DEPOSISI PADA “BAGIAN YANG DINGIN (COLD-END)” DAN PENGENDALIAN KOROSI

DEPOSISI PADA “BAGIAN YANG DINGIN (COLD-END)” DAN PENGENDALIAN KOROSI

Korosi pada “bagian yang dingin” dapat terjadi pada permukaan yang terpapar gas hasil pembakaran dan memiliki temperatur lebih rendah di bandingkan titik embun dari gas hasil pembakaran. Pemanas udara dan ekonomizer sangat rentan terhadap serangan korosi. Komponen lain dengan bagian yang dingin seperti induced draft fan, breeching, dan cerobong merupakan area yang lebih jarang mengalami masalah. Emisi partikel yang bersifat asam, umumnya disebut sebagai “acid smut” atau “acid fallout” merupakan permasalahan lain pada ujung bertemperatur dingin. Hal ini disebabkan oleh dihasilkannya partikulat berukuran besar (umumnya berukuran lebih besar dari 100 mesh) yang menimbulkan masalah pada cerobong dan karena partikelnya yang relatif besar, akan mengendap dan menyumbat cerobong.

Penyebab paling umum dari permasalahan pada bagian ujung dingin yaitu kondensasi dari asam sulfur. Bab ini fokus pada permasalahan yang timbul akibat pembakaran bahan bakar yang mengandung sulfur. Sulfur di dalam bahan bakar akan teroksidasi menjadi sulfur dioksida.

S               +     O2     →  SO2

sulfur          oksigen       sulfur dioksida

Sebagian dari sulfur dioksida terkadang hingga 10% teroksida menjadi sulfur trioksida. Sulfur trioksida bergabung dengan air membentuk asam sulfur pada temperatur lingkungan atau pada titik embun gas cerobong. Pada sebuah boiler, sulfur trioksida mencapai bagian yang dingin yang terbentuk dari sebagai berikut.

SO2        +         1/2 O2     →       SO3

sulfur              oksigen             sulfur trioksida

Jumlah sulfur trioksida yang dihasilkan pada kondisi tertentu dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk kadar udara berlebih, konsentrasi sulfur dioksida, temperatur, waktu tinggal gas, dan kehadiran katalis. Vanadium pentaoksida (V2O5) dan ferri oksida (Fe2O3) yang umumnya ditemukan pada permukaan boiler bahan bakar minyak, merupakan katalis yang efektif untuk oksidasi heterogen dari sulfur dioksida.

Jumlah sulfur trioksida di dalam gas hasil pembakaran dapat dihitung dengan mudah. Teknik pengukuran yang paling umum digunakan meliputi kondensasi dari sulfur trioksida atau dengan penyerapan dengan isopropil alkohol.  Kandungan air yang lebih tinggi pada gas cerobong akan meningkatkan temperatur pengembunan pada sebuah konsentrasi dari sulfur trioksida-asam sulfur. Temperatur logam bagian yang dingin dan  kandungan sulfur trioksida pada gas cerobong dapat digunakan untuk memprediksi potensi masalah korosi.

 

 

Pada kandungan sulfur yang sama, bahan bakar gas seperti gas alam yang bersifat asam, gas kilang yang asam, dan gas oven kokas yang asam akan menghasilkan permasalahan yang lebih parah dibandingkan bahan bakar minyak. Gas ini mengandung senyawa hidrokarbon yang lebih banyak dibandingkan bahan bakar minyak, dan pembakannya menghasilkan kadar air yang lebih tinggi sehingga titik embun akan naik.

Korosi dan deposisi pada bagian yang dingin pada umit boiler berbahan bakar batu bara biasanya tidak begitu parah dibandingkan boiler berbahan bakar minyak. Biasanya abu batu bara bersifat basa sehingga akan meningkatkan pH dari deposit yang terbentuk pada bagian yang dingin dan serangan korosi lebih lanjut dari asam sulfur akan hilang. Kandungan abu yang lebih tinggi akan muncul ketika batu bara dibakar sehingga akan menurunkan konsentrasi asam pada partikel abu.

Penyebab paling umum deposisi di dalam air preaheater adalah akumulasi dari produk korosi. Kebanyakan deposit pada air preheater mengandung paling sedikir 60% besi sulfat yang terbentuk akibat korosi pada logam tube dari air preheater. Oleh karena itu, pengurangan laju korosi akan mengurangi fouling pada air preheater.

SOLUSI MEKANIK DAN OPERASI

Air Preheater

Sebuah air preaheater regeneratif dapat mengurangi permasalahan pada bagian yang dingin dibandingkan air preaheater rekuperatif yang dipasang pada sebuah boiler baru atau boiler yang sudah ada. Di dalam desain air preheater regeneratif, permukaan perpindahan panas berada pada kondisi titik embun asam dalam waktu yang lebih singkat.

Kebanyakan air preheater regeneratif dilengkapi dengan steam/sootblower dan fixed/oscilating water washing noozle. Di dalam boiler dengan banyak unit, air preheater individual dapat diisolasi dan dibersihkan secara on-line. Jalur drain yang sesuai harus disediakan seperti sistem untuk penanganan air cucian sebelum dibuang. Pencucian biasanya dilanjutkan hingga pH air cucian di atas 4,5. Efluen dari air cucian memiliki pH yang relatif rendah dengan kandungan besi terlarut yang tinggi.

Temperatur rata-rata dari bagian yang dingin dari air preheater yang beroperasi merupakan jumlah dari temperatur udara pembakaran yang masuk dan temperatur udara pembakaran yang keluar dibagi dengan dua. Temperatur rata-rata dari bagian yang dingin biasanya digunakan di dalam pengujian potensi permasalahan dan pemilihan ukuran dan material konstruksi air preheater. Temperatur rata-rata bagian yang dingin dari sebuah air preheater yang beroperasi harus dijaga sesuai dengan spesifikasi dari pembuat unit.

Steam Coil Air Preheater

Pada beberapa instalasi, koil pemanas dipasang di antara outlet forced draft fan dan inlet air preaheater untuk mengakomodasi fluktuasi musiman dari temperatur udara pembakaran yang masuk. Heat exchanger ini bisanya disebut sebagai steam coil preheater. Alat ini menjaga temperatur rata-rata bagian yang dingin dari air preheater berada di atas titik embun asam. Ketika steam coil digunakan, temperatur udara pembakaran yang memasuki air heater tidak dipengaruhi oleh temperatur lingkungan.

Steam coil air preheater juga dipasang ketika boiler diubah dari bahan bakar batu bara atau gas menjadi bahan bakar minyak. Steam coil dipasang karena pembakaran minyak membutuhkan temperatur rata-rata bagian yang dingin dari air preheater yang lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur rata-rata pada pembakaran batu bara atau gas alam.

Meminimalisasi Infiltrasi Udara

Operasi dari sebuah boiler pada kondisi kelebihan udara kecil sama dari 5% dapat menunjukkan pengurangan sulfur trioksida dan titik embun.

Meminimalisasi Kandungan Air dari Gas Cerobong

Kadar minimum uap air di dalam gas cerobong yang dapat dicapai ditentukan oleh kandungan air di dalam bahan bakar dan udara pembakaran serta kandungan hidrogen di dalam bahan bakar. Kandungan air dari batu bara bagaimanapun dapat dikontrol melalui prosedur penanganan dan penyimpanan yang tepat. Spesifikasi penanganan dan penyimpanan dapat membatasi kandungan air di dalam bahan bakar minyak. Faktor yang meningkatkan kandungan air di dalam gas cerobong meliputi:

·         Kebocoran pada tube boiler

·         Kebocoran pada koil air preaheater

·         boiler/heater soot blowing yang berlebih

·         kebocoran pada noozle air pencuci

·         kebocoran pada instrumen

ketika dua jenis bahan bakar (seperti batu bara dan minyak, minyak dan gas, atau gas blast furnace dan gas coke oven) harus dibakar secara simultan, rasio perbandingan tertentu akan menghasilkan titik embun paling tinggi. Rasio paling buruk pada basis pembakaran Btu adalah 1:1.

Ketika sebuah bahan bakar yang memiliki kandungan hidrogen yang lebih tinggi dari basis bahan bakar yang biasanya digunakan, gas cerobong memiliki kandungan uap air yang lebih tinggi sehingga meningkatkan titik embun. Jika mungkin, bahan bakar dengan kandungan hidrogen yang berbeda harus dibakar secara terpisah.

 

CHEMICAL TREATMENT

Banyak solusi secara kimia telah dibuat untuk mengendalikan korosi dan deposisi pada bagian yang dingin. Solusi ini dapat dibagi menjadi dua klasifikasik: aditif bahan bakar dan aditif bagian yang dingin. Aditif bahan bakar merupakan senyawa yang ditambahkan langsung ke bahan bakar atau proses pembakaran. Aditif bagian yang dingin diumpankan menuju bagian belakan dari boiler setelah permukaan penghasil steam sehingga zat ini khusus hanya menangani area bertemperatur rendah.

Aditif Bahan Bakar

Aditif bahan bakar berbasis magnesium dan magnesium/alumunium digunakan untuk menguragi sulfur trioksida di dalam gas cerobong. Senyawa ini berfungsi utama dengan mengubah keefektifan katalis dari besi dan vanadium. Zat ini diumpankan ke dalam bahan bakar cair, umumnya bahan bakar minyak residu. Aditif bahan bakar alkali, seperti magnesium juga meningkatkan pH deposit yang terbentuk di permukaan bagian yang dingin sehingga mengurangi korosi.

Aditif Bagian yang Dingin

Korosi dan deposisi pada bagian yang dingin dapat dikontrol lebih ekonomis dan efektif dengan penggunaan aditif di bagian yang dingin. Aditif ini meliputi agen penetral dari asam sulfat dan inhibitor korosi.

Senyawa basa magnesium seperti magnesium oksida dan magnesium karbonat diumpankan untuk mengurangi kandungan sulfur trioksida di dalam gas cerobong. Senyawa ini diumpankan pada area bertemperatur tinggi seperti bagian primary superheater. Produk reaksi yang dihasilkan, magnesium sulfat sering meningkatkan deposisi di dalam air preheater.

Manfaat utama dari penggunaan senyawa magnesium adalah mengurangi korosi di air preheater. Biasanya, tingkat fouling tidak diubah secara signifikan karena fouling oleh produk korosi diganti dengan fouling oleh magnesium sulfat. Oleh karena itu, ketika magnesium digunakan, noozle air pencuci yang cocok harus ada untuk penghilangan magnesium sulfat secara berkala.

Aditif yang menghilangkan sulfur trioksida dari gas cerobong harus diumpankan dengan jumlah yang stoikiometrik dengan jumlah sulfur trioksida yang ingin disingkirkan. Oleh karena itu, bahan bakar dengan kadar sulfur yang lebih tinggi membutuhkan laju pengumpanan aditif yang lebih banyak. Boiler berbahan bakar batu bara membutuhkan treatment yang lebih sedikit dibandingkan dengan boiler berbahan bakar minyak dengan kandungan sulfur yang sama.

Inhibitor korosi dapat ditambahkan pada bagian yang dingin dari boiler untuk mengurangi permasalahan yang timbul akibat kondensasi asam sulfat. Material ini tidak menetralkan asam sulfat di dalam gas cerobong, mereka mencegah korosi permukaan dimana asam sulfat mengalami kondensasi. Fouling pada air preheater akan berkurang karena jumlah produk korosi berkurang. Meski dosis inhibitor yang diperlukan untuk mencapai efek yang diinginkan akan meningkat seiring peningkatan kadar asam di dalam gas cerobong, hubungan dosis dengan kadar asam tidaklah linear.

Komposisi dari aditif inhibitor tipe untuk bagian yang dingin bisanya bersifat paten. Produk tersedia dalam bentuk serbuk dan cairan. Produk tipe larutan diinjeksikan pada bagian hulu dari daerah yang bermasalah dengan nozzle spray atomisasi.

Justifikasi dari aditif tipe untuk bagian yang dingin umumnya berdasarkan keuntungan yang dapat diperoleh oleh unit dengan laju panas yang lebih tinggi dan biaya perawatan yang lebih rendah untuk peralatan bagian yang dingin. Pengumapanan aditif untuk bagain yang dingin membuat unit mampu beroperasi dengan laju alir steam yang lebih rendah menuju koil steam air preheater sehingga meningkatkan laju panas dari unit. Jika temperatur dari bagian yang dingin diatur dengan bypasss, aliran udara yang di-bypass dapat dikurangi sehingga meningkatkan efisiensi boiler.

Pengendalian Jelaga Asam. Aditif untuk bagian yang dingin dapat digunakan untuk mengurangi permasalahan jelaga asam. Pada berapa kasus, dipercaya bahwa jelaga dihasilkan ketika partikel abu terbang (fly ash) mengalami aglomerasi membentuk partikel yang lebih besar. Partikel ini menyerap uap asam sulfat dan menjadi bersifat sangat asam. Deposit abu terbang sering terakumulasi di bagian bertemperatur rendah dari cerobong. Selama soot blowing atau perubahan beban, bebeapa deposit dari abu terbang dapat terbawa masuk di aliran gas cerobong dan terbawa keluar dari cerobong. pH deposit.

Teknik Monitoring dan Evaluasi

Pengukurang Laju Korosi. Berbagai peralatan telah tersedia untuk menguji dampak dari penggunaan aditif pada laju korosi.Cepat dan memberikan beberapa wawasan mengenai permasalahan korosi.

Kandungan sulfur trioksida yang rendah memberikan hasil yang tidak akurat dan data yang sama tidak diperolah kembali (nonreprodiucible), debu yang  banyak akan menggangu pengukuran laju akumulasi deposisi asam, tidak mengukur efek dari aditif untuk melapisi permukaan

Untuk permasalahan korosi dan fouling pada air preheater, beberapa pengawasan harus dilakukan untuk menjaga temperatur spesimen korosi tetap di dalam rentang yang tipikal yang ditemui di operasi air preheater.

Electrical conductivity dew point meter berguna dalam pekerjaan analisa permasalahan dan beberapa hasil monitoring. Alat ukur ini memberika indikasi dari laju deposisi dengan mengukur penigkatan konduktivitas dari lapisan film yang mengandung asam terhadap waktu. Electrical conductivity meter dapat digunakan untuk memonitor pada kondisi dimana hanyak menggunakan aditif penghilangan sulfur trioksida. Dew point meter ditunjukkan pada Gambar

 

Normalnya, pengukuran langsung dari kadar sulfur trioksida digunakan hanya untuk pengujian perlindungan lingkungan karena biaya dan kerumitan pengujiannya. Evaluasi dari semua teknik dan peralatan ini digunakan oleh suplier yang memiliki paten dari treatment dari bagian yang dingin. Mereka memungkinkan engineer mampu menentukan permasalahan yang terjadi dan mengukur hasilnya dengan tepat.

PENGENDALIAN KOROSI PADA SISTEM PENDINGIN

PENGENDALIAN KOROSI PADA SISTEM PENDINGIN

Korosi dapat didefinisikan sebagai kerusakan dari logam akibat reaksi kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Pada sistem pendingin, korosi menyebabkan dua permasalahan dasar. Permasalahan pertama dan paling sering adalah kerusakan peralatan sehingga menambah biaya untuk mengganti alat dan berhentinya operasi. Permasalahan kedua adalah berkurangnya efisiensi pabrik karena menurunnya proses perpindahan panas yang disebabkan fouling alat penukar panas yang ditimbulkan oleh akumulasi deposit produk korosi.

Korosi terjadi pada anoda, dimana terjadi pelarutan logam. Biasanya hal ini terpisah secara fisik dari katoda, dimana reaksi reduksi terjadi. Perbedaan potensial listrik yang timbul di antara dua tempat ini, dan arus yang mengalir di dalam larutan dari anoda menuju katoda. Hal ini diiringi dengan aliran elektron dari anoda dan katoda melalui logam.

Pada baja, reaksi tipikal dari oksidasi anoda adalah sebagai berikut.

Fe  → Fe2+ + 2e–

Reaksi ini diikuti dengan reaksi berikut.

Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2

Ferro hidrokida kemudian bergabung dengan oksigen dan air membentuk ferri hidroksida, Fe(OH)3 yang menjadi karat besi umumnya ketika mengalami dehidrasi menjadi Fe2O3.

Reaksi katoda utama pada sistem pendingin adalah sebagai berikut.

O2 + H2O + 2e– → 2OH–

Produksi ion hidroksida membentuk pH lokal yang tinggi pada bagian katoda, kira-kira 1-2 di atas pH badan air. Oksigen terlarut mencapai permukaan dengan difusi, yang diindikasikan dengan garis bergelombang pada Gambar 24.1. Reaksi reduksi oksigen mengatur laju korosi di dalam sistem pendingin, laju difusi oksigen biasanya menjadi faktor pembatas.

Reaksi anoda penting lainnya.

2H+ + 2e– → H2

Pada pH netral atau pH yang lebih tinggi, konsentrasi ion H+ terlalu rendah untuk reaksi ini berkontribusi secara signifikan pada laju korosi keseluruhan. Akan tetapi, seiring penurunan pH, reaksi ini menjadi lebih penting hingga pH di sekitar sehingga ia menjadi reaksi katodik yang dominan.

TIPE KOROSI

Pembentukan sisi anoda dan katoda, penting untuk proses korosi, dapat terjadi karena beberapa alasan: pengotor pada logam, tekanan lokal, perbedaan ukuran butir logam atau material, diskontiniuitas pada permukaan, dan perbedaan di dalam lingkungan lokal (contoh: temperatur, oksigen, dan konsentrasi garam). Ketika perbedaan lokal ini tidak besar, sisi katoda dan anoda dapat berpindah di berbagai permukaan logam, sehingga korosi menjadi seragam (uniform corrosion).

Korosi lokal, yang terjadi pada sisi anoda yang bersifat tetap, merupakan permasalahan industri yang lebih serius. Bentuk korosi lokal berupa pitting, selective leaching (contoh: dezincification), korosi galvanik, korosi retak atau korosi di bawah deposit, korosi intergranular, stress corrosion cracking, dan korosi yang dipengaruhi mikroba.

Pitting

Pitting  merupakan salah satu bentuk korosi paling destruktif dan sulit diprediksi di dalam pengujian laboratorium. Pitting terjadi ketika sisi anoda dan katoda tetap di titik tertentu karena perbedaan kondisi permukaan yang besar. Hal ini biasanya didukung oleh kecepatan yang rendah atau kondisi stagnan (seperti kondisi di shell alat penukar panas) dan adanya ion klorin. Ketika pit sudah terbentuk, larutan di dalamnya terisolir dari kondisi lingkungan sebagian besar dan menjadi peningkatan korosi seiring waktu. Laju korosi yang tinggi di dalam pit menghasilkan kation logam yang berlebih, yang menarik ion klorida.

Selective Leaching

Selective leaching merupakan korosi pada salah satu unsur dari paduan logam. Contoh paling umum di dalam sistem pendingin adalah dezincification, yang merupakan penghilangan selektif dari unsur seng dari paduan logam seng dan tembaga. Kondisi yang mendukung pitting pada baja juga mendukung pitting pada kuningan, yang mana terjadi di dalam sistem pendingin biasanya timbul akibat dezincification. Kondisi pH rendah (<6) dan kandungan klorin residual yang tinggi (>1 ppm) merupakan kondisi agresif yang menimbulkan dezincification. Resistansi terhadap dezincification bervariasi dengan tipe paduan logam. Sebagai contoh, kuningan dengan 70-30 kurang resistan dibandingkan kuningan admiral (70-30 ditambah 1% timah), yang kurang resisten dibandingkan kuningan mulia yang diinhibisi (kuningan admiral ditambah sedikit arsen, antimoni atau fosfor).

Korosi Galvanik

Korosi galvanik terjadi ketika dua logam berbeda digabungkan di dalam sebuah larutan. Kontak harus cukup baik untuk menghasilkan elektrisitas, dan kedua logam harus terpapar pada larutan. Gaya penggerak dari korosi ini yaitu perbedaan potensial listrik diantara dua logam. Perbedaan ini meningkat seiring dengan jarak antara logam di dalam deret galvanik meningkat.

Tabel 24.1 Deret galvanik dari logam dan paduan logam

CORRODED END

(anodic, or least noble)

Magnesium

Magnesium alloys

Zinc

Aluminum 2S

Cadmium

Aluminum 17ST

Steel or Iron

Cast Iron

Chromium-iron (active)

Ni-Resist

18-8-Cr-Ni-Fe (active)

18-8-3-Cr-Ni-Mo-Fe (active)

Hastelloy C

Lead-tin Solders

Lead

Tin

Nickel (active)

Inconel (active)

Hastelloy A

Hastelloy B

Brasses

Copper

Bronzes

Copper-nickel alloys

Titanium

Monel

Silver Solder

Nickel (passive)

Inconel (passive)

Chromium-iron (passive)

18-8-Cr-Ni-Fe (passive)

18-8-3-Cr-Ni-Mo-Fe (passive)

Silver

Graphite

PROTECTED END

(cathodic, or most noble)

Korosi galvanik dapat dikontrol dengan penggunaan anoda yang dikorbankan (sacrificial anodes). Hal ini merupakan metode umum untuk mengendalikan korosi pada alat penukar panas dengan admiralty tube dan lembaran tube baja karbon dan channel head. Anoda dibaut langsung pada baja dan melindungi daerah terbatas di sekitar anoda. ).

Bentuk korosi galvanik yang paling parah terjadi pada sistem pendingin yang mengandung tembaga dan baja. Hal ini menimbulkan penempelan tembaga yang awalnya larut pada permukaan baja dan menginduksi serangan galvanik yang cepat pada baja. Jumlah tembaga yang larut yang dibutuhkan untuk menghasilkan efek ini sangat sedikit dan peningkatan korosi sangat sulit dihambat ketika sudah terjadi.

Korosi Crevice

Korosi crevice merupakan korosi lokal yang intens yang terjadi di dalam retakan atau daerah yang terlindung dari lingkungan rata-rata. Larutan di dalam retakan mirip dengan larutan di dalam pit yang bersifat sangat pekat dan asam. Karena mekanisme korosi di dalam dua proses ini indentik secara virtual, kondisi yang mendukung pitting juga akan mendukung korosi crevice. Paduan logam yang bergantung pada perlindungan lapisan oksida dihancurkan dengan konsentrasi klorida yang tinggi dan pH yang rendah.

Cara terbaik untuk mencegah korosi crevice adalah mencegah keretakan. Dilihat dari aspek air pendingin, dibutuhkan pencegahan deposit pada permukaan logam. Deposit dapat terbentuk oleh padatan tersuspensi (seperti tanah, silika) atau pengendapan senyawa seperti garam kalsium.

