UTILITAS

BOILER FEED WATER (BFW)

Dosen Pengampu : Ibnu Hajar, S.T.,M.T.

Disusun Oleh:

Hafifah Marza NIM 0613 3040 0317

Nyayu Halimah Tussakdiah NIM 0613 3040 0329

Muhammad NIM 0613 3040 0324

Kelas : 5KB

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2015

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, dengan segala

rahmat dan hidayah-Nya yang telah dikaruniakan pada penulis, sehingga penulis

dapat melaksanakan dan menyelesaikan makalah Utilitas ini, yang merupakan salah

satu syarat untuk memenuhi tugas kuliah serta menyelesaikan kuliah pada Jurusan

Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

Besarnya manfaat yang penulis peroleh dalam pembuatan makalah ini, kerena

penulis dapat mengetahui secara langsung bagaimana aplikasi dari ilmu yang telah

didapatkan dari berbagai literatur. Dan diharapkan dengan adanya makalah ”Boiler

Feed Water” mendapat pengetahuan yang sesuai.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dari isi

maupun penyajiannya, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

penulis nantikan demi kesempurnaan makalah ini.

Palembang, September 2015

Penulis

ii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................i

KATA PENGANTAR...........................................................................ii

DAFTAR ISI..........................................................................................iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang..................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah.............................................................................2

1.3 Tujuan ...............................................................................................2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Air Umpan Boiler............................................................3

2.2 Pengolahan Air Umpan Boiler..........................................................5

2.3 Parameter Analisis Air Pada Air Umpan Boiler...............................19

2.4 Spesifikasi Air Umpan Boiler...........................................................25

2.5 Sistem Demineralizer Water Plant di PT Pupuk Sriwidjaja.............30

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan .......................................................................................34

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam suatu proses produksi dalam industri, boiler merupakan suatu

pembangkit panas yang penting. Sesuai dengan namanya maka fungsi dari boiler ini

adalah memanaskan kembali. Dalam suatu proses industri boiler harus dijaga agar

effisiensinya cukup tinggi. Oleh sebab itu adalah penting untuk menjaga kualitas air

yang diumpankan untuk boiler, karena akan berhubungan dengan effisiensi dari boiler

tersebut.

Air umpan boiler atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga

menjadi steam.Karena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspadai adanya

kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca2+ dan Mg2+. Air yang banyak

mengandung ion Ca2+ dan Mg2+ disebut sebagai air yang sadah (hard water). Ion-ion

ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai

umpan boiler.Biasanya ion-ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat,

bilkarbonat dan klorida.Berbeda dengan senyawa-senyawa kimia lainnya, kelarutan

dari senyawa-senyawa mengandung unsur Ca dan Mg seperti CaCO3, CaSO4,

MgCO3, Mg(OH)2, CaCl2,MgCL2, dll ; akan memiliki kalarutan yang makin

kecil/redah apabila suhu makin tinggi. Sehingga ketika memasuki boiler, air ini

merupakan masalah yang harus segera diatasi. Air yang sadah ini akan menimbulkan

kerak (scalling) dan tentu saja akan mengurangi effisiensi dari boiler itu sendiri

akibat dari hilangnya panas akibat adanya kerak tersebut. Selain itu yang

dikhawatirkan bisa menyebabkan scalling adalah adanya deposit silika.

1

Dalam hal ini akan terjadi perbedaan ketika mengolah air untuk dijadikan

sebagai air minum dibandingkan dengan untuk umpan boiler. Dalam pengolahan air

minum mineral-mineral yang ada dalam air tidak akan dihilangkan karena mineral-

mineral tersebut dibutuhkan untuk tubuh manusia. Bahkan ada perusahaan air minum

yang menambahkan mineral pada air minum produksinya. Hal itu tidak boleh terjadi

dalam pengolahan air untuk umpan boiler. Air minum juga harus dijaga agar bebas

dari kuman penyakit dengan diberi desinfektan sedangkan air umpan boiler tidak

perlu diberi desinfektan.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, dapat diambil suatu rumusan masalah yaitu sebagai

berikut.

1. Pengertian Boiled Feed Water ?

2. Bagaimana Spesifikasi Boiled Feed Water yang digunakan pada Boiler?

3. Bagaimana Cara Pengolahan Boiled Feed Water ?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalh ini adalah.

1. syarat untuk memenuhi tugas Utilitas

2. Untuk mengetahui Spesifikasi Air Umpan Boiler yang digunakan

3. Untuk mengetahui cara pengolahan air umpan boiler secara eksternal

dan internal

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Air Umpan Boiler

Dalam suatu proses produksi dalam industri, boiler merupakan suatu

pembangkit panas yang penting. Sesuai dengan namanya maka fungsi dari boiler ini

adalah memanaskan kembali. Dalam suatu proses industri boiler harus dijaga agar

effisiensinya cukup tinggi.Oleh sebab itu adalah penting untuk menjaga kualitas air

yang diumpankan untuk boiler, karena akan berhubungan dengan effisiensi dari boiler

tersebut.

Air umpan boiler atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga

menjadi steam.Karena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspadai adanya

kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca2+ dan Mg2+. Air yang banyak

mengandung ion Ca2+ dan Mg2+ disebut sebagai air yang sadah (hard water).Ion-ion

ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai

umpan boiler.

Demineralisasi air adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion

mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. Air hasil proses

demineralisasi digunakan untuk berbagai macam kebutuhan, terutama untuk industri.

Industri yang menggunakan air demin diantaranya yakni pembangkit listrik tenaga

uap, industri semikonduktor, dan juga industri farmasi.

Adapun beberapa proses umum yang dilakukan untuk memperoleh air umpan

boiler yang baik adalah sebagai berikut:

3

Gambar 2.1. Diagram Proses Demineralisasi

(Source : Boiler Feed Water Process pdf)

Air umpan adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam.

Sedangkan sistem air umpan adalah sistem penyediaan air secara otomatis untuk

boiler sesuai dengan kebutuhan steam. Ada dua sumber air umpan, yaitu:

Kondensat : steam yang telah berubah fasa menjadi air (mengembun)

Air make up : air baku yang sudah diolah

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air

sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu

kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media

yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air

dididihkan sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali,

menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga

boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan (feed water system), sistem

steam (steam system) dan sistem bahan bakar (fuel system).

4

Sistem air umpan (feed water system) menyediakan air untuk boiler secara

otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.Berbagai kran disediakan untuk

keperluan perawatan dan perbaikan.

Sistem steam (steam sistem) mengumpulkan dan mengontrol produksi

steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik

pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan

kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan.

Sistem bahan bakar (fuel sistem) adalah semua peralatan yang digunakan

untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang

dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar

tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.

Sistem yang lain adalah penggunaan economizer untuk memanaskan awal air

umpan menggunakan limbah panas pada gas buang, untuk mendapatkan efisiensi

boiler yang lebih tinggi.

