Oleh: sonjaya45 | 8 Maret 2010

Ketel uap, air pengisi ketel uap

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

DISUSUN OLEH:

IR. SOERIPTO M.

 

 

 

 

 

KEPALA PUSAT HIPERKES DEPARTEMEN TENAGA KERJA

JL. JEND. A. YANI NO 69-70

JAKARTA

 

 

 

AIR PENGISI KETEL UAP DAN PENGOLAHANNYA

(Ir. Soeripto M.)

 

I. SUSUNAN AIR PENGISI

  1. Kotoran di dalam air pengisi

    1. Air alam yang digunakan untuk pengisian ketel uap umumnya mengandung bahan-bahan padat dan gas-gas terlarut yang dapat membantu:

    1. Terjadinya pembentukan kerak di dalam ketel
    2. Terjadinya pembentukan buih dan percikan
    3. Menyebabkan korosi
    4. Caustic embrittlement

    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 laut dan air sumber yang lain, oleh karena kandungan bahan padat sangat tinggi, maka kurang baik untuk digunakan sebagai air pengisi ketel. Demikian pula air hujan menjadi kotor pada waktu jatuh melalui atmosphere, dan selalu mengandung gas-gas terlarut termasuk oxygen dan carbon dioxide. Carbon dioxide membentuk suatu asam lemah yang dapat menambah daya larut bahan lain di dalam air. Jadi dengan adanya asam carbonat ini dapat melarutkan sejumlah bahan dalam jumlah agak banyak seperti calcium dan magnesium yang ada di dalam tanah.

  2. Jenis kotoran

    Tabel I adalah sebagaian dari daftar kotoran yang ada di dalam air pengisi ketel uap pengaruhnya terhadap ketel uap dan cara-cara pengolahan yang umumnya digunakan. Keadaan bahan-bahan yang larut seperti dalam daftar table I untuk menunjukkan jumlah bahan yang mungkin ada di dalam air, dimana bahan-bahan tersebut dapat diharapkan untuk mengendap pada saat ketel uap sedang dalam keadaan bekerja. Kenaikan temperature makin menaikkan daya larut dari beberapa bahan padat dan endapan lainnya.

    Tanpa mengingat apakah kelarutan bahan itu naik atau turun dengan temperature, kadar bahan padat di dalam air ketel naik oleh karena penguapan yang terus menerus. Yang paling penting adalah kemungkinan akibat yang dapat ditimbulkan oleh bahan-bahan tersebut terhadap ketel uap. Kotoran-kotoran secara kasar dapat diklasifir sebagai berikut:

    1. Gas-gas yang terlarut: dibedakan atas gas-gas inert dan gas-gas yang menyebabkan korosive. Gas-gas inert adalah nitrogen dan hydrocarbon. Gas-gas yang menyebabkan korosive adalah: oxygen, carbon dioxide dan hydrogen sulfide.
    2. Bahan-bahan padat yang terlarut dibedakan sebagai berikut:
      1. Bahan-bahan padat yang hanya larut sedikit, kebanyakan garam-garam senyawa calcium dan magnesium. Juga minyak dan silica.
      2. Bahan-bahan padat yang mudah larut termasuk semua garam dapur (NaCl), natrium sulfat, natrium carbonat, natrium nitrat dan natrium silicat. Juga natrium hydroxide, natrium phosphate, asam-asam dan senyawa-senyawa organik tertentu.
    3. Bahan-bahan padat yang mengendap termasuk tanah liat dan lumpur-lumpur, benda-benda organik dan anorganik: pada umumnya terdapat pada sungai-sungai dan air yang mengalir; dan semua bahan yang tidak terlarut.
    4. Larutan-larutan yang tak terlarut, seperti minyak gemuk, sabun dan lain sebagainya, mempunyai suatu pengaruh yang merusakkan pada air ketel uap.

