peralatan yang

dilapisi jadi terselubung oleh mantel pelapis. Biasanya pelapisannya dilakukan

dengan cara rolling terhadap dua lembar logam secara bersamaan.

Bahan-bahan yang biasa digunakan untuk melapisi baja adalah : Ni, Al, Cu,

Ti, stainless steel, dan lain-lain. Contoh bahan cladding semacam ini adalah

lembaran-lembaran nikel dan baja yang di hot-rolled membentuk satu lembaran

komposit dengan ketebalan 1/8 in nikel dan 1 in baja.

Proses spraying (flame spraying) juga disebut dengan proses metalising.

Proses ini terdiri dari ekspos kawat pelapis ataupun penyemburan serbuk logam

pelapis ke arah api pelelehan, sedemikian rupa sehingga cairan lelehan logam

pelapis yang berbentuk butir-butir yang halus menempel ke permukaan logam

yang akan dilapisi dan membeku di sana. Digunakan oksigen dan asetilen atau

propan untuk panas.

Pelapisan dengan cara ini biasanya menghasilkan lapisan yang porous dan

tidak protektif terhadap lingkungan cairan yang korosif. Biasanya porositas

menurun dengan naiknya titik lebur pelapis. Permukaan yang akan dilapisi harus

di sand blasting agar agak kasar sehingga lapisan bisa lebih menempel (terkunci)

pada yang dilapisi. Kadang-kadang di atas lapisan ini, dilapis lagi dengan cat

untuk menutup pori-pori yang ada demi kesempurnaan proteksi.

Jadi pada reaktor kebanyakan digunakan metode pelapisan cladding pada

bagian dalam reaktor. Bagian dalam reaktor di lapisi oleh logam yang merupakan

pasangan antikorosi terhadap zat yang masuk ke dalam reaktor.

Pelapisan dengan bahan organik dilakukan dengan menggunakan bahan cat

(polimer). Lapis cat merupakan lapis lindung yang tahan korosi (bukan logam).

Logam akan terisolasi dari lingkungan korosif oleh adanya lapisan cat, sehingga

akan aman dari korosi.

Di antara semua metode penanggulan korosi, metode pengecatan adalah yang

terbanyak digunakan. Pengecatan bukan hanya untuk menghambat korosi yang

merusak logam sebagai bahan konstruksi saja, tetapi juga untuk tujuan estetika.

Biaya terbanyak yang dikeluarkan untuk penanggulangan korosi adalah untuk

pengecatan ini.

Pengecatan harus dilakukan terus menerus secara periodik, jika ingin hasilnya

baik. Penghentian rutinitas pengecatan, bahkan akan mengakibatkan logam yang

diproteksi terkorosi lebih hebat dibanding jika ia tidak pernah diproteksi dengan

pengecatan. Adanya sedikit cacat pada lapisan cat mengakibatkan logam di bawah

cat terkorosi hebat mirip rumah rayap. Hal ini seperti yang terjadi pada logam

yang dilapisi dengan logam yang lebih inert.

Selain dari kesempurnaan pelapisan, ada hal-hal penting lain yang harus

diperhatikan pada proteksi dengan pengecatan, yaitu:

1) persiapan permukaan yang akan dicat

2) pemilihan cat primer

3) pemilihan cat luar

Persiapan permukaan yang akan dicat merupakan langkah penting dalam

pengecatan. Permukaan harus dibersihkan dari kotoran, karat, debu, minyak

ataupun gemuk dan lain-lain bahan pengotor. Selain itu, permukaan yang akan

dilapisi juga harus agak kasar untuk tempat gigitan cat agar menempel dengan

baik. Untuk itu dilakukan sand blasting yang merupakan cara terbaik untuk

persiapan permukaan. Cara lain yang bisa dipakai ialah pickling, scraping, wire

brushing, dan flame cleaning. Tetapi semua cara-cara tersebut tidak dapat

mengalahkan sand blasting, baik dari segi kesederhanaan/kemudahan, kemurahan

biaya maupun hasilnya.

Pemilihan pelapis primer penting agar pelapis luar dapat melekat dengan

baik. Cat primer juga dipilih yang mengandung bahan anti korosi. Kemampuan

pembasahan adalah aspek penting dari cat primer ini, sebab cacat-cacat dan celah-

celah pada permukaan akan diisi oleh cat primer ini. Cat primer juga harus

memiliki waktu pengeringan yang singkat, sehingga permukaan tidak sempat

terkontaminasi oleh kotoran ketika masih basah. Cat primer dapat mengandung

pigmen yang bersifat menghambat korosi, seperti seng kromat dan serbuk seng.

Cat luar harus dipilih yang bagus. Jangan pernah memilih cat luar yang murah

dengan mutu yang rendah, sebab dari total biaya produksi proteksi dengan sistem

pengecatan ini, beaya terbanyak adalah biaya untuk proses pengecatannya

dibanding dengan biaya untuk beli catnya sendiri.

Ketebalan cat harus cukup, sehingga tidak ada cacat pada pelapisan. Sedikit

cacat (holiday) sudah cukup untuk mengkondisikan korosi galvanik dengan

struktur yang dilapisi sebagai anoda dan catnya sebagai katoda. Untuk itu orang

melakukan pengecatan sampai beberapa lapis. Cara ini efektif untuk menutup

holidays dari lapis-lapis sebelumnya.

Proses pelapisan dengan bahan anorganik dilakukan dengan mengkorosikan

logam dalam lingkungan asam-asam pengkorosi sehingga diperoleh lapisan

corrosion product yang protektif di pemukaan logam.

Di antara contoh proses pelapisan dengan cara ini adalah proses anodising,

phosphatising, dan chromatising. Anodising aluminium menghasilkan lapisan

protektif Al2O3 di permukaan logam. Phosphating dan chromatising adalah

semacam anodising dengan asam-asam pengkorosi asam-asam fosfat dan kromat.

Proses pelapisan dengan bahan anorganik juga dapat dilakukan dalam suasana

kering, seperti pada pembentukan lapisan oksida logam melalui pemanasan (heat

coatings atau oxide coatings).

Contoh pemakaian proses phosphating adalah pada pelapisan terhadap badan

mobil. Lapis anorganik yang terbentuk pada badan mobil tersebut, merupakan

dasar yang baik untuk pengecatan. Ia berfungsi sebagai lapisan cat primer.

Chromatising biasa dilakukan terhadap baja, magnesium dan seng.

Oxide coatings biasa dilakukan terhadap baja dengan memanaskannya dalam

lingkungan udara atau dengan mengeksposnya ke cairan panas. Hasil pelapisan

oksida harus diolah lagi dengan produk minyak bumi untuk menghindari

pengkaratan. Dengan perlakuan semacam ini bisa diperoleh lapisan protektif

dengan warna-warna yang dikehendaki.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Abrasive Blasting (en.wikipedia.org/wiki/Abrasive_blasting, diakses

pada 5 Oktober 2013)

Anonim. Corrosion (en.wikipedia.org/wiki/Corrosion, diakses pada 5 Oktober

2013)

Dewi. T.K.. 2003. Pelatihan Prime Movers Dan Peralatan Khusus Penunjang

Operasi abrik Bagi Calon Karyawan PT PUSRI. Palembang

Fachry, H.A.Rasyid. 2007. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia II.

Indralaya : Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia Jurusan

Teknik Kimia Universitas Sriwijaya

Rahayu, S.S. 2009. Pelapisan Logam (www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-

industri/bahan-baku-dan-produk-industri/pelapisan-logam/, Diakses pada

5 Oktober 2013)