2.2 Pengolahan Air Umpan Boiler

Air umpan boiler atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga

menjadi steam. Karena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspdai adanya

kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca2+ dan Mg2+.Air yang banyak

mengandung ion Ca2+ dan Mg2+ disebut sebagai air yang sadah (hard water). Ion-ion

ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai

umpan boiler. Biasanya ion-ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat,

bilkarbonat dan klorida. Berbeda dengan senyawa-senyawa kimia lainnya, kelarutan

dari senyawa-senyawa mengandung unsur Ca dan Mg seperti CaCO3, CaSO4,MgCO3,

Mg(OH)2, CaCl2,MgCL2, akan memiliki kalarutan yang makin kecil/redah apabila

suhu makin tinggi. Sehingga ketika memasuki boiler, air ini merupakan masalah yang

harus segera diatasi. Air yang sadah ini akan menimbulkan kerak(scalling) dan tentu

saja akan mengurangi effisiensi dari boiler itu sendiri akibat dari hilangnya panas

5

akibat adanya kerak tersebut.Selain itu yang dikhawatirkan bisa menyebabkan

scalling adalah adanya deposit silika.

Dalam hal ini akan terjadi perbedaan ketika mengolah air untuk dijadikan

sebagai air minum dibandingkan dengan untuk umpan boiler. Dalam pengolahan air

minum mineral-mineral yang ada dalam air tidak akan dihilangkan karena mineral-

mineral tersebut dibutuhkan untuk tubuh manusia. Bahkan ada perusahaan air minum

yang menambahkan mineral pada air minum produksinya. Hal itu tidak boleh terjadi

dalam pengolahan air untuk umpan boiler. Air minum juga harus dijaga agar bebas

dari kuman penyakit dengan diberi desinfektan sedangkan air umpan boiler tidak

perlu diberi desinfektan.

Untuk mencegah terjadinya masalah-masalah yang timbul pada boiler,maka

air umpan (contohnya air sungai) yang akan digunakan sebelum masuk ke boiler,

harus diolah terlebih dahulu, pengolahan air ini meliputi :

1. Pengolahan Eksternal

Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi,

padatan terlarut (terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab

utama pembentukan kerak) dan gas-gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida).

Proses pengolahan secara eksternal berfungsi untuk memperbaiki kualitas air yang terdiri dari berbagai jenis, dan penerapan proses-proses tersebut disesuaikan dengan tujuan penggunaan air yang dikehendaki. Proses-proses tersebut digunakan untuk mengolah impurities tertentu dan pengolahan air secara eksternal ini dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu :

a. Pertukaran ion

b. De-aerasi (mekanis dan kimia)

a. Proses Pertukaran Ion

Konstanta disosiasi air sangat kecil dan reaksi dari H+ dengan OH- sangat

cepat. Ketika semua posisi pertukaran yang awalnya dipegang H+ atau ion OH- yang

6

menempati Na+ atau Cl- (kation atau anion lain) yang masing-masing resin dikatakan

habis. Resin kemudian dapat diregenerasi dengan ekuilibrasi menggunakan asam atau

basa yang sesuai.

Reaksi dalam persamaan (6.4), dan (6.5) merupakan proses kesetimbangan

yang dapat bergerak ke arah hasil. Sebagai hasilnya, ion kotoran di dalam air

dipertukarkan dan dipertahankan dalam resin. Jadi ketika air biasa dilewatkan melalui

penukar kation, semua kotoran kationik seperti Na+, Ca2+, Mg2+ dipertukarkan untuk

ion hidrogen dari resin. Jelas, limbah akan bersifat asam. Saat berikutnya dilewatkan

melalui pertukaran anion, semua kotoran anionik seperti CI-, N03- dan sulfat yang

mengalami pertukaran, selanjutnya akan melepaskan OH-. Hidrogen dan hidroksil

bergabung membentuk molekul air dan limbah menjadi air netral. Jumlah pengotor

kationik yang seimbang akan setara dengan jumlah kotoran anionik di perairan alami.

Dengan demikian, kapasitas pertukaran ion akan habis dalam kedua kolom resin pada

tingkat yang sama. Tapi, dalam prakteknya, hal ini agak berbeda, karena adanya ion

bikarbonat dan karbonat di perairan alam.Ion-ion hidrogen berinteraksi dengan anion

dan dihasilkan asam karbonat sehingga terbentuk menjadi air dan karbon dioksida.

Bagian dari beban anioik dihilangkan dalam bentuk gas untuk mengurangi

beban anion resin. Hal ini menyebabkan banyak pembentukan gelembung, hampir

seperti buih. Hal ini diperlukan untuk menghilangkan gas buangan.

Operasi Sistem Pertukaran Ion

Operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat tahap, yaitu :

1. tahap layanan (service)

2. tahap pencucian balik (backwash)

7

3. tahap regenerasi, dan

4. tahap pembilasan

Tahapan-tahapan tersebut dapat pula dilihat pada Gambar 3.4.1

Gambar 2.3 Tahapan-tahapan operasi dalam sistem pertukaran ion

Tahap Layanan

Tahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion.Tahap

layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu, atau

volume air produk yang dihasilkan.Hal yang penting pada tahap layanan dalah

kapasitas (teoritik dan operasi) dan beban pertukaran ion (ion exchange load).

Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara teoritik yang

dapat dipertukarkan oleh resin per satuan massa atau volume resin. Kapasitas

pertukaran ion teoritik ditentukan oleh jumlah gugus fungsi yang dapat diikat oleh

8

matriks resin. Kapasitas operasi adalah kapasitas resin aktual yang digunakan untuk

reaksi pertukaran pada kondisi tertentu. Beban pertukaran ion adalah berat ion yang

dihilangkan selama tahap layanan dan diperoleh dari hasil kali antara volume air yang

diolah selama tahap layanan dengan konsentrasi ion yang dihilangkan. Tahap layanan

ini dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas (down flow).

Tahap Pencucian Balik

Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik

habis. Sebagai pencuci, digunakan air produk. Pencucian balik mempunyai sasaran

sebagai berikut :

1. pemecahan resin yang tergumpal

2. penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin

3. penghilangan kantong-kantong gas dalam reaktor, dan

4. pembentukann ulang lapisan resin

Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up flow).

Tahap Regenerasi

Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion

awal yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian kapasitas ke tingkat

awal atau ke tingkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat menghasilkan

titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumlah larutan yang digunakan).

Jika sistem dapat dikembalikan ke kemampuan pertukaran awal, maka ekivalen ion

yang digantikan harus sama dengan ion yang dihilangkan selama tahap layanan. Jadi

secara teoritik, jumlah larutan regenerasi (dalam ekivalen) harus sama dengan jumlah

ion (dalam ekivalen) yang dihilangkan (kebutuhan larutan regenerasi teoritik).