    C. Specifikasi air ketel dan air pengisi

    Air pengisi:

  • Oxygen terlarut: lebih baik 0 dan tidak lebih dari 0,05 cc/L untuk ketel uap; dimana digunakan economizer dengan pipa-pipa baja.
  • PH tidak kurang dari 7; kebasan yang berlebihan dari yang dibutuhkan untuk pengolahan atau perlindungan terhadap pipa-pipa pengisi atau asam nitrat, harus dibuat seminimum mungkin.
  • Kesadahan: lebih baik bila 0, tidak lebih dari 26 ppm yang dinyatakan dalam calcium carbonat.
  • Chloride: diinginkan yang serendah mungkin. Bila digunakan untuk condenser tidak boleh lebih dari 6 ppm dalam bentuk chlorine.
  • Minyak harus tidak ada
  • Jumlah bahan padat harus dibuat menjadi seminimum mungkin
  • Jumlah bahan-bahan padat yang mengendap harus tidak ada
  • Bahan-bahan organik tidak lebih dari 5 ppm

Air ketel:

  • Natrium phosphate. Dengan sisa kesadahan dibuat menjadi 50-100 ppm dinyatakan sebagai natrium phosphate.
  • Kebasaan (alkalinitas) : antara 100-250 ppm tergantung pada silicat yang juga ada. Kebasaan (alkalinitas) yang lebih tinggi adalah dikehendaki bila kadar silicate 100-200 ppm
  • Chlorida: tidak lebih dari 500 ppm dinyatakan dalam chlorine. Diinginkan serendah mungkin.
  • Ph tidak kurang dari 10,5, diinginkan 11,0.
  • Minyak tidak ada
  • Jumlah bahan padat tidak lebih dari 1700 ppm

 

II. PENGOLAHAN AIR PENGISI KETEL UAP

  • Sebab-sebab pembentukan sisik

    Endapan-endapan sisik yang keras dan kerak-kerak yang lebih lunak dihasilkan dari adanya atau terbentuk oleh bahan-bahan padat yang tak terlarut dalam air pengisi dan air ketel.

    Bahan-bahan padat yang sedikit terlarut, bila (dinetralkan) dengan bahan-bahan kimia pelunak air, atau dipanaskan dan dipekatkan di dalam air ketel uap, maka menjadi makin kecil daya terlarunya dan mengendap.

    Kebanyakan calcium sulfat dan silica tidak disukai karena mempunyai suatu kecenderungan yang kuat untuk mengkristal dan mengendap, membentuk sisik yang keras yang sukar dihilangkan. Keduanya dapat menyerupai seperti suatu cement terhadap bahan-bahan lain yang tidak terlarut dan mempercepat pembentukan suatu sisik yang keras, yang oleh karena mempunyai penghantar panas yang kecil akan menyebabkan kebutuhan panas yang berlebihan dan merusak pipa-pipa ketel uap.

    Calcium sulfat yang sedikit lebih mudah larut dari pada silica cenderung untuk membentuk kerak pada pipa-pipa yang paling panas. Calcium carbonat adalah lebih mungkin untuk mengendap di dalam ketel uap dari pada dalam pipa-pipa, endapannya cenderung lebih banyak terjadi di dalam bagian ketel uap yang lebih dingin.

    Dengan pemanasan dari luar terhadap air pengisi yang mengandung calcium bicarbonate. Calcium carbonat yang tidak mudah terlarut sering terbentuk dan mengendap di dalam pemanas (heater) dan pipa-pipa.

    Calcium phosphate cenderung untuk mengendap di dalam pipa-pipa bila natrium phosphate digunakan sebagai bahan pengolah. Tannates telah digunakan untuk mencegah terjadinya pengendapan senyawa-senyawa calcium di dalam sistem pengisian. Pada umumnya calcium phospahate tidak memberi gangguan yang serius didalam ketel uap, tetapi dinasehatkan untuk mengadakan pembersihan secara berkala.

  • Penggumpalan, pengendapan dan penyaringan: dapat dikerjakan sendiri-sendiri atau bersama-sama dengan soda abu atau lain pengolahan. Pengambilan bahan-bahan padat yang mengendap adalah bagian yang penting dari sistem pengolahan. Penggumpalan dan pengendapan dilakukan dalam suatu kolam besa atau di dalam tangki, tergantung dari kwalitet air yang digunakan.

    Bahan penggumpal pada umumnya adalah iron sulfate (copperas) alumunium sulfate, natrium aluminate dan kapur (lime). Penyaringan untuk air dingin pada umumnya dilakukan dengan sistem gravitasi atau saringan pasir dengan cara penekanan. Untuk penyaringan air panas, bahan-bahan yang hanya dapat terlarut sedikit seperti calcite atau magnetite harus digunakan untuk menghilangkan pembentukan calcium silicate, yang dapat menghasilkan sisik tebal dan keras. Penyaring pasir umumnya direncanakan untuk suatu kapasitias 2-4 gal.air/min/sq ft luas penampang.