Korosi Intergranular

Korosi intergranular adalah serangan lokal yang terjadi pada batas butir logam. Hal ini paling sering ditemui pada stainless stell yang telah ditingkatkan dengan heat-treated yang tidak tepat. Pada logam ini, daerah batas butir hilang pada bagian kromium sehingga logam tidak tahan terhadap korosi. korosi intergranular juga terjadi pada paduan logam kuat alumunium tertentu. Secara umum, korosi ini tidak signifikan di dalam sistem pendingin.

Stress Corrosion Cracking

Stress corrosion cracking (SCC) merupakan kerusakan rapuh dari sebuah logam karena kerusakan pada kondisi dibawah tekanan di dalam kondisi korosif. Kerusakan cenderung bersifat transgranular, meski intergranular juga ditemui. Paduan logam yang umumnya digunakan pada sistem pendingin dapat mengalami keretakan akibat tekanan termasuk austenitic stainless steel (seri 300) dan kuningan. Kerentanan dari stainless steel terhadap SCC meningkat seiring peningkatan temperatur. Kebanyakan pengujian laboratorium SCC dari stainless steel dilakukan pada temperatur sekitar 300oF, karena sangat sulit untuk menimbulkan keretakan pada temperatur di bawah 200oF. Karena alasan ini, SCC stainless steel belum diamati secara luas pada sistem pendingin.

Klorida merupakan kontributor utama dari SCC dari stainlees steel. Konsentrasi klorida yang tinggi, dihasilkan dari kandungan klorida yang tinggi dari air make up dan/atau siklus konsentrasi yang tinggi,akan meningkatkan kerentanan. Meski air bertemperatur rendah tidak menimbulkan keretakan, SCC dari stainless steel juga dapat terjadi di dalam sistem pendingin.

Pada kuningan, ion amonium merupakan penyebab utama pada SCC. Sangat sedikit kerusakan alat yang dilaporkan ketika amonia tidak ada.

Tempat paling mudah terjadi inisiasi SCC adalah keretakan atau daerah dimana aliran air terbatas. Hal ini dikarenakan akumulasi dari konsentrasi senyawa penyebab korosi pada area ini. Sebagai contoh, klorida dapat mengalami pemekatan dari 100 ppm didalam sebagian besar air hingga naik menjadi 10.000 ppm (1%) di dalam keretakan. Deposit merupakan tempat inisiasi karena keretakan terjadi di bawahnya.

Cara paling efektif untuk mencegah SCC pada sistem stainless steel dan kuningan adalah menjaga sistem tetap bersih dan bebas dari deposit. Treatment deposit yang efektif merupakan hal yang penting. Inhibitor korosi yang baik juga berguna mengatasi masalah ini. Inhibitor berbasis fosfat dan kromat telah sukses digunakan untuk mencegah SCC pada stainless steel di dalam larutan klorida.

Microbioligically Influenced Corrosion (MIC)

Mikroba di dalam air pendingin membentuk biofilm pada permukaan sistem air pendingin. Biofilm terdiri dari organisme sesil dan sekresi polimer terhidrasinya. Berbagai tipe organisme dapat hadir di berbagai biofilm, mulai dari bakteri anaerob pada batas permukaan air hingga bakteri anaerob seperti sulfat-reducing bacteriai (SRB) pada permukaan logam yang tidak kehabisan oksigen.

Deposit dapat mempercepat korosi lokal dengan menciptakan aerasi sel yang berbeda. Fenomena ini juga terjadi di dalam sebuah biofilm. Kondisi yang tidak merata dari pembentukan biofilm menciptakan perbedaan inferensial, yang meningkatkan konsumsi oksigen oleh mikroba di dalam biofilm.

Banyak produk samping dari metabolisme mikroba, meliputi asam organik dan hidrogen sulfida, merupakan senyawa yang bersifat korosif. Konsentrasi senyawa ini akan meningkat di dalam biofilm menyebabkan peningkatan serangan pada logam.

Korosi cenderung bersifat terbatas karean akumulasi dari produk reaksi korosi. Akan tetapi, mikroba dapat menyerapa beberapa senyawa ini di dalam metabolisme mereka sehingga mengurangi senyawa ini di bagain anoda ataupun katoda. Pengurangan produk reaksi korosi disebut sebagai depolarisasi yang menimbulkan korosi lebih lanjut.

PENGENDALIAN KOROSI

Pengendalian korosi membutuhkan sebuah perubahan baik itu logam (material) atau lingkungan. Pendekatan pertama, perubahan material memiliki biaya yang mahal. Material paduan logam yang bagus yang sangat terhadap korosi umum, lebih rentan terhadap kerusakan akibat mekanisme korosi lokal seperti SCC.

Pendekatan ke dua, mengubah lingkungan, merupakan metode yang paling sering digunakan, metode praktis untuk mencegah korosi. Pada sistem larutan, ada tiga cara efek dari perubahan lingkungan menghambat korosi.

Membentuk sebuah film pelindung dari kalsium karbonat pada permukaan logam menggunakan kalsium dan alkalinitas natural di dalam air.

·         Menghilangkan oksigen korosif dari air, baik melalui deaerasi mekanik atau kimia.

·         Penambahan inhibitor korosi.

·         Kerak Pelindung Kalsium Karbonat

Langelier Saturation Index (LSI) merupakan alat yang berguna untuk memprediksi kecenderungan sebuah kalsium karbonat di dalam air mengalami deposisi atau larut (lihat bab 25 untuk diskusi lebih lanjut dari LSI). Pelapisan yang merata dari kalsium karbonat, terdeposisi pada permukaan logam, secara fisik memisahkan logam dari lingkungan yang korosif. Untuk menghasilkan LSI yang positif agar terjadi deposisi kalsium karbonat, biasanya membutuhkan pengaturan pH, alkalinitas, kadar kalsium di dalam air. Soda abu, soda kaustik, atau kapur (kalsium hidroksida) dapat digunakan untuk mengatur pH.

Secara teori, pengendalian deposisi kerak kalsium karbonat dapat memberikan ketebalan film yang cukup untuk melindungi logam dan masih cukup tipis agar proses perpindahan panas masih bisa terjadi. Akan tetapi, daerah bertemperatur rendah tidak mengalami pembentukan kerak yang cukup untuk perlindungan korosi dan kerak yang berlebih akan terjadi pada daerah bertemperatur tinggi sehingga menghalangi proses perpindahan panas. Oleh karena itu, pendekatan ini tidak digunakan pada sistem pendingin industri.

Aerasi Mekanik dan Aerasi Kimia

Kecenderungan korosif air dapat dikurangi dengan deaerasi. Deaerasi vakum telah sukses digunakan didalam sistem pendingin sekali lewat. Ketika semua oksigen tidak disingkirkan, natrium sulfit terkatalisasi dapat digunakan untuk menghilangkan sisa oksigen. Reaksi sulfit dengan oksigen terlarut adalah sebagai berikut.

 

Na2SO3               +   1/2O2    →  Na2SO4

Natrium sulfit           Oksigen      Natrium sulfat

Penggunaan natrium sulfit terkatalisasi untuk deaerasi secara kimia membutuhkan 8 bagian natrium sulfit terkatalisasi untuk satu bagian oksigen terlarut. Pada sistem tertentu dimana sistem deaerasi telah digunakan, penggunaan natrium sulfit terkatalisasi dapat dijustifikasi ekonomis untuk menghilangkan sisa oksigen terlarut.

Pada sistem pendingin resirkulasi terbuka, pelarutan oksigen terus terjadi seiring air melewati cooling tower sehingga deaerasi tidak mungkin digunakan.

Inhibitor Korosi

Sebuah inhibitor korosi merupakan senyawa yang efektif mengurangi laju korosi ketika ditambahkan pada sebuah lingkungan. Sebuah inhibitor dapat diidentifikasi paling akurat di dalam hubungan terhadap fungsinya: menghilangkan senyawa korosif, passivasi, presipitasi, atau adsorbsi.

Deaerasi (mekanis atau kimia) menghilangkan senyawa korosif (oksigen)

Inhibitor pasivasi (anoda) membentuk lapisan oksida pelindung pada permukaan logam. Metode ini merupakan inhibitor terbaik yang digunakan karena mereka dapat digunakan pada konsentrasi yang ekonomis, dan film pelindungnya kuat dan cenderung dapat diperbaiki secara cepat jika mengalami kerusakan.

Inhibitor presipitasi (katoda) merupakan bahan kimia sederhana yang membentuk presipitasi yang larut dan dapat melapisi dan melindungi permukaan logam. Film presipitasi tidak sekuat film pasivasi dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk diperbaiki jika mengalami kerusakan.

Polarisasi merupakan diagram yang menunjukkan beda potensial vs arus korosi. Nilai logaritma arus merupakan laju reaksi elektrokimia dan plot menunjukkan bagaimana laju reaksi di anoda dan katoda berubah sebagai fungsi dari potensial permukaan. Potensial korosi, Ecorr, dan arus korosi, Icorr, ditunjukkan oleh titik pada kondisi dimana laju korosi anoda sama dengan laju korosi di katoda. Icorr, merupakan laju aktual dari pelarutan logam.

Inhibitor Pasivasi. Contoh daro pasivasi (inhibitor anoda) meliputi kromat, nitrit, molibdat, dan ortofosfat. Semua senyawa ini merupakan oksidator dan mendukung pasivasi dengan meningkatkan potensial elektrik dari besi. Kromat dan nitrit tidak membutuhkan oksigen sehingga senyawa dapat menjadi sangat efektif. Kromat merupakan sebuah larutan inhibitor yang sempurna, dari perspektif biaya.

Molibdat maupun ortofosfat merupakan pasivator yang sempurna dengan adanya oksigen. Molibdat dapat menjadi inhibitor yang sangat efektif, khususnya ketika dikombinasikan dengan bahan kimia lainnya. Inhibitor ini memiliki biaya yang mahal. Ortofosfat bukanlah oksidator sebenarnya, tetapi menjadi oksidator ketika oksigen hadir. Jika besi ditempatkan pada larutan fosfat tanpa adanya oksigen, potensial korosi tetap ada dan laju korosi tidak berkurang. Akan tetapi, jika terdapat oksigen, potensial korosi akan meningkat menuju lebih positif dan laju korosi berkurang secara signifikan.

Dampak negatif dari ortofosfat adalah kecenderungannya mengendap dengan kesadahan kalsium yang ada di dalam air. Pada beberapa tahun ke belakang, agen pengendali deposit yang mencegah deposisi ini telah dikembangkan. Kareana biayanya yang relatif murah, ortofosfat banyak digunakan sebagai inhibitor korosi di industri.

Inhibitor Presipitasi. seperti yang dibahas sebelumnya, pH terlokalisasi pada sel korosi di katoda meningkat karena pembentukan ion hidroksida. Inhibitor presipitasi membentuk komplek yang tidak larut pada pH tinggi (1-2) di atas pH air lingkungan, tetapi deposisi ini dapat dikontrol pada pH air lingkungan (tipikalnya 7-9). Contoh yang cocok yaitu seng, yang dapat mengendap sebagai hidroksida, karbonat, atau fosfat. Kalsium karbonat dan kalsium ortofosfat juga inhibitor presipitasi. Ortofosfat yang menunjukkan dua mekanisme, sebagai pasivator anoda dan presipitator katoda.

Inhibitor Korosi pada Tembaga. Inhibitor korosi yang paling efektif untuk material tembaga dan paduan logamnya adalah senyawa triazol aromatik, seperti benzotriazol (BZT) dan tolitriazol (TTA). Senyawa ini berikatan langsung dengan cupro oksida (Cu2O) pada permukaan logam, membentuk film “chemisorbed’. Bidang senyawa triazol membentang sejajar dengan permukaan logam, sehingga setiap molekul menutupi area permukaan yang relatif besar. Mekanisme pasti dari inhibisi ini masih belum diketahui. Berbagai studi mengindikasikan adanya inhibisi anoda, inhibisi katoda, atau sebuah kombinasi dari keduanya. Studi lainnya mengindikasikan adanya pembentukan dari sebuah lapisan insulasi antara permukaan air dan permukaan logam. Studi terbaru mendukung ide bahwa sebuah mekanisme stabilisasi elektronik.

Untuk membentuk ikatan dengan permukaan logam, triazol berikatan dengan ion tembaga di dalam larutan. Oleh karena itu, tembaga yang larut merepresentasikan dari kebutuhan dari triazol, yang harus dipenuhi sebelum terjadinya pembentukan film di permukaan logam. Meski kebutuhan akan pembentukan film triazol dipermukaan umunya sangat sedikit, produk korosi tembaga dapat mengonsumsi bahan kimia treatment dalam jumlah yang banyak. Kelebihan klorinasi akan menonaktifkan triazol dan akan meningkatkan laju korosi tembaga secara signifikan. Karena semua faktor ini, treatment menggunakan triazol merupakan proses yang rumit.

Inhibitor Adsorpsi. Inhibitor adsorpsi harus memiliki sifat yang polar agar dapat diserap dan menahan permukaan dari adsorpsi lebih lanjut. Umumnya, inhibitor ini merupakan senyawa yang mengandung gugus nitrogen seperti amina, dan senyawa organik yang memiliki gugus sulfur atau hidroksil. Ukuran, orientasi, bentuk, dan distribusi muatan listrik dari senyawa merupakan faktor yang penting.

Senyawa turunan gliserin dan sulfonat alifatik merupakan contoh dari senyawa yang dapat berperan dengan cara ini. Penggunaan inhibitor ini pada sistem pendingin biasanya dibatasi dengan sifat biodegradabilty dan toxicity mereka pada ikan. Senyawa ini dapat membentuk film yang berminyak dan tebal yang akan memperparah hambatan perpindahan panas.

Silikat. Untuk waktu yang lama, silikat telah digunakan untuk menghambat korosi pada fasa larutan, terkhusus pada sistem air potable. Mungkin karena sifat kimianya yang rumit, mekanisme inhibisi mereka belum dapat ditentukan secara pasti. Senyawa ini merupakan senyawa non-oksidator dan membutuhkan oksigen untuk menghambat korosi, sehingga senyawa ini bukan merupakan golongan pasivator pandahangan klasik. Meski mereka tidak membentuk endapan yang dapat dilihat pada permukaan logam, mereka menghambat laju korosi dengan mekanisme adsorpsi. Hal ini dipandang sebagai hasil interaksi antara silika dan produk korosi besi. Akan tetapi, penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa interaksi ini tidak penting. Silikat menghambat laju korosi dengan tahap yang lambat, di dalam beberap kasus, dua hingga tiga minggu dibutuhkan untuk memperoleh perlindungan secara penuh

Dari pengendapan kalsium karbonat meningkat pada pH dan alkanilitas yang tinggi sehingga laju korosi berkuran sedikit seiring peningkatan pH di dalam rentang 4-10. Pada pH di atas 10, pasivasi besi menigkat.

Laju korosi terhadap temperatur pada konsentrasi oksigen tertentu di sebabkan difusi oksigen yang cepat terjadi pada temperatur yang lebih tinggi.

Pertimbangan Praktik

Kesuksesan dari program inhibitor korosi dipengaruhi oleh faktor berikut ini:

·         Karakterisitik Air. Kalsium, alkalinitas, pH air merupakan faktor penting.

·         Pertimbangan Desain. Kecepatan air yang rendah, yang terjadi pada bagian sisi shell pendingin, meningkatkan deposisi. Faktor ini harus dipertimbangkan di dalam desain sistem.

·         Pengendalian Mikrobiologi. Sebuah program pengendalian mikrobiologi yang efektif dibutuhkan untuk mencegah permasalahan fouling yang parah. Fouling yang disebabkan pertumbuhan biologi yang tak terkendali dapat berkontribusi pada laju korosi dengan satu atau lebih mekanisme.

·         Pengendalian Sistem. Bahkan teknologi treatment terbaik yang ada akan gagal tanpa adanya level kontrol yang logis. Oleh karena itu, pertimbangan yang hati-hati harus diberikan pada keakuratan pengendalian sistem berupa pH, kadar inhibitor, dan karakteristik air lainnya yang dijaga.

·         Pretreatment. Grease dan/atau produk korosi dari program treatment proses sebelumnya harus dibersihkan dan sistem harus ditangani dengan kadar inhibitor yang baik sebelum operasi normal.

·         Kontaminasi. Kontaminasi dapat juga menjadi masalah. Sulfida, amonia, dan hidrokarbon merupakan kontaminan paling berbahaya. Sulfida bersifat korosif pada baja atau paduan logam tembaga. Amonia bersifat korosif pada material admiral dan mendukung pertumbuhan biologi. Hidrokarbon mendukung fouling dan pertumbuhan biologi.

·         Dalam menentukan kadar treatment, data kelarutan merupakan hal penting. Langlier Saturation Index, yang menentukan kelarutan kalsium karbonat, umumnya digunakan. Data kelarutan kalsium ortofosfat dan seng ortofosfat dibutuhkan jika treatment mengandung fosfat dan seng.

Monitoring

Setiap sistem air pendingin harus mencakup sebuah metode monitoring korosi di dalam sistem. Peralatan yang umumnya digunakan untuk tujuan ini meliputi

kupon korosi, instantaneous corrosion rate meters, dan permukaan yang menerima panas seperti pengujian pada alat penukar panas. Data yang diperoleh dari peralatan ini dapat digunakan untuk mengoptimalkan program treatment inhibitor untuk menjaga peralatan pabrik berada pada kondisi terbaik.

Kupon Korosi. Preweighed metal coupon masih digunakan sebagai metode yang dapat diandalkan untuk memonitoring korosi pada sistem pendingin. Kehilangan berat kupon memberikan pengukuran kuantitatif dari laju korosi, dan penampilan visual dari kupon memberikan pengujian dari tipe korosi dan jumlah deposisi pada sistem.

Kupon harus dipasang dengan baik di dalam sebuah rak bypass kupon dengan aliran air yang kontiniu dan diatur melewati kupon. Metalurgi material harus sesuai dengan sistem. Kekurangan dari penggunaan kupon adalah tidak adanya perpindahan  panas pada kupon sehingga temperatur kupon lebih rendah dibandingkan temperatur aktual tube alat penukar panas. Metode ini hanya memperoleh sebuah laju korosi rata-rata.

Corrosion Rate Meter. Peralatan monitoring korosi tambahan telah dikembangkan oleh berbagai pembuat instrumen dan perusahaan water treatment. Instantaneous corrosion rate meter dapat mengukur laju  korosi pada titik manapun pada suatu waktu.

Metode pengukuran dibagi dua kategori umum: hambatan listrik dan polarisasi linear. Dengan teknik ini, pengukuran laju korosi dibuat menjadi cepat tanpa memisahkan alat pendeteksi.

Metode hambatan listrik berdasarkan pada pengukuran dari peningkatan hambatan listrik dari elektroda tes seiring dia mengalami penipisan akibat korosi. Metode ini diinginkan karena probe dapat dipasang baik pada aliran cair maupun tidak. Akan tetapi.

Metode berdasarkan polarisasi linear pada penggunaan potensial rendah memberikan laju data korosif instan yang dapat dibaca langsung dari alat ukur did alam satuan laju korosi (mils per year). Sistem yang mengguankan dua atau tiga elektroda telah tersedia. Metode ini memberikan performa yang maksimum, sederhana, dan dapat diandalkan.

Corrosion rate meter dapat digunakan untuk menguji perubahan pada laju korosi sebagai fungsi waktu. Mereka mampu merespon perubahan tiba-tiba pada kondisi sistem, seperti tumpahnya asam, kadar klorin, dan kadar treatment inhibitor. Dipasangkan dengan alat ukur perekam, mereka merupakan alat ukur yang luar biasa didalam mendiagnosis penyebab korosi atau mengoptimalkan program treatment.

Alat Penukar Panas Uji Coba. Alat penukar panas coba merupakan alat penukar panas berukuran kecil yang dapat diatur untuk menyimulasikan kondisi operasi di dalam parbrik. Mereka cara yang menyenangkan untuk mengevaluasi kecenderungan korosi dan fouling pada permukaan perpindahan panas dan mengukur perubahan pada perubahan efisiensi perpindahan panas. Sebuah desain tipikal menggunakan air pendingin pada sisi tube dan condensing steam sebagai sumber panas pada sisi shell. 

SISTEM AIR PENDINGIN-PERPINDAHAN PANAS

SISTEM AIR PENDINGIN-PERPINDAHAN PANAS

Fungsi sistem pendingin adalah untuk membuang panas dari peralatan atau proses. Panas dibuang dari sebuah media yang dipindahkan menuju media lain atau fluida proses. Media pendingin yang paling sering digunakan adalah air. Akan tetapi, konsep dan perhitungan yang dijelaskan pada bab ini juga dapat digunakan pada fluida lainnya.

Penghilangan panas yang efisien merupakan tujuan yang diinginkan di dalam perancangan dan pengoperasian sistem pendingin. Gaya penggerak dari perpindahan panas adalah perbedaan temperatur antara dua media. Pada kebanyakan sistem pendingin, rentang perbedaan temperatur berada di antara 10-200oF. Fluks panas biasanya rendah, berkisar 5.000-15.000 Btu/ft2.hr. Untuk kasus tertentu seperti pendingin tak lansung dari lelehan logam, fluks panas bisa mencapai 3.000.000 Btu/ft2.hr.

Perpindahan panas dari fluida proses atau peralatan akan meningkatkan temperatur, atau bahkan mengubah fasa air pendingin. Kebanyakan sifat air bersamaan dengan kontaminannya dipengaruhi oleh temperatur. Kecenderungan sistem mengalami korosi, pengerakan, atau mendukung pertumbuhan mikroba juga dipengaruhi oleh temperatur air.

TIPE SISTEM

Air yang menerima panas pada proses perpindahan panas dapat ditangani dengan dua cara. Air dapat dibuang pada sistem buangan (sistem air pendingin sekali lewat/once-through) atau dapat didinginkan dan digunakan kembali (sistem resirkulasi).

Ada dua jenis sistem dari penggunaan kembali air pendingin: sistem resirkulasi tertutup dan terbuka. Pada sistem terbuka, pendinginan dilakukan dengan proses penguapan sebagian air. Penguapan akan menghilangkan sebagian air murni dari sistem dan akan meningkatkan konsentrasi padatan terlarut. Air harus dibuang (blowdown) untuk mengatur konsentrasi padatan terlarut dan perlu ditambahkan air baru (make up) untuk mengganti air yang hilang.

Sistem resirkulasi tertutup merupakan sistem pendigin di dalam sebuah sistem pendingin. Air yang mengandung panas yang diterima dari proses, akan didinginkan dan digunakan kembali dengan cara pendinginan dari fluida lain. Jumlah air yang hilang pada sistem ini biasanya sedikit.

Masing-masing dari tiga jenis sistem pendingin (sistem sekali lewat, sistem terbuka, dan sistem tertutup) akan dijelaskan pada bab selanjutnya. Pendekatan spesifik untuk mendesain dari program penanganan yang tepat untuk masing-masing sistem juga dibahas pada bab selanjutnya.

