AERASI DAN DEAERASI

Bambang Sugiarto

Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran JogjakartaJln. SWK 104 Lingkar Utara Condongcatur Jogjakarta 55283Hp 08156897539

Gas Terlarut

z Berbagai gas dapat larut dalam air, antara lain : CO2, O2, N2, NH3, NO2, dan H2S. Gas-gas terlarut tersebut pada umumnyatidak menimbulkan korosi kecuali CO2, O2 dan NH3.

z Karbondioksida menghasilkan asam jika bergabung dengan air dan dengan demikian dapat menyerang logam. CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

z Oksigen yang terlarut dalam air merupakan penyebab utamakorosi yang terjadi pada ketel dan sistem pendingin. Penghilangan oksigen dari air umpan ketel dapat dilakukandengan cara deaerasi secara fisik dan kimia.

AERASI

Aerasi adalah proses mekanis pencampuran air denganudara. Tujuan aerasi adalah sebagai berikut :

1. Membantu dalam pemisahan logam-logam yang takdiinginkan seperti Fe dan Mn. Besi lebih sering ditemukandari pada mangan. Besi yang terdapat dalam air biasanyaberbentuk ferobikarbonat atau ferosulfat. Oksigendikontakkan dengan air, akan merubah senyawa-ferrotersebut menjadi ferioksida yang tidak larut dalam air sehingga dapat dipisahkan dengan menggunakan filter. Mis : 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

2. Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air terutamayang bersifat korosif. Contoh gas seperti ini adalah CO2yang dapat menurunkan pH air sehingga membantuproses korosi pada logam.

3. Menghilangkan bau, rasa dan warna yang disebabkan olehaktivitas mikroorganisme. Penurunan kualitas air inidisebabkan oleh bahan organik yang mengalamidekomposisi, sisa sekresi atau merupakan bahan-bahanhasil metabolisme mikroba

3 Proses penghilangan akan makin baik dengan :) Menaikkan temperature) Lamanya waktu kontak) Makin luasnya permukaan kontak

antara air dengan udara) Banyaknya volume gas yang kontak

dengan air

3 Aerasi dilakukan dalam alat yang disebut aerator.

Alat aerator1. Forced draft aerator

BLOWER

WATER INLET

AIR OUTLET

POMPA

2. Coke-tray aerator

Aerated wateraerated water

3. Pressure aerator

Compressor

AAAAir storage

orifice diskAerated water outlet Water inlet

Deaerasi

z Daerasi merupakan usaha penghilangan gas seperti oksigen, karbondioksida, dan ammonia dengan proses penaikantemperature saturasi air pada tekanan rendah.

) Perbaikan perancangan pada campuran yang mempunyai sifatberdekatan seperti air dengan steam dapat mengurangi sifatkorosif gas pada pemanasan umpan air sebagai upayapencegahan korosi

) Adanya oksigen akan menyebabkan lubang dan korosi padapemanas umpan, clossed heaters, economizer, boiler, danreturn lines

) gas oksigen dapat menimbulkan korosi 5 sampai 10 kali lebih banyakdibandingkan gas karbondioksida untuk kuantitas yang sama

) factor suhu 144F akan mempunyai aktivitas 2-2.5 kali lebih besaruntuk kondensate yang sama pada suhu 140F

) Adanya gas karbon dioksida dalam sistem, bersama gas lain danbercampur dapat menimbulkan kira-kira 10 %- 40 % korosi

) jika korosi disebabkan oleh banyaknya karbondioksida makastruktur dan komposisi baja merupakan factor yang sangatmenentukan.

Fe+2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 infeksi logam/korosi

) Kondensat kemungkinan terdiri dari karbon dioksida yang dalam larutan akan membentuk H2CO3, dengan pH : 5.5-6.5Mg/Ca MgCO3/CaCO3 (kerak)

) Gas amonia sangat keras daya korosinya terhadap tembagadan campurannya. Korosi yang ditimbulkan misalnya terjadipada fitting, turbine tube, condenser, serta tempat-tempat yang langsung berkontak dengan amonia. Senyawa yang dibentukdari hasil kontak ini adalah senyawa kompleks reaktif(Cu(NH4)++.