     

     

  • Pengolahan air dengan air kapur dan soda abu

    Pengolahan dengan cara ini dipakai dalam beberapa jalan, dengan perbedaan dari pada design peralatannya. Perbedaan pokok adalah:

    • Dalam suhu air
    • Cara operasi (continue atau intermittent)
    • Dengan cara pemakaian dan pengadukan bahan-bahan kimia

    1. Peralatan untuk proses panas umumnya terdiri dari tangki pencampur bahan kimia, alat pengatur bahan kimia (ialah alat yang dapat mengatur bahan kimia sesuai dengan aliran air), suatu pemanas untuk menghilangkan gas-gas terlarut dalam air yang ditempatkan di atas suatu tangki pereaksi dan pengendapan, dan sebuah penyaring untuk memisahkan bahan-bahan padat yang tidak mengendap. Proses yang dipakai umumnya continue. Air mengalir melalui pemanas masuk bagian atas dari tangki pereaksi dan pengendapan, dimana bahan-bahan kimia dialirkan masuk dan kemudian turun ke dalam tangki dimana bahan-bahan padat mengendap dan dikeluarkan. Kemudian air naik melalui pipa central dan dikeluarkan melalui sisi tangki tepat dibawah permukaan air. Air yang telah mengalami pengolahan ini akhirnya dialirkan melalui suatu filter tertutup atau filter dengan penekanan. Retention time air di dalam tangki paling tidak selama 1 jam.

    2. Peralatan untuk proses dingin hamper sama dengan peralatan untuk proses panas, hanya tanpa alat pemanas. Umumnya diinginkan waktu reaksi dan waktu pengendapan yang lebih lama dan beberapa tangki untuk pengolahan harus disediakan. Di dalam proses ini air diolah, diaduk, diendapkan dan akhirnya dikeluarkan melalui puncak tangki untuk disaring.

    Bahan kimia yang digunakan dalam pengolahan ini adalah satu coagulants atau lebih (iron sulfate, sodium aluminate), calcium hydroxide (air kapur), sodium carbonate(soda abu). Coagulants ditambahkan baik sebelum maupun sesudah air kapur (Ca (OH)2) dan soda abu (NaCO3), tergantung dari pada kecepatan menggumpal dari bahan-bahan yang mengendap. Iron sulfate dan alumunium sulfate keduanya menimbulkan keasaman bila ditambahkan ke dalam air tawae (netral), dan harus dikoreksi dengan bahan kimia yang alkalis.

    Sodium aluminate memberikan reaksi basa, disamping menggumpalkan bahan-bahan yang mengendap juga mempunyai sifat menawarkan air sama dengan sodium carbonat (soda abu).

    Calcium hydroxide (air kapur) bersama-sama dengan CO2 berlebihan dan bereaksi dengan calcium dan magnesium bicarbonate membentuk calcium carbonat dan magnesium hydroxide yang sukar larut. Juga bila sodium carbonat ada, sodium hydroxide terbentuk. Reaksi dari air kapur adalah sebagai berikut:

    2 Ca (OH)2 + Mg (HCO3)2 → 2 CaCO3 + Mg (OH)2 + H2O

    Ca (OH)2 + Ca (HCO3)2 → 2 CaCO3 + H20

    Ca (OH)2 + H2CO3     CaCO3 + H2O

    Ca (OH)2 + Na2CO3     CaCO3 + 2 NaOH

    Dasar penggunaan Sodium Carbonat (soda abu) untuk mereaksikan dengan calcium sulfate untuk mengurangi terbentuknya senyawa-senyawa yang biasanya membentuk sisik. Pengolahan juga effective dalam pengubahan bentuk senyawa garam yang bersifat asam menjadi garam netral.

    Magnesium hydroxide dan calcium carbonate banyak diendapkan di dalam pelunak. Dasar dan reaksinya sebagai berikut:

    CaSO4 + Na2CO3     Na2SO4 + CaCO3

    CaCl2 + Na2CO3 2 NaCl + CaCO3

    MgSO4 + Na2CO3 + Ca (OH)2 Mg (OH)2 + CaCO3 + Na2SO4

    MgCl2 + Na2CO3 + Ca (OH)2 Mg (OH)2 + CaCO3 + 2 NaCl

    CATATAN:

    Sodium hydroxide dapat diganti dengan sodium carbonate dan calcium hydroxide seperti persamaan reaksi yang terakhir.

