DEMINERALIZED PLANT
Pertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut senyawayang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif tertentu darilarutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yangsama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka resin tersebutdinamakan resin penukar anion.Contoh reaksi pertukaran kation dan reaksi pertukaran anion disajikan padareaksi (4.15) dan (4.16) di bawah ini :
- Reaksi pertukaran kation :2NaR (s) + CaCl2(aq)CaR(s) + 2 NaCl(aq)
- Reaksi pertukaran anion :2RCl (s) + Na2SO4R 2SO4(s) + 2 NaCl
Reaksi (4.15) menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Resin mempertukarkan ion Na+ larutan dan melepaskan ion Na+ yang dimilikinya ke dalam larutan. Secara ilustratif halini diberikan pada Gambar 4.11. Proses penukaran kation yang diikuti dengan penukarananion untuk mendapatkan air demin (demineralized water ).
Tahap terjadinya reaksi pertukaran ion disebut tahap layanan (service).Jika resin tersebut telah mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, makareaksi pertukaran ion akan terhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted ), sehingga harus diregenerasi
Demineralisasi merupakan penghilangan lengkap seluruh garam. Hal ini dicapai dengan menggunakan resin “kation”, yang menukar kation dalam air baku dengan ion hydrogen menghasilkan asam hidroklorida, asam sulfat dan asam karbonat. Asam karbonat dihilangkan dalam menara degassing dimana udara dihembuskan melalui air asam. Berikutnya, air melewati resin “anion”, yang menukar anion dengan asam mineral (misalnya asam sulfat) dan membentuk air. Regenerasi kation dan anion perlu dilakuakan pada jangka waktu tertentu dengan menggunakan asam mineral dan soda kaustik. Penghilangan lengkap silika dapat dicapai dengan pemilihan resin anion yang benar. Proses pertukaran ion, jika diperlukan,
- CATION adalah atom yang bermuatan listrik positip.
- ANION adalah atom yang bermuatan listrik negatip.
- RADICAL adalah gugusan atom2 yang bermuatan listrik positip atau negatip.
Resin Penukar Ion ( Ion Excharger Resin)
Sifat Resin Penukar Ion :
- Butiran-butiran padat yang tidak larut dalam air.
- Resin berisi muatan listrik yang tetap ( Fixed charges).
- Resin berisi pula muatan listrik yang dapat ditukar (Exchangeable charges).
- Resin cenderung mencari kenetralan listrik.
Ada dua macam resin :
- Resin Kation ( berwarna coklat )
- Resin Anion (berwarna kuning )
Penukaran Cation
Berfungsi untuk menukar ion-ion positif (kation) dalam air yang masuk melalui unit ion-ion positif, kecuali ion Hidrogen (H+). Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah NEGATIF dan bersifat menukar Cation.
Urutan pertukarannya adalah : Ca++ , Mg++, NH4+ , K+, Na+ dan H+.
Penukar Anion.
Berfungsi untuk menukar ion-ion negatif (anion) yang terkandung dalam air yang masuk melalui unit ini, sehingga air yang keluar dari unit ini akan bebas dari ion-ion negatif kecuali ion-ion hidroksil (OH-).
Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah POSITIF dan bersifat menukar Anion-Anion.
Tangki Degaser.
Berfungsi membuang gas-gas yang terlarut dalam air Caranya : air yang masuk unit ini dispray atau melalui kisi-kisi dan dihembus dengan udara Blower, sehingga gas-gas akan keluar bersama udara, Air yang keluar dari unit ini akan terbebas dari gas-gas (O2, CO2 dll).
MIXED BED
Mixed bed merupakan sebuah tangki yang berisi campuran resin kation dan resin anion.Mixed bed berfungsi mengolah air menjadi air demineral.
Mixed bed dioperasikan untuk mengolah air yang mempunyai kandungan Ion / mineralnya rendah. Dapat menghasilkan air dengan kualitas :
- TDS (Total Dissolved Solid) <0,05 ppm.
- Silika(SiO2 ) < 0,02 ppm.
- TH (Total Hardness) = 0 ppm.
Bila air hasil proses demin plant melebihi harga batas atau kapasitas air telah tercapai, maka resin perlu diregenerasi
Regenerasi
Setelah beroperasi menukar ion-ion sejumlah air, resin menjadi jenuh sehingga perlu diaktifkan kembali.
- Regenerasi resin kation dengan asam chlorida (HCl).
- Regenerasi resin anion dengan caustic soda (NaOH)
Sequence Step Regenerasi :
- Back wash
- Setting
- Caustic Injection
- Caustic Displacement
- Acid injection
- Acid displacement
- Rinse
- Draining
- Fast rinse
- Cek conductivity
VII. AIR UMPAN BOILER
Boiler Feed Water
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 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, 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.
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.
Sampling Air Boiler
Sampel air boiler akan berguna hanya jika sampel ini mewakili kondisi dibagian dalam boiler. Oleh karena itu sampel-sampel yang diambil dari gelas pengukur ketinggian air, yang tergantung di luar ruang control, atau dekat pipa pemasukan air umpan nampaknya sangat tidak akurat.