Operasi regenerasi agar resin mempunyai kapasitas seperti semula sangat

mahal, oleh sebab itu maka regenerasi hanya dilakukan untuk menghasilkan sebagian

dari kemampuan pertukaran awal. Upaya tersebut berarti bahwa regenerasi ditentukan

oleh tingkat regeneras yang diinginkan. Tingkat regenerasi dinyatakan sebagai jumlah

9

larutan regenerasi yang digunakan per volume resin. Perbandingan kapasitas operasi

yang dihasilkan pada tingkat regenerasi tertentu dengan kapasitas pertukaran yang

secara teoritik yang dapat dihasilkan pada tingkat regenerasi itu disebut efisiensi

regenerasi. Efisiensi regenerasi resin penukar kation asam kuat yang diregenerasi

dengan H2 anion basa kuat yang diregenerasi dengan NaOH antara 20-50%, oleh

sebab itu pemakaian larutan regenerasi 2-5 kali lebih besar dari kebutuhan teoritik.

Besaran untuk menyatakan tingkat efisiensi penggunaan larutan regenerasi adalah

nisbah regenerasi (regeneration ratio) yang didefinisikan sebagai berat larutan

regenerasi dinyatakan dalam ekivalen atau gram CaCO3 dibagi dengan beban

pertukaran ion yang dinyatakan dalam satuan yang sama. Semakin rendah nisbah

regenerasi, semakin efisien penggunaan larutan regenerasi. Harga nisbah regenerasi

merupakan kebalikan harga efisiensi regenerasi. Operasi regenerasi dilakukan dengan

mengalirkan larutan regenerasi dari atas.

Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-

masing unit. Regeneran untuk cation adalah HCl dan untuk anion NaOH.

Proses regenerasi :

Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki kation

atau anion sampai air keluarannya bersih

Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghilangkan

regeneran dalam resin

Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk

menghilangkan sisa regeneran sebelum operasi.

a.Regenerasi kation

Regenerasi kation dilakukan dengan cara mengganti kembali ion H+ yang

telah jenuh dengan merekasikannya dengan H2SO4.

10

Ada beberapa tahapan yang dilakukan pada proses regenerasi kation :

1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan

deposit kotoran yang menempel di resin.

2. Pemberian asam tahap 1 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 1,75%

3. Pemberian asam tahap 2 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 3,5%

4. Pemberian asam tahap 3 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 5,25%

5. Slow rinse dimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di

proses.

6. Fast rince sama dengan slow rinse hanya saja melakukannya dengan debit air yang

besar.

b. Regenerasi anion

Regenerasi resin penukar anion sama dengan regenerasi kation, jika sudah

jenuh maka dapat dikembalikan ke keadaan dengan menggunakan alkali. Soda

kaustik dipakai sebagai penukar anion dari basa kuat.

R - Cl- + NaOH R – OH + NaCl

SO4- Na2SO4

Sama dengan regenerasi pada kation, pada anion juga terdapat beberapa

tahapan. Tahap-tahap yang dilakukan pada proses regenerasi anion :

1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan

deposit

kotoran yang menempel di resin.

11

2. Preheat bed

3. Caustic injection yaitu penambahan kaustik dengan cara menginjeksian NaOH 4%.

4. Slow rinse dimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di

proses.

5. Fast rince sama dengan slow rinse hanya saja melakukannya dengan debit air yang

besar.

Selama proses regenerasi, limbah air yang dihasilkan ditampung pada bak

penampung regenerasi (neutral basin) untuk dinetralkan sebelum akhirnya dibuang

ke sungai.

Biasanya regenerasi dilakukan dengan melewatkan regeneran melalui bed

resin penukar ion pada arah yang sama dengan air baku yang diolah; proses ini

disebut regenerasi ‘co-current’. Jika regenerasi co-current (aliran ke bawah) terjadi,

lapisan bawah kolom diregenerasi dengan buruk, kecuali jika digunakan regeneran

asam atau basa dalam jumlah yang sangat besar. Di sisi lain, jika regenerasi dilakukan

counter-current (dengan arah yang berlawanan), lapisan bawah resin yang jenuh lebih

efektif diregenerasi. Proses ini terjadi pada pengurangan kebocoran natrium (pada

penukar kation) dan silika (pada penukar anion) hingga tingkat pengurangannya

sangat rendah selama siklus pertukaran.

Pada studi lebih lanjut, teknik fluidisasi telah digunakan untuk demineralisasi.

Pada proses ini, air mentah diolah dengan mengalirkan ke atas dan regenerasi

dilakukan oleh regeneran (zat peregenerasi) melalui aliran ke bawah .

12

Gambar 2.4 Diagram Skematis Sistem 3-Resin Mixed Bed

Dalam produksi air deionisasi dapat dicapai dengan menggunakan bed

bertingkat yang terdiri dari lapisan resin yang ditumpangkan dengan polaritas yang

sama. Salah satu diantaranya asam atau basa lemah, sementara lainnya asam atau

basa kuat. Selama regenerasi, resin asam lemah, yang lebih ringan dari resin asam

kuat ditempatkan pada atas bed (Gambar 3). Aliran counter-current regeneran

kemudian menuju ke atas melalui bed dan bertemu pertama kali dengan resin asam

kuat, diikuti resin asam lemah. Sehingga regenerasi terjadi secara menyeluruh.

13

Gambar 2.5 Diagaram Skematis Bed Bertingkat

Dibandingkan dengan penukar tunggal (lemah atau kuat), regenerasi dengan

aliran counter-current, bed bertingkat memiliki kapasitas pemasangan operasi per liter

lebih besar. Resin kurang, karena itu diperlukan pengolahan volume air yang sama,

dan efisiensi proses ditingkatkan dalam pengurangan konsumsi regeneran.

Rasio volume resin asam lemah (karboksilat) dengan volume bed total (pada

Bed Bertingkat) akan lebih besar, waktu siklus yang lebih singkat dan semakin tinggi

alkalinitas/zat padat terlarut dan rasio kesadahan total. Kinerja Bed Bertingkat juga

bergantung pada pemisahan yang baik antara dua penukar. Ini berarti bahwa pola

aliran dalam kolom harus optimum agar pemisahan antara dua resin selama

regenerasi terlihat jelas, yang mana ukuran partikel dari dua resin dipilih dengan hati-

hati.