    Jumlah dan macam bahan penggumpal (coagulants) yang ditambahkan diatur terutama atas dasar test penggumpalan.

    Penambahan air kapur (calsium hydroxide) dan sodium carbonat (soda abu) diatur atas dasar test analysa kimia dan control. Sesudah suatu analysa dari rawwater sempurna, secara theoritis jumlah kebutuhan air kapur dan soda abu dapat dihitung dari berat molekul air senyawa-senyawa yang bereaksi seperti yang ditunjukkan diatas.

    Kenyataan menunjukkan bahwa kelebihan bahan-bahan kimia untuk pengolahan masih diperlukan untuk direaksikan dengan kotoran, dan untuk itu kelebihan air kapur yang diperbolehkan adalah 5 –10%, sedang kelebihan soda abu yang diperlukan antara 1-2 %.

D. Internal water treatment

Pengolahan dengan sistem ini terutama terdiri dari cara-cara untuk mempertahankan konsentrasi bahan-bahan kimia di dalam air ketel. Bahan yang ditambahkan dan konsentrasi yang harus dipertahankan adalah berbeda-beda tergantung dari air alam yang dipergunakan sebagai air pengisi dan hasil operasi. Bahan-bahan yang umum dipergunakan untuk mencegah sisik adalah sodium carbonate, sodium phosphate dan sodium aluminate.

Sodium hydroxide, tannates dan ada kalanya dari bermacam-macam campuran yang dipersiapkan untuk ketel uap digunakan atau beberapa kebutuhan yang khusus.

1. Sodium carbonat: digunakan untuk menaikkan suatu kebasaan (alkalinitas) yang sesuai dan untuk mencegah pembentukan sisik calcium sulfate. Juga untuk menghambat pembentukan sisik silica. Dalam ketel sodium carbonat mengalami hydrolisa menjadi sodium hydroxide dan gas carbon dioxide, dan carbon dioxide keluar bersama-sama dengan uap. Besarnya reaksi ini terutama tergantung pada jumlah carbonat di dalam air pengisi, tetapi umumnya 70-90% sodium carbonat menjadi natrium hydroxide.

Percobaan menunjukkan bahwa pada keadaan yang baik 2-3 grains sodium carbonat di dalam air ketel akan mencegah sisik calcium sulfate.

2. Sodium phosphate: pada pokoknya digunakan untuk mengendapkan calcium (sebagai tri calcium phospahate) yang masuk dalam air pengisi.

Reaksi yang sama dapat terjadi dengan Mg (magnesium), tetapi dalam kenyataannya sifat alkalis yang cukup dapat mengendapkan Mg menjadi magnesium hydroxide.

Pada umumnya garam-garam sodium phosphate berbentuk sebagai tri sodium phosphate, disodium phosphate, monosodium phosphate dan sodium meta phosphate (NaPO3)x.

Monosodium phosphate yang hanya mempunyai sifat basa (alkalis) sedikit, digunakan bila air pengisi kelebihan basa atau bila calcium yang ada berupa calcium carbonate.

Jumlah total basa dan bahan-bahan padat di dalam ketel uap lebih mudah dikendalikan.

Reaksi yang semacam dari tri sodium phosphate adalah sebagai berikut:

Soluble impurity treating agent insoluble product soluble product

3 CaCO3 + 2 Na3PO4     Ca3 (PO4)2 + 3 Na2CO3

3 CaSO4 + 2 Na3PO4 Ca3 (PO4)2 + 3 Na2SO4

Demikian calcium phosphate terbentuk mempunyai kecenderungan yang besar untuk melekat pada pipa-pipa pengisi. Umumnya akan lebih aman untuk menambahkan phosphate langsung ke dalam ketel uap, atau dalam dosis yang berulang-ulang (tidak continue) sehingga endapan hanya sedikit yang terbentuk di luar dan masuk ke dalam ketel uap.

Bila air ketel dibuat cukup alkalis, maka garam-garam phospahate yang bersifat kurang alkalis (mono sodium phosphate) akan memberikan reaksi sama seperti di atas.

3 CaCO3 + 2 Na H2PO4 + 4 NaOH     Ca3 (PO4)2 + 3 Na2CO3 + 4 H2O

Hanya sejumlah kecil dari garam phosphate yang perlu dipertahankan di dalam air ketel untuk mencegah terjadinya sisik. Garam-garam phosphate dan sodium carbonat yang tak disukai tidak kehilangan efisiensinya oleh hydrolisa di dalam air ketel. Sama seperti juga dengan internal treatment yang lain, adalah penting bahwa ketel uap dan peralatan lain dalam air pengisi serta sistem penguapan harus diperiksa dan dibersihkan secara berkala.