Sampel yang diambil dari shell boiler tidak aman dan tidak akurat sebab airnya dalamkeadaan bertekanan dan sebagian akan menyemprot menjadi steam, sehingga konsentrasi
TDS yang terukur lebih tinggi pada sampel daripada didalam boiler. Berdasarkan hasil analisis sampel, sangat umum terjadi bahwa air boiler yang di-blowdown lebih banyak daripada yang diperlukan.
Penyelesaiannya adalah menggunakan pendingin sampel untuk mengambil air dari boiler.Pendigin sampel adalah penukar panas berukuran kecil yang menggunakan air dingin untuk mendinginkan sampel pada saat diambil, oleh karena itu mengurangi semprotan, meningkatkan keamanan operator dan ketelitian sampel. Dalam beberapa sistim otomatis, sensor konduktivitas dipasang langsung ke shell boiler untuk memantau tingkat TDS secara terus menerus. Alasan lain untuk sistim kendali TDS otomatis adalah untuk menghindari pengaruh beban steam yang bervariasi, laju kondensat yang kembali, dan kualitas air make-up pada hasil sampel.
Blowdown Boiler
Jika air dididihkan dan dihasilkan steam, padatan terlarut yang terdapat dalam air akan tinggal di boiler. Jika banyak padatan terdapat dalam air umpan, padatan tersebut akan terpekatkan dan akhirnya akan mencapai suatu tingkat dimana kelarutannya dalam air akan terlampaui dan akan mengendap dari larutan. Diatas tingkat konsenrasi tertentu, padatan tersebut mendorong terbentuknya busa dan menyebabkan terbawanya air ke steam. Endapan juga mengakibatkan terbentunya kerak di bagian dalam boiler, mengakibatan pemanasan setempat menjadi berlebih dan akhirnya menyebabkan kegagalan pada pipa boiler. Oleh karena itu penting untuk mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi dan yang terlarut dalam air yang dididihkan. Hal ini dicapai oleh proses yang disebut ‘blowing down’, dimana sejumlah tertentu volume air dikeluarka n dan secara otomatis diganti dengan air umpan – dengan demikian akan tercapai tingkat optimum total padatan terlarut (TDS) dalam air boiler dan membuang padatan yang sudah rata keluar dari larutan dan yang cenderung tinggal pada permukaan boiler. Blowdown penting untuk melindungi permukaan penukar panas pada boiler. Walau demikian, Blowdown dapat menjadi sumber kehilangan panas yang cukup berarti, jika dilakukan secara tidak benar.
Konduktivitas sebagai indikator kualitas air boiler
Peningkatan dalam konduktivitas menunjukan kenaikan “pencemaran” air boiler. Metode konvensional untuk mem-blowdown boiler tergantung pada dua jenis blowdown: sewaktu-waktu dan kontinyu.
Blowdown yang sewaktu-waktu/ intermittent
Blowdown yang sewaktu-waktu dioperasikan secara manual menggunakan sebuah kran yang dipasang pada pipa pembuangan pada titik terendah shell boiler untuk mengurangi parameter (TDS atau konduktivitas, pH, konsentasi Silica dan Fosfat) dalam batasan yang sudah ditentukan sehingga tidak berpengaruh buruk terhadap kualitas steam. Jenis blowdown ini juga merupakan metode efektif untuk membuang padatan yang telah lepas dari larutan dan menempati pipa api dan permukaan dalam shell boiler. Pada blowdown yang sewaktu-waktu, jalur yang berdiameter besar dibuka untuk waktu sesaat, yang didasarkan pada aturan umum misalnya “sekali dalam satu shift untuk waktu 2 menit”.
Blowdown yang sewaktu-waktu menyebabkan harus ditambahkannya air umpan ke dalam boiler dalam jumlah besar dan dalam waktu singkat, sehingga membutuhkan pompa air umpan yang lebih besar daripada jika digunakan blowdown kontinyu. Juga, tingkat TDS akan bervariasi, sehingga menyebabkan fluktuasi ketinggian air dalam boiler karena perubahan dalam ukuran gelembung steam dan distribusinya yang setara dengan perubahan dalam konsentrasi padatan. Juga, sejumlah besar energi panas hilang karena blowdown yang sewaktu-waktu
Blowdown yang kontinyu
Terdapat pemasukan yang tetap dan konstan sejumlah kecil aliran air boiler kotor, dengan penggantian aliran masuk air umpan yang tetap dan konstan. Hal ini menjamin TDS yang konstan dan kemurnian steam pada beban steam tertentu. Kran blowdown hanya diatur satu kali untuk kondisi tertentu, dan tidak perlu lagi diatur setiap saat oleh operator. Walaupun sejumlah besar panas diambil dari boiler, tetapi ada peluang pemanfaatan kembali panas ini dengan mengembuskannya ke flash tank dan mengasilkan flash steam. Flash steam ini dapat digunakan untuk pemanasan awal air umpan boiler. Jenis blowdown ini umum digunakan pada boiler bertekanan tinggi.
Residu blowdown yang meninggalkan flash vessel masih mengandung energi panas yang cukup dan dapat dimanfaatkan kembali dengan memasang sebuah penukar panas untuk memanaskan air make-up dingin. Sistim pemanfaatan kembali panas blowdown yang lengkap hingga 80% energi yang terkandung dalam blowdown, yang dapat diterapkan pada berbagai ukuran boiler steam dengan waktu pengembalian modalnya bisa kembali hanya dalam beberapa bulan.
0 komentar:
Posting Komentar