Beberapa kasus khusus ditemui di mekanisme demineralisasi. Pada unit aliran

counter-current, hal yang sangat penting untuk menjaga kekompakan resin sepanjang

waktu selama regenerasi dan lebih baik juga selama proses layanan. Pengganggu

lainnya dari kation bed selalu mengarah ke kebocoran natrium. Unit aliran counter-

current harus dioperasikan sedemikian rupa sehingga titik akhir natrium dan silika

untuk unit kation dan anion tidak berlebih. Hal ini penting karena umpan untuk

14

pabrik demineralisasi setelah pengolahan awal harus bebas dari berbagai residu

klorin.

b. De-aerasi

Dalam deaerasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang

dengan pemanasan awal air umpan sebelum 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 sistim boiler,

karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung

dengan air (H2O) membentuk asam karbonat (H2CO3). Penghilangan oksigen, karbon

dioksida dan gas lain yang tidak dapat teremb unkan dari air umpan boiler sangat

penting bagi umur peralatan boiler dan juga keamanan operasi. Asam karbonat

mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan pemipaan. Asam ini juga

melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan

meyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler dan pipa. Kerak ini tidak

hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah

energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas. Macam deaerasi yaitu:

- De-aerasi mekanis

De-aerasi mekanis untuk penghilangan gas terlarut digunakan sebelum

penambahan bahan kimia untuk oksigen. De-aerasi mekanis didasarkan pada

hukum fisika Charles dan Henry. Secara ringkas, hokum tersebut menyatakan

bahwa penghilangan oksigen dan karbondioksida dapat disempurnakan dengan

pemanasan air umpan boiler, yang akan menurunkan konsentrasi oksigen dan

karbon dioksida di sekitar atmosfir air umpan. De-aerasi mekanis dapat menjadi

yang paling ekonomis, beroperasi pada titk didih air pada tekanan dalam de-

aerator. Deaerasi mekanis dapat berjenis vakum atau bertekanan. De-aerator jenis

vakum beroperasi dibawah tekanan atmosfir, pada suhu sekitar 82 oC, dan dapat

15

menurunkan kandungan oksigen dalam air hingga kurang dari 0,02 mg/liter.

Pompa vakum atau steam ejectors diperlukan untuk mencapai kondisi vakum.

De-aerator jenis bertekanan beroperasi dengan membiarkan steam menuju air

umpan melalui klep pengendali tekanan untuk mencapai tekanan operasi yang

dikehendaki, dan dengan suhu

minimum 105oC. Steam menaikan suhu air menyebabkan pelepasan gas O2 dan

CO2 yang dikeluarkan dari sistim. Jenis ini dapat mengurangi kadar oksigen

hingga 0,005 mg/liter.

- De-aerasi kimiawi

Sementara deaerators mekanis yang paling efisien menurunkan oksigen

hingga ke tingkat yang sangat rendah (0,005 mg/liter), namun jumlah oksigen

yang sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan bahaya korosi terhadap sistim.

Sebagai akibatnya, praktek pengoperasian yang baik memerlukan penghilangan

oksigen yang sangat sedikit tersebut dengan bahan kimia pereaksi oksigen seperti

sodium sulfit atau hidrasin. Sodium sulfit akan bereaksi dengan oksigen

membentuk sodium sulfat yang akan meningkatkan TDS dalam air boiler dan

meningkatkan blowdown dan kualitas air make-up. Hydrasin bereaksi dengan

oksigen membentuk nitrogen dan air. Senyawa tersebut selalu digunakan dalam

boiler tekanan tinggi bila diperlukan air boiler dengan padatan yang rendah,

karena senyawa tersebut tidak meningkatkan TDS air boiler.

2. Pengolahan Secara Internal

Pengolahan air secara internal (internal water treatment) adalah proses

penambahan/penginjeksian satu atau beberapa bahan kimia (chemicals) ke dalam air

yang akan digunakan untuk proses maupun pendukung proses. Pengolahan air secara

internal merupakan proses yang esensial, terlepas dari kenyataan apakah air itu sudah

diolah sebelumnya. Oleh karena itu, pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak

16

dilakukan, sehingga air dapat langsung diolah dengan cara pengolahan internal saja.

Masalah-masalah umum yang membutuhkan pengolahan internal adalah :

- Masalah korosi

Macam-Macam Korosi diantaranya adalah:

a. Korosi oleh suhu tinggi

Pada suhu yang lebih tinggi, terutama diatas 950º F, uap dapat bereaksi

dengan besi (iron):

3 Fe + 4 H2O -- Fe3O4 + 4H2

iron steam Black Magnetic Hydrogen

oxide

Pada suhu sampai 950º F reaksi korosi ini lambat. Diatas suhu ini kecepatan

dipercepat, dan campuran Cr – Ni campuran KA2 dapat digunakan. Bahan-bahan ini

membentuk suatu lapisan oxida pelindung pada permukaan logam, dimana hal seperti

ini tak terjadi pada baja.

b. Korosi Karena Kelelahan

Dibawah keadaan yang baik untuk terjadinya korosi dan adanya tekanan,

logam dapat berkarat dalam bentuk lobang yang dalam dan runcing, yang akhirnya

berkembang memanjang seperti celah atau menjadi retak. Bila kejadian ini tidak

dihentikan, maka bagian yang diserang ini akhirnya menjadi lemah. Penelitian secara

mikroscopis menunjukkan bahwa kejadian itu terjadi dalam suatu cara yang

karakteristis bahwa retak yang dihasilkan adalah transcryslline, dan dalam bentuk

hampir garis lurus. Caustic Embrittlement.

Dengan macam air pengisi yang tertentu, bentuk retak yang khas dapat

kelihatan di dalam plat ketel uap, terutama pada klem paku keeling di bawah

permukaan air. Retak-retak ini adalah inter crystalline dan tidak mengikuti garis

tekanan maksimum.

17

Kejadian yang demikian ini disebut caustic embrittlemet. Keadaan seperti ini

terjadi dimana konsentrasi sodium hydroxide (NaOH) ada di dalam air ketel dimana

elemen-elemen lain tidak ada. Embrittlement dapat dicegah bila suatu perbandingan

yang tepat antara sodium sulfat dengan sodium carbonate dipertahankan di dalam air

pengisi.

- Masalah pembentukan kerak

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.

Beberapa jenis bahan kimia yang umum dipergunakan dalam Internal

treatment adalah sbb:

Fosfat (jenis ortho ataupun polyfosfat): bereaksi kesadahan calcium untuk

menetralisir kesadahan air dengan membentuk hydrat tricalcium fosfat yang

berbentuk lumpur dan dapat dibuang melalui blow down secara terus-menerus atau

secara berkala melalui bawah ketel.

18

Natural and synthetic dispersants (Dispersant): meningkatkan sifat dispersif Air

Boiler. Beberapa contoh Polymeric Dispersant adalah:

- polimer Alam : lignosulphonates, tannin

- Polimer sintetik : polyacrylates, maleat acrylate copolymer, maleat styrene

copolymer,dsb.

Sequestering agents (anti scale) seperti phoshate organic (phosphonates),

Polymaleic acid (PMA), Sulfonated co-polymer, dsb.