ASPEK EKONOMI DARI PERPINDAHAN PANAS

Di dalam merancang sistem perpindahan panas, biaya kapital dari pembangunan sistem harus dipertimbangkan dengan biaya operasi dan perawatan. Biasanya, biaya kapital yang besar (permukaan perpindahan panas yang lebih besar, material yang lebih bagus, isian tower yang lebih efisien) memberikan biaya operasi dan perawatan yang lebih kecil begitu juga sebaliknya biaya kapital yang rendah akan meningkatkan biaya operasional seperti energi dan perawatan pompa dan fan. Salah satu biaya operasional yang penting untuk dipertimbangkan adalah chemical treatment untuk mencegah korosi, deposit dan kerak, dan fouling oleh mikroba pada bagian proses atau bagian air.

Perpindahan Panas

Uraian berikut merupakan gambaran singkat dari pertimbangan yang kompleks di dalam merancang alat penukar panas. Ada banyak literatur yang menjelaskan lebih detail mengenai perancangan alat penukar panas.

Pada sistem perpindahan panas, panas dipindahkan antara dua fluida yang memiliki perbedaan temperatur sehingga menuju kesetimbangan. Perbedaan temperatur yang lebih besar akan memberikan laju perpindahan panas yang lebih cepat.

Akan tetapi, temperatur hanya salah satu faktor dari banyak faktor yang ada di dalam perancangan sistem dinamik. Pertimbangan lainnya meliputi luas area tempat terjadinya perpindahan panas, sifat fluida, kecepatan fluida, dan sifat material alat penukar panas.

Beban panas proses, temperatur proses, dan temperatur air pendingin yang tersedia biasanya dinyatakan di awal pada proses perancangan. Ukuran alat penukar panas dihitung berdasarkan parameter penting seperti kecepatan aliran air dan fluida proses, tipe shell, tata letak tube, baffle, material, dan kecenderungan fouling dari fluida.

Faktor yang mempengaruhi desain dari sebuah alat penukar panas terhubung dengan persamaan perpindahan panas berikut.

Q = U x A x ΔTlm

Dimana:

Q = laju perpindahan panas (Btu/hr)

U = koefisien perpindahan panas (Btu/ft2.hr.oF)

ΔTlm = perbedaan temperatur rata-rata logaritmik dari fluida (oF)

Laju perpindahan panas (Q) dihitung dari persamaan:

Q = W x C x ΔT + W x ΔH

Dimana:

W = laju alir fluida (lb/hr)

C = kapasitas panas fluida (Btu/lb.oF)

ΔT = perubahan temperatur fluida (oF)

ΔH = kalor laten penguapan fluida (Btu/lb)

Jika fluida tidak mengalami perubahan fasa maka persamaan di atas menjadi:

Q = W x C x ΔT

Koefisien perpindahan panas (U), mencerminkan konduktivitas termal dari alat penukar panas. Semakin tinggi nilai U maka semakin mudah panas dipindahkan dari suatu fluida menuju fluida lainnya. Konduktivitas termal merupakan kebalikan dari hambatan panas (R).

Hambatan panas total adalah penjumlahan dari beberapa hambatan individual.

Rt = r1 + r2 + r3 + r4 +r5

Dimana:

Rt = hambatan panas total

r1 = hambatan panas pada film di sisi fluida proses

r2 = hambatan panas pada fouling di sisi fluida proses (jika ada)

r3 = hambatan panas pada dinding tube

r4 = hambatan panas pada fouling di sisi air (jika ada)

r5 = hambatan panas pada film di sisi air

Hambatan panas pada film di sisi fluida proses dan film di sisi air tergantung pada geometri alat, kecepatan aliran, viskositas, kalor jenis, dan konduktivitas termal. Efek kecepatan pada perpindahan panas di dalam air pada sebuah tube ditunjukkan pada Gambar 23.3.

Hambatan panas akibat fouling sangat bervariasi tergantung pada karakteristik lapisan fouling, fluida, dan kontaminan di dalam fluida yang menyebabkan lapisan fouling. Sejumlah kecil dari fouling biasanya diakomodasi di pada desain alat penukar panas. Akan tetapi, jika fouling tidak dijaga seminimal mungkin, hambatan panas akan meningkat, dan nilai U akan menurun hingga titik dimana alat penukar panas tidak mampu mengendalikan temperatur fluida proses dengan baik.

Hambatan panas pada tube hanya tergantung dari material tube dan tidak berubah terhadap waktu. Dinding tube menipis oleh erosi mungkin akan memiliki hambatan yang lebih rendah, akan tetapi perubahannya tidak signifikan.

Perbedaan temperatur rata-rata logaritmik merupakan pernyataan secara matematis dari perbedaan temperatur di antara dua fluida di setiap titik di sepanjang alat penukar panas untuk sistem aliran yang benar-benar countercurrent atau cocurrent.

 

Ketika tidak ada perubahan fasa fluida, sebuah alat penukar panas dengan sistem aliran countercurrent lebih efisien dibandingkan cocurrrent. Nilai ΔTlm­ harus dikoreksi jika konfigurasi alat penukar panas tidak benar-benar countercurrent.

MONITORING

Persamaan perpindahan panas sangat berguna untuk memonitor kondisi dari alat penukar panas atau efisiensi program treatment. Hambatan panas tube akan konstan, sistem geometri tidak berubah. Jika kecepatan aliran dijaga konstan pada kedua fluida, hambatan panas film di kedua sisi fluida akan konstan. Variasi dari nilai U yang diukur dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah fouling yang terjadi. Jika nilai U tidak berubah maka tidak ada fouling yang terjadi pada bagian pembatas tempat terjadinya perpindahan panas. Ketika terjadi fouling maka nilai U akan berkurang.

Penggunaan faktor kebersihan atau faktor fouling dapat juga berguna di dalam membandingkan kondisi dari alat penukar panas selama operasi dengan kondisi desain. Faktor kebersihan (Cf) merupakan nilai persen yang diperoleh dengan cara berikut.

Hambatan akibat fouling atau faktor fouling (Rf) adalah sebuah hubungan antara koefisien perpindahan awal keseluruhan (Ui) dan koefisien perpindahan panas keseluruhan selama operasi (Uf) dinyatakan sebagai berikut:

Rf = (Ui – Uf) / (Ui x Uf)

 

Alat penukar panas biasanya didesain dengan nilai faktor fouling dari 0,001 – 0,002, tergantung dari perkiraan kondisi dari fluida proses dan air pendingin.

PENGENDALIAN DEPOSIT DAN KERAK PADA SISTEM PENDINGIN

PENGENDALIAN DEPOSIT DAN KERAK PADA SISTEM PENDINGIN

Akumulasi deposit pada sistem air pendingin mengurangi efisiensi dari perpindahan panas dan kapasitas air yang dapat dibawa pada sistem distribusi. Deposit menyebabkan pembentukan perbedaan sel oksigen yang akan mempercepat korosi dan dapat merusak peralatan.

Pembentukan deposit sangat dipengaruhi parameter sistem, seperti air dan temperatur kulit, kecepatan air, waktu tinggal, dan metalurgi sistem. Deposisi paling parah ditemui di dalam peralatan yang beroperasi dengan temperatur permukaan yang tinggi dan/atau kecepatan air yang rendah. Dengan penggunaan film fill menara pendingin berefisien tinggi, akumulasi deposit di dalam isian menara pendingin mencara area yang diperhatikan.  Deposit secara umum dikategorikan sebagai kerak (scale) atau foulant.

Kerak

Deposit kerak terbentuk akibat pengendapan dan pertumbuhan kristal pada permukaan yang kontak dengan air. Pengendapan terjadi ketika konsentrasi melebihi batas kelarutan baik di badan air atau di permukaan. Garam pembentuk kerak pada permukaan perpindahan panas adalah senyawa yang memiliki kelarutan berbanding terbalik dengan temperatur.

Meski mereka dapat larut sempurna pada badan air bertemperatur rendah, senyawa ini (contoh: kalsium karbonat, kalsium fosfat, magnesium silikat) akan menjadi jenuh pada air bertemperatur lebih tinggi di dekat permukaan perpindahan panas dan mengendap di permukaan tersebut.

Pengerakan tidak selalu berhubungan dengan temperatur. Kerak kalsium karbonat dan kalsium sulfat terbentuk pada permukaan yang tidak menerima panas ketika batas kelarutan mereka dilewati pada badan air. Permukaan logam merupakan sisi ideal untuk nukleasi kristal karena permukaannya kasar dan kecepatan air rendah di dekat permukaan logam. Sel korosi pada permukaan logam menghasilkan pH yang tinggi, akan mendukung proses pengendapan dari berbagai garam yang ada di dalam air pendingin. Ketika sudah terbentuk, deposit kerak akan menginisiasi nukleasi tambahan dan proses pertumbuhan kristal akan lebih cepat.

Pengendalian kerak dapat dicapai dengan pengoperasian sistem air pendingin pada kondisi subsaturated atau penggunaan bahan kimia.

Pengendalian Operasional

Metode paling langsung untuk menghambat pembentukan deposit kerak adalah pengoperasian pada kondisi subsaturated, dimana konsentrasi garam pembentuk kerak berada di bawah batas kelarutan garam tersebut. Pada beberapa garam, cukup untuk dioperasikan pada siklus konsentrasi yang rendah dan/atau pH rendah. Akan tetapi, pada kebanyakan kasus, laju blowdown yang tinggi dan pH yang rendah dibutuhkan sehingga konsentrasi garam tidak melebihi batas kelarutan garam pada permukaan perpindahan panas. Diperlukan untuk menjaga pengendalian yang akurat dari pH dan siklus konsentrasi. Variasi kecil pada sifat kimia air atau beban panas dapat menimbulkan pengerakan.

Pengerakan dapat dikendalikan secara efektif dengan penggunaan agen sequestering dan chelat yang mampu membentuk senyawa kompleks yang mudah larut dari ion logam. Sifat pengendapan dari senyawa kompleks ini tidak sama dengan ion logamnya. Contoh klasik dari material ini adalah asam etilen diamin tetraasetat (EDTA) sebagai chelating dari kesadahan kalsium, dan polifosfat untuk besi.

Threshold Inhibitor. Agen pengendali deposit yang menghambat pengendapan pada dosis yang jauh dibawah kadar stoikiometrik yang dibutuhkan untuk sequestration atau chelation disebut sebagai “threshold inhibitor”. Senyawa ini mempengaruhi kinetika dari nukleasi dan pertumbuhan kristal dari garam pembentuk kerak, dan memungkinkan kondisi lewat jenuh tanpa pembentukan kerak.

Theshold inhibitor  berfungsi dengan mekanisme adsorpsi. Seiring dengan kumpulan ion mengalami orientasi, mikrokristalit metastabil (kumpulan ion yang memiliki orientasi yang tinggi) terbentuk. Pada tahap awal pengendapan, mikrokristalit dapat mengalami pertumbuhan lanjut (membentuk kristal yang lebih besar dengan sebuah kisi kristal yang rapi) atau larut kembali. Threshold inhibitor mencegah pengendapan dengan menyerap kristal yang baru muncul, menutupi sisi aktif pertumbuhan kristal.

Threshold inhibitor  menunda atau menghambat laju pengendapan. Kristal akan terbentuk, tergantung pada derajat lewat jenuh dan waktu tinggal sistem. Setelah kristal yang stabil muncul, pertumbuhan selanjutnya dihambat oleh inhibitor adsorpsi. Inhibitor menghalangi banyak permukaan kristal, menyebabkan gangguan pada kisi kristal seiring pertumbuhan berlangsung. Gangguan (kecacatan pada kisi kristal) menciptakan tekanan internal, membuat kristal rapuh.

Inhibitor kerak yang paling umum digunakan merupakan polimer akrilat dengan berat molekul rendah dan senyawa fosfor organik (fosfonat). Kedua kelompok material ini berfungsi sebagai threshold inhibitor, akan  tetapi, material polimer merupakan dispersan yang lebih efektif. Pemilihan agen pengendali pembentukan kerak tergantung pada senyawa yang akan mengendap dan derajat supersaturasinya. Program pengendalian pembentukan kerak yang paling efektif menggunakan inhibitor presipitasi dan dispersan. Pada beberapa kasus, hal ini dapat dicapai dengan sebuah komponen (contoh: polimer yang digunakan untuk menghambat kalsium fosfat pada pH mendekati netral).

Langelier Saturation Index (LSI)

Dikerjakan oleh profesor W.F. Langelier, dipubliikasikan pada tahun 1936, berhubungan dengan kondisi dimana sebuah air berada pada kondisi kesetimbangan dengan kalsium karbonat. Sebuah persamaan dihasilkan oleh Langelier memungkinkan untuk memprediksi kecenderungan kalsium karbonat apakah mengendap atau larut di beragai kondisi. Persamaan ini mengungkapkan hubungan pH, kadar kalsium, alkalinitas total, kandungan padatan terlarut, dan temperatur terhadap kelarutan kalsium karbonat di dalam air dengan rentang pH 6,5-9,5.

pHs = (pK2 – pKs) + pCa2+ + pAlk

dimana:

pHs = pH air dengan kandungan kalsium tertentu dan alkalinitas berkesetimbangan dengan kalsium karbonat

K2 = konstanta disosiasi ke-2 dari asam karbonat

Ks = konstantan kelarutan dari kalsium karbonat

Nilai suku ini merupakan fungsi dari temperatur dan kandungan padatan terlarut. Nilai mereka pada kondisi tertentu dapat dihitung dari konstanta termodinamika yang dapat diketahui. Suku Ion kalsium dan alkalinitas merupakan nilai negatif dari logaritma konsentrasi mereka. Kadar kalsium di dalam satuan molar, sedangkan alkalinitas merupakan sebuah konsentrasi ekuivalen (contoh: ekuivalen liter basa yang dapat dititrasi). Perhitungan dari pHs telah disederhanakan dengan berbagai nomografi.

Perbedaan antara pH air aktual (pHa) dengan pHs, atau pHa-pHs, adalah nilai dari LSI. Indeks ini merupakan sebuah indikasi kualitatif dari kecenderungan kalsium karbonat mengendap atau terlarut. Jika LSI positif, kalsium karbonat cenderung mengendap dan jika nilainya negatif maka kalsium karbonat cenderung larut. Jika nilainya nol maka air berada pada kondisi kesetimbangan.

LSI hanya mengukur arah kecenderungan atau gaya penggerak dari kalsium karbonat mengendap atau larut. Indeks ini tidak dapat digunakan sebagai pengukuran kuantitatif. Dua air yang berbeda, satu air dengan kadar kesadahan rendah (korosif), dan satunya dengan kesadahan tinggi (mudah terbentuk kerak) dapat memiliki nilai LSI yang sama.

Indeks kestabilan yang dikembangkan oleh Ryzner memungkinkan untuk membedakan dua tipe air ini. Indeks ini didasarkan dari studi hasil operasi aktual dengan air yang memiliki berbagai indeks kejenuhan.

Stability Index (SI) = 2(pHs) – pHa

Ketika air memiliki indeks kestabilan 6,0 atau lebih rendah, pengerakan meningkat dan kecenderungan korosi berkurang. Ketika indeks kestabilan melebih 7,0 maka kerak tidak akan terbentuk. Seiring dengan peningkatan nilai indeks kestabilan di atas 7,5 atau 8,0 kemungkinan korosi akan meningkat. Penggunaan nilai LSI dan SI akan memberikan prediksi yang lebih akurat apakah air cenderung korosif atau mengerak.

Fouling

Fouling terjadi ketika partikulat yang tak larut tersuspendi di dalam air resirkulasi membentuk deposit di sebuah permukaan. Mekanisme fouling didominasi oleh interaksi antar partikel yang menimbulkan pembentukan aglomerat.

Pada kecepatan air yang rendah, pengendapan partikel dipengaruhi oleh gaya gravitasi. parameter yang memengaruhi laju pengendapan yaitu ukuran partikel, densitas relatif cairan dan partikel, dan viskositas cairan. Hubungan dari variabel ini dinyatakan pada hukum Stoke. Faktor yang paling penting memengaruhi laju pengendapan yaitu ukuran partikel. Oleh karena itu, pengendalian fouling dengan pencegahan aglomerasi merupakan salah satu metode paling fundamental dari pengendalian deposit.

Foulant memasuki sebuah sistem air pendingin melalui air make up, kontaminasi dari udara, kebocoran proses, dan korosi. Foulant paling potensial yang masuk dari air make up yaitu senyawa partikulat, sepeti lempung, tanah, dan besi oksida. Alumunium yang tak larut dan besi hidroksida memasuki sistem dari air pendingin pada operasi pretreatment air. Beberapa air sumur mengandung besi terlarut yang tinggi dan kemudian teroksidasi menjadi presipitas besi ferri. Proses korosi baja juga merupakan sumber besi ferro dan menimbulkan fouling.

Besi maupun alumunium merupakan penyebab masalah karena kemampuan mereka bertindak sebagai koagulan. Kelarutan mereka dan bentuk hidroksida yang sukar larut dapat menyebabkan mengendapkan beberapa bahan kimia treatmaent seperti ortofosfat.

Kontaminasi dari udara biasanya mengandung partikel lempung dan tanah tetapi dapat meliputi gas seperti hidrogen sulfida, yang membentuk presipitat tak larut dengan banyak ion logam. Kebocoran proses menimbulkan berbagai kontaminan yang mempercepat deposisi dan korosi.

Foulant, seperti lumpur air sungai, memasuki sistem sebagai partikel yang terdispersi secara halus, yang  dapat berukuran sekecil 1-100 nm. Partikel membawa muatan elektrostatis, yang menyebabkan partikel bermuatan sama saling tolak menolak, dan menjadi terdispersi. Total muatan yang dibawa oleh sebuah partikel tergantung pada  komposisi air. Siklus air pendingin meningkatkan konsentrasi dari ion yang memiliki muatan berlawanan dan mampu menarik secara elektrostatis sehingga terserap pada partikel bermuatan.

Pengendapan terjadi ketika energi yang diberikan oleh kecepatan fluida tidak mampu mendorong partikel akibat aglomerasi dan pertumbuhan ukuran. Setelah partikel mengendap, karakteristik dari deposit tergantung pada kekuatan gaya tarik diantara partikel (kekuatan aglomerasi) dan antara partikel dengan permukaan yang kontak. Jika gaya tarik antara partikel kuat dan partikel tidak terhidrasi dengan baik, deposit akan memadat dan memiliki struktur yang rapi, jika gaya tarik lemah maka deposit akan lunak dan lentur.

Metode Pengendalian Fouling

Penghilangan Senyawa Partikulat

Jumlah partikulat yang memasuki sistem pendingin melalui air make up dapat dikurangi melalui proses filtrasi dan/atau sedimentasi. Penghilangan partikulat dapat juga dilakukan dengan filtrasi dari air pendingin resirkulasi. Metode ini tidak menghilangkan semua senyawa tersuspensi dari air pendingin. Tingkat fouling yang ditemui dipengaruhi oleh keefektifan dari skema penghilangan partikulat yang digunakan, kecepatan air didalam peralatan proses, dan siklus konsentrasi yang dijaga pada menara pendingin.

Kecepatan Aliran Air yang Tinggi

Kemampuan dari kecepatan air dalam meminimalkan fouling tergantung pada karakteristik foulant. Deposit lembung dan debu lebih efisien dihilangkan dengan kecepatan air yang tinggi dibandingkan dengan deposit alumunium dan besi, yang lebih pada dan membentuk jaringan pengunci dengan presipitat lainnya. Pengeoperasian pada kecepatan air yang tinggi tidak selalu merupakan solusi yang dapat dilakukan terhadap permasalahan deposisi lempung dan debu karena adanya batasan desain, pertimbangan ekonomi, dan potensi korosi erosi.

Dispersan

Dispersan merupakan material yang menyuspensikan senyawa partikulat dengan penyerapan pada permukaan partikel dan menempel dengan muatan yang tinggi. Gaya tolak yang tinggi antara partikel bermuatan yang sama mencegah aglomerasi, yang akan mengurangi pertumbuhan partikel. Keberadaan dispersan pada permukaan partikel juga menghambat hubungan antara partikel.

Dispersan yang paling efektif dan paling banyak digunakan adalah polimer anionik dengan berat molekul rendah. Teknologi dispersi telah berkembang menuju titik dimana polimer didesain untuk kelas spesifik dari foulant atau untuk berbagai tipe material. Polimer berbasis akrilat banyak digunakan sebagai dispersan. Senyawa ini telah dikembangkan dari senyawa asam akrilik homopolimer sederhana hingga kopolimer dan terpolimer.

Surfaktan

Agen pembasah atau permukaan yang aktif digunakan untuk mencegah fouling oleh hidrokarbon yang tak larut. Mereka berfungsi dengan mengemulsikan hidrokarbon melalui pembentukan tetesan mikro yang mengandung surfaktan. Bagian hidrofobik dari surfaktan terlarut pada tetesan minyak sedangkan bagian hidrofilik berada pada permukaan tetesan. Muatan elektrostatis yang dimiliki oleh sisi hidrofilik menyebabkan gaya tolak menolak antara tetesan menegah tumbukan antar tetesan.

SISTEM BAHAN BAKAR BOILER

SISTEM BAHAN BAKAR BOILER

Inti dari setiap boiler adalah sistem bahan bakarnya. Masalah penanganan dan penyimpanan bahan bakar dapat membatasi efisiensi seluruh boiler.

Ada tiga bentuk bahan bakar boiler: cair, padat, dan gas. Metode penanganan dan penyimpanan berbeda-beda sesuai dengan jenis bahan bakar yang digunakan.

BAHAN BAKAR GAS

Bahan bakar gas yang bersih dan relatif tidak lembab menghadirkan sedikit kesulitan dalam penanganan. Gas alam adalah contoh utama bahan bakar bersih dan yang paling umum digunakan dalam sistem boiler.

Gas kotor, seperti gas kilang, gas tanur sembur, gas karbon monoksida, dan gas limbah lainnya dari proses, dapat menyebabkan masalah penanganan yang signifikan. Tindakan khusus harus diambil untuk mencegah pelepasan ke atmosfer sekitar, kebakaran, pengendapan saluran bahan bakar, kelembaban, dan pembakaran yang tidak sempurna. Tingkat keparahan masalah tergantung pada kontaminan spesifik di dalam gas.

Scrubber basah, presipitator elektrostatis, dispersan bahan kimia, dan pipa dan tangki lagging yang sesuai dapat digunakan untuk menghilangkan masalah. Scrubber basah dan pengendap elektrostatis menghilangkan kontaminan secara mekanis. Dispersan kimiawi telah digunakan bersama dengan scrubber basah dan presipitator elektrostatis untuk menangani kontaminan yang mengganggu. Karena kebocoran merupakan salah satu perhatian utama dalam penanganan gas, beberapa metode deteksi kebocoran sangat penting. Metode yang dipilih mungkin sesederhana semprotan tipe detektor atau secanggih detector gas yang mudah terbakar dengan alarm, yang dapat dihubungkan ke sistem pemadam kebakaran otomatis.