3. Sodium Aluminate

Rumus umum adalah Na2A12O4 ; tetapi dalam bentuk larutan dapat mengandung Na dalam perbandingan yang lebih besar dari alumina.

Umumnya digunakan sebagai penggumpal external treatment, tetapi juga digunakan sebagai pengganti atau untuk membantu sodium carbonat dan sodium phosphate di dalam internal treatment.

Dan lagi hal ini cenderung untuk membuat endapan calcium dan magnesium kurang lekat dibanding jika mereka (garam 2 Ca dan Mg) mengendap sendiri.

Di dalam keadaan yang baik sodium aluminate akan mengurangi konsentrasi silica di dalam air ketel, dan membentuk garam calcium dan magnesium silicate, yang biasanya tidak melekat.

 

III. ION EXCHANGE SOFTENERS

Sodium Cycle exchanger

Suatu ion exchange softeners bekerja tanpa menimbulkan endapan tetapi mengganti ion-ion di dalam air dengan ion-ion yang umumnya lebih disukai dari ion-ion aslinya. Ion-ion pengganti (yang mula) disebut Zeolit.

Mereka terdapat di alam sebagai lapisan batu-batuan (deposit), dan sebagian dibuat secara synthetis.zeolit (di alam) adalah senyawa-senyawa alumina dan silica yang disebut aluminate silicate. Silicat ini mempunyai kelarutan yang rendah di dalam air dan mempunyai sifat yang disebut sebagai base exchange.

Sodium di dalam zeolite dapat diganti dengan ion logam lain yang bila terkena larutan garam dari logam tersebut.

Reaksi akan menjadi reversible (bolak balik) bila kadar ion sodium dinaikkan. Sehingga bila suatu larutan garam calcium dan magnesium dilakukan ke dalam suatu tabung (kolam) sodium zeolit, maka calcium dan magnesium akan mengganti sodium di dalam zeolit, dan air akan menjadi lunak (tawar) sampai sodium di dalam zeolit habis.

Zeolit yang sudah dipakai ini (dimana sodiumnya sudah habis) dapat diaktifkan kembali dengan menggunakan garam sodium (biasanya NaCl), dimana

 

 

 

sodium ion akan menggantikan tempat calcium ion dan Mg ion di dalam zeolit dan menjadi CaCl2 dan MgCl2.

Ca     bicarbonate bicarbonate, calcium

Atau chloride, Na Zeolite Sodium chloride, + atau    Zeolit

Mg atau sulfat atau magnesia

sulfat


Ca Ca

Atau     Zeolit + NaCl    Sodium zeolite + atau    chlorida

Mg    Mg

 

 

  • Kandungan Calcium dan Mg di dalam air lunak (tawar) umumnya sangat rendah dan ditunjukkan sebagai kesadahan sama dengan O. Derajat kesadahan yang tersisa (adalah) dipengaruhi oleh banyak factor dan bila diperiksa mungkin direduksi sampai rendah sekali. Dalam pengolahan biasanya, kesadahan yang tersisa kurang dari 3 atau 4 ppm.
  • Kesadahan yang dihilangkan oleh zeolite dari air tergantung banyak factor, seperti: macam zeolite, kecepatan aliran air, jumlah garam yang digunakan untuk mengaktifkan kembali dan kandungan bahan kimia di dalam air selama diolah.

Ada 2 macam zeolite yang dapat dipakai ialah zeolite alam dan zeolite synthetis. Zeolite alam adalah type yang non porous, umumnya mempunyai kapasitas yang lebih rendah untuk menghilangkan kesadahan. Kapasitasnya ditunjukkan dalam istilah equivalent CaCO3 per Cuft untuk type yang non porous, sedang untuk zeolite yang tipe porous akan naik sampai 10.000 grains calcium carbonat yang dihilangkan tiap cuft zeolite.

Zeolite dapat digunakan baik dalam system gravitasi mau pun pressureflow units (aliran dengan penekanan). Air yang akan dilunakkan dialirkan pada suatu kecepatan tertentu melalui zeolite bed sampai Na terpakai semua. Kemudian bed dicuci dengan air sadah untuk menghilangkan benda-benda yang mengendap yang mungkin terkumpul dalam bed. Ini dicapai dengan aliran yang berbalik (berlawanan) melalui zeolite bed.