Oxygen scavengers (Pemakan Oksigen):seperti natrium sulfit, tannis, hidrazin,

hidroquinon / progallol berbasis derivatif, hydroxylamine derivatif, asam askorbat

derivatif, dll. Oxygen Scavengers ini, dikatalisasi ataupun tidak, akan mengurangi

kadar oksigen terlarut dalam feed-water. Beberapa jenis dari oxygen scavenger ini

juga berfungsi sebagai passivator untuk mem-passivasi permukaan logam seperti

Hydrazine, Hydroxylamine derivate,dll. Pilihan produk dan dosis yang diperlukan

akan tergantung pada jenis alat mekanis yang digunakan (Deaeator atau Heating

Tank)

Anti-foaming or anti-priming agents : campuran bahan aktif permukaan yang

mengubah tegangan permukaan cairan, menghilangkan busa dan mencegah

terbawa air halus partikel.

2.3 Parameter Analisis Air Pada Air Umpan Boiler

1. pH

Kata pH adalah singkatan dari "pondus Hydrogenium". Hal ini secara harfiah

berarti berat hydrogen. pH adalah indikasi untuk jumlah ion hydrogen di air yang

terdiri dari ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-). pH tidak memiliki unit,

melainkan hanya dinyatakan sebagai sebuah nomor. Ketika sebuah larutan yang

netral, jumlah ion hidrogen sama dengan jumlah ion hidroksida. Ketika jumlah ion

hidrogen yang lebih tinggi, larutannya adalah asam. Ketika jumlah ion hidroksida

lebih tinggi, Larutannya adalah basa.

19

Harga pH pada air umpan boiler dan air pendingin penting untuk diperhatikan

untuk mencegah terjadinya korosi. Terdapat hubungan antara pH dan laju terjadinya

korosi pada bahan konstruksi dari loga mild steel yang menunjukan adanya

kecenderubgan menurunnya korosi dengan naiknya harga pH. Namun pada bahan

konstruksi dari logam Cu terjadi sebaliknya, yaitu kecenderungan laju korosi menaik

dengan menaiknya harga pH di atas pH 9.

Berkaitan dengan pH adalah asiditas (keasaman), merupakan ukuran yang

menentukan jumlah basa kuat yang diperlukan untuk mengganti kation di dalam air.

Asiditas disebabkan oleh kehadiran ion H+ yang terdesosiasi dari anion

dan sebagian asam-asam organic. Nilai pH air dalam kondisi ini biasanya lebih besar

dari 4,5. Dalam air tercemar, kehadiran asam kuat akan menyebabkan pH air bisa

lebih kecil dari 4,5. Dalam kondisi ini, dikatakan air mengandung asam mineral

bebas.

PH merupakan indikasi untuk keasaman suatu zat. Hal ini ditentukan oleh

jumlah ion hidrogen bebas (H+) dalam suatu zat. Keasaman adalah salah satu hal yang

paling penting dari sifat-sifat air. Air adalah pelarut untuk hampir semua ion. pH

berfungsi sebagai indikator yang membandingkan beberapa ion yang paling larut

dalam air. Hasil pengukuran pH ditentukan oleh pertimbangan antara jumlah ion H+

dan jumlah ion hidroksida (OH-).Larutan akan memiliki pH sekitar 7, ketika jumlah

ion H+ sama dengan jumlah OH- ion, sehingga air netral.

pH adalah faktor logaritmik, ketika sebuah larutan menjadi sepuluhkali lebih

asam, pH akan jatuh oleh satu unit.. Ketika sebuah larutan menjadi seratus kali lebih

asam, pH akan jatuh oleh dua unit. Semakin jauh pH terletak di atas atau di bawah 7,

bisa disebut dengan pH alkalinitas.

Tingkat kadar pH air umpan boiler yang benar harus diterapkan untuk

mencegah terjadinya korosi. Umumnya, kadar pH berkisar antara 7-9. Bila pH

berada di luar batas rekomendasi maka untuk mengontrolnya dibutuhkan beberapa

tahap, yaitu :

a. Bila pH rendah ditambah dosis alkali booster

20

b. Bila pH tinggi hentikan pemakaian alkali booster dan lakukan blowdown.

2. Konduktivitas

Daya hantar listrik adalah kemampuan dari larutan untuk menghantarkan arus

listrik yang dinyatakan dalam µmhos/cm atau µsiemens/cm (1µmhos/cm =

µsiemens/cm). kemampuan ini desibabkan oleh kehadiran senyawa terlarut yang

terdisosiasi menjadi kation dan anion. Pengukuran DHL dilakukan dengan alat

konduktometer. Air murni bukan merupakan konduktir atau penghantar listrik yang

baik.

Air hasil destilasi yang berkesetimbangan dengan gas CO2 di atmosfir

mempunyai nilai konduktivitas atau daya hantar listrik sekitar 70.10-6 Ω-1.m-1

(µnho/m). untuk keperluan yang sangat khusus seperti air pembilasan (rising) industri

semikonduktor diperlukan air dengan nilai daya hantar listrik yang rendah, sekitar

5,5.10-6 Ω-1m-1 (µmho/m). Dalam larutan encer (TDS < 1000mg/l dan

konduktivitas < 2000 µmho/cm) nilai TDS = 0,5 konduktivitas, sedangkan semakin

tinggi konsentrasi TDS nilai perbandingan ini akan semakin besra. Jika nilai TDS

atau konduktivtitas meningkat maka nilai korosifitas air akan lebih besar. Harga daya

hantar listrik dari umpan air boiler deperhatikan untuk mencegah terjadinya endapan

kerak pada bagian permukaan perpindahan panas dan juga untuk menjaga kemurnian

steam yang terbentuk. 3 Alkalinitas Alkalinitas didefinisikan sebagai jumlah anion

dalam air yang akan bereaksi untuk menetralkan ion H, merupakan suatu ukuran

kemampuan air menetralisasi asam. Parameter yang tergolong alkalinitas: - CO2-,

HCO3-, H2BO3

-, HS-, CO2 - OH-, HSiO3-, H2PO4-, NH3. Parameter yang sering

diperhatikan sebagai alkalinitas adalah bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO2-), dan

hidroksida (OH-) dan kadang-kadang juga ion silikat dan phospat, dan lainnya

sehingga alkalinitas bikarbonat dan alkalinitas hidroksida. Penamaan lain dari

alkalinitas berdasarkan metoda uji terhadap harga alkalinitas adalah alkalinitas-P

phenolphthalein dan alkalinitas-M Methyl orange. Harga alkalinitas tinggi tidak

dikehendakiuntuk air umpan boiler karena dapat menimbulkan pembusaan yang dapat

21

mengakibatkan terjadinya carry-over, dapat menimbulkan perapuhan konstruksi

boiler dan korosi.

Penurunan harga alkalinitas pada air umpan boiler disamping dapat untuk

meminimkan pembentukan CO2 juga dapat mengurangi biaya pengolahan secara

kimia. Gas CO2 yang terlarut dalam air juga berasal dari transfer CO2 dari udara dan

respirasi mikroorganisme. Gas CO2 ini akan melarutkan mineral magnesium dan

kalsium dalam bentuk CaCO3 atau MgCO3, dan mengasilkan komponen hardness dan

alkalinitas menurut reaksi:

H2O + CO2 + MgCO3 Mg(HCO3)2 ≈ Mg2+ + 2(HCO3-) H2O + CO2 + CaCO3

Mg(HCO3)2 ≈ Mg2+ + 2(HCO3-)

Air baku yang tercemar mempunyai nilai alkalinitas yang berasal dari

bikarnonat. Dalam kondisi ini, nilai pH air tidak melebihi 8,3. jika dalam air baku

terkandung ion karbonat nilai pH air bisa melebihi nilai 8,3. Pengukuran alkalinitas

dilakukan dengan titrasi dengan asam. Jika digunakan H2SO4 0,02 N sebagai titran,

maka a ml asam dapat menetralisir 1 mg alkalinitas sebagai CaCO3.

Konversi karbonat menjadi bikarbonat pada prinsipnya sempurna pada pH

8,3. Tetapi karena bikarbonat juga merupakan spesi alkalinitas sehingga masih

dibutuhkan sejumlah asam yang sama untuk menyempurnakan netralisasi. Dengan

demikian netralisasi CO3- pada pH 8,3 hanya setengahnya. Konversi OH- menjadi air

berlangsung sempurna pada pH 8,3 sehingga semua OH¬ dan setengah CO3- ikut

terukur pada pH 8,3. Pada pH 4,5 semua bikarbonat telah terkonversi menjadi asam

karbonat, termasuk bikarbonat hasil netralisasi karbonat. Sehingga jumlah asam yang

diperlukan u untuk menitrasi contoh air sampai pH 4,5 eqivalen dengan alkalinitas

total dalam air.

P-Alkalinitas adalah nilai alkalinitas yang ditunjukan oleh jumlah asam yang

diperlukan untuk mencapai pH air contoh menjadi 8,3 sedangkan M-alkalinitas

adalah nilai alkalinitas yang ditunjukan o;eh jumlah asam yang diperlukan untuk

mencapai pH air contoh dari 8,3 menjadi 4,5.

22

Nilai konduktivitas merupakan ukuran terhadap konsentrasi total elektrolit di

dalam air.Kandungan elektrolit yang pada prinsipnya merupakan garam-garam yang

terlarut dalam air, berkaitandengan kemampuan air di dalam menghantarkan arus

listrik. Penentuan konduktivitas dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

Alat yang digunakan adalah konduktometer yang sebelumnya telah dikalibrasi

dengan larutan KCl 0,1 M, dimana temperaturnya dianggap 25oC.

Konduktivitas dari larutan KCl 12,88 mS/cm.

Sampel air yang akan dianalisa dimasukkan dalam gelas kimia lalu diukur

konduktivitasnya dengan cara mencelupkan elektroda kaca ke dalam sample

tersebut dengan memijit tombol "cond" nilai konduktivitas akan segera

muncul.

3. Kesadahan

Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air,

umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air

sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi,

sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. Selain ion kalsium

dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun

garam-garam bikarbonat dan sulfat. Untuk air umpan boiler, kesadahan harus dijaga

kurang dari 80 mg/lt CaCO3 agar tidak menyebabkan korosi.

Metode paling sederhana untuk menentukan kesadahan air adalah

dengan sabun. Dalam air lunak, sabun akan menghasilkan busa yang banyak. Pada air

sadah, sabun tidak akan menghasilkan busa atau menghasilkan sedikit sekali busa.

Cara yang lebih kompleks adalah melalui titrasi. Kesadahan air total dinyatakan

dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari CaCO3.

Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan

beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkanpengendapan mineral, yang

menyumbat saluran pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun

di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk

23

gumpalan scum yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahan air yang

digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Untuk menghilangkan

kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia, ataupun dengan

menggunakan resin penukar ion. Air sadah digolongkan menjadi dua jenis,

berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah

sementara dan air sadah tetap.

4. Turbidity

Kekeruhan dapat didefinisikan sebagai sifat optic dari suatu larutan yang

menyebabkan cahaya yang melaluinya terabsorbsi atau terbiaskan. Nilai kekeruhan

bisa menunjukan tingkat atau kadar padatan tersuspensi didalam air. Cara

menentukan kekeruhan adalah sebagai berikut :

Kekeruhan diukur dengan alat yang dinamakan turbiditimeter dengan satuan

NTU (Net Turbidity Unit).

Sebelum digunakan alat dikalbrasi dengan larutan yang mempunyai kekeruhan

25 NTU. Skala diputar sampai layar menunjukkan 25 NTU.

Sample dimasukkan ke dalam botol sample ditutup, dimasukkan ke dalam alat

ukur, nilainya akan terlihat dalam layar.

5. TSS (Total Suspended Solid)

Padatan tersuspensi dalam jumlah besar didalam air umpan boiler tidak

dikehendaki karena dapat menyebabkan terjadinya endapan di dalam boiler dan

membentuk kerak. Padatan tersuspensi pada umumnya mengandung Lumpur, humus,

buangan industri dan lainnya. Sumber dari padatan tersuspensi berasal dari:

Padatan anorganik : lempung, kerikil, da padatan buangan industri

Padatan organic : serat tumbuhan, mikroba, sisa buangan domestik dan industr

cairan tak larut seperti lemak dan minyak

Pengukuran padatan tersuspensi dilakukan secara gravimetrik dengan satuan

ppm. Ukuran diameter dari padatan tersuspensi antara 1-100 µm. parameter padatan

24

tersuspensi biasanya digunakan dalam pembahasan kualitas air limbah. Padatan

tersuspensi memberikan sifat keruh terhadap air.

2.4 Spesifikasi Air Umpan Boiler

Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan.

Dua sumber air umpan adalah:

1. Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses

2. Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar

ruang boiler dan plant proses.

Persyaratan air pengisi boiler pada dasarnya ditentukan oleh tipe boiler dan

tekanan kerjanya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penangan air umpan

boiler, air tersebut harus mempunyai syarat-syarat sebagai berikut:

1. Air tidak boleh membentuk kerak / endapan yang membahayakan

Kerak / deposit pada air umpan disebabkan oleh terbentuknya sendapan dari

air, langsung pada permukaan perpindahan panas atau oleh suspensi air yang

menempel pada permukaan logam menjadi keras atau lengket. Pembentukan kerak

menyebabkan kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam

karbonat dan silikat.

2. Air bebas dari zat-zat yang dapat menyebabkan korosi.

Korosi adalah kerusakan – kerusakan yang timbul pada logam yang

disebabkan karena terjadinya reaksi kimia antara permukaan logam dengan media

sekelilingnya.