BAHAN BAKAR PADAT

Bahan bakar padat (termasuk batu bara, kayu, dan limbah padat) menghadirkan beberapa kesulitan penanganan yang sama. Masalah akan terjadi kecuali jika pasokan bahan bakar yang mengalir bebas dan terus menerus dengan ukuran yang sesuai untuk jenis peralatan pembakaran tertentu disediakan.

Sebagian besar masalah dapat diminimalkan atau dihilangkan melalui pemilihan peralatan penanganan bahan bakar yang tepat. Jenis peralatan khusus untuk penanganan, penyimpanan, dan persiapan bergantung pada karakteristik bahan bakar padat yang digunakan.

Karena peralatan yang tepat tidak selalu tersedia, bahan bakar tambahan atau alat bantu telah digunakan untuk meminimalkan masalah. Aditif ini termasuk alat bantu penggilingan, peningkat kelembaban, alat bantu debu, penghambat pembekuan, dan katalis untuk meminimalkan bahan mudah terbakar dalam sistem penanganan abu dan abu terbang.

BAHAN BAKAR CAIR

Bahan bakar cair termasuk minyak sisa, minyak ringan, minyak berat, dan cairan mudah terbakar lainnya. Karena masalah pembuangan residu cairan, semakin banyak variasi cairan yang mudah terbakar sedang dipertimbangkan dan diuji. Gambar 20.1 dan 20.2 mengilustrasikan komponen utama yang masing-masing ditemukan dalam sistem penanganan bahan bakar cair tipikal dan sistem penyimpanan bahan bakar minyak.

Masalah yang dihadapi dalam penanganan, penyimpanan, dan penyiapan bahan bakar cair antara lain kontaminasi air, pembentukan lumpur, hambatan aliran, pertumbuhan biologis, ketidakstabilan, dan sifat korosif. Umumnya, kondisi ini dimanifestasikan sebagai penyumbatan saringan yang berlebihan, aliran yang buruk, peningkatan beban pada pompa bahan bakar, endapan pemanas, endapan saluran bahan bakar, hilangnya ruang penyimpanan, endapan ujung burner, pengotoran burner, kebocoran karena korosi tangki penyimpanan, atomisasi yang buruk, dan masalah pembakaran lainnya. Tabel 20.1 merangkum sifat dan penyebab masalah yang terkait dengan komponen utama sistem penanganan bahan bakar cair; beberapa dari kondisi ini diilustrasikan pada Gambar 20.3 – 20.4 dan 20.5 – 20.6.

AIR

Air dapat menjadi emulsi dalam minyak selama pemrosesan dan juga dapat dimasukkan ke dalam minyak selama penanganan melalui kondensasi, kontaminasi, atau kebocoran. Adanya air dapat menimbulkan banyak masalah:

·         air yang memisah dari minyak umumnya bersifat asam dan dapat dengan mudah menimbulkan korosi pada tangki penyimpanan, terutama pada antarmuka minyak/air

·         air yang terpisah menempati ruang penyimpanan

·         air di burner dapat menyebabkan aliran minyak terputus

·         jika masuk ke sistem pembakaran dalam jumlah yang cukup, air dapat menyebabkan sengatan panas, yang menyebabkan kerusakan pada tungku pembakaran

Sebagian besar air dapat dihilangkan dengan prosedur pengaliran dan penanganan yang cermat. Desain dan pemeliharaan peralatan yang tepat juga dapat meminimalkan kebocoran air, seperti yang diakibatkan oleh pemanas uap atau kebocoran tangki. Untuk meminimalkan kondensasi, lagging dan pemanasan tangki diperlukan.

Aditif yang dipilih dengan benar dapat digunakan untuk mengemulsi sejumlah kecil air (hingga sekitar 1%) secara ekonomis. Air dalam jumlah besar harus dikeluarkan secara fisik dari tangki dengan dikeringkan atau dipompa. Ketika air dalam jumlah besar terdeteksi, sumbernya harus diidentifikasi dan diperbaiki.

 

Air di tangki penyimpanan dapat dideteksi dengan Bom Bacon. Perangkat ini diturunkan ke dalam tangki dan dibuka untuk memungkinkan pengambilan sampel di titik manapun di bawah permukaan. Sampel kemudian dapat dievaluasi dengan menguji sedimen dasar dan air (BS&W). Menguji air bisa sesederhana menunggu sampel mengendap secara bertahap.

LUMPUR

Lumpur terdiri dari aglomerat berat yang mengendap dikombinasikan dengan bahan tersuspensi dari bahan bakar minyak atau cair. Pembentukan lumpur meningkat ketika bahan bakar minyak dari minyak mentah yang berbeda atau bahan bakar cair dari sumber yang berbeda dicampur. Ketika bahan bakar minyak dipanaskan dalam tangki untuk memastikan aliran yang baik, kemungkinan pembentukan lumpur meningkat. Jika panas cukup tinggi untuk memecah air dalam emulsi minyak, aglomerat yang lebih berat dapat mengendap. Pembentukan lumpur di dalam tangki mengurangi ruang penyimpanan untuk bahan bakar yang dapat digunakan dan menghilangkan bagian dari komponen bahan bakar yang mengandung energi tinggi. Pembersihan saringan yang sering, diperlukan untuk mencegah penurunan tekanan yang tinggi dan memastikan aliran yang baik. Pembentukan lumpur juga dapat menyebabkan pengotoran ujung burner pada pemanas.

Untuk mencampur lumpur yang mengendap dengan bahan bakar baru, ada baiknya mengisi tangki penyimpanan dari bawah. Tangki dengan lagging efektif (insulasi luar) tidak terlalu rentan terhadap penumpukan lumpur. Penyimpanan jangka panjang (lebih dari 7 hari) harus dihindari dan beberapa metode resirkulasi digunakan untuk menjaga campuran aglomerat berat. Jika metode mekanis tidak sepenuhnya efektif dan/atau beberapa tingkat bantuan diperlukan, aditif efektif dalam mendispersikan lumpur, bahkan pada tingkat penggunaan yang rendah.

Banyak keuntungan yang dihasilkan ketika lumpur bahan bakar diminimalkan:

·         Peningkatan kandungan energi dalam bahan bakar meningkatkan efisiensi.

·         Tangki bersih mampu memanfaatkan ruang penyimpanan secara maksimal.

·      Saluran umpan, pemanas, dan pembakar yang bersih sangat penting untuk aliran yang baik dan pembakaran yang baik.

·  Pengondisian bahan bakar yang tepat menghasilkan pola nyala api yang baik, mengurangi kemungkinan penumpukan nyala api.

Aliran bahan bakar yang tepat memungkinkan boiler beroperasi pada kapasitas maksimum dan membantu mengontrol pembentukan endapan di dalam burner. Ini juga memungkinkan operasi pada udara berlebih yang minimum, yang membantu mengontrol slagging dan korosi pada suhu tinggi.

ALIRAN BAHAN BAKAR

Hambatan aliran bahan bakar cair adalah fungsi dari viskositas dan titik alir. Temperatur yang lebih tinggi menurunkan viskositas dan meningkatkan kemampuan bahan bakar untuk mengalir. Penting untuk menjaga kisaran suhu yang benar dalam tangki penyimpanan untuk memastikan aliran bahan bakar yang baik dan mencegah penguapan fraksi minyak ringan.

Salah satu metode yang digunakan untuk mengontrol titik alir melibatkan pencampuran minyak dengan titik alir yang berbeda. Perhatian harus diberikan karena titik aliran campuran bisa lebih tinggi daripada titik alir kedua komponen. Akibatnya, solidifikasi dan kristalisasi dapat terjadi pada bahan bakar, yang sepenuhnya dapat menyumbat pompa bahan bakar. Penyumbatan seperti itu hampir tidak mungkin dihilangkan melalui metode pembersihan normal. Suhu tinggi dan gerakan konstan disarankan jika bahan bakar dengan titik alir tinggi digunakan.

Viskositas juga mempengaruhi atomisasi minyak oleh pembakar. Atomisasi yang tepat membutuhkan viskositas bahan bakar yang lebih rendah daripada yang dibutuhkan untuk aliran bahan bakar yang baik. Viskositas yang lebih rendah ini diperoleh dengan pemanasan. Hanya pemanasan awal yang dapat dilakukan saat minyak berada di dalam tangki penyimpanannya, untuk mencegah penguapan fraksi minyak yang lebih ringan. Setelah pemanasan awal, minyak mengalir ke pemanas in-line di mana ia dipanaskan hingga suhu yang sesuai untuk atomisasi yang baik.

KOROSI TANGKI DAN PERTUMBUHAN BAKTERI

Air yang memisah dari bahan bakar minyak hampir selalu bersifat asam. Meskipun sebagian besar hidrokarbon bersifat protektif, korosi masih dapat ditemukan pada lapisan antarmuka air/minyak. Dalam praktiknya, bahan alkali atau aditif jenis amina ditambahkan untuk melindungi permukaan logam.

Karena bahan bakar minyak yang lebih berat tidak memberikan nutrisi yang menopang kehidupan, mereka jarang mengalami pertumbuhan bakteri. Dalam bahan bakar minyak ringan, seperti bahan bakar diesel, pertumbuhan bakteri telah ditemukan pada antarmuka lapisan air/minyak. Untuk mencegah terjadinya hal ini, perlu menggunakan bahan bakar minyak bebas air atau untuk mencegah pemisahan air dari bahan bakar. Ketika pertumbuhan bakteri tidak dicegah, mereka dapat dikendalikan oleh antimikroba.

Spesimen uji korosi dapat dipasang pada antarmuka lapisan air/minyak untuk memantau korosi, menghilangkan kebutuhan untuk inspeksi peralatan secara berkala. Pemantauan pertumbuhan bakteri memerlukan pengambilan sampel di antar muka air/minyak dan pengujian jumlah bakteri.

MASALAH PERALATAN KHUSUS

Strainer bahan bakar melindungi sistem bahan bakar dari masalah dengan aglomerat berat dan materi tersuspensi. Strainer relatif kasar, karena peregangan halus dapat menghambat aliran bahan bakar dan meningkatkan frekuensi pembersihan yang diperlukan.

Pemilihan pompa bahan bakar harus didasarkan pada padatan tersuspensi yang diantisipasi dalam bahan bakar, bersama dengan jenis aditif yang akan digunakan untuk proteksi kebakaran. Misalnya, pompa diferensial konstan beroperasi pada kecepatan konstan, dan berbagai jumlah minyak yang tidak digunakan disirkulasi ulang karena beban bervariasi. Sirkulasi ulang ini, bersama dengan aditif tertentu, dapat meningkatkan jumlah padatan tersuspensi dalam bahan bakar, sehingga meningkatkan toleransi jarak yang diperlukan.

Nozel burner terpengaruh oleh bahan tersuspensi dan dapat aus. Efek keausan pada nozzle dapat ditentukan dengan observasi pola nyala api atau dengan alat pengukur “go or no-go“.

Pemanas in-line dan ujung burner menimbulkan masalah penyumbatan karena suhu tinggi, yang menyebabkan beberapa pemadatan hidrokarbon yang lebih berat. Masalah dengan in-line heater ditunjukkan oleh penurunan tekanan di seluruh pemanas, penurunan suhu bahan bakar minyak, atau peningkatan tekanan uap yang diperlukan untuk mempertahankan suhu minyak yang sama.

Penanganan bahan bakar yang tepat harus dipertahankan untuk memastikan kondisi optimal dan dengan demikian meminimalkan masalah ini. Selain itu, pembersihan berkala seringkali diperlukan. Jika frekuensi pembersihan yang diperlukan berlebihan, aditif dapat digunakan untuk membantu menjaga agar aglomerat berat tersebar dan mengalir dengan mudah.

KEAMANAN

 

Bahan bakar cair membutuhkan penanganan yang hati-hati untuk memaksimalkan keamanan. Potensi masalah termasuk kontaminasi dari tumpahan atau kebocoran dan keluarnya uap yang mudah terbakar. Area tangki harus dibendung untuk menampung tumpahan. Untuk mencegah kebakaran, konstruksi tangki khusus diperlukan dan monitor uap yang mudah terbakar harus digunakan. Monitor yang mudah terbakar dapat diintegrasikan ke dalam sistem pemadam kebakaran.

PENGENDALIAN BIOFOULING PADA SISTEM AIR PENDINGIN

PENGENDALIAN BIOFOULING PADA SISTEM AIR PENDINGIN

Sistem air pendingin khususnya sistem resirkulasi terbuka, merupakan lingkungan yang disukai untuk pertumbuhan mikro organisme. Pertumbuhan mikroba pada permukaan yang basah akan menimbulkan pembentukan biofilm. Jika tidak dikontrol, akan menimbulkan biofouling di sistem air pendingin dan menurunkan performa peralatan, mendukung korosi logam, dan mempercepat kerusakan pada material kayu.

Permasalahan Akibat Biofouling

Fouling oleh mikroba pada sistem pendingin adalah akibat dari pertumbuhan alga, jamur, dan bakteri yang berlebih pada permukaan. Sistem pendingin sekali lewat, sistem resirkulasi terbuka, sistem tertutup dapat mendukung pertumbuhan mikroba, akan tetapi permasalahan fouling biasanya terjadi lebih cepat dan parah pada sistem resirkulasi terbuka.

Aliran air sistem resirkulasi terbuka umumnya mengandung relatif sedikit nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroba, sehingga laju mikroba relatif lambat. Sistem resirkulasi terbuka menyerap mikroba dari udara dan akibat penguapan maka terjadi peningkatan konsentrasi nutrien. Oleh karena itu, pertumbuhan mikroba lebih cepat dibandingkan sistem lain. Kebocoran proses dapat berkontribusi lebih jauh terhadap kandungan nutrien pada air pendingin.

Selain ketersediaan nutrien organik dan anorganik, faktor seperti temperatur, pH normal, dan aerasi kontiniu dari air pendingin berkontribusi menjadi lingkungan yang ideal untuk pertumbuhan mikroba. Cahaya matahari dibutuhkan untuk pertumbuhan alga dapat juga hadir sehingga berbagai populasi besar dari mikroba dapat berkembang.

Akibat dari pertumbuhan mikroba yang tidak terkendali pada permukaan adalah pembentukan lendir. Lendir tipikalnya merupakan agregat dari material biologi dan nonbiologi. Komponen biologi, dikenal sebagai biofilm, terdiri dari sel mikroba dan produk sampingnya. Produk samping yang dominan, extracellular polymeric substance (EPS), merupakan sebuah campuran dari polimer terhidrasi. Polimer ini membentuk jaringan berbentuk gel di sekitar sel dan muncul untuk membantu menempel pada permukaan.

Lendir dapat terbentuk pada sistem pendingin sekali lewat dan resirkulasi dan dapat terlihat atau terbentuk pada daerah yang susah dilihat. Pada daerah yang tidak terlihat, lendir dapat diindikasikan dengan penurunan efisiensi perpindahan panas atau pengurangan laju alir air. Organisme perusak material kayu dapat masuk sistem pendingin yang terbuat dari kayu, mencerna kayu dan menyebabkan kerusakan pada struktur kayu. Aktivitas mikroba di bawah deposit atau di dalam lendir dapat meningkatkan laju korosi dan bahkan melubangi permukaan perpindahan panas.

Mikrobiologi dari Air Pendingin

Mikroorganisme

Mikro organisme yang membentuk deposit lendir pada sistem air pendingin merupakan mikroba yang menyebar melalui tanah, air, dan udara. Mikroba ini dapat masuk ke sistem melalui air makeup, baik dalam jumlah sedikit ketika menggunakan air bersih atau dalam jumlah banyak ketika menggunakan air limbah. Jumlah yang banyak dapat juga diserap dari udara ketika udara diserap melewati menara pendingin. Kebocoran proses juga berkontribusi terhadap masuknya organisme.

Beberapa dari banyak mikroba dapat berkoloni pada sistem pendingin industri (a)bakteri bentuk batang, (b)alga biru-hijau bentuk filamen/cianobakteri, (c)alga hijau satu sel, (d)jamur banyak sel (ragi), (e)jamur filamen

Bakteri. Berbagai jenis bakteri dapat berkoloni pada sistem pendingin. Bakteri berbentuk spiral, batang, dan bola, dan filamen merupakan bakteri yang umum pada sistem pendingin. beberapa menghasilkan spora untuk bertahan pada lingkungan yang tidak mendukung seperti musim kering atau temperatur tinggi. Baik bakteri aerob maupun anaerob dapat ditemukan pada sistem air pendingin.

Jamur. Dua bentuk jamur yang umumnya ditemukan yaitu mold (bentuk filamen) dan ragi (bentuk satu sel). Mold dapat menjadi sangat membahayakan, menyebabkan pembusukan putih atau pembusukan cokelat pada kayu menara pendingin, tergantung pada apakah mereka selulolitik (menyerang selulosa) atau pendegradasi lignin. Ragi atau juga selulotik dapat menghasilkan banyak lendir dan suka membentuk koloni pada permukaan kayu.

Alga. Alga merupakan organisme fotosintesis. Alga biru-hijau merupakan alga yang paling umum pada sistem pendingin (alga biru-hijau sekarang dikelompokkan sebagai bakteri dan disebut sebagai cianobakteri). Berbagai tipe alga bertanggung jawab atas pertumbuhan warna hijau pada bagian block screen dan distribution deck. Fouling yang parah akibat alga dapat menimbulkan aliran air yang tidak merata dan mengurangi efisiensi menara pendingin.

Perbedaan dan Persamaan

Meski alga, jamur, dan bakteri memiliki banyak perbedaan, mereka juga memiliki banyak karakter yang mirip. Persamaan dan perbedaan ini penting dalam memahami dan mengendalikan biofouling.

Ukuran sel berbeda tergantung pada kerumitan struktur sel. Bakteri sederhana dan cianobakteri jauh lebih kecil dibandingkan mold, ragi, dan alga lainnya. Karena kecepatan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan, sel yang lebih kecil ini mampu bereproduksi jauh lebih cepat.

Semua mikro organisme membutuhkan air untuk tumbuh. Meski hal ini bervariasi dalam istilah kebutuhan air absolut dan kemampuan untuk bertahan pada musim kering, sebuah populasi mikroba yang aktif, hidup terus menerus tidak akan ada tanpa adanya air.

Kebanyakan mikroba tumbuh pada sistem pendingin dalam bentuk bundar dengan dinding sel yang kaku. Dinding sel memberikan organisme bentuk karakternya dan kekuatan mekanik. Bagian dalam terdekat di dinding sel adalah sebuah membran sel yang berfungsi sebagai penghalang permeabel dari sel. Penghalang ini juga memungkinkan sel memekatkan bahan kimia yang diinginkan, seperti nutrien, dan mengeluarkan atau mengekresi racun atau bahan kimia yang tidak diinginkan seperti material sampah. Perbedaan konsentrasi hingga beberapa pangkat dapat ditemukan di sepanjang membran.Semua sel harus mendapatkan energi dan bahan kimia untuk membangun sel dari lingkungannya untuk bertahan dan tumbuh. Kemampuan dari setiap tipe sel untuk memenuhi fungsi ini pada berbagai lingkungan akan dibahas pada bagian selanjutnya.

Pertumbuhan Mikrobiologi

Di antara building block esensial yang digunakan oleh sel mikroba, dan yang diinginkan dalam jumlah banyak adalah karbon, nitrogen dan fosfor. Mikroba berbeda dari metode yang mereka gunakan untuk memperoleh karbon. Alga hijau, cianobakteri, dan bakteri tertentu dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber dan mengubahnya menjadi senyawa karbon pada sel. Kebanyakan bekteri, ragi, dan mold membutuhkan senyawa karbon yang belum terbentuk dan menggunakan molekul organik yang bervariasi mulai dari sederhana hingga sangat kompleks.

Mikroba telah mengembangkan banyak cara untuk mengekstrak energi dari lingkungannya. Alga dan organisme fotosisntetis lainnya menangkap energi cahaya dari matahari. Senyawa kimia anorganik, seperti amonia, sulfur, dan hidrogen, dapat dioksidasi oleh bakteri tertentu untuk menghasilkan energi. Lebih umum, bakteri, ragi, dan mold membebaskan energi yang disimpan di dalam senyawa organik, seperti gula, protein, lemak, minyak, asam organik, dan alkohol.

Organisme aerob menggunakan oksigen untuk mengoksidasi dan menghasilkan energi kimia. Anaerob tidak menggunakan oksigen, tetapi dapat menggantinya dengan senyawa seperti sulfat atau nitrat. Pada proses penghasilan energi pada bakteri anaerob, molekul pengoksidasi ini mengalami reduksi, membentuk sulfida atau gas nitrogen. Ketika tidak tersedia pengokidasi, beberapa bakteri anaerob masih bisa menghasilkan energi , meski jurang efisien, dengan cara oksidasi berpasangan satu setengah dari molekul subtrat menjadi reduksi dari setengah molekul lainnya.

Pada kondisi nutrien yang cukup, pertumbuhan dan reproduksi dapat berlangsung. Bakteri dan cianobakteri berkembang biak dengan cara pembelahan diri, sebuah proses dimana satu sel terbelah dan membentuk dua sel yang identik. Ragi berkembang biak dengan cara pembentukan ragi baru, dengan sebuah sel induk secara berulang membentuk sebuah anak sel yang identik tetapi berukuran lebih kecil.  Alga hijau dapat memiliki beberapa pola pertumbuhan, tergantung dari spesies, mulai dari perpanjangan tunas untuk menghasilkan beberapa sel dari sebuah sel selama siklus pembelahan. Seiring dengan fitur sel lainnya, kerumitan dari proses pertumbuhan akan meningkatkan ukuran sel. Pada kondisi optimal, beberapa bakteri dapat memperbanyak jumlahnya setiap 20 – 30 menit, sedangkan mold membutuhkan beberapa jam untuk memperbanyak jumlah mereka.

Mikro organisme juga sangat mudah beradaptasi terhadap perubahan lingkungan. Karakteristik ini berhubungan dengan ukuran dan kerumitan. Bakteri dengan bentuk sederhana dengan kebutuhan pertumbuhan minimal dan laju pertumbuhan cepat dapat membentuk banyak generasi sel dalam beberapa hari. Sedikit perubahan yang acak di dalam karakteristik sel selama pembentukan tersebut dapat menghasilkan sel baru yang lebih mampu bertahan di dalam perubahan lingkungan

Biasanya, air pendingin tidak mengandung banyak nutrien, sehingga mikroba harus mengembangkan permasalahan besar pada transportasi energi dan meningkatkan konsentrasi nutrien di dalam sel. Proses ini dapat menghabiskan sumber energi yang ada di dalam suplai yang singkat, akan tetapi hal ini dibutuhkan agar mesin biokimia dapat berjalan pada kecepatan tinggi. Karena ada kompetisi sengit untuk nutrien yang ada, spesies yang paling efisien di dalam peningkatan konsentrasi  dari nutrien esensial akan memiliki kemungkinan pertumbuhan yang lebih cepat.