Sejumlah larutan yang diinginkan kemudian dialirkan melalui bed dengan arah semula.

Air sadah kemudian dialirkan melalui bed untuk mencuci Ca dan Mg chloride agar bebas dari zeolite dan kelebihan garam NaCl. Bila kesadahan telah dicapai sesuai dengan harga yang diinginkan maka zeolite sudah siap digunakan lagi.

Synthetis zeolite umumnya tidak stabil seperti zeolite alam terhadap air yang mempunyai kesadahan rendah. Silica rendah atau pH < 6,8. Namun demikian zeolite alam tak dapat digunakan untuk pH air yang rendah atau tinggi. Bila pH air dibawah 6,8 atau diatas 8,5 maka pH air disesuaikan dahulu sebelum dilakukan zeolite. Demikian pula suhu tak dapat dibiarkan, akibatnya hanya air dengan suhu normal dapat dilunakkan oleh zeolite.

Air yang mempunyai kesadahan tinggi, sekitar 30 grains per gallon (5000 ppm) adalah sukar untuk dilunakkan seperti air yang mengandung chloride tinggi. Mengganti 2 ion Na (BM 2 x 23 = 46) untuk 1 ion Ca (BM = 40) atau ion Mg (BM = 24) menyebabkan kenaikkan total solids di dalam air yang dilunakkan.

Jadi proses pelunakkan air dengan zeolite telah menaikkan total solid bila dibanding dengan proses pelunakan air dengan air kapur yang menurunkan total solid. Dapat ditambahkan bahwa kenaikan total solids yang sedikit saja, perubahan terhadap garam Na dapat menyebabkan sifat alkalis yang tinggi di dalam evaporator atau ketel uap. Bila kesadahan oleh bicarbonate besar, maka air lunak akan mempunyai NaHCO3 lebih besar dari NaCl dan Na2SO4.

Dalam proses pelunakkan air dengan zeolite adanya Na dengan sifat basa yang tinggi merupakan salah satu kerugian dari type pelunakan air untuk ketel atau untuk evaporator. Untuk menghilangkan kesukaran ini sering kali air dikenakan pengolahan pendahuluan dalam proses dingin dengan air kapur sebagai/bahan pelunak atau penambahan H2SO4 (asam sulfat) sesudah pengolahan.

 

Pretreatment dengan cold proses lime softening untuk mengurangi bicarbonate menjadi lebih rendah, sehingga pada pengolahan berikut dengan mempergunakan pelunak zeolite akan menghasilkan air dengan kandungan sodium yang sifat alkalisnya lebih rendah dan total solidnya lebih rendah daripada bila hanya dengan zeolite dan tanpa pretreatment. Tetapi air yang telah dilunakkan dengan Ca (OH)2 akan mempunyai pH yang lebih tinggi, dan ini akan memecah bahan-bahan zeolite dan juga akan mengendapkan CaCO3 di dalam pelunak. Untuk mencegah gangguan ini, air yang telah dikenakan pretreatment dengan lime softener (calcium hydroxide) sebelum air dialirkan ke zeolite bed, maka air harus diasamkan lebih dulu dengan asam sulfat, asam phosphate atau asam carbonat sampai ± pH = 8.

After treatment dengan asam sulfat kepada air yang telah dilunakkan, dengan zeolite adalah lebih sederhana dari pada pre-treatment dengan lime (calcium hydroxide), tetapi hal ini tidak akan mengurangi total solids melainkan akan menaikkan total solids.

Kenaikan total solids ini disebabkan oleh karena reaksi antara asam sulfat dengan jumlah sodium carbonat yang equivalent ion (BM = 96) menggantikan tempat ion carbonat (BM = 60) dengan suatu kenaikkan total solid. Dalam banyak hal kenaikkan benda padat yang dapat larut ini tidak mempengaruhi jalannya operasi, dan kerugiannya adalah lebih besar dibandingkan dengan penurunan sifat alkalisnya. Oleh karenanya di dalam memberikan asam ini harus berhati-hati, hal ini untuk mencegah air yang telah diolah menjadi asam, dan dapat menghilangkan (membebaskan) CO2 yang terbentuk. Carbon dioxide atau asam carbonat cenderung untuk menurunkan pH air yang telah diolah dan dapat menyebabkan korosi. Biasanya carbon dioxide dikeluarkan dari air dengan menghembuskan udara dalam air yang telah diolah dengan asam. Sedang sodium bicarbonate yang tertinggal adalah bersifat mudah pecah menjadi sodium carbonat, bila ke dalamnya dialirkan udara yang selanjutnya akan menaikkan harga pH.