Korosi di dalam peralatan air pengisi dapat diterangkan dengan theory

electrochemical. Hal ke-2 yang mempercepat terjadinya korosi di dalam ketel uap

terutama:

1) Oxygen yang terlarut

25

2) Asam-asam

3) Endapan yang dipermukaan, terutama yang mempunyai sifat electronegative

terhadap baja.

4) Gabungan logam yang tak disukai, seperti tembaga dan baja.

5) Adanya electrolytes, seperti larutan garam-garan kuat.

Ada 4 cara yang umum digunakan untuk mencegah korosi, ialah:

- Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air pengisi, terutama

oxygen dan carbon dioxide yang terlarut dalam air. Hal ini dapat diatasi

dengan proses aerasi.

- Penetralan asam-asam dan mempertahankan alkalinity yang

diinginkan dan pH di dalam air pengisi serta air ketel.

- Pembersihan mesin secara berkala.

- Meniadakan konsentrasi garam yang berlebihan.

3. Air tidak boleh mengakibatkan terjadinya carry over.

Carry over yang besar dihasilkan dari priming dan foaming. Faoming dapat

digambarkan sebagai pembentukan sejumlah buih di dalam ketel, yang disebabkan

oleh kesalahan gelembung-gelembung uap untuk bersatu dan pecah. Hal ini disertai

oleh kenaikan kandungan uap air yang agak banyak di dalam uap yang dikeluarkan

oleh ketel.

Priming adalah ditandai oleh sejumlah besar air yang keluar dari ketel

bersama-sama dengan uap, umumnya dalam letupan-letupan yang tidak continue

(intermittent) yang membahayakan pipa-pipa uap, turbine dan mesin-mesin. Hal ini

dapat terjadi secara bersama-sama dngan foaming.

Permukaan air ketel yang tinggi membantu terjadinya priming. Foaming dan

priming umumnya disebabkan oleh konsentrasi bahan-bahan padat yang terlarut dan

bahan-bahan padat yang mengendap tinggi, mungkin diiringi adanya minyak dan

sabun di dalam air, dan mendadak kapasitas di dalam ketel berubah. Keadaan ini

26

dapat dicegah dengan mereduksi konsentrasi air ketel dengan blowdown,

menghilangkan sumber-sumber kontaminasi sumber air pengisi, pembersihan ketel

secara berkala dan pengaturan batas permukaan air.

Untuk menghilangkan gangguan-gangguan ini, penting untuk menyelidiki

setiap air yang akan digunakan sebagai pengisi ketel dan menentukan setiap sifat dari

air dan menentukan cara terbaik untuk pengolahannya.

Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan

dalam tabel di bawah ini :

Persyaratan kualitas air boiler menurut American Boiler Manufacturer’s Assosiation (ABMA) dan ASME pada tabel berikut.

Tabel 2.1. Persyaratan Kualitas Air Boiler (ABMA)

Tekanan(psig)

TotalSolids(ppm)

Totalalkalinitas

(ppm)

Suspendedsolid(ppm)

Silica(ppm)

KonduktivitasMicro.ohm/cm

0– 300 3.500 700 300 150 7.000

301– 450 3.000 600 250 90 6.000

451– 600 2.500 500 150 40 5.000

601– 750 2.000 400 100 30 4.000

751– 900 1.500 300 60 20 3.000

901– 1.000 1.250 250 40 8 2.000

1.001–1.500 1.000 200 21 2 150

Sumber:PullmanKellogs(1980)

Air kondensat biasanya dikembalikan lagi ke tangki umpan untuk menghemat pemakaian air,tetapi kualitas air kondensat tersebut harus memenuhi persyaratan seperti tabel berikut.

27

Tabel 2.2 Persyaratan Air Kondensat

No. Parameter Satuan Nilai

1 Konduktivitas mg/l 10

2 Total Dissolved Solid mg/l 5

3 Total solid Suspended solid mg/l 0.5

4 Total Silika mg/l 0.05

5 Total Besi mg/l 0.1

6 Total Copper mg/l 0.02

7 C02 mg/l 1

8 Chloride mg/l 0.01

9 Organic mg/l 0.01

Sumber :PullmanKellogs(1980)

Tabel 2.3 Konsentrasi Air Boiler

Tekanan Steam pada Boiler (ata) Konsentrasi Air Boiler Maksimum (ppm)

0-20 3500

20-30 3000

30-40 2500

40-50 2000

50-60 1500

60-70 1250

70-100 1000

28

Rekomendasi untuk Boiler dan Kualitas Air Umpan

Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitas air umpan yang tidak diolah, proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum,semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitas terhadap kotoran.

Tabel 2.4. Rekomendasi batas air umpan (IS10392, 1982)

REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN (IS 10392, 1982)

FaktorHingga 20 kg/cm2 21-39 kg/cm2 40-59 kg/cm2

Total besi (maks.) ppm 0,05 0,02 0,01

Total tembaga (maks.) ppm 0,01 0,01 0,01

Total silika (maks.) ppm 1 0,3 0,1

Oksigen (maks.) ppm 0,02 0,02 0,01

Residu hidrasin ppm - - -0,06

pH pada 250C 8,8-9,2 8,8-9,2 8,2-9,2

Kesadahan, ppm 1 0,5 -

29

REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN (IS 10392, 1982)

FaktorHingga 20 kg/cm2

21-39 kg/cm2 40-59 kg/cm2

TDS, ppm 3000-3500 1500-2500 500-1500

Total padatan besi terlarut ppm 500 200 150

Konduktivitas listrik spesifik pada 250C (mho) 1000 400 300

Residu fosfat ppm 20-40 20-40 15-25

pH pada 250C 10-10,5 10-10,5 9,8-10,2

Silika (maks.) ppm 25 15 10

2.5 Sistem Demineralizer Water Plant di PT Pupuk Sriwidjaja

Demin plant adalah unit pengolahan air bersih untuk mendapatkan air yang

bebas mineral, baik ion positif maupun negatif. Karena air yang akan digunakan

sebagai make up boiler harus bebas dari mineral yang bertujuan untuk menghindari

deposit/kerak, korosi logam/metal dan carry over. Kation - kation dan anion-anion

yang sering ditemui adalah :

Kation = calsium, magnesium, sodium, potassium, besi, mangan

Anion = bikarbonat, karbonat, sulfat, klorida, nitrat, silikat

30

Gambar 5. Blok Diagram Demin Plant di PT Pupuk Sriwijaya

Adapun langkah pengolahan dimulai dari pemompaan air yang berasal dari

filter water tank dengan tekanan lebih kurang 8,0 kg/cm2, selanjutnya dilakukan

tahapan proses sebagai berikut :

1. Carbon Filter (4205 U-A/B/C/D)

Peranan Carbon Filter di samping untuk penyaringan kotoran yang

terikut di filtered water tank , juga berperan untuk mengurangi zat anorganik,

seperti ion nitrit/nitrat, chlorine. Karbon filter berjumlah 4 buah, yang

dioperasikan secara kontinyu, dan yang lainnya dibersihkan dengan back

wash atau steaming secara bergantian / periodik. Kontrol kualitas air carbon

filter dilakukan satu minggu sekali, di samping itu dilakukan control

seharian dengan parameter pH dan Cl2 residual.