Teori pelarutan

z Dalton : PT =pi

z Henry : c/p = kdengan : k: koefisien kelarutan

c: konsentrasi kelarutan gas dalam larutanp: tekanan gas

z Berdasar prinsip hk Dalton dan hk Henry, perubahan kelarutangas dari air dapat dilakukan dengan mengurangi tekananparsial dari gas itu ke udara sekeliling, tanpa mempedulikantekanan total dari sistem

Berdasar prinsip diatas maka dapat dilakukanperancangan sbb :

z Cara sederhana yang dapat dilakukan denganpengelembungan gas melewati air atau dengan penyemprotanair dengan aliran countercurrent dengan aliarn gas. Padacara ini konsentrasi pelarutan gas atmosferis dikurangidengan pengenceran gas. Tekanan parsial dari kelarutan gas dikurangi sesuai dengan hukum Henry, yaitu diperolehdengan pencapaian kesetimbangan konsentrasi kelarutan gas dalam air secara proporsional terhadap pengurangan tekananparsial gas.

z karbon dioksida dapat dilepaskan dari air dengan aliranudara yang berlawanan arah dengan aliran air.

z Gas oksigen dapat dipindahkan dengan air yang melewati gas lain dengan aliran berlawanan arah dengan aliran gasnya. Udara tidak dapat dipergunakan pada peristiwa ini karenaprosentase oksigen dalam udara tinggi (21%).

z Kebanyakan proses penurunan kelarutan oksigen denganpemanasan umpan menggunakan solven atau steam. Pemilihan penggunaan steam lebih disebabkan pertimbanganekonomis.

Tipe-tipe deaerator

AAA AAA

air masukair masuk

udara masuk

gas keluar gas keluar

AAA

AAA

Mekanisme pemindahan gas dari air denganmemanfaatkan steam

z Pencapaian kondisi saturasi dan pencapaian tekanan uap darisolven liquid dan tekanan larutan dari kelarutan gas. Padakondisi ini, semua gas menjadi tidak larut. Untuk pelepasan gas diperlukan penghambat tray atau jet design dari pemanasumpan air pada suhu 212 F dan pada tekanan atmosferis.

z Difusi gas ke udara sekeliling (tanpa penggelembungan) akibatdari tekanan internal dari cairan dan pelarutan gas lebih kecildari tekanan yang dikenakan pada sistem. Pemindahan gas amonia, disebabkan oleh kelarutan yang ekstrem dari gas inidicapai dengan difusi.

z Oksigen akan segera meninggalkan air tjikadipanaskan pada suhu saturasi dan tekanan sistem

Pemindahan gas karbon dan gas amonia) Jika gas karbon dioksida terlarut dalam air maka

akan menjadi komponen yang tidak stabil H2CO3. CO2 + H2O H2CO3H2CO3 H+ + HCO3-HCO3- CO3-+ H+

Konsentrasi ion hydrogen akan mengontrol pH CO2yg tdp dalam 3 bentuk molekul ini. Hanya H2CO3 danCO2 saja yang dapat dipindahkan dengan deaerasi.

) Gas amonia yang dilarutkan dalam air, akanmembentuk senyawa yang tidak stabil, NH4OH

NH3 + H2O NH4OH NH4- + OH-

z Konsentrasi ion hydroxyl akan mengontrolpenyebaran gas amonia dari dua bentuk molekultersebut. Dan hanya NH4OH saja yang dapatdipindahkan dengan deaerasi

Peralatan

) Sesuai dengan standart Heat Exchange Instute, standart unit deaerasi untuk tekanan operasiatmosferis meliputi :

Unit deaerasi Condenser Pipa pemanas deaerasi dan/atau valve pemasukan air

dengan lubang condenser.) Kapasitas yg dp menmpungaliran air tidak kurang

dari 2 menit) Konstruksi dari bahan besi untuk tekanan operasi

atmosferis dan plate baja untuk tekanan operasiyang tinggi.

LIC

HAL

LAL1

BFWto boiler

steam drumBFW pumps

vortex breaker

Treated waterand condensate

Steam distributor Packed bed

Water distributor

to atmosphere

Low pressure steam

Gb. Salah satu tipe deaerator

AERASI DAN DEAERASIGas TerlarutAERASI 2. Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air terutama yang bersifat korosif. Contoh gas seperti ini adalah CO2 yProses penghilangan akan makin baik dengan : Menaikkan temperature Lamanya waktu kontak Makin luasnya permukaan kontak Alat aerator1. Forced draft aerator2. Coke-tray aerator3. Pressure aeratorDeaerasiFe+2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 infeksi logam/korosiTeori pelarutanBerdasar prinsip diatas maka dapat dilakukan perancangan sbb :Tipe-tipe deaeratorMekanisme pemindahan gas dari air dengan memanfaatkan steam Gas amonia yang dilarutkan dalam air, akan membentuk senyawa yang tidak stabil, NH4OH Peralatan