Untuk proses ini dapat dijalankan dengan reaksi di bawah ini:

1. 2 NaHCO3 + udara      Na2CO3 + H2O + CO2

2. NaHCO3 + H2SO4     Na2SO4 + 2 H2CO3

3. H2CO3      CO2 + H2O

Bila air yang telah dilunakkan dengan zeolite (dengan ± pH 7) diolah dengan menggelembung udara ke dalamnya atau menyemprotkan air ke udara, maka reaksi 1 berjalan ke arah kanan.

Larutan sodium bicarbonate mempunyai pH ± 7. Tetapi sodium carbonat terbentuk dan CO2 dibebaskan, pH akan naik sebab sodium carbonat adalah garam yang terjadi dari basa kuat (NaOH) dan asam lemah (H2CO3) sehingga larutan yang dihasilkan adalah bersifat alkalis (pH tinggi). Jumlah carbonat yang terbentuk dan pH yang dihasilkan tergantung dari jumlah udara yang digunakan, carbon dioxide di dalam udara, jumlah bicarbonate yang ada serta suhu.

Bila asam sulfat ditambahkan ke dalam air yang telah diolah dengan zeolit larutan menjadi asam (pH dibawah 7) sebelum sejumlah asam sulfat yang ditambahkan cukup untuk menetralkan semua sodium bicarbonate. Keasaman disebabkan oleh terbentuknya asam carbonate yang cenderung menurunkan pH larutan. Bila udara dihembuskan ke dalam larutan, asam carbonate akan terpecah menjadi air dan CO2 dan CO2 dibebaskan dari larutan.

Bila udara yang cukup dialirkan melalui sisa yang masih tertinggal, bicarbonate membentuk carbonate (reaksi I) dengan sedikit menaikkan pH. Kenaikan pH dalam air yang telah dilunakkan dengan zeolite terjadi selama de-aerasi. Bicarbonate cenderung untuk membentuk carbonate ketika CO2 dilepaskan selama proses daerasi.

Bahan-bahan yang lebih baru telah dikembangkan yang bekerja dengan prinsip yang sama seperti pelunak zeolite, tetapi cara pelunakkan ini dapat menghilangkan banyak bagian-bagian yang tak diinginkan. Bahan ini non siliceous dan tidak bereaksi dengan asam ataupun (alkali) basa. Bahan ini akan bekerja normal pada pH antara 2-9. sejak bahan ini non siliceous, bahan tidak menyerap silica bila air yang mengandung silica rendah dilunakkan. Bahan organis yang baru ini ada 2 macam:

  1. Sulfonated coal type- sering disebut carbonaceous cation exchanger.
  2. Resinous type – disebut resinous cation exchanger

Istilah cation digunakan sejak ion positif atau cation yang diganti.

 

IV. HYDROGEN-CYCLE CATION EXCHANGERS

Sejak exchanger material yang dari non siliceous stabil pada pH rendah, hal ini memungkinkan untuk mengaktifkan kembali, bahan tersebut dengan suatu asam seperti asam sulfat atau asam chloride. Bila telah diaktifkan kembali, bahan tersebut bebas dari sodium, calsium dan magnesium dengan ion H menggantikan ion sodium di dalam bahan tersebut.

Jika bahan diaktifkan kembali dengan asam, dan air dialirkan melalui bed-2, maka sodium, calcium dan magnesium semua tertinggal pada bed sesuai dengan asam yang dibebaskan.

Dengan demikian bicarbonate-2 akan membentuk asam carbonate; sulfate membentuk asam sulfate; dan garam chloride membentuk asam chloride.Semua kation diganti dengan hydrogen seperti ditunjukkan di bawah ini:

Ca (H CO3) )2

Mg (Cl)2 H2CO3 Ca

    + H2 exchange bed    HCl + Mg exchange bed

    H2SO4 Na

Na2 NH4 (SO4)    NH4

 

 

Bila semua hydrogen di dalam bed habis digunakan, maka reaksi penggantian berhenti. Kemudian bahan boleh diaktifkan kembalik dengan asam sulfate atau asam chloride, dan bahan dapat digunakan kembali.