2. Cation Exchanger 4404 (U-A/B/C)

Tujuan dari cation exchanger adalah untuk mengikat ion-ion positif

dengan kation resin. Disini ion positif ditukar dengan ion H+ dari resin duolite

C-225 dengan rumus kimai H2Z.

31

Contoh reaksinya :

MgCO3 + H2Z MgZ + H2O + CO2

Dan sebagai pengaktif kembali bila ion telah jenuh dilakukan

regenerasi dengan asam sulfat. Persamaan reaksinya sebagai berikut :

H2SO4+ MgZ H2Z + MgSO4

3. Anion Exchanger (4405 U-A/B/C )

Tujuan dari Anion Exchanger adalah untuk menghilangkan ion-ion

negatif. Air dari cation exchanger masuk ke bagian atas anion exchanger

yang berisi resin duolite A-113D dengan rumus kimia ZOH. Contoh reaksi

pengikat anion pada resin :

SO42-+ (ZOH)n Z2SO4 + 2 OH-

Cl- + (ZOH)n ZCl + OH-

Dan sebagai pengaktif kembali bila sudah jenuh dilakukan regenerasi

dengan caustik soda. Persamaan reaksinya sebagai berikut :

Z2SO4+ 2 NaOH 2 ZOH + Na2SO4

4. Mixed Bed Exchanger (4006 U-A/B)

Merupakan proses lebih lanjut dari cation anion exchanger sehingga

didapat Demin yang lunak. Proses yang terjadi pada mixed bed

exchanger sama seperti pada kation dan anion exchanger. Dalam mixed bed

exchanger terdapat resin kation dan anion yang berfungsi untuk

menyempurnakan penghilangan ion-ion tersisa. Selama proses, resin kation

dan anion bercampur menjadi satu. Setelah mengalami kejenuhan, maka perlu

dilakukan regenerasi dengan back wash untuk menghilangkan kotoran-

kotoran yang terdapat di dalamnya.

32

Kemudian pada saat iddle (didiamkan) secara alami, resin kation akan

tersususn di bagian bawah karena ukurannya lebih besar dari pada resin anion.

Baru kemudian diinjeksikan sulfat di bagian atas dan caustic di bagian bawah.

Analisa kualitas demin water dilakukan 6 kali sehari dengan parameter SiO2

max 0,05 ppm dan 0,1 ppm TDS (total dissolved solid), kemudian ditampung

di demin water storage untuk didistribusikan lebih lanjut.

5. Demineralized Tank 4001 F (1800 M3 )

Merupakan tanki penampung hasil proses demineralisasi yang

selanjutnya dengan bantuan pompa digunakan sebagai make up di

WHB, Package Boiler, deaerator, ammonia plant dan sebagai proses di urea.

Kapasitas seluruh PUSRI untuk memproduksi demin water sebagai berikut :

PUSRI II = 120 ton/jam

PUSRI III = 180 ton/jam

PUSRI IV = 180 ton/jam

PUSRI IB = 250 ton/jam

33

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Air umpan boiler merupakan hasil dari proses Demineralisasi Air berupa air

yang sudah tidak mengandung mineral-mineral lagi.

2. Demineralisasi Air adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion

mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange.

3. Pengolahan Air umpan boiler terdiri dari 2 pengolahan yaitu pengolahan

eksternal dan internal. Pengolahan eksternal yaitu Pertukaran ion, De-aerasi

(mekanis dan kimia). Pengolahan air secara internal (internal water

treatment) adalah proses penambahan/penginjeksian satu atau beberapa

bahan kimia (chemicals) ke dalam air yang akan digunakan untuk proses

maupun pendukung proses.

4. Paramater yang harus diperhatikan pada saat Analisis Air Pada Air Umpan

Boiler antara lain PH, Konduktivitas, Kesadahan, Turbidity dan TSS (Total

Suspended Solid).

5. Operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat tahap, yaitu tahap

layanan (service), tahap pencucian balik (backwash), tahap regenerasi, dan

tahap pembilasan.

34

LAMPIRAN

1. Apakah maksud dari pembentukan scale? Dan Bagaimana pencegahan korosi

pada pengolahan air umpan boiler? (Lia Fitri Fujiarsi)

Jawab:

Scale adalah kerak pada air umpan disebabkan oleh terbentuknya endapan

dari air, langsung pada permukaan perpindahan panas atau oleh suspensi air

yang menempel pada permukaan logam menjadi keras atau lengket.

Pembentukan kerak menyebabkan kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya

berupa garam-garam karbonat dan silikat.

Ada 4 cara yang umum digunakan untuk mencegah korosi, ialah:

Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air pengisi, terutama oxygen

dan carbon dioxide yang terlarut dalam air. Hal ini dapat diatasi dengan

proses aerasi.

Penetralan asam-asam dan mempertahankan alkalinity yang diinginkan dan

pH di dalam air pengisi serta air ketel.

Pembersihan mesin secara berkala.

Meniadakan konsentrasi garam yang berlebihan.

2. Dalam pengolahan umpan air boiler pada kenapa pada unit Ion Exchanger di

Ultilitas air terlebih dahulu melewati Cation bukan melewati Anion? Adakah

pengaruh laju alir terhadap Ion Exchanger? (Nini Nadila)

Jawab:

Dalam operasinya peletakan cation maupun anion tidak berpengaruh dalam

menghasilkan air yang bebas mineral (air demind) dikarenakan pada akhir

operasi sebelum ke penampungan terdapat alat mix bed yaitu alat yang

brfungsi menghilangkan ion cation dan ion anion yang lolos pada cation dan

anion.

35

Laju alir sangat berpengaruh karena jika laju alir terlalu cepat atau terlalu

lambat maka pertukaran ion dalam kolom tidak bertukar dengan baik sehingga

akan mengurangi efisiensi dari kolom ion exchanger.

3. Bagaiman kondisi air umpan setelah dilakukan pelunakan? (Hasni Kesuma

Ratih)

Jawab:

Proses pelunakan bertujuan untuk menurunkan nilai kesadahan Ca2+ dan Mg2+

dan mengurangi konsentrasi gas-gas terlarut terutama gas O2. Proses

pelunakan yang sering digunakan dalam penyedian air umpan boiler adalah

proses pertukaran kation non hardness dari unggun resin penukar ion. Unggun

resin merupakan sebuah kolom yang diisi oleh resin penukar ion.

Proses pelunakan air dengan resin penukar ion ini lebih efisien dan praktis

dibandingkan dengan proses pelunakan menggunakan pengendapan kimia

karena tidak menghasilkan lumpur, peralatan sederhana dan mudah

dioperasikan.

36