Penggunaan bahan kimia pada sistem pendingin mungkin, pada suatu waktu memberikan sumber dari nutrien pembatas dan hal ini berkontribusi terhadap pertumbuhan bakteri pada sistem. Perubahan pH mungkin akan merubah keseimbangan sebuah populasi yang stabil menjadi tidak seimbang, kondisi yang buruk. Meski bakteri dapat dikendalikan pada pH netral, sebuah perubahan menjadi asam dapat menimbulkan dominasi dari mold atau ragi. Karen kebanyakan alga tumbuh paling berlimpah pada pH basa, sebuah usaha untuk mengurangi asam dengan menaikkan pH dapat menimbulkan pertumbuhan alga yang melimpah.

Perubahan musiman juga dapat mempengaruhi pola pertumbuhan pada sistem air pendingin. komunitas alga alami di dalam suplai air bersih bersifat sangat dinamis, dan spesies yang dominan dapat berubah dengan cepat dengan perubahan temperatur, nutrien, dan jumlah sinar matahari. Cianobakteri dapat menjadi koloni yang sering timbul di dalam sebuah sistem pendingin. perubahan musiman ang akan meningkatkan jumlah mereka di dalam air makeup dapat menimbulkan pertumbuhan alga yang melimpah di dalam sistem. Pada musim gugur, seiring daun yang gugur akan meningkatkan kadar nutrien dan menurunkan pH, populasi bakteri dapat meningkat ketika populasi alga berkurang.

BIOFILM

Mikrobiologi membedakan dua jenis populasi dari mirkoba. Populasi free-floating (planktonic) yang ditemukan pada sebagian besar air dan populasi yang menempel (sessile) pada permukaan. Jenis yang sama dari organisme ini dapat ditemukan pada populasi lainnya, akan tetapi populasi sesil bertanggung jawab terhadap terjadinya biofouling.

Banyak yang diketahui mengenai pembentukan biofilm pada permukaan yang basah seperti tube dari alat penukar panas. Mikroba pada permukaan yang tenggelam mensekresi polimer (secara dominan polisakarida tetapi juga protein), yang menempel kuat bahkan pada permukaan yang bersih dan mencegah sel tersapu oleh aliran normal air pendingin. senyawa polimer ekstraselular ini dihidrasi di dalam kondisi alami, membentuk sebuah jaringan seperti gel di sekitar mikroba sesil. Jaringan polimer ini berkontribusi terhadap kesatuan dari biofilm dan berperan sebagai penghalang fisik yang menghalagi material racun dan organisme pemangsa agar tidak mencapai sel hidup. Polimer biofilm dapat juga mengonsumsi oksidator sebelum mereka mencapai dan menghancurkan mikroba. Sehingga, pengendalian mikroba sesil membutuhkan dosis beberapa kali lebih besar dari jumlah dosis yang dibutuhkan untuk mengendalikan organisme planktonic.

Biofilm awalnya terbentuk secara perlahan, karena hanya beberapa organisme yang dapat menempel, bertahan, tumbuh, dan berganda. Seiring populasi meningkat secara eksponensial, kedalaman biofilm meningkat secara cepat. Polimer biofilm bersifat lengket dan membantu dalam proses penempelan dari sel baru untuk berkoloni pada permukaan seiring dengan akumulasi dair kotoran tak hidup dari sebagian besar air. Beberapa kotoran dapat mengandung berbagai endapan senyawa kimia anorganik, flok organik, dan massa sel yang mati. Fouling muncul akibat proses akumulasi ini, seiring dengan pertumbuhan dan replikasi sel yang telah ada dipermukaan dan pembentukan material polimer tambahan oleh sel ini.

Ketika terjadi fouling, bahkan pembersihan secara mekanik tidak menghilangkan semua biofilm. Permukaan yang sebelumnya mengalami fouling lebih cepat mengalami kolonisasi di banding permukaan baru. Material sisa biofilm mendukung kolonisasi dan mengurangi waktu tunggu sebelum munculnya fouling kembali.

Biofilm pada permukaan alat penukar panas bersifat sebagai penghalang perpindahan panas. Performa alat penukar panas mulai menurun segera setelah ketebalan biofilm melebihi batas dari daerah aliran laminer. Mikroba dan biopolimer yang terhidrasi mengandung air yang banyak, biofillm dapat mengandung lebih dari 90% berat air. Akibatnya, biofilm memiliki konduktivitas termal sangat dekat dengan konduktivitas air dan, pada sisi efisiensi alat penukar panas, sebuah biofilm ekivalen dengan sebuah lapisan air stagnan di sepanjang permukaan perpindahan panas.

Pada alat penukar panas shell & tube, hambatan perpindahan panas paling rendah pada aliran turbulen dari sebagian besar air, sedikit lebih besar di sepanjang dinding logam tube, dan paling besar di bagian aliran air laminer. Seperti air, biofilm 25 – 600 kali lebih resistan terhadap perpindahan panas secara konduktif dibandingkan logam apapun. Sebuah sedikit peningkatan pada ketebalan yang tampak dari aliran laminer akibat pertumbuhan biofilm memiliki dampak yang signifikan terhadap perpindahan panas.besar 80 mm.

 

Biofilm dapat mendukung korosi dari permukaan logam yang mengalami fouling melalui berbagai Hal ini yang disebut sebagai microbially influenced corrosion (MIC). Mikroba bertindak sebagai katalis biologi yang mendukung mekanisme korosi konvensional.

Keberadaan pasif dari deposit biologi mencegah inhibitor korosi untuk mencapai dan mempasivasi permukaan yang mengalami fouled.

Reaksi mikrobial dapat mempercepat reaksi korosi yang sedang berlangsung.

Produk samping dari mikroba dapat bersifat agresif terhadap logam.

Mikroba dapat berkontribusi pada korosi logam: (a) pitting menempel di penampang melintang dari diding tube stainless steel, (b) serangan umum yang beriringan dengan produk samping bersifat korosif dari pertumbuhan koloni mikroba

Keberadaan fisik dari biofilm dan aktivitas biokimia di dalam film merubah lingkungan dari permukaan yang mengalami fouling. Perbendaan antara bagian yang mengalami kolonisasi dan tidak  dapat mendukung serangan seperti korosi galvanik. Mikroba mengonsumsi oksigen lebih cepat dibandingkan ia dapat ditranfer dari larutan bulk, dan area di bawah biofilm menjadi anaerobik dan anoda. Pasivasi ulang  dari permukaan yang mengalami kolonisasi juga terhambat. Beberapa mikroba mengurangi kadar oksigen sehingga mengubah metabolisme bakteri menjadi fermantatif dan menghasilkan senyawa asam organik yang banyak. Hal ini dapat menimbulkan penurunan pH lokal.

Mikroba hadir secara alami di lingkungan dan membentuk koloni pada sistem pendingin dengan kapitalisasi pada kondisi lingkungan yang disenangi. Sistem pendingin merupakan lingkungan yang disenangi oleh mikroba karena terdapat air, beroperasi pada temperatur dan pH yang sesuai, dan menyediakan nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Penempelan mikroba pada permukaan di dalam sebuah sistem yang tidak ditangani akan menghasilkan deposit yang akan mengurangi efisiensi peralatan dan dapat sangat destruktif terhadap peralatan pendingin.

 

PILIHAN UNTUK PROGRAM PENGENDALIAN LENDIR

Karena kecepatan pertumbuhan mikroba di dalam sistem air pendingin, monitoring yang sering dari sistem ini merupakan hal penting untuk identifikasi dari permasalahan yang terjadi. Monitoring yang tepat dari data operasi dapat mengindentifikasi tren, dan inspeksi sistem secara periodik menunjukkan apakah terjadi fouling atau tidak. Kupon tes dan alat penukar panas penguji dapat digunakan di dalam sistem operasi untuk memfasilitasi monitoring tanpa mengganggu sistem operasi.

Deposit dikumpulkan dari sistem pendingin dapat dianalisa di dalam laboratorium untuk menentukan komposisi bahan kimianya dan biologinya. Jika deposit mengandung mikroba yang tinggi, ini merupakan agen penyebab yang harus diidentifikasi untuk penanganan. Laboratorium dapat mengidentifikasi agen seperti alga, bakteri, atau jamur baik secara mikroskopis atau dengan isolasi dan identifikasi kultural.

Perhitungan jumlah mikroba juga dapat dilakukan untuk menentukan apakah populasi di dalam sistem stabil, meningkat, atau berkurang. Biasanya, populasi planktonic dimonitor dengan cara metode standar dari teknik plate count. Akan tetapi, tidak semua organisme di dalam proses fouling dapat dideteksi oleh metode ini. Bakteri anaerob seperti bakteri pereduksi sulfat yang dapat menyebabkan korosi di bawah deposit, tidak dapat dilihat dengan prosedur kultural anaerob. Teknik khusus harus digunakan untuk menjamin deteksi dari organisme ini.

Hanya mengandalkan pada perhitungan pada air bulk tidak memberikan informasi yang cukup terhadap fouling pada permukaan lebih lanjut. Hasil harus diintepretasikan sesuai dengan kondisi operasi pada saat pengambilan sampel. Sebagai contoh, di dalam sebuah sistem yang tidak ditangani, sebuah populasi biofilm yang sehat dan stabil dapat muncul ketika perhitungan dari air bulk rendah, karena beberapa organisme sesil dapat dilepaskan dari permuakaan yang mengalami fouling. Jika sebuah anti-mikroba digunakan, perhitungan dari air bulk dapat meningkat secara drastis.

Untuk diagnosa yang lebih baik, dibutuhkan untuk menggunakan teknik monitoring mikroba yang memungkinkan pengujian secara langsung pada kondisi permukaan. Dimungkinkan untuk membersihkan sebuah area permukaan yang diketahui dan organisme tersuspensi dihilangkan dengan air steril yang diketahui volumenya. Setelah air ini ditempelkan, perhitungan ulang memberikan perkiraan dari jumlah organisme pada permukaan aslinya.

Teknik lainnya meliputi pemantauan aktivitas biokimia pada permukaan yang diketahui luasnya. Spesimen yang mengalami biofouling diinkubasi dengan subtrat yang sesuai. Konsentrasi dari produk reaksi ditemukan setelah sebuah waktu kontak berhubungan dengan jumlah dan kesehatan organisme di permukaan sehingga dapat digunakan sebagai sebuah pengukuran dari biofouling.

Terlepas dari jenis target populasi atau teknik monitoring yang digunakan, sebuah titik data yang diisolasi memiliki sedikit arti. Berbagai data harus digabungkan untuk memperoleh sebuah profil dari tren mikroba di dalam sistem. Catatan ini harus mencakup pengamatan pada performa peralatan dan kondisi operasi pada waktu pengambilan sampel, sehingga memberikan konteks yang penuh arti untuk intepretasi dari data baru.

Setelah ditentukan penanganan yang diperlukan untuk memecahkan masalah fouling, sebuah produk yang efektif harus dipilih. Pemilihan awal dapat dibuat jika agen mikroba penyebab masalah diketahui, karena spektrum aktivitas dari semua anti-mikroba tidak sama. Beberapa efektif mengendalikan alga tetapi tidak bakteri. Sebagian lain, bersifat sebaliknya. Untuk beberapa, spektrum aktivitas, ditentukan dengan inhibisi dari radiolabeled nutrien uptake, cukup luas, meliputi semua mikroba yang umumnya ditemui air pendingin

*Nilia I50 merupakan konsentrasi yang menghambat 50% pertumbuhan organisme dan diukur dengan cara tuse dari sebuah 14C-labeled nutrient.     

Pengetahuan mengenai bagaimana anti-mikroba yang berbeda mempengaruhi mikroba juga merupakan hal yang berguna untuk pemilihan penanganan yang tepat. Beberapa membunuh mikroba dengan kontak. Lainnya menghambat pertumbuhan organisme tetapi tidak perlu membunuh mereka. Biostas ini dapat menjadi efektif jika konsentrasi yang sesuai dijaga di dalam sebuah sistem hingga waktu yang cukup.

Evaluasi laboratorium dari keefektifan relatif dari anti-mikroba harus dilakukan. Hal ini membantu untuk mengidentifikasi tipe yang bekerja dengan baik terhadap mikroba penyebab fouling di dalam sistem dan mengeliminasi anti-mikroba yang memiliki kemungkinan terkecil untuk sukses. Karena tujuan dari penggunaan anti-mikroba adalah untuk mengendalikan atau menghilangkan organisme biofouling, sangat menguntungkan untuk melakukan evaluasi dengan organisme sesil yang ditemui di dalam deposit, sama juga dengan organisme planktonic di dalam aliran air.

Tujuan dari program penanganan apapun harus diekspos terhadap populasi mikroba yang menempel dengan jumlah dosis anti-mikroba yang cukup untuk menembus dan mengganggu biofilm. Umumnya, pembersihan sistem yang mengalami fouling membutuhkan konsentrasi yang lebih besar dari pengumpan penanganan secara interminiten, sedangkan pemeliharaan dair sistem yang bersih dapat dicapai dengan pengumpanan dengan kadar rendah secara kontiniu atau semikontiniu.

Hasil pengujian anti-mikroba paling relevan ketika didasarkan pada waktu kontak yang diperoleh dari sistem yang harus ditangani. Karena sistem pendingin sekali lewat tipikal memiliki waktu kontak yang pendek, sangat sulit untuk menyimulasikan sistem ini di laboratorium. Semakin panjang waktu kontak yang ada pads sistem resirkulasi lebih mudah diduplikasi di dalam laboratorium.

Pada sistem aliran sekali lewat, anti-mikroba harus diumpankan secara kontiniu untuk mencapai waktu kontak yang dibutuhkan. Seringnya, hanya kadar rendah dari anti-mikroba dapat didapat pada sebauh sistem dengan basis pengumpanan kontiniu. Penanganan sistem semikontiniu dapat lebih ekonomis atau mungkin diperlukan kareana batasan kualitas efluen. Seperti sebuah program intermiten untuk sistem aliran sekali lewat masih harus dirancang untuk mencapai konsentrasi anti-mikroba yang efektif di dalam sistem, menggunakan periode penanganan yang berkisar mulai dari menit hingga jam perhari.

Sistem resirkulasi dapat juga ditangani dengan sistem pengumapanan kontiniu atau interminten, meski sistem pengumpanan intermiten lebih umum. Tujuan dari sistem intermiten pada sistem pendingin ini adalah untuk menghasilkan konsentrasi anti-mikroba yang tinggi yang akan menembus dan mengganggu biofilm dan dissipasi yang terjadi. Ketika kadar penanganan turun di bawah kadar toksik, pertumbuhan mikroba mulai terjadi kembali. Setelah periode multiaplikasi, pertumbuhan baru dihilangkan dengan dosis kejutan.

Waktu dimana sebuah konsentrasi anti-mikroba turun di bawah konsentrasi yang diharapkan di dalam sistem resirkulasi dapat dihitung secara matematis. Beberapa informasi dapat sangat berguna di dalam merencanakan jadwal untuk pengendalian lendir yang efektif dan ekonomis. Konsentrasi minimum yang diinginkan harus diperkirakan dari evaluasi toxicant. Penurunan anti-mikroba secara teoritis dari sebuah sistem dapat dihitung dengan persamaan berikut:

BD x t x log(Cf) = Log(Ci) – 2,303V

Dimana:

BD = jumlah air yang hilang akibat blowdown dan tiupan angin (gpm)

t = waktu (menit)

Cf = konsentrasi akhir dari anti-mikroba (ppm)

Ci = konsentrasi awal dari anti-mikroba (ppm)

V = kapasitas sistem (gal)

Praktik standar untuk mengulangi dosis kejutan ketika Cf = 25% Ci. Pada basis ini, interval waktu untuk penambahan antimikroba dapat dihitung sebagai berikut:

t = (1.385 x V)/BD

Dari persamaan ini, t akan mengindikasikan seberapa sering pengumpanan intermiten harus dilakukan di dalam sistem, akan tetapi perhitungan ini hanya valid untuk penurunan konsentrasi 75% atau dua setengah waktu tinggal.

Persamaan tersebut tidak valid untuk senyawa berikut:

Senyawa yang mudah menguap dan dapat hilang selama saat melewati tower pendingin

Senyawa yang bereaksi dengan senyawa lain di dalam air

Senyawa yang terdegradasi di dalam air

Dalam merencanakan program pengendalian lendir, kebutuhan kimia apapun dari air proses sebagai anti-mikroba yang digunakan harus dipertimbangkan juga. Kegagalan terhadap kebutuhan kimia dapat mencegah pencapaian dari kadar minimum dan dapat menimbulkan kegagalan dari program penanganan. Kompatibilitas dari anti-mikroba dengan penanganan lainnya dari air pendingin harus juga dipertimbangkan.

Banyak varibel sistem memengaruhi kebiasaan mikroba di dalam sistem, dan efek dari anti-mikroba dapat juga dipengaruhi oleh variabel ini. Oleh karena itu, pertimbangan yang hati-hati harus dilakukan untuk menentukan apakah, kapan, dimana harus menangani sistem air pendingin.

Biaya merupakan kriteria utama dalam memilih program pengendalian lendir. Hal ini tidak dapat ditentukan tanpa pengetahuan atau perkiraan dari biaya individual dari bahan kimia, peralatan pengumpanan, dan tenaga kerja yang dibutuhkan untuk melakukannya dan memonitor program, seiring dengan persyaratan pengolahan efluen. kemungkinan berbagai efek dari penggunaan program harus dipertimbangkan terhadap hal yang mungkin terjadi jika tidak ada penanganan yang digunakan. Pengetahuan dari komponen biaya dapat membantu dalam panduan dari penggunaan program. Sebagai contoh, jika biaya tenaga kerja terlalu mahal, lebih ekonomis untuk mengumpankan anti-mikroba lebih sering dan mengurangi jumlah monitoring yang diperlukan. Setiap sistem harus dipertimbangkan secara individu, pengaturan musiman mungkin juga diperlukan.

KARAKTERISTIK DARI BAHAN KIMIA NON-OKSIDATOR YANG DIGUNAKAN PADA SISTEM PENDINGIN

Penggunaan anti-mikroba sebagai pengendali mikroba secara luas dapat dibagi menjadi dua kelompol: okidator dan non-oksidator. Hanya ada sedikit perbedaan antara oksidator dan non-oksidator, karean beberapa non-okidator memiliki sifat okidator yang lemah hingga menengah. Perbedaan paling signifikan antara kelompok ini berhubungan dengan cara kerjanya. Anti-mikroba non-oksidator bekerja dengan cara reaksi antara komponen sel tertentu atau proses reaksi di dalam sel.

Pengetahuan mengenai sifat kimia dan cara reaksi dari anti-mikroba diperlukan untuk menjamin penggunaan yang tepat dan batasan dari anti-mikroba.

Dua karakter mekanisme menunjukkan banyak anti-mikroba non-oksidator digunakan pada sistem pendingin untuk pengendalian biofouling. Salah satunya mikroba dihambat atau dibunuh sebagai akibat dari kerusakan pada membran sel. Yang lainnya, kematian mikroba disebabkan karena kerusakan peralatan biokimia yang berhubungan dalam produksi dan penggunaan energi.

Senyawa amonium kuarterneri (quats) merupakan senyawa yang antif terhadap permukaan kationik. Senyawa ini merusak membran sel bakteri, jamur, dan alga. Akibatnya, senyawa yang bisanya dicegah memasuki sel mampu menembus penghalang permeable ini. Beriringan dengan itu, nutrien dan komponen penting intraseluler yang terkonsentrasi di dalam sel akan bocor. Pertumbuhan akan terhambat dan sel mati. Pada konsentrasi yang rendah, quats merupakan biostatis karena banyak organisme mampu bertahan pada saat berada pada kondisi rusak yang kadang-kadang terjadi.

Banyak anti-mikroba mengganggu proses metabolisme energi. Karena semua aktivitas mikroba sangat bergantung melalui perpindahan energi, hal ini dapat dipahami bahwa gangguan terhadap reaksi yang menghasilkan energi yang tinggi dan reaksi penangkapan energi akan memiliki konsekuensi yang serius terhadap sel. Anti-mikroba yang dikenal sebagai penghambat metabolisme energi adalah sebagai berikut.

·         Organotin

·         Bis(trikloro metil) sulfonat

·         Metilen bis(tiosianat) (MBT)

·         Bera-bromo-beta-nitro stirena (BNS)

·         Garam dodekil guanidin

·         Bromo nitro propanadiol (BNPD)

Semua senyawa ini efektif ketika digunakan dalam konsentrasi yang cukup. Garam dodekil guanidin juga memiliki sifat surfaktan, yang mungkin berkontribusi terhadap keefektifannya.

Sisi sebenarnya atau reaksi yang dipengaruhi oleh inhibitor metabolisme jarang diketahui, meski uji coba di laboratorium mungkin memberikan petunjuk atau bukti tak langsung terhadap mekanisme spesifik. Tembaga dan logam berat lainnya pada konsentrasi yang cukup menyebabkan protein kehilangan karakteristik dari struktur tiga dimensinya, yang dibutuhkan agar berfungsi normal.

Bromo nitro propanadiol (BNPD), sebuah agen pengontrol biofouling yang lebih baru, dapat berperan sebagai katalis dari pembentukan ikatan disulfida (R-S-S-R) antara gugus sulfohidril (R-SH). Protein mengandung sulfohidril dan karena enzim merupakan protein yang besar, mungkin untuk menganggap bahwa pembentukan ikatan disulfida antara gugus -SH yang berdekatan dapat menghambat aktivitas enzim. Banyak tipe enzim mengandung gugus sulfohidril, sehingga anti-mikroba ini mungkin mempengaruhi berbagi aktivitas mikroba untuk menghasilkan energi.

Jenis aksi dari salah satu non-oksidator yang umum tidak dapat dikategorikan apakah termasuk memiliki permukaan aktif atau inhibitor metabolik.  Senyawa yang aktif, dibromo nitril propionamida (DBNPA), sepertinya bertindak seperti anti-mikroba oksidator, bereaksi sangat cepat dengan sel bakteri. Penelitian mengenai interaksi dari radiocactively labeled  (14C) DBNPA dengan bakteri menunjukkan bahwa label 14C tidak pernah menembus sel, seperti yang hal yang berhubungan dengan metabolisme energi. Malahan, senyawa ini terikat kuat dan cepat dengan dinding sel bakteri.

Beberapa anti-mikroba digunakan pada sistem pendingin merupakan senyawa yang secara spontan terurai di dalam air, oleh karena itu akan mengurangi potensi merusak lingkungan. Penguraian kimia ini sering diiringi dengan penurunan toksisitas dari senyawa. Senyawa tersebut dapat ditambahkan pada sistem air pendingin, menyelesaikan tugasnya untuk membunuh bakteri di dalam sistem, kemudian terurai hingga menjadi senyawa yang tidak beracun. Di antara anti-mikroba yang memiliki karakteristik ini yaitu BNS, MBT, DBNPA, dan BNPD.

KEAKURATAN BAHAN KIMIA NON-OKSIDATOR

Dinamika populasi mikroba di dalam sistem air pendingin cukup rumit. Pada situasi dimana salah satu kelompok atau spesies menjadi dominan, permasalahan fouling dapat terjadi. Pada kondisi lainnya, campuran populasi yang seimbang dapat hadir ketika tidak terlihat fouling. Salah satu penjelasan dari hal ini adalah ketika terdapat populasi yang seimbang, mereka berkompetisi dengan yang lainnya untuk nutrien yang tersedia dan mengendalikan pertumbuhan mereka. Ketika salah satu grup sukses menggantikan grup lainnya, mereka akan tumbuh tanpa kompetisi.

Karena pertimbangan ini, beberapa anti-mikroba yang tepat diformulasikan untuk lebih dari satu senyawa aktif. Pencampuran beberapa bahan aktif yang tepat dapat mengompensasi batasan di dalam rentang kerja untuk membunuh bakteri. Sebagai contoh, jika anti-mikroba A efektif untuk mengatasi bakteri tetapi kurang bagus terhadap jamur, sejumlah besar A mungkin digunakan untuk mengendalikan potensi masalah dari jamur. Akan tetapi, jika anti-mikroba B cukup bagus untuk menangani bakteri dan cocok untuk mengatasi jamur, sebuah kombinasi dari anti-mikroba A dan B dapat memperluas rentang kerja untuk mengendalikan permasalahan dan lebih baik daripada penggunaan anti-mikroba A saja dengan konsentrasi yang tinggi.

Tanpa ada peningkatan dari konsentrasi anti-mikroba yang digunakan, kekuatan dari sebuah campuran dapat melebihi kemampuan yang diharapkan dari efek penggunaan satu jenis anti-mikroba. Hal ini sangat meningkatkan performa dari sinergi yang didapatkan dari hanya penggunaan kombinasi tertentu dari senyawa anti-mikroba. Sinergisasi memungkinkan pengendalian mikroba pada konsentrasi yang lebih rendah dari anti-mikroba A dan B dibandingkan konsentrasi jika hanya menggunakan A atau B saja.

Rentang kontrol dapat juga diperluas degan pengumpanan berurutan dari anti-mikroba pada sistem: pergantian pengumpanan dari dua senyawa aktif dapat memiliki hasil yang sama seperti pengumpanan dari campuran senyawa aktif secara simulltan.

Variasi lainnya yang harus dipertimbangkan adalah kemungkinan dari proliferasi dari mikroba resistan di dalam sistem. Bentuk resisten dapat meningkat secara spontan oleh mutasi di dalam sistem pendingin tetapi lebih jarang terjadi dari luar sistem. Fungsi sederhana dari anti-mikroba untuk mengurangi kompetisi oleh bentuk non-resistan dan memungkinkan petumbuhan yang tidak teramati dari organisme resistan yang baru masuk.Perkembangan dari sebuah program anti-mikroba dibantu degan sebuah pemahaman dari tipe dari aksi sebuah produk, sistem yang harus ditangani, dan efek lingkungan. Semua faktor ini memiliki peranan di dalam pemilihan sebuah program pengendalian mikrobiologi yang ekonomis dan aman bagi lingkungan.

KLORIN DAN ALTERNATIF DARI KLORIN

KLORIN DAN ALTERNATIF DARI KLORIN

Klorin merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan untuk pengolahan air bersih dan air limbah. Penggunaan klorin atau sering disebut juga klorinasi dilakukan untuk tujuan berikut:

·         Desinfeksi

·         Pengendalian mikroorganisme

·         Penghilangan amonia

·         Penghilang rasa dan bau

·         Penguangan warna

·         Penghancur senyawa organik

·         Mengoksidasi hidrogen sulfida, besi, mangan

Meski klorin bermamfaat di berbagai penggunaannya, penggunaan ini memiliki efek berbahaya pada manusia maupun lingkungan.

Sifat Fisik dan Reaksi dalam Fasa Larutan

Klorin di dalam fasa gas ditemukan oleh Karl W. Scheele pada tahun 1774 dan di identifikasi oleh Humprey Davy pada tahun 1810. Klorin merupakan gas berwarna kuning kehijauan, dan densitasnya sekitar dua kali dari densitas udara. Ketika mengalami kondensasi, senyawa ini menjadi cairan yang jernih, amber dan memiliki densitas satu kali lebih besar dari densitas air. Satu liter klorin cair akan menghasilkan 500 liter gas klorin, dan tidak mudah meledak atau pun mudah terbakar. Seperti oksigen, gas klorin dapat mendukung reaksi pembakaran beberapa senyawa. Klorin bereaksi dengan senyawa organik membentuk senyawa teroksidasi atau turunan dari senyawa klorinasi.

Gas klorin merupakan racun yang membuat iritasi pada sistem pernapasan. Konsentrasi di udara lebih dari 3-5 ppm basis volume akan terdeteksi dengan bau, dan paparan pada 4 ppm selama 1 jam dapat menimbulkan efek pernapasan yang serius. Karena gas klorin lebih berat dibandingkan udara, ia tetap berada di dekat tanah ketika dilepaskan.

Klorin diproduksi komersial melalui elektrolisis dari larutan garam, biasanya  larutan natrium klorida, di dalam salah satu dari jenis sel: diafragma, merkuri, atau membran. Sebagian besar gas klorin yang diproduksi di Amerika dihasilkan melalui elektrolisis natrium klorida sehingga membentuk gas klorin dan natrium hidroksida di dalam sel diafragma. Proses sel merkuri menghasilkan larutan kaustik yang lebih pekat (50%) dibandingkan sel diafragma. Gas klorin juga dihasilkan melalui proses garam (yang menggunakan reaksi antara natrium klorida dan asam nitrat), proses oksidasi asam klorida, dan elektrolisis larutan asam klorida. Gas dibawa didalam kondisi bertekanan dalam tabung 15 lb, tabung 1 ton, truk tangki, mobil tangki, dan tongkang.

Empat kategori dasar dalam penggunaan klorin didasarkan bukan hanya dari fungsinya tetapi juga berdasarkan posisinya pada urutannya pada proses pengolahan air:

·         Prekloirnasi

·         Reklorinasi

·         Post-klorinasi

·         Deklorinasi

Di dalam air yang murni secara kimia, molekul klorin bereaksi dengan air dan mengalami hidrolisis secara cepat menjadi asam hipoklorit (HOCl) dan asam klorida:

Kedua senyawa asam yang terbentuk bereaksi dengan alkalinitas untuk menurunkan kapasitas buffering air dan menurunkan pH. Setiap pon dari gas klorin yang ditambahkan ke dalam air akan menghilangkan alkalinitas sekitar 1,4 pon. Di dalam sistem air pendingin, pengurangan alkalinitas ini memiliki efek yang signifikan pada laju korosi.

Pada pH di bawah 4,0 dan di dalam larutan encer, reaksi hidrolisis berlangsung sempurna di dalam beberapa detik. Untuk tujuan praktik, reaksi ini bersifat irreversible. Asam hipoklorit merupakan asam lemah dan terdisosiasi membentuk ion hidrogen dan ion hipoklorit.

Konsentrasi atau distribusi dari setiap spesi pada saat kesetimbangan tergantung dari pH dan temperatur. antara pH 6.5 dan 8,5, reaksi disosiasi tidak sempurna, dan terdapat asam hipoklorit maupun ion hipoklorit. Rasio kesetimbangan pada pH tertentu masih tetap bahkan jika konsentrasi asam hipoklorit berkurang. Pada pH yang konstan dan peningkatan temperatur, kesetimbangan kimia mengarah pada ion OCl– dari pada HOCl.

Agen pengoksidasi utama di dalam air adalah asam hipoklorit dan ion hipoklorit, meski hipoklorit memiliki potensi pengoksidasi yang lebih rendah. Potensi pengoksidasi diukur dari kecenderungan klorin bereaksi dengan senyawa lain. Kecepatan dimana reaksi ini terjadi dipengaruhi oleh pH, temperatur, dan potensi oksidasi/reduksi. Seiring peningkatan pH, reaktivitas klorin menurun, seiring peningkatan temperatur, reaksi berlangsung lebih cepat.

Kebutuhan Klorin. Kebutuhan klorin didefinisikan sebagai selisih antara jumlah klorin yang ditambahkan di dalam air dan jumlah free available chlorine atau combined available chlorine yang bersisa di akhir dari periode waktu tertentu. Kebutuhan merupakan jumlah klorin yang dikonsumsi akibat reaksi oksidasi atau subtitusi dengan senyawa organik dan anorganik seperti H2S, Fe2+, Mn2+, NH3, fenol, asam amino, protein, dan karbohidrat. Klorin sisa yang bebas dan masih tersedia merupakan jumlah klorin yang ada di dalam sistem air yang telah diolah sebagai asam hipoklorit dan ion hipoklorit setelah kebutuhan klorin telah dipenuhi. Klorinasi residual bebas merupakan penggunaan klorin untuk air agar dihasilkan sebuah free available chlorine residual.

Combined Available Residual Chlorination merupakan klrorin residual yang ada di dalam air dalam bentuk senyawa kombinasi dengan amonia atau senyawa organik nitrogen. Klorinasi kombinasi residual merupakan penggunaan klorin di dalam air untuk bereaksi dengan amonia (alami atau ditambahkan) atau senyawa nitrogen lainnya untuk menghasilkan sebuah senyawa klorin kombinasi residual yang tesedia. Total klorin yang tersedia merupakan jumlah dari klorin bebas yang ada, klorin kombinasi yang ada, dan senyawa terklorinasi lainnya.

Klorin yang Tersedia merupakan istilah dari berat ekuivalen dari agen pengoksidasi, dalam basis gas klorin, mirip dengan istilah dari alkalinitas dalam satuan ekuivalen dari kalsium karbonat. Istilah ini berasal dari kebutuhan untuk membandingkan senyawa lain yang mengandung klorin menjadi ekuivalen dengan gas klorin. Klorin yang tersedia di dasarkan pada reaksi setengah dimana gas klorin direduksi menjadi ion klorin dengan menangkap dua elektron. Pada reaksi ini, berat ekuivalen klorin adalah berat molekul klorin, 71 g/mol dibagi dengan 2 atau 35,5 g/mol.

Klorin yang tersedia dari senyawa yang mengandung klorin dihitung dari reaksi setengah sel yang sama, berat molekul dari senyawa, dan berat ekivalen dari klorin.

Bahkan gas klorin hanya terdisosiasi menjadi 50% HOCl atau OCl–, hal ini dipertimbangkan sebagai 100% dari klorin yang tersedia. Karena definisi ini, mungkin untuk memiliki lebih dari 100% klorin yang tersedia. Persen berat aktif dari klorin dikalikan dengan dua mengindikasikan klorin yang tersedia.

Klorin yang tersedian, seperti potensi pengoksidasi, bukanlah indikator yang dapat diandalkan untuk mengetahui kejadian atau kelanjutan reaksi oksidasi. Hal ini bahkan indikator yang lebih buruk untuk mengetahui efisiensi anti-mikroba sebagai senyawa pengoksidasi. Sebagai contoh, efisiensi anti-mikroba dari asam hipoklorit jauh lebih besar dari berbagai senyawa kloroamin meski kloroamin memiliki nilai klorin yang tersedia lebih besar.

Pembentukan Kloroamin. Salah satu reaksi penting di dalam pengolahan air adalah reaksi antara klorin yang terlarut dalam bentuk asam hipoklorit dan amonia membentuk kloroamin. Kloroamin anorganik terdiri dari tiga spesi: monokloro amin (NH2Cl), dikloro amin (NHCl2), dan trikloro amin( NCl3). Prinsip reaksi dari pembentukan kloroamin adalah sebagai berikut.

Jumlah relatif dari kloroamin yang terbentuk merupakan fungsi dari jumlah klorin yang diumpankan, perbandingan klorin/amonia, temperatur, pH. Secara umum, monokloro amin terbentuk pada pH di atas 7 dan dominan pada pH 8,3. Dikloro amin dominan pada pH 4,5. Di antara pH ini, ada campuran dua kloroamin. Pada pH di bawah 4,5 trikloroamin menjadi dominan sebagai produk reaksi.

Potensi pengoksidasi dari monokloroamin sangat rendah dibandingkan klorida, dan monokloroamin bereaksi lebih lambat terhadap senyawa organik. Sifat ini mengurangi jumlah trihalometan yang terbentuk. Pembentukan trihalometan dipertimbangkan lebih merugikan pada air potable dibandingkan pengurangan kemampuan anti-mikroba dari klorin bebas. Oleh karena itu, amonia sering ditambahkan pada aliran pengumpanan klorin untuk membentuk kloroamin sebelum klorin masuk ke aliran air potable.

Combined chlorine residual lebih stabil secara kimia (kurang reaktif dengan kebutuhan klorin) dibandingkan residual klorin bebas. Sifat ini membantu menjaga residual yang stabil di dalam sistem distribusi air bertekanan untuk daerah yang jauh. Akan tetapi, semakin rendah keefektifan dari kloroamin di bandingkan klorin bebas membutuhkan residual klorin kombinasi yang lebih besar dan/atau waktu kontak yang lebih lama, yang sering ditemui pada sistem distribusi.

Breakpoint Chlorination adalah penggunaan klorin yang cukup untuk menjaga sebuah residual klorin bebas yang tersedia. Prinsip tujuan dari klorinasi breakpoint adalah untuk menjamin desinfeksi yang efektif dengan memenuhi kebutuhan klorin oleh air. Pada pengolahan air limbah, klorinasi breakpoint adalah sebuah cara menghilangkan amonia, yang dikonversi menjadi sebuah senyawa teroksidasi yang mudah menguap.

Penambahan klorin pada sebuah air yang mengandung amonia atau senyawa organik yang mengandung nitrogen menghasilkan sebuah peningkatan pada nilai residual klorin kombinasi. Mono dan dikloroamin terbentuk antara titik A dan B. Setelah titik B dicapai (nilai maksimum dari residual klorin kombinasi), dosis klorin akan menurunkan nilai residual klorin. Oksidasi monokloroamin menjadi dikloroamin, terjadi antara titik B dan C, menghasilkan penurunan pada nilai residual klorin kombinasi yang awalnya terbentuk. Titik C mencerminkan breakpoint: titik dimana kebutuhan klorin telah dipenuhi dan tambahan klorin tampak sebagai residual bebas. Antara titik C dan D, residual klorin bebas yang tersedia meningkat sebanding dengan jumlah klorin yang ditambahkan.

Faktor yang memengaruhi klorinasi breakpoint adalah konsentrasi awaal dari nitrogen amonia, pH, temperatur, dan kebutuhan yang diperlukan oleh spesi anorganik dan organik lainnya. Rasio berat dari klorin yang digunakan terhadap nitrogen amonia awal harus 8:1 atau lebih besar agar breakpoint dapat dicapai. Jika rasio berat kurang dari 8:1 jumlah klorin yang ada tidak cukup untuk mengoksidasi senyawa nitrogen terklorinasi yang awalnya terbentuk. Ketika residual klorin secara instan dibutuhkan, klorin dibutuhkan untuk memberikan residual klorin bebas yang tersedia berkisar 20 kali atau lebih besar dari jumlah amonia yang ada.

Pada sebuah kurva breakpoint tipikal, dosis klorin awal tidak menghasilkan residual karena sebuah kebutuhan klorina segera disebabkan oleh ion yang bereaksi dengan cepat. Seiring penambahan klorin lebih lanjut, akan terbentuk kloroamin. Kloroamin ini ditunjukkan dalam bentuk total residual klorin. Pada dosis klorin yang lebih besar, garis miring menuju breakpoint dimulai. Setelah breakpoint, residual klorin bebas muncul.

Residual klorin bebas biasanya menghilangkan bau dan rasa, mengendalikan bakteri yang terekspos, dan mengoksidasi senyawa organik. Klorinasi breakpoint juga dapat mengendalikan lendir dan pertumbuhan alga, membantu koagulasi, mengoksidasi besi dan mangan, menghilangkan amonia, dan umumnya meningkatkan kualitas di dalam siklus pengolahan atau sistem distribusi.

ANTI-MIKROBA PENGOKSIDASI  DI DALAM SISTEM AIR PENDINGIN INDUSTRI

Anti-mikroba pengoksidasi yang umumnya digunakan di dalam sistem air pendingin industri adalah senyawa halogen, klorin dan bromin, di dalam fasa cair maupun fasa gas, pendonor halogen organik, klorin dioksida, dan untuk penggunaan terbatas, ozon.

Anti-mikroba pengoksidasi akan mengoksidasi atau menerima elektron dari senyawa kimia lain. Tipe dari aktivitas anti-mikroba dapat menjadi degradasi langsung dari material selular atau menonaktifkan sistem enzim esensial di dalam sel bakteri. Sebuah aspek penting dair efisiensi anti-mikroba adalah kemampuan dari agen pengoksidasi untuk menembus dinding sel dan mengganggu jalur metabolisme.

Kemampuan relatif untuk mengendalikan mikroba dari senyawa halogen tipikal ada sebagai berikut;

HOCl (asam hipoklorit) > HOBr (asam hipobromit) > NHxBry (bromoamin) > OCl– (ion hipoklorit) > OBr– (ion hipobromit) > NHxCly (kloroamin)

pH air pendingin mempengaruhi efisiensi oksidasi anti-mikroba. pH menentukan perbandingan relatif dari asam hipoklorit dan ion hipoklorit atau di alam sistem yang diolah dengan donor bromin, asam hipobromit dan ion hipobromit. Bentuk asam dari halogen biasanya merupakan anti-mikroba yang lebih efektif dibandingkan bentu terdisosiasinya. Pada kondisi tertentu, asam hipoklorit dominan pada pH di bawah 7,6. Asam hipobromit dominan pada pH di bawah 8,7, membuat pendonor bromin  lebih efektif dibandingkan pendonor klorin di dalam air pendingin yang basa, khususnya ketika waktu kontak terbatas.

Efisiensi anti-mikroba juga dipengaruhi oleh kebutuhan di dalam sistem air pendingin, terkhususnya di pengaruhi oleh amonia. Klorin bereaksi dengan amonia membentuk kloroamin, yang seefisien asam hipoklorit dan ion hipoklorit dan mengendalikan mikroba. bromin bereaksi dengan amonia membentuk bromoamin. Tidak seperti kloroamin, bromoamin tidak stabil dan membentuk asam hipobromit kembali.

Kebanyakan mikroba di dalam sistem pendingin dapat dikendalikan dengan penggunaan klorin atau bromin jika dipaparkan dengan residual yang cukup untuk waktu yang lama. Residula klorin sebesar 0,1-0,5 ppm cukup untuk mengendalikan organisme di dalam air jika residual dapat dijaga untuk waktu yang cukup.

Klorinasi kontiniu dari sistem air pendingin sering terlihat paling ampuh untuk pengendalian lendir mikroba. Akan tetapi, hal ini sulit secara ekonomis untuk menjaga kadar residual bebas secara kontiniu pada beberapa sistem, khususnya jika ada kebocoran proses. Pada beberapa sistem dengan kebutuhan yang tinggi, sering tidak mungkin untuk mencapai sebuah residual bebas, dan sebuah residual kombinasi harus diterima. Laju pengumpanan klorin yang tinggi, baik dengan atau tanpa kandungan residual yang tinggi, dapat meningkatkan korosi logam dan kerusakan pada material kayu tower.

Pada sistem aliran sekali lewat, nilai residual bebas dengan rentang 0,3-0,8 ppm umumnya dijaga selama dua jam setiap satu kali periode penanganan. Laju dari kontaminasi ulang menentukan frekuensi dari penanganan yang dibutuhkan.

Sistem resirkulasi terbuka dapat ditangani dengan sebuah program halogenasi secara kontiniu atau intermiten. Pengumpanan kontiniu lebih efektif dan umumnya dapat dijangkau dimana gas klorin atau hipoklorit sudah digunakan dan kebutuhan sistem rendah. Nilai residual 0,1-0,5 ppm secara manual dijaga. Perawatan harus dilakukan agar tidak terjadi pengumpanan halogen berlebih yang akan mempengaruhi laju korosi. Laju pengumpanan klorin tidak boleh melebihi 4 ppm dari laju resirkulasi. Penggunaan pendonor halogen dapat dibatasi menjadi pengumpanan interminten karena alasan biaya, meski pengumpanan kontiniu pada sistem dengan kebutuhan yang rendah lebih efektif.

ALTERNATIF GAS KLORIN

Kejadian bocornya gas mematikan di Bopal, India telah meningkatkan perhatian mengenai keselamatan dari penggunaan gas klorin. Sumber lain dari halogen dan agen pengoksidasi untuk mengendalikan mikroba adalah sebagai berikut:

·         Hipoklorit (natrium hipoklorit, natrium hipoklorit dengan natrium bromida, dan kalsium hipoklorit)

·         Senyawa pendonor klorin atau bromin, seperti isosianurat, triklorio-s-triazinetrion, dan hidantoin

·         Klorin dioksida

·         Ozon

·         Hipoklorit

Natrium hipoklorit dan kalsium hipoklorit merupakan senyawa turunan dari klorin yang terbentuk dari reaksi klorin dan hidroksida. Penggunaan hipoklorit pada sistem air akan menghasilkan ion hipoklorit dan asam hipoklorit, sama dengan penggunaan gas klorin.

Perbedaan reaksi hidrolisis antara gas klorin dan hipoklorit adalah produk samping reaksi. Reaksi gas klorin dengan air akan meningkatkan konsentrasi H+ sehingga menurunkan pH air dengan pembentukan asam klorida. Reaksi hipoklorit dengan air membentuk asam hipoklorit dan natrium hidroksida atau kalsium hidroksida. Hal ini hanya menyebabkan sedikit perubahan pH air. Larutan natrium hipoklorit memiliki sedikit kelebihan kaustik sebagai stabilizer, yang akan meningkatkan alkalinitas dan meningkatkan pH pada titik injeksi. Hal ini dapat menyebabkan pembentukan kerak kesadahan.

Alkalinitas dan pH akan berubah secara signifikan ketika natrium atau kalsium hipoklorit menggantikan penggunaan gas klorin. Gas klorin mengurangi alkalinitas 1,4 ppm per ppm klorin yang digunakan; hipoklorit tidak mengurangi alkalinitas. Semakin tinggi alkalinitas air yang perlu ditangani dengan hipoklorit akan mengurangi potensi korosi tetapi meningkatkan potensi deposisi.

Natrium Hipoklorit juga disebut sebagai cairan pemutih, karena digunakan secara luas hampir di semua pemutih terklorinasi. Larutan ini tersedia dalam beberapa konsentrasi larutan, mulai dari yang umum secara komersial pada konsentrasi sekitar 5,3% berat NaOCl hingga skala industri dengan konsentrasi 10-20%. Kekuatan dari larutan pemutih umumnya dinyatakan dalam persen volume bukan persen berat. 15% persen volume hipoklorit hanya mengandung 12,4 persen berat hipoklorit.  Sekitar 1 galon hipoklorit dengan konsentrasi industri dibutuhkan untuk menggantikan 1 pon gas klorin.

Kestabilan larutan hipoklorit sangat dipengaruhi oleh panas, cahaya, pH, dan kontaminasi logam. Laju dekomposisi dari larutan dengan konsentrasi 10 dan 15% menjadi dua kali lipat setiap kenaikan temperatur 10oF  pada temperatur penyimpanan. Cahaya matahari mengurangi waktu paruh dari larutan hipoklorit dengan konsentrasi 10-15% dengan faktor 3 hingga 5. Jika pH dari larutan yang disimpan turun hingga di bawah 11, dekomposisi menjadi lebih cepat. Sebesar 0,5 ppm besi menyebabkan deteorisasi secara cepat pada larutan dengan konsentrasi 10-15%.

Grade normal industri dari natrium klorida dapat diumpankan langsung atau diencerkan dengan air yang kesadahan yang rendah. Penggunaan air dengan kesadahan yang tinggi akan menyebabkan pengendapan garam kalsium karena pH natrium hipoklorit yang tinggi.

“High Test” Calcium Hypochlorite (HTH) merupakan bentuk paling umum dari hipoklorit yang kering di Amerika. Zat ini mengandung 70% dari klorin yang tersedia, 4-6% kapur, dan beberapa kalsium karbonat. Senyawa ini tidak boleh disimpan ditempat yang terkena panas atau kontak dengan senyawa organik yang mudah teroksidasi. Kalsium hipoklorit terdekomposisi secara eksotermik, melepaskan oksigen dan klorin monoksida. Dekomposisi terjadi jika HTH terkontaminasi dengan air atau uap air dari udara. Kalsium hipoklorit 3-5% dari kandungan klorinnya pertahun pada penyimpanan normal

Semua hipoklorit berbahaya terhadap kulit dan harus ditangani secara hati-hati. Material yang tahan korosi harus digunakan selama penyimpanan dan pembokaran muatan.

BROMIN

Bromin telah digunakan untuk pengolahan air sejak tahun 1930-an. Bromin diproduksi secara komersial melalui reaksi sebuah larutan garam bromin dengan gas klorin, diikuti dengan pelucutan dan pemekatan cairan bromin. Bromin merupakan bersifat cair berasap, berwarna merah gelap pada temperatur ruang.

Bromin terdisoiasi di dalam air dengan cara yang sama dengan klorin, dengan membentuk asam hipobromit dan ion hipobromit. Asam hipobromit adalah asam lemah yang tidak terdisosiasi sempurna membentuk ion hidrogen dan ion hipobromit. Konsentrasi atau distribusi dari setiap spesi pada kesetimbangan dipengaruhi oleh temperatur dan pH. Pada pH 6,5-9, reaksi disosiasi berlangsung tidak sempurna, dan baik asam hipobromit dan ion hipobromit muncul. Rasio kesetimbangan pada pH apapun tetap konstan.

Metode untuk menghasilkan asam hipobromit meliputi:

Menggunakan dua cairan (atau satu cairan dan gas klorin):

Menggunakan gas terkompresi:

Menggunakan padatan:

Terlepas dari metode yang digunakan untuk menghasilkan asam hipobromit, tujuannya adalah untuk mendapatkan keuntungan dari kemampuan sebagai anti-mikroba. metode cair dan padat tidak membutuhkan penyimpanan dari gas bertekanan yang menjadi alasan utama dari penggantian gas klorin.

Bromin bereaksi dengan senyawa amonia membentuk bromoamin , yang lebih efektif dari kloroamin. Pada pH 8,0; rasio asam hipobromit terhadap bromoamin adalah 8:1 didalam air yang mengandung amonia. Karena monobromoamin tidak stabil dan karena triboromoamin tidak terbentuk, terdapat sedikit kebutuhan untuk mencapai brominasi breakpoint.

Semakin pendek waktu hidup dari senyawa bromin (karena kekuatan ikatan kimia yang lemah) memperkecil residual oksidator di keluaran limbah pabrik  dan mengurangi kebutuhan untuk deklorinasi sebelum pembuangan.

PENDONOR HALOGEN

Pendonor halogen adalah senyawa yang melepaskan klorin atau bromin aktif ketika dilarutkan di dalam air. Setelah pelepasan, reaksi halogen sama dengan reaksi klorin atau bromin dari senyawa lain. Pendonor halogen berfasa padat umumnya digunakan di sistem air pendingin di antaranya sebagai berikut:

1-bromo-3-kloro-5,5-dietilhidantion

1,3-dikloro-5,5-dimetildantion

Natrium dikloroisosianurat

Senyawa pendonor ini tidak melepaskan halogen secara sekaligus, tetapi membuatnya perlahan hadir, sehingga hal ini perlu dipertimbangkan pengendalian pelepasan agen oksidator. Tipe aksi senyawa ini dipertimbangkan menyerupai klorin atau bromin, tetapi dapat menembus membran sel dan membawa reaksi oksidasi dari dalam sel. Pendonor ini banyak digunakan karena kesederhanaannya, biaya yang murah, dan biaya instalasi sistem pengumpanan yang murah. Karena mereka memiliki fasa padat, maka tidak ada bahaya penanganan yang ada pada gas (kebocoran) dan cair (tumpahan).

KLORIN DIOKSIDA

Klorin dioksida (ClO2) adalah senyawa turunan lainnya dari klorin. Senyawa ini tidak stabil, memiliki potensi menghasilkan gas yang dapat meledak pada penggunaannya. Metode paling umum untuk menghasilkan ClO2 melalui reaksi gas klorin dengan larutan natrium klorit.

Secara teori, 1 pon dari gas klorin dibutuhkan untuk setiap 2,6 pon natrium klorit. Akan tetapi, sebuah kelebihan dari klorin sering digunakan untuk menurunkan pH agar dicapai pH yang dibutuhkan yaitu 3,5 dan mendorong reaksi menjadi sempurna. Natrium hipoklorit dapat digunakan untuk menggantikan gas klorin  untuk menghasilkan klorin dioksida. Proses ini membutuhkan penambahan asam sulfat atau asam klorida untuk mengatur pH.

Metode lain yang digunakan untuk menghasilkan klorin dioksida meliputi:

Dibandingkan terhidrolisis di dalam air seperti klorin, klorin dioksida membentuk larutan sebenarnya di dalam air pada kondisi tipikal di cooling tower. Karena alasan ini, klorin dioksida mudah menguap (700 kali mudah menguap dibandingkan HOCl) dan mudah hilang dari sistem air yang sudah diolah, khususnya pada cooling tower.

Klorin dioksida merupakan oksidator kuat. Dia bereaksi dengan material yang dapat teroksidasi  tetapi, tidak seperti klorin, tidak langsung berikatan dengan amonia. Klorin dioksida tidak membentuk trihalometan (THM) tetapi dapat secara signifikan menurunkan perkusor THM. Di dalam jumlah yang cukup . klorin dioksida menghancurkan fenol tanpa menimbulkan rasa dari fenol yang terklorinasi. Senyawa ini merupakan anti-mikroba dan anti-spora yang bagus. Tidak seperti klorin, efisiensi anti-mikroba klorin dioksida relatif tidak terpengaruh oleh perubahan pH di rentang 6-9. Klorin dioksida juga digunakan untuk oksidasi sulfida, besi, dan mangan.

Senyawa organik kompleks dan amonia merupakan senyawa yang menimbulkan kebutuhan klorin yang tidak bereaksi dengan klorin dioksida. Karena klorin dioksida memiliki reaksi yang berbeda dengan klorin, sebuah pengujian kebutuhan klorin harus dilakukan untuk menentukan laju umpan klorin dioksida. Sebuah residual harus dijaga setelah kebutuhan klorida sudah dipenuhi, untuk menjamin pengendalian yang efektif dari pertumbuhan mikroba. sifat kimia dan karakteristik oksidasi dari larutan klorin dioksida tidak sepenuhnya diketahui karena kesulitan di dalam membedakan spesi dari larutan yang mengandung klorin.

Klorin dioksida digunakan pada beberapa suplai air publik untuk mengatur rasa dan bau, dan sebagai disinfektan. Senyawa ini digunakan di beberapa industri pada bagian proses pengolahan sebagai anti-mikroba. Klorin dioksida dikonsumsi oleh reaksi pada pengolahan air mengubahnya menjadi ion klorit (ClO2–) dan ion klorat (ClO3–), dan ion klorin (Cl–). Ada beberapa perhatian mengenai efek kesehatan jangka panjang dari ion klorit di dalam suplai air potable.

Sebagai sebuah gas, klorin dioksida lebih iritatif dan beracun di bandingkan klorin. Klorin dioksida di udara dapat di deteksi dengan bau pada konsentrasi 14-17 ppm, menyebabkan iritasi pada 45 ppm, fatal dalam waktu 44 menit dengan konsentrasi 150 ppm, dan fatal secara cepat ketika konsesntrai 350 ppm. Konsentrasi lebih dari 14% di udara dapat berlanjut menjadi dekomposisi dengan percikan listrik. Perkursor paling umum dari pembuatan klorin dioksida di lapangan juga merupakan sebuah material yang berbahaya: cairan dari natrium klorit. Jika dibiarkan kering, agen oksidator kuat ini  membentuk residu serbuk yang dapat terbakar atau meledak jika kontak dengan material yang dapat teroksidasi.

OZON

Ozon merupakan bentuk alotropik dari oksigen, O3. Karena bukan gas yang stabil, senyawa ini harus diproduksi di dekat tempat penggunaannya. Ozon sangat efektif, agen pengoksidasi yang bersih dan merupakan anti-mikroba dan anti-virus yang kuat.

Karena ozon merupakan oksidator kuat, maka senyawa ini memiliki bahaya. Telah dilaporkan bahwa konsentrasi ozon sebesar 50 ppm di dalam udara dapat menimbulkan oksidasi pada bagian paru-paru dan akumulasi cairan, menyebabkan kematian karema edema pulmonary. OSHA dan NIOSH mempertimbangkan 10 ppm ozon dengan cepat berbahaya pada kehidupan dan kesehatan, dan batasan paparan oleh OSHA yaitu 0,1 ppm untuk time-weighted average (terpapar sehari-hari). Pada konsentrasi 0,02 ppm, bau ozon yang kuat akan terdeteksi. Pengoperasian yang tidak tepat dari peralatan ozon akan menghasilkan 20% ozon, konsentrasi yang dapat meledak. Peralatan penghasil ozon dapat menghasilkan 20% ozon di udara dan dapat menimbulkan terbentuknya peroksiasetil nitrat (PAN), sebuah polutan udara.

Waktu paruh hidup ozon yang rendah memungkinkan air yang diolah dengan ozon dapat dibuang tanpa menimbulkan bahaya terhadap lingkungan.

Ozon dihasilkan dari udara kering atau oksigen yang dilewatkan antara dua elektroda dengan tegangan tinggi. Ozon dapat juga dihasilkan secara fotokimia yaitu dengan sinar ultraviolet. Ozon harus dikirimkan ke sebuah sistem air dengan sistem injeksi melalui sebuah kontaktor. Laju perpindahan tergantung dari laju perpindahan masa dari kontaktor ini dari penyembur. Perawatan yang tepat dari generator dan kontaktor merupakan hal yang penting dari sistem ini.

Biaya kapital yang mahal membatasi ozon untuk digunakan sebagai pengendali pertumbuhan mikroba, khususnya pada sistem dengan kebutuhan yang berubah-ubah.

DEKLORINASI

Deklorinasi sering dibutuhkan sebelum air dibuang dari pabrik. Juga kadar klorin yang tinggi berbahaya pada sistem industri, seperti resin penukar ion dan beberap membran yang digunakan di dalam uni elektrodialisis dan reserve osmosis. Klorin juga berkontribusi terhadap toksisitas efluen sehingga konsentrasi klorin pada buangan cairan tertentu dibatasi.

Terkadang, deklorinasi dibutuhkan oleh suplai air industri dan air publik. Mengurangi atau menghilangkan karakteristik rasa klorin dari air potable sering diinginkan. Deklorinasi umumnya dilakukan pada industri pengolahan makanan dan minuman. Kontak langsung air yang mengandung klorin residual dengan makanan dan minuman harus dihindari karena akan menimbulkan rasa yang tidak enak.

Kelebihan klorin residual dapat dikurangi hingga kadar yang dapat diterima dengan agen pereduksi, absorpsi karbon, atau aerasi.

Agen pereduksi, seperti sulfur dioksida, natrium sulfit, dan amonium bisulfit, air deklorinasi tetapi dapat juga mendukung pertumbuhan bakteri yang memanfaatkan sulfur untuk metabolisme. Kadang-kadang, natrium tiosulfat digunakan untuk deklorinasi sampel air sebelum analisa bakteri. Reaksi deklorinasi yang umum adalah sebagai berikut.

Granular activated carbon (GAC) menghilangkan klorin bebas dengan cara adsorpsi. Klorin bebas di dalam bentuk HOCl bereaksi dengan karbon aktif membentuk sebuah oksida di permukaan karbon. Kloroamin dan organik yang terklorinasi diserap lebih lambat dibandingkan klorin bebas.

Aerasi paling tidak cara yang efektif untuk deklorinasi, denga keefektifan yang berkurang dengan meningkatnya pH. Ion hipoklorit, yang dominan pada pH 8,3 ke atas, kurang volati dibandingkan asam hipoklorit.

Radiasi ultraviolet mendeklorinasi air yang disimpan pada tempat terbuka untuk waktu yang lama.

PENGGUNAAN DAN EFEK LAIN DARI KLORIN

Sebagai anti-mikroba, klorin dan senyawa klorin digunakan untuk mengurangi rasa dan bau di dalam air minum, meningkatkan proses penjernihan, mengoksidasi besi, mangan, dan hidrogen sulfida sehingga senyawa tersebut dapat dihilangkan, mengurangi pembengkakan sludge pada unit pengolahan air limbah, dan mengolah efluen dari unit pengolahan air limbah.

Klorin bersamaan dengan koagulan, sering digunakan untuk proses penjernihan air baku. Preklorinasi ini meningkatkan proses koagulasi karena efek klorin terhadap material organik di dalam air. Hal ini juga mengurangi rasa, bau, warna, dan populasi mikroba, dan klorin mengoksida besi dan mangan untuk membantu penghilangannya dengan metode pengendapan dan filtrasi. 1 ppm klorin mengoksidasi 1,6 ppm ion Feri (Fe2+) atau 0,77 ppm ion mangan. Penambahan 8,87 ppm per ppm sulfida akan mengoksidasi sulfida menjadi sulfat, tergantung dari pH air dan temperatur.

Klorin merupakan sebuah agen pengaktif yang baik untuk natrium silikat (activated silica) sebagai persiapan pembantu koagulan (coagulant aid). Keuntungan dari proses ini adalah klorin yang digunakan utnuk aktivasi tersedia untuk kegunaan lainnya.

Klorinasi dengan kadar rendah dan pengumpanan secara interminten dari return activated sludge telah digunakan untuk mengendalikan pengembangan lumpur yang parah di dalam sistem pengolahan air limbah.

Klorin diinjeksikan ke air selokan dan air limbah industri sebelum air itu dibuang ke lingkungan, menghancurkan bakteri dan senyawa kimia seperti sulfida, sulfit, dan ion ferro. Senyawa kimia ini bereaksi dan mengambil oksigen yang larut di dalam air ketika masuk ke aliran air penerima limbah.

PERALATAN PENGUMAPAN

Alat klorinasi tersedia secara komersial untuk gas klorin yang dicairkan dan larutan natrium hipoklorit. Kalsium hipoklorit biasanya berupa padatan dan diumpankan dengan shot feeding. Semakin baru senyawa pendonor halogen, seperti 1-bromo-3-kloro-5,5-dimetilhidantion, diumpankan dengan bypass dissolving feeders.

Gas klorin yang dicairkan merupakan bentuk klorin yang paling murah dan umumnya digunakan pada waktu lampau. Karena bahaya dari kebocoran klorin, peralatan pengumpanan didesain untuk menjaga gas klorin berada pada tekanan di bawah tekanan atmosfer dengan cara pegoperasian vakum. Ha ini menyebabkan setiap kebocoran akan diarahkan menuju sistem pengumpanan dibandingkan lepas ke udara sekitar. Kelarutan maksimum adalah 5000 ppm pada kondisi vakum yang dihasilkan dari peralatan pengumpanan klorin.

Sistem pengumpanan natrium hipoklorit meliputi pompa dosing, rotameter pengatur laju alir, dan sistem pengumpanan terkomputerisasi. Sistem penyimpanan hipoklorit harus dilindungi dari sinar matahari secara langsung dan panas untuk mencegah degradasi klorit. Pemilihan logam untuk penyimpanan yang tepat juga merupakan hal yang penting untuk mencegah degradasi.

Pendonor halogen berfasa padat, seperti hidantoin, triazinetrion, dan isosianurat tersedia di dalam bentuk tablet dan terkadang dalam bentuk granular. Padatan ini biasanya dilarutkan di dalam sebuah bypass feeder untuk mengatur lajut pelarutan, dan konsentrat efluen pengumpanan digunakan pada titik yang tepat. Senyawa kimia yang dihasilkan dari produk ini adalah asam hipoklorit, asam hipobromit, atau kombinasi dari kedua senyawa tersebut.

KOROSI SISTEM KONDENSAT

KOROSI SISTEM KONDENSAT

Permasalahan yang disebabkan oleh korosi besi dan tembaga pada sistem kondensat tidak terbatas pada pipa dan kerusakan alat atau kehilangan air berkualitas tinggi dan energi panas ketika kondensat hilang. Jika dikembalikan menuju boiler, produk korosi dan bahan kimia yang dihasilkan proses korosi bocor dan berkontribusi terhadap pembentukan deposit di boiler, carry over boiler, dan deposit pada peralatan yang digerakan oleh steam. Kehadiran senyawa ini mengurangi keandalan sistem dan  meningkatkan biaya operasi dan perawatan.

Korosi  Besi

Besi terkorosi di dalam air bahkan tanpa adanya oksigen. Sebuah permukaan besi oksida bersifat seperti car baterai, dengan permukaan terbagi menjadi mikroskopis anoda (+) dan katoda (-). Pada sistem kondensat, berperan sebagai sebuah anoda sehingga ia teroksidasi (memberikan elektron ke katoda). Katoda di dalam air murni merupakan sebuah proton atau ion hidrogen (H+). Ketika logam besi teroksidasi, elektron dilewatkan dari permukaan besi menuju ion hidrogen seperti contoh reaksi yang ada di bawah ini.

Fe    →     Fe2+             +           2e

besi      ion ferrous               elektron

Kondisi dari ion ferrous (Fe2+) tergantung pada temperatur kondensat, pH, dan kondisi aliran. Pada temperatur yang rendah, Fe2+ bereaksi dengan air membentuk ferrous hidroksida yang tidak larut, Fe(OH)2. Jika laju alir kondensat cukup tinggi, koloid Fe(OH)2 tersapu menuju air dibawa menuju deposit di tempat lain. Pada area sistem kondensat dengan kecepatan aliran rendah, Fe(OH)2 mengendap di dekat daerah oksidasi, membentuk lapiran oksida berpori.

Pada temperatur di atas 120oF deposit Fe(OH)2 bereaksi lebih lanjut membentuk kristal magnetit  (Fe3O4) yang terikat dipermukaan.

Fe(OH)2       →           Fe3O4      +          2H2O       +        H2

Ferrous hidroksid   magnetit                  air                   gas hidrogen

Bahkan pada temperatur yang lebih tinggi (di atas 300oF), Fe2+ secara spontan membentuk magnetit tanpa diawali pembentukan Fe(OH)2. Magnetit ini membentuk lapisan yang tidak berpori dan terikat kuat dipermukaan logam.

Fe2+       +                             4H2O        →               Fe3O4       +             4H2

Ferrous hidroksida            magnetit                           air                     gas hidrogen

Di kebanyakkan sistem kondensat, terdapat dua hingga tiga bentuk dari besi oksida, sebuah lapisan magnetit yang menempel kuat terbentuk, yang mengindikasikan permukaan besi yang terpasivasi dengan baik. Tanpa adanya kontaminan, permukaan oksida ini secara hebat memperlambat reaksi oksidasi selanjutnya.

Korosi Besi oleh Oksigen

Ketika terdapat oksigen, reaksi korosi besi yang dijelaskan sebelumnya berubah. Oksigen terlarut menggantikan ion hidrogen pada reaksi reduksi. Contoh Reaksinya sebagai berikut.

Oksidasi:

Fe          →         Fe2+                +           2e       

besi              ion ferrous                   elektron

Reduksi:

O2        +             4H+          +         4e           →          2H2O

oksigen       Ion hidrogen          elektron                     air

Reaksi terjadi lebih mudah dibandingkan reaksi langsung antara besi dan proton. Oleh karena itu laju korosi lebih cepat terjadi dengan adanya oksigen.

Dua tipe korosi yang dapat terjadi denga adanya oksigen. Pertama yaitu korosi merata pada permukaan logam, menyebabkan penipisan pada seluruh permukaan logam. Kedua yaitu korosi lubang (pitting) oleh oksigen menyebabkan kehilangan permukaan secara cepat pada titik tertentu (lokal)  menyebabkan kerusakan parah pada waktu yang singkat.

Oxygen pitting dimulai pada titik lemah di lapisan film besi oksida atau di tempat di mana lapisan film oksida mengalami kerusakan. Korosi ini tidak menjalar di sepanjang permukaan logam melainkan menembus menuju suatu titik permukaan, secara efektif melubangi logam.

Sumuran/lubang hanya aktif ketika ada oksigen. Terdapat perbedaan yang jelas antara pit yang aktif dan tidak aktif. Pitting oksigen yang aktif mengandung oksida hitam yang tereduksi di sepanjang permukaan cekung, sementara daerah disekitar atas pit ditutupi oleh ferric oksida yang berwarna merah. Jika pit mengadung besi oksida berwarna merah maka pit tersebut sudah tidak aktif.

Sumber Oksigen

Oksigen biasanya memasuki kondensat melalui penyerapan langsung dari udara. Oksigen juga dapat masuk secara cepat memalui steam ketika air umpan mengandung air. Dengan deaerasi mekanikal yang efektif dan bahan kimia oxygen scavengin, semua oksigen hingga kadar sangat kecil disingkirkan dari air umpan boiler sehingga sumber ini tidak siginifikan di kebanyakan sistem.

Pada sistem yang didesain dengan baik, kontak udara dengan kondensat diminimalkan untuk mencegah penyerapan oksigen. Tangki penerima kondensat dapat di desain dengan penutup untuk mengurangi kontak udara dan sebuah koil pemanas steam di dalam tangki untuk meningkatkan temperatur kondensat sehingga mengurangi kelarutan oksigen.

Pada kondisi tertentu, kontaminasi oksigen terhadap kondensat tidak dapat dihindari. Sebagai contoh, kondensat dari steam pemanas peralatan yang hanya digunakan sesekali tidak dapat disimpan. Oksigen yang terlarut di kondensat menyerang sistem di antara titik kondensasi dan deaereating heater. Kondensat yang terkontaminasi ini dapat mengembalikan produk korosi dalam jumlah yang banyak menuju boiler.

Pada kebanyakan kasus, deaerasi air umpan yang tepat dan penyingkiran udara yang masuk menuju kondensat mengurangi korosi oksigen secara signifikan.

Korosi Tembaga

Meski tembaga mirip dengan sifat kimia besi, bentuk lapisan oksida yang dihasilkan sangat berbeda. Baik tembaga maupun besi teroksidasi di dalam kondisi adanya ion hidrogen dan dapat mengalami pitting oxygen.

Besi membentuk lapisan oksida yang rapat. Lapisan oksida yang dibentuk tembaga dan paduanya bersifat berongga dan mudah tembus sehingga air, oksigen, dan ion tembaga dapat berpindah menuju dan dari permukaan logam.

Laju perpindahan dikendalikan oleh ketebalan film tembaga oksida. Seiring lapisan oksida bertambah tebal, laju oksidasi tembaga berkurang dan lapisan luar mulai mengelupas sebagai partikel besi oksida. Lapisan besi oksida lebih banyak dihasilkan merupakan sistem yang lebih dinamis dibandingkan besi.

Pengaruh pH terhadap Korosi Besi dan Tembaga

Kestabilan lapisan pasivasi besi atau tembaga oksida sangat bergantung terhadap pH kondensat. Kontaminan di dalam sistem kondensat yang menyebabkan penurunan pH mengakibatkan perlarutan lapisan oksida dan meningkatkan korosi.

Karbon dioksida merupakan penyebab utama dari penurunan pH kondensat. Karbon dioksida masuk menuju sistem dengan kebocoran udara menuju kondenser atau dari dekomposisi alkalinitas air umpan boiler. Meski sebagian alkalinitas air umpan boiler dihilangkan oleh dearating heater yang beroperasi secara tepat, kebanyakan diubah menjadi CO2 di dalam boiler dan dilepaskan menuju steam.

Reaksi pertama berjalan menuju sempurna ketika reaksi kedua (kira-kira) 80% dicapai. Hasil bersih yang dihasilkan merupakan 0,79 ppm dari karbon dioksida untuk setiap ppm natrium bikarbonat sebagai CaCO3 dan 0,35 ppm dari karbon dioksida untuk setiap ppm dari natrium karbonat sebagai CaCO3.

Seiring steam mengalami kondensasi, karbon dioksida larut di dalam air dan menurunkan pH. Contoh  peningkatan konsentrasi ion hidrogen seperti urutan reaksi di bawah ini.

CO2       +                     H2O      →     H2CO3

karbon dioksida           air                Asam karbonat

Asam karbonat meningkatkan reaksi korosi besi dengan menyuplai sebuah reaktan, H+. reaksi keseluruhan adalah contohnya  sebagai berikut.

H+            +         2HCO3–            +         Fe               →           Fe(HCO3)2          +             H2

ion hidrogen     Ion bikarbonat             besi                        ferrous bikabonat                 gas hidrogen

pH yang rendah menyebabkan kehilangan yang secara menyeluruh pada logam bukan pitting lokal yang disebabkan oleh korosi oksigen. Ketebalan pipa akan berkurang, terutama pada bagian dasar pipa. Penipisan ini sering menimbulkan kerusakan, terutama pada bagian yang berulir.

Untuk mengurangi korosi sistem kondensat akibat pH yang rendah, diperlukan penurunan konsentrasi kontaminan asam di dalam kondensat. Alkalinitas air umpan dapat menguranginya dengan berbagai metode penanganan ekternal. Alkanilitas air umpan yang rendah berarti lebih sedikit karbon dioksida di dalam steam dan kondensat. Pelepasan pada titik tertentu dari kondensasi juga efektif dalam menghilangkan karbondioksida.

EFEK DARI KONTAMINAN LAINNYA

Kotaminan lainnya di dalam sistem kondensat dapat mempengaruhi laju korosi dari besi dan tembaga bahkan ketika pH sudah dikontrol dengan baik. Melalui pembentukan senyawa kompleks dan melarutkan oksida besi dan tembaga, kontaminan seperti klorida, sulfida, asetat, dan amonia (untuk tembaga) dapat melarutkan sebagian dari lapisan oksida.

Amonia merupakan kontaminan paling umum dan biasanya muncul pada konsentrasi yang rendah. Kontaminasi amonia bisanya disebabkan oleh pemecahan kontaminan organik yang memiliki unsur nitrogen, seperti hidrazin, atau penggunaan amina. Terkadang, amina di umpankan untuk mengatur pH kondensat. Pada sistem ini, laju pengumpanan amonia harus dikontrol dengan hati-hati untuk meminimalkan resiko serangan terhadap bearing yang terbuat dari paduan logam tembaga.

PENANGANAN SECARA KIMIA PADA SISTEM KONDENSAT

Sistem kondensat dapat ditangani secara kimia untuk mengurangi korosi pada logam. Penanganan kimia meliputi penetralan oleh amina (neutralizer amines), lapisan amin (filming amines), dan oxygen scavenger-metal pasivator.

Neutralizing Amines

Neutralizer amines digunakan untuk menetralkan senyawa asam (H+) yang dihasilkan akibat larutnya karbondioksida atau kontaminasi oleh senyawa asam di sistem kondensat. Amina ini terhidrolisis ketika ditambahkan di dalam air dan menghasilkan ion hidroksida yang dibutuhkan untuk proses penetralan.

R-NH2        +                      H2O         →         R-NH3+           +          OH–

neutralizing amines         air                          ion amina                 ion hidroksida

Banyak amina yang digunakan sebagai penetral senyawa asam di kondensat dan peningkat pH. Kemampuan semua amina untuk melindungi sebuah sistem secara efektif tergantung pada kapasitas penetral, rasion recycle, dan rasio recovery, kebasaan, rasio distribusi, dan kestabilan termal dari amina tertentu.

Kapasitas Penetral. Kapasitas penetralan merupakan konsentrasi asam yang dapat dinetralkan oleh amina pada konsentrasi tertentu. Kapasitas penetralan amina berbanding terbalik dengan berat molekul (amina dengan berat molekul yang lebih kecil memiliki kapasitas penetralan yang lebih besar) dan sebanding dengan jumlah gugus fungsi amina yang dimiliki. Kemampuan penetralan merupakan hal penting di dalam menangani sistem dengan air umpan yang memiliki alkalinitas yang tinggi. Tabel 19.1 memberikan ukuran kapasitas penetralan dari senyawa amina yang umumnya digunakan. Kemampuan penetralan bukan hanya ukuran dari kebutuhan akan bahan kimia.

Rasio Recycle dan Rasio Recovery. Dalam menentukan laju pengumpanan, rasio recycle dan recovery merupakan faktor yang penting. Pada Gambar 19.5 faktor recycle merupakan konsentrasi amina pada titik x dibagi dengan laju pengumpanan amina di titik z. Karena beberapa amina dikembalikan dengan dengan kondensat, total amina di dalam sistem lebih besar dari jumlah yang diumpankan. Rasio recovery merupakan ukuran dari jumlah amina yang dikembalikan dengan kondensat.

Kebasaan (basicity). Kemampuan amina untuk meningkatkan pH setelah menentralkan semua senyawa asam disebut sebagai kebasaan. Di dalam istilah kimia, kebasaan merupakan ukuran dari kemampuan sebuah amina untuk terhidrolisis di dalam air murni. Konstanta disosiasi (Kb) merupakan ukuran umum dari kebasaan.

Seiring peningkatan nilai Kb, semakin banyak OH– yang terbentuk (setelah semua asam dinetralkan) dan pH meningkat.

Pada sistem kondensat, distribusi amina di antara steam dan fasa cair merupakan peningkatan terhadap kebasaan atau kapasitas penetralan. Ketika steam mengalami kondensasi, kontaminasi asam dapat tertinggal di dalam steam atau fasa cair. Beberapa kontaminan seperti karbon dioksida, kebanyakan tertinggal di fasa steam sedangkan yang lain seperti asama klorida sebagian besar menuju fasa cair.

Neutralizer amines harus dipilih berdasarkan karakteristik distribusinya untuk menetralkan kontaminasi asam. Pilihan ini harus disesuaikan dengan sistem kondensat dan kontaminasi proses.

Sebagai contoh, morpholine merupakan sebuah amina yang terdistribusi utama di fasa liquid. Jika amina diumpankan pada steam yang kaya akan CO2 dengan tiga tempat kondensasi yang berurutan, amina ini akan pergi menuju fasa cairan pada tempat kondensasi pertama sedangkan sebagian besar karbon dioksida masih berada di fasa steam. Dengan konsenstrasi morpholine yang tinggi, fasa cairan memiliki pH yang tinggi. Pada tempat kondensasi selajutnya, konsentrasi morpholine berkurang menjadi rendah sehingga kondensat memiliki pH yang lebih rendah. Pada tempat kondensasi terakhir, dimana steam yang masih tersisa mengalami kondensasi, sebagian morpholine masih ada namun, sebagian besar CO2 masih ada. Konsentrasi CO2 yang tinggi akan menurunkan pH, menimbulkan serangan asam pada lapisan oksida logam.

Sebuah amina yang lebih mudah terdistribusi di fasa steam, seperti sikloheksil amina, merupakan pilihan yang lebih baik untuk sistem ini. Akan tetapi, amina dengan kecenderungan untuk terdistribusi menuju steam tidak selalu merupakan pilihan terbaik.

Sebagai contoh, jika sikloheksil amina digunakan di sebuah sistem kondensat kedua dengan dua tempat kondensasi yang berurutan dengan kontaminan asam asetat, kebanyakan asam asetat terdistribusi di fasa liquid pada tempat kondensasi pertama, sedangkan sikloheksil amin tertinggal di fasa steam. Hal ini akan menurunkan pH fasa liquid di tempat kondensasi pertama. Pada tempat kondensasi kedua, dimana proses kondensasi total terjadi, pH menjadi tinggi. Campuran morpholine dan sikloheksil amina merupakan pilihan yang lebih tepat untuk sistem ini.

Pada praktiknya, proteksi terbaik dihasilkan dengan campuran produk yang mengandung berbagai amina dengan kecenderungan distribusi di dalam steam/cairan yang berbeda.

Untuk membandingkan kecenderungan ditribusi amina di dalam steam/cairan, rasio distribusi (DR) secara tradisional digunakan. Distribusi sebuah amina adalah:

Amina dengan DR yang lebih besar dari satu menghasilkan konsentrasi amina yang lebih besar di fasa uap dibandingkan fasa cair begitu juga sebaliknya.

Rasio distribusi tidak benar benar konstan melainkan fungsi dari tekanan (Gambar 19.6) dan pH. Efek temperatur dan pH dari kondensasi harus dipertimbangkan. Pada sistem kondensasi yang kompleks, distribusi dari bahan kimia di antara tempat kondensasi yang berbeda sulit untuk diperkirakan tanpa menggunakan paket pemodelan komputer khususnya didesain untuk tujuan ini.

Kestabilan Termal. Semua bahan kimia organik yang terpapar pada temperatur panas, basa, lingkuangan cair terkadang terpecah menjadi beberapa bagian. Kebanyakan amina terkadang terdegradasi menjadi karbon dioksida dan/atau asam asetat dan amonia. Waktu yang dibutuhkan berbeda tergantung dengan jenis amina. Amina paling stabil yang umunya digunakan adalah morpholine dan sikloheksil amina. Senyawa ini stabil hingga tekanan 2500 psig.

Kuantitas. Jumlah dari amina yang dibutuhkan tergantung dari kadar karbon dioksida di kondensat pada lokasi spesifik dan derajat proteksi korosi yang diinginkan. Penetralan sempurna dicapai jika pH kondensat di semua sistem adalah 8,3. Dari aspek praktik, diperlukan untuk menentukan rentang pH yang memberikan perlindungan yang diinginkan untuk komponen sistem yang penting (kritikal).

Derajat perlindungan dapat dimonitor dengan berbagai cara. Spesimen pengujian korosi dipasang di dalam bypass racks, analisa produk korosi, alat ukur laju korosi, dan filtrasi produk korosi submicron merupakan beberapa peralatan yang efektif yang dapat digunakan.

Sifat amina bikarbonat di dalam deaerator mempengaruhi kebutuhan amina di dalam sistem. Meski senyawa ini larut pada kebanyakan kasus, amina bikarbonat tetap tercampur di dalam kondensat. Did alam sebuah situasi yang ideal, amina bikarbonat masuk menuju deaerator terurai dan melepaskan karbon dioksida menuju atmosfer, dan mengalami resirkulasi menuju boiler. Sifat aktual mencakup kehilangan beberapa tambahan amina dan beberapa resirkulasi karbon dioksida.

Filming Amines

Pendekatan lainnya untuk mengontrol korosi pada sistem kondensat yaitu menggunakan senyawa kimia untuk membentuk lapisan film pelindung pada permukaan logam (Gambar 19.7). Pendekatan ini telah menyebarluas digunakan dengan pengembangan dari produk yang sesuai dengan kandungan senyawa nitrogen berantai panjang.

Film amina melindungi logam terhadap korosi oksigen dan karbon dioksida dengan menggantikan kerak oksida yang longgar di permukaan logam dengan pelindung amina yang sangat tipis. Selama proses pembuatan film awal, produk korosi yang sudah lama dan menempel secara longgar, terangkar dari permukaan logam karena sifat surfaktan dari amina. Logam dibersihkan dari oksida, yang normalnya menempel sangat kuat dan dapat menumpuk dalam waktu yang lama. pembentukan film awal yang awal akan menyebabkan banyak lapisan besi oksida terkelupas, menyumbat pipa traps dan pipa return. Oleh karena itu, penggunaaan harus dinaikkan secara perlahan untuk sistem yang sudah tua.

Ketika terdapat kontaminasi di dalam kondensat, film amina memiliki kecenderungan untuk membentuk deposit melalui reaksi dengan ion dengan banyak valensi seperti sulfat, kesadahan, dan besi. Kelebihan pengumpanan amina dan kontaminasi oksigen yang berlebih dapat juga berkontribusi terhadap pembentukan deposit. Untuk efisiensi yang maksimum, filming amines harus diumpankan secara langsung menuju steam header.

Kemajuan telah dibuat di dalam formulasi filming amines treatments. Straight filming amine mengandung satu komposisi, seperti oktadekilamina efektif tetapi sering gagal untuk melapisi seluruh sistem dan dapat menimbulkan fouling. Emulsfier dan pada beberapa kasus, sedikit amina penetral dapat ditambahkan untuk meningkatkan distribusi pembentukan film melalui pembentukan lapisan penutup yang lebih seragam. Hal ini meningkatkan sistem perlindungan dan mengurangi potesi fouling. Pengalaam penggunaan telah menunjukkan bahwa kombinasi dari amina (filming dan neutralizing amina dengan bantuan dispersan) memberikan ikatan film yang kuatm mengurangi permasalah deposit, dan memberikan pelapisan sistem yang labih baik sehingga memberikan perlindungan korosi yang lebih sempurna dan ekonomis . Penentuan kadar besi di air umpan merupakan metode untuk memonitoring keefektifan dari program penggunaan amina. Aplikasi dari sebuah kombinasi daari neutralizing-filming amine treatment mengurangi kadar besi di air umpan dari 0,5 ppm hingga 0,05 ppm hanya dalam 2 bulan

Pengumpanan dari filming amine biasanya didasarkan pada steam throughput. Perbedaan level dari treatment diperlukan, tergantung pada campuran tertentu di penggunaanya. Pada kasus neutralizer amine, berbagai metode digunakan untuk memonitor keefektifan dari treatment, meliputi spesimen pengujian korosi yang dipasang di bypass coupn racks, analisanya  besi, alat ukur laju korosi, dan filtrasi produk korosi submicron.

Oxygen Scavenging dan Metal Pasivation

Dimana oksigen masuk ke dalam sistem kondensat, korosi besi dan komponen bearing dari tembaga dapat diatasi dengan pengendalian pH yang tepat dan pengguanaan sebuah oxygen scavenger.

Satu faktor penting yang dipertimbangkan dalam pemilihan oxygen scavenger untuk perawatan kondensat adalah reaktivitasi senyawa tersebut dengan oksigen pada temperatur dan pH sistem. Sebuah scavenger yang menghilangkan oksigen secara cepat memberikan perlindungan terbaik untuk metalurgi kondensat. Hidrokuinon telah menunjukkan hasil yang efektif untuk kebanyakan sistem.

Seperti neutralzing amines, distribusi pada steam/liquid untuk masing-masing scavenger memiliki ketergatungan yang unik terhadap temperatur. Beberapa scavenger seperti asam askorbat dan hidrazin, memiliki volatilitasi yang sangat rendah. Oleh karena itu, senyawa ini perlu diumpankan di dekat area yang bermasalah. Sebuah contoh dari hal ini adalah penginjeksian hidrazin menuju exhaust dari turbin untuk menlindung kondenser. Scavenger lain, seperti hidrokuinon relativ volatil dan dapat diumpankan di bagian upstream dari area yang bermasalah.

 

Penggunaan neutralizing amines yang bersamaan dengan sebuah oxygen scanvenger/metal pasivator meningkatkan kontrol korosi melalui dua cara. Pertama, karean senyawa asam yang ada dinetralkan dan pH meningkat, kondensat menjadi kurang korosif. Kedua, kebanyakan oxygen scavenger/pasivator bereaksi secara cepat pada kondisi basa sedang yang dipertahankan oleh amina dibandingkan pada pH yang rendah. Karena alasan ini, kombinasi treatment ini diterima secara luas, terkhusus untuk treatment sistem kondensat yang terkontaminasi oleh oksigen.

HOUSE CLEANING

House Cleaning

Kebersihan merupakan salah satu aspek penunjang dalam kesehatan. Dalam keseharian, banyak bahan pembersih yang kita pakai baik untuk mandi, cuci piring, maupun untuk mengepel lantai. Bahan pembersih sudah menjadi kebutuhan bagi setiap orang.

 

 

 

 

Berikut macam-macam bahan pembersih dalam rumah tangga:

  1. Surface Cleaners

Surface Cleaner digunakan pada semua permukaan seperti lantai, meja, dan jendela. Contohnya: 

  1. Body Soap

Sabun tubuh di kamar mandi atau mandi membantu menjaga tubuh kita bersih dan bebas bau. Contohnya:

  1. Hand Soap

Menggunakan handsoap adalah cara terbaik untuk menjaga tangan kita tetap bersih dan sehat. Contohnya:

  1. Hand Sanitizers

Terkadang kita tidak memiliki sabun dan air, jadi alih-alih kita bisa menggosok tangan kita dengan pembersih untuk memerangi kuman. Contohnya:

  1. Dishwashing Product

Kita menggunakan produk-produk pencuci piring ketika mencuci piring di wastafel dan di mesin cuci piring. Contohnya:

  1. Laundry Detergent

Deterjen Laundry yang ditambahkan ke mesin cuci membantu membersihkan pakaian kita. Contohnya:

 

PRINSIP DARI CARA KERJA PEMBERSIHAN

 

Apa pun jenis produk yang Anda gunakan (sabun atau deterjen), pembersihan yang baik membutuhkan banyak energi. Tiga jenis berbeda tepatnya:

• Energi kimia, yang disediakan oleh sabun atau deterjen

• Energi mekanik, disediakan oleh mesin atau dengan tangan dan

• Energi termal, disediakan oleh air pemanas.

 

 

PEMBUATAN BAHAN PEMBERSIH

 

Secara umum, komposisi bahan pembersih terdiri dari:

  • Surfactants

  • Builders

  • Solvents

  • Enzymes

  • Fragrances

  • Preservatives

  • pH Adjusters

  • Dye

  • Thickener

  • Foam Enhancer

  • Antibacterial or Disinfecting Ingredients

 

SKEMA PROSES

 

Biorefinery

Biorefinery

Biorefinery adalah proses pengolahan bahan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan (bahan nabati) menjadi produk bahan bakar. Indonesia merupakan negara beriklim tropis sehingga memiliki beraneka ragam flora dan fauna. Hal ini membuat indonesia memiliki sumber bahan nabati yang melimpah. Ada berbagai sumber bahan nabati di Indonesia seperti sawit dan pohon nyamplung. Porses biorefinery akan menghasilkan berbagai produk dengan nilai tambah yang tinggi.

C:\Users\Aswad\Desktop\Untitled.png

Turunan produk dari biorefinery berbasis nyamplung

Komponen utama penyusun minyak nabati adalah senyawa trigliserida. Umumnya bahan nabati akan diolah menjadi tiga produk dasar yaitu gliserol, asam lemak, dan metil ester. Secara umum proses biorefienry terdiri dari pretreatment, reaksi trigliserida, dan pemurnian produk. Pretreatment diperlukan untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang ada pada minyak nabati seperti getah dan parikel-partikel padatan pada minyak nabati.  Proses reaksi merupakan proses perombakan rantai trigliserida menjadi senyawa-senyawa yang diinginkan seperti gliserol, asam lemak, dan metil ester. Kemudian senyawa ini akan dipisahkan dan dimurnikan untuk mendapatkan spesifikasi produk yang diinginkan. Produk ini ada yang bisa langsung dijual dan juga bisa diolah lebih lanjut menjadi produk lain dengan nilai jual yang lebih tinggi.

C:\Users\Aswad\Desktop\images.png

Reaksi hidrolisis trigliserida

C:\Users\Aswad\Desktop\Untitled3.png

Reaksi transesterfikasi trigliserida

 

Proses pengolahan bahan nabati

Produk turunan dari bahan nabati digunakan diberbagai jenis industri seperti industri makanan dan minuman, farmasi, kosmetik, dan bahan bakar. Banyaknya kegunaan produk ini membuat permintaan akan produk biorefinery cukup besar sehingga bisnis ini cukup menggiurkan di Indonesia terutama karena sumber bahan baku yang melimpah. Indonesia telah memiliki beberapa perusahan besar yang menekuni proses biorefinery dengan bahan baku minyak sawit sehingga proses biorefinery di Indonesia bukan merupakan proses yang baru lagi. Optimasi proses biorefinery perlu dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih optimal sehingga meningkatkan keuntungan dan mengurangi dampak lingkungan. 

 

Kami memiliki engineer-engineer profesional yang bergerak di berbagai proses kimia. Jika anda ingin melakukan optimasi proses pabrik anda, silakan konsultasikan ke kami.