Sejak calcium, magnesium, sodium dan ammonium semua diganti dengan hydrogen yang sebanding. Maka ada pengurangan bahan-bahan padat. Bila semua ion positif yang ada sebagai bicarbonate. Bila udara dimasukkan dengan pancaran, carbon dioxide dapat direduksi sampai pada harga yang rendah dan hasil yang dicapai adalah hamper air murni.

 

V. GABUNGAN HYDROGEN AND SODIUM CYCLE CATION XCHANGER

Di dalam penyediaan air biasanya chloride dan sulfate ada bersama-sama dengan bicarbonate. Agar supaya sisa yang bersifat basa itu terkontrol, maka hal ini dimungkinkan untuk memecah aliran air (sedemikian rupa) sehingga sebagian akan melalui H2 exchange bed dan sisanya yang lain melalui Na exchange bed. Aliran dari kedua unit (exchange bed) kemudian dicampur dalam suatu perbandingan tertentu sehingga sifat asam yang berasal Na exchange bed (Na unit) dinetralkan dengan sifat basa yang berasal dari H2 unit. Jumlah kelebihan sodium dalam air lunak yang ditambahkan diatas perlu untuk menetralkan keasaman untuk menentukan sifat basa sisa dari air yang diolah. Hal ini dapat dikontrol pada suatu harga yang diinginkan dengan perbandingan yang berbeda-beda dari air yang melalui H2 unit dan Na unit. Apabila diinginkan sifat basa dari sisa dengan harga rendah maka dengan adanya CO2 bebas dalam jumlah kecil (3-5 ppm) yang tertinggal setelah proses degassing sudah cukup untuk membuat pH = 7 yang dapat membuat air sangat korosive, sejak air jenuh dengan udara.

Jika air dipanaskan sebelum di-de-aerasi, maka harus hati-hati serta menggunakan bahan-bahan yang resistant terhadap asam. Dalam banyak hal, aliran dari pelunak dialirkan melalui suatu vacuum degasser yang resistant terhadap asam untuk menghilangkan CO2 dan kemudian dinetralkan dengan sodium hydroxide. Di lain pihak, air yang telah dilunakkan dialirkan melalui suatu pemanas yang bekerja sebagai de-aerator secara teratur.

Hal ini adalah memungkinkan untuk mengontrol jumlah asam yang digunakan di dalam unit (exchanger bed), sehingga cukup untuk merekasikan dengan sejumlah tertentu dari air yang harus dilunakkan, dan kemudian ditambahkan suatu larutan garam untuk mengaktifkan kembali dari sisa yang ada di bed. Bila keadaan yang baik tingkat basa dari air yang diinginkan dapat dicapai dari satu unit saja.

Pada umumnya, unit yang bekerja dengan hydrogen cycle mempunyai kapasitas untuk mengubah sekitar 60-75% dari setiap unit, sodium cycle yang dioperasikan. Unit dicuci dan kemudian diaktifkan kembali umumnya dengan asam sulfate encer (dibawah 2%). Jika asam kuat tinggi, dan air yang harus dilunakkan mempunyai kesadahan yang tinggi, hal ini memungkinkan untuk mengendapkan calcium culfate pada mineral bed dan proses pelunakkan agak terhambat. Asam chloride dapat digunakan untuk mencegah terjadinya pengendapan, tetapi asam sulfat lebih dikehendaki.

Pelunak tipe ini dapat bekerja dengan memberikan sisa kesadahan di bawah 0,2 ppm jika semua keadaan dikontrol dengan baik.

 

VI. PENGARUH KOTORAN AIR PENGISI

KOROSI

Korosi di dalam ketel uap atau peralatan air pengisi dapat diterangkan dengan theory electrochemical. Hal ke-2 yang mempercepat terjadinya korosi di dalam ketel uap terutama:

  1. Oxygen yang terlarut
  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:

  1. 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.
  2. Penetralan asam-asam dan mempertahankan alkalinity yang diinginkan dan pH di dalam air pengisi serta air ketel.
  3. Pembersihan mesin secara berkala
  4. Meniadakan konsentrasi garam yang berlebihan.

Korosi oleh suhu tinggi

Pada suhu yang lebih tinggi, terutama diatas 950º F, uap dapat bereaksi dengan besi (iron):

3 Fe + 4 H2 O    Fe 3 O4 + 4 H2

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.

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.

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.

Faoming dan Priming

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 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.


Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: