buku 2 - sistem desal rev. validasi

7/21/2019 BUKU 2 - Sistem Desal Rev. Validasi

http://slidepdf.com/reader/full/buku-2-sistem-desal-rev-validasi 1/30

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal i

BUKU II

SISTEM DESALINATION

TUJUAN PELAJARAN : Setelah mengikuti pelajaran ini peserta mampu

memahami komponen dan prinsip kerja sistem

desalination sesuai prosedur perusahaan..

DURASI : 8 JP

PENYUSUN : ASEP KURNIA



Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal ii

DAFTAR ISI

TUJUAN PELAJARAN ................................................................................................................. i

DAFTAR ISI ................................................................................................................................ ii

1. Istilah-istilah pada MSF. ...................................................................................................... 1

2. Komponen Komponen Sistem Desalination. ........................................................................ 3

3. Jenis Thermal Desalination Plant ....................................................................................... 12

4. Pembentukan Kerak pada MSF dan Pencegahannya. ....................................................... 17



Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal 1

SISTEM DESALINATION.

Gambar 1 Sistem Desalination Plant PLTGU Cilegon

1. Istilah-istilah pada MSF.

Sebelum memahami sistem desal ada baiknya kita mengenal istilah istilah pada MSF (Multi-Stage Flash).

Blowdown : Air laut yang meninggalkan sistem setelah menjadi

tinggi konsentrasinya akibat penguapan.

Condensate : Air kondensat dari uap pemanas yang disalurkanke Brine Heater

Condenser : Bagian tempat kondensasi pada setiap stage darievaporator diatas Demister dan tray kondensasi,dimana terjadi kondensasi.




Conductivity : Daya hantar listrik dari air laut, brine, distilate dll. Adahubungan khusus antara conductivity dan TDS (TotalDissolved Solid). Karenanya dengan mengukurconductivity, TDS dari cairan dapat dimonitor sebagaipengganti analisa sample di labor.

Demister : Peralatan untuk menjaga agar titik-titik air laut ti-dak terbawa (Carry over) bersama uap dalamEvaporator. Bahannya dibuat dari material tahan korosi.

Desuperheater : Suatu spray nozzle yang terpasang pada pipa uapke Brine Heater. Air pendingin dipancarkan kedalam uapmelalui nozzle untuk menurunkan temperaturnya.

Distilate : Air distilat hasil kondensasi uap pada tiap-tiap stage yangditampung dalam tray

Flash : Penguapan seketika, yang terjadi ketika liquid diberipengurangan tekanan.

Flash chamber : Bagian dari evaporator tempat air terkondensasi, dibawahdistillate tray dan demister dimana air laut mengalir danmenguap.

Heat input section : Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, iaadalah brine heater dimana panas dari luar diberikan ke airlaut.

Heat recovery section : Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, iaadalah evaporator dimana air laut dipanaskan oleh sumberinternal disebabkan uap yang dihasilkan air lut.

Maximum brine tem- : lihat “Top brine temperature” perature

Performance ratio : Ratio antara sejumlah air hasil (product) terhadap uappemanas yang masuk brine heater dengan beratnya, atauratio sejumlah air hasil terhadap total uap yang di pakaipada unit desalinasi




Scale : Endapan garam dari air laut/brine yang menempel/melekat pada pipa penukar panas. Kerak mempengaruhirate dari penukar panas dalam brine heater atauevaporator.

Shell side : Ruangan atau konstruksi diluar pipa pemindah panas darievaporator atau stage.

Stage : Bagian dari eveporator yang terdiri atas flash cham-ber, condenser, distilate tray, demister dll.

TDS (Total Dissolved : Total zat padat yang terlarut dalam air laut, brine,Solid) air distilat, air kondensat dll. (Bandingkan dengan

conductivity)

Top brine temperature : temperatur air laut pada outlet brine heater atau inlettingkat pertama. Ini adalah temperatur air laut tertinggidalam sistem. Dimana penguapan dimulai.

Tube side : Suatu ruang dibagian dalam pipa penukar panas dari brineheater dan evaporator, atau sering menunjuk kepadalaluan air laut termasuk tubes, water boxes danpenghubung pipa kerja.

Vapour : uap yang dihasilkan dari air laut yang menguap dalamflash chamber. Umumnya kata “vapour” mengac u padaapa yang dihasilkan dalam evaporator dan “steam”dipasok dari sumber luar.

2. Komponen Komponen Sistem Desalination.

Sebuah desalination unit terdiri dari satu flash evaporator, satu brine heater,satu ventingsystem, satu chemical injection system, pompa dan motor, pipa dan fitting instrumentationdan control dlsb.

Sebuah on-load sponge ball cleaning system dan off-load acid cleaning system untukmembuang scale (kerak) yang berakumulasi dalam tube penukar kalor diberikan.




Desalination plant digunakan untuk membuat air tawar (distilat) dari air laut.

Desalination Plant terdiri dari komponen-komponen berikut :

Siklus air laut

Siklus blowdown air laut

Pengolahan air laut

Siklus distilat

Siklus venting

Sistem ball cleaning

Sistem acid cleaning

Peralatan bantu.

(1). Siklus Air Laut

Air laut digunakan sebagai media pendingin Condenser dan alat bantu, tetapi ia juga

dapat dijadikan “fresh water” untuk keperluan penambahan air kedalam sirkit PLTU.

Air laut dipompa oleh Seawater feed pump di water intake dan memasok air laut keDesalination Plant. Air laut mengalir dalam Condenser tube evaporator.

Sebagian kecil dari air laut pada inlet evaporator ini dicabangkan dan digunakansebagai air pendingin untuk Ejector Condenser. Aliran air laut dikendalikan oleh FlowControl Valve yang dipasang pada inlet Evaporator.

Air laut kemudian mengalir melalui tingkat demi tingkat sambil dipanasi oleh Vapour

Condensing disetiap stage condenser. Selanjutnya dipanasi oleh brine heater sampaimencapai temperatur yang ditetentukan. Air laut sekarang memasuki Flash chambertingkat pertama, tekanan dipertahankan sedikit lebih rendah dari tekanan jenuhnya.Oleh karena itu, air laut akan menguap ketika memasuki flash chamber tingkatpertama.

Tingkat kedua mempunyai tekanan yang sedikit lebih rendah dari tingkat pertama. Airlaut (brine) memasuki setiap tingkat melalui orifice sehingga ada perbedaan tekanan




diantara stage. Air laut akan menguap lagi sesuai dengan pengurangan temperatursesuai dengan tekanan jenuhnya. Air laut mengalir melalui tingkat-tingkat selanjutnyadan menguap sampai keluar tingkat terakhir.

Desalination Plant dengan banyak flash evaporator ini disebut MSF (Multi-StageFlash)

Brine Heater adalah penukar kalor berbentuk cylindical shell dengan tube tegak lurusyang dipasang berdekatan dengan evaporator tingkat pertama dalam jalur air laut.

Brine Heater dipasok dengan uap pemanas, dari aux steam power plant untukmemanasi air laut yang melewatinya.

Jumlah uap pemanasnya dikendalikan oleh temperature control valve sehinggatemperatur air laut meninggalkan brine heater dapat dipertahankan konstan padaharga yang ditentukan.

(2). Siklus Brine Blowdown

Dari tingkat terakhir air laut dikeluarkan oleh Brine Blowdown Pump dan dibuang ketempat keluar air laut. Jumlah dari blowdown ini secara otomatis diatur oleh level airpada tingkat terakhir.

(3). Pengolahan Air Laut.

Pada Desalination plant ini dilengkapi dengan sistem injeksi kimia untuk pengolahanair laut. Sistem pengolahan ini terdiri dari satu Chemical tank (tangki kimia) dengansebuah mixer, chemical injection pump, pemipaan, instrumentasi dan kontrol.Merpakan sebuah skid.

Kapasitas kerja tangki kimia lebih dari 7 hari, dipasok dengan service water

dihubungkan ke puncak bejana. Bahan kimia yang dipasok dalam drum dimasukkankedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akanmelarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan olehDiaphragma displacement pump ke jalur air laut.




Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakanstroke controller yang mana sinyal dari air laut yang ditransfer lewat Ratio settingStation.

Dua bahan kimia yang dipergunakan dan dicampur serta diencerkan didalam tangki :

a. Anti Scale Chemical (kimia anti kerak)

Bahan kimia anti kerak ini digunakan untuk menghalangi deposit kerak dalam tube-tube pemindah kalor pada brine heater dan evaporator. Diantara pilihannya adalah :belgard EVN, produk dari Biolab (UK) / atau KC-550, satu produk dari KAO (Jepang)ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.

b. Anti Foam Agent ( bahan anti busa)

Bahan anti busa ini digunakan untuk mengurangi pembusaan air laut ketika beradadalam Flash Evaporator Chamber.

Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapatmencemari produk air distilat.

Pemilihan , Belite M8, produk dari Biolab (UK) diterapkan untuk digunakan dalamDesalination Plant ini.

(4). Siklus Distilat

Sebagaimana disebutkan diatas, air laut akan menguap (flash) berulang-ulangdidalam stage dan melepaskan uapnya. Uap dari setiap stage dimasukan kedalamcondenser section, didinginkan oleh air laut yang melewati condenser tube, danmengembun membentuk air distilat. Air distilat pada setiap tingkat dikumpulkan dalamDistillate Tray yang dipasang dibawah bundel tube condenser. Kemudian mengalirkedalam Distillate Trough (palung) yang mana adalah berupa rectangular duct (ductberbentuk segiempat panjang) sepanjang evaporator dibawah distillate tray dandikoneksi kesetiap stage Distillate Tray melalui sebuah lubang. Pada akhir dari stage,trough dikoneksi ke sebuah kotak yang disebut Distillate Outlet Box.

Air distilat yang dikumpulkan dalam Distillate Outlet box, ditarik/dikeluarkan olehDistillate Pump. Besarnya aliran air distilat secara otomatis dikontrol sesuai denganbesarnya produk dengan jalan level control dalam Distillate Outlet Box.




Jalur keluar air distilat dan juga jalur percabangannya dilengkapi dengan pneumaticvalve. Daya hantar dari air distilat secara kontinyu dimonitor dan sinyal konduktivityyang tinggi akan menswitch (merubah posisi saklar) dan katup akan membuang

produk tersebut. Air distilat didistribusikan ke raw water storage tank.

(5) Sistem Kondensat dan uap

Uap dengan tekanan rendah dipasok ke desalination plant dari jalur uap bantu (auxsteam line) power plant. Uap yang digunakan mempunyai dua tujuan yaitumemanaskan iar laut dalam brine heater dan menggerakan ejector.

a. Uap pemanas ke brine heater

Besarnya uap yang mengalir ke brine heater dikendalikan oleh temperatur ControlValve untuk mempertahankan temperatur keluar brine heater pada nilai yangditentukan.

Selanjutnya, pada inlet dari brine heater, uap diturunkan temperaturnya(desuperheated) dengan menginjeksikan air kondensat untuk mencegah terbentuknyakerak dalam tube pemindah kalor. Kemudian uap dimasukan kedalam Brine HeaterShell dimana ia akan memanasi air laut dan uap akan mengembun.

b. Sirkit kembali air kondensat Air kondensat hasil pengembunan uap pemanas, dikumpulkan didalam hotwell yangditempatkan dibawah Heater Shell, dan dikeluarkan oleh Condensate Pump. Besarnyaaliran air kondensat dikendalikan secara otomatis sesuai dengan besarnya jumlahaliran uap dan level kondensat didalam hotwell. Jalur keluar dari Condensate pumpdipasangi katup dan kondensat yang tercemar , ketika terdeteksi oleh alat ukurkonduktivity, secara otomatis akan di drain. Air kondensat yang berkwalitas baik,dikembalikan ke Condensate Water Tank. Air kondensat keluar Condensat pumpdidinginkan oleh air laut melalui Drain Cooler.

c. Uap penggerak Ejector

Uap bantu juga digunakan untuk penggerak Ejector. Uap melalui Ejector Nozzle dankeluar bersama gas yang dihisap (sucked vapour) masuk kedalam Ejector Cooler(inter / after condenser) dan mengembun.




Air Kondensat dari Inter Condenser ditarik oleh perbedaan tekanan, ke Flash Chamberdari Evaporator tingkat terakhir. Air kondensat dari After Condenser, dibuang kesistem drain,

(6). Siklus Venting

Untuk sederetan condenser didalam Evaporator dan brine heater, adalah pentinguntuk membuang non-condensabel gas (NCG) untuk mempertahankan unjuk kerjaperpindahan kalor yang baik. NCG yang muncul didalam Evaporator, adalah udaradan Oxygen (O2) yang larut dan dilepaskan oleh air laut. Carbon dioxide (CO2) yangdilepaskan oleh penguraian panas komposisi air laut dan juga kebocoran udarakedalam vessel. Untuk membuang gas-gas ini, sistem venting secara kontinyu terbukasewaktu plant beroperasi.

(a) alat venting

Alat venting terdiri dari dua tingkat Ejector dan dikombinasikan dengan EjectorCondenser yang tersusun dari Inter condenser dan after condenser. Dalam satu shell.Ejector-ejector dipasok dengan uap bantu.

Gas dihisap dan ditekan oleh Ejector tingkat pertama lalu dimasukan kedalam InterCondenser. Uap yang menyertai gas mengembun dibawah kondisi vacuum. Vent dari

tingkat 1,2 dan 8 secara langsung dimasukkan kedalam condenser.

NCG berkumpul didalam inter condenser dan kemudian dikeluarkan dan ditekan olehEjector tingkat kedua, lalu dibuang ke atmosfir melalui after condenser.

Air laut pendingin untuk Ejector Condenser diambil dari percabangan jalur air lautpada inlet Evaporator.

(b) Venting dari Evaporator dan Brine Heater

Ketika air laut dipanasi dan menguap, ia membebaskan sejumlah Carbon Dioxidekarena penguraian oleh panas. Karena itulah Evaporator tingkat 1 dan tingkat 2secara langsung di venting ke inter condenser.

Tingkat 3 sampai tingkat 8 di venting secara kaskada melalui stage condenser dantingkat 8 diventing ke inter condenser. Tingkat ke 9 sampai ke tingkat ke 13 jugadiventing secara kaskade dan tingkat ke 13nya di venting ke tingkat 20 (terakhir).




Tingkat ke 14 sampai tingkat ke 20 juga diventing secara kaskade sedang tingkatterakhir diventing ke Ejctor tingkat pertama.

Brine Heater juga diventing melalui sistem venting Evaporator.

(8). Sistem Ball Cleaning

Sistem pembersihan dengan menggunakan sponge ball (bola spons) diberikan untukmembersihkan tube-tube pemindah kalor dari Evaporator dan Brine Heater sementaraplant dalam pelayanan.

Sistem ball cleaning dibahas tersendiri.

(9). Sistem Acid Cleaning

Dengan dosing scale inhibitor (penghambat kerak) dan operasi yang baik dari ballcleaning dan acid cleaning, maka desalination plant dapat mempertahankan unjukkerja perpindahan kalornya.

Sistem Acid cleaning dibahas tersendiri.

(10). Alat-alat bantu

(a) Perapat (sealing) pompa dan air pendingin

service water dipasok ke See water Feed Pump, Distillate Pump dan Brine BlowdownPump untuk perapat porosnya. Ia juga dipakai untuk jacket cooling dari CondensatePump.Untuk perapat poros Condensate Pump, sebagian kecil dari air demineraldipasok kepadanya.perapat poros Distillate Pump dan Condensate Pump dikerjakanoleh air keluaran pompa itu sendiri.

(b) Air penambah ke chemical tank

Sewaktu desalination beroperasi, air distilat dicabangkan dan dipasok kedalamChemical tank untuk membuat larutan. Untuk membuat larutan awal, service waterdicabangkan dan dipasok kedalam chemical tank.




(c) Acid Cleaning Unit

Air distilat dipasok ke Acid Cleaning Tank untuk mengencerkan hydrochloric acid

untuk digunakan sebagai pembersih.

(d) Safety Shower dan Eye Washer

Potable water (air minum) dipasok ke Safety Shower dan Eye Washer untukmembersihkan zat kimia.

(e) Pengawetan Evaporator untuk shutdown yang lama

Sebelum shutdown yang lama, gas nitrogen (N2) harus diisikan kedalam shellEvporator sehingga dapat mencegah korosi.

Komponen Utama Desalination Plant.

Evaporator

- Recovery inlet temperature = 39.5 oC

- last stage temperature = 39.5 oC

- Cooling seawater at heat rejection inlet = 33 oC

- Cooling seawater at heat rejection outlet = 39.5 oC

Brine Heater

- Auxiliary steam = 20 kg/cm2.G

- B/H steam condensate = 100 oC

- B/H shell steam = 100 oC

Blowdown Pump

Distillate Pump

- Distillate water = 37.8 oC




- Distillate water = 131.25 m 3/h

- Conductivity = 38 μS/cm

Condensate Pump

- brine heater condensate = 16.14 m3/h

Brine Recirculation Pump

- Recirculation brine = 1570 m3/h

- Recirculation brine at B/H outlet = 90 oC

- Recirculation brine at B/H inlet = 84 oC

- Recirculation brine at heat = 39.5 oC

Seawater Supply Pump

- Seawater supply = 1587 m 3/h

- seawater supply = 3.5 kg/cm 2.

- make-up water = 400 m3/h

Ejector tingkat 1 dan 2 & Hogging (Starting) Ejector

- Ejector steam = 800 kg/h

Ejector Condenser

Drain Cooler

Polyphosphate Injection Pump

Polyphosphate (anti-scale) Tank

- anti-scale chemical level = 13,9 mm

Anti-foam Injection Pump




Anti-foam Tank

- anti-foam chemical level = 10,6 mm

Desuperheater

- Heating steam after Desuperheater = 100 oC

- Auxiliary steam = 245 oC

Komponen Bantu.

Acid-cleaning Installation (tangki, pompa, selang).

Ball-cleaning Installation (pompa, ball collector, V-Piece, ball strainer)

Isolation Valve dan Control Valve

Filter

3. Jenis Thermal Desalination Plant

Ada dua macam Sistem Desalination Plant yaitu :

1. Multi Stage Flash (MSF)2. Multiple Effect Distillation

1. Multi Stage Flash (MSF)

Ada dua macam Sistem MSF yaitu :

1. One Through Multiple Stage Flash (MSF) Evaporator

2. Brine Recirculation Multiple Stage Flash (MSF) Evaporator




One Through Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator.

Gambar 2 Once through MSF

Air laut dipompakan ke Unit Desal masuk kedalam tube-tube kondensor evaporator,mengkondensasikan uap yang dihasilkan dalam tiap stage, sementara air laut tersebutdipanaskan oleh panas laten dari uap pemanas dalam Brine Heater.

Air laut kemudian masuk keruang penguap pertama (First stage flash chamber), sebagaianair laur menguap dan sebagian meneruskan ke ruang berikutnya sampai ke ruang terakhir (Last

stage flash chamber), terus blowdown, atau disirkulasikan lagi.

Sebagian air laut digunakan sebagai air pendingin untuk ejektor kondensor.

Uap air laut dalam flash chamber akan tersaring oleh demister dan terkondensasi, kemudiantertampung dalam tray kondensasi, mengalir ke destilat tank untuk dialirkan ke service watertank melalui distilate water pump.




Sistem venting terdiri atas ejektor dan kondenser, yang menjaga vakum dalam eveporatoruntuk menghilangkan non condensable gasses dan untuk menguapkan brine, sertamengurangi akumulasi uap dalam evaporator.

Uap pemanas yang masuk ke Brine Heater diambil dari auxiliary steam atau dari bleedsteam. Panas yang diberikan kedalam Brine Heater dikontrol oleh spray desuperheater; airyang terkondensasi dikembalikan ke sistem, bila kualitasnya memenuhi syarat.

Untuk meningkatkan efisiensi panas, maka sistem one through ditingkatkan menjadi sistembrine circulation, yaitu mengalirkan kembali air brine yang masih panas dengan pompasirkulasi ke tingkat berikutnya, sedangkan kepekatannya brine diencerkan oleh air make up.

Unjuk kerja dari Desal dapat dilihat dari gain/ratio antara air distilat dan air kondensat,sedangkan kualitashya dapat dilihat dari total disolve solid atau conductivity air distilat.




Contoh One Through MSF Evaporator adalah Desalination Plant Muara Karang dan CilegonCombined Cycle. Keduanya sangat mirip. Gambar menunjukan Desali-nation Plantkepunyaan Cilegon Combined Cycle.

Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator.

Gambar 3 Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator

Sistem ini terdiri dari dua seksi Evaporator, yaitu Heat Recovery Section dan heatRejection Section. Air laut yang dipasok ke Heat Rejection section Evaporator no. 20,diteruskan ke no. 19 dan 18. Kemudian dikembalikan ke no. 20 melalui sebuah filter selfcleaning atau dibuang ke Discharge Culvert.

Selanjutnya dipompa oleh Brine Recirculation Pump ke Heat Recovery SectionEvaporator mulai dari tingkat ke 17 dan seterusnya sampai mencapi tingkat no.1. Keluarmenuju Brine Heater, mendapat pemanasan dari uap bantu setelah temperaturnyaditurunkan oleh desuperheater, keluar menuju Ball Strainer masuk kembali ke




Evaporator no.1. selanjutnya menuju ke no. 20. Air Distillate yang dihasilkan akanditransfer oleh pompa Distillate ke penampung dan demikin juga air kondensat yangdihasilkan akan dipompa oleh Pompa Kondensate. Contoh Brine recirculation MSF

Evaporator seperti pada desalination Unit Suralaya dibawah ini :

Multiple Effect Distillation

Gambar 4 Proses destilasi Dengan metode multi effect

Proses destilasi Dengan metode multi effect

Proses destilasi dengan metode multi effect berlangsung dalam beberapa tahappenguapan, dimana konsentrasi larutan (cairan) diatur secara seri, dari effect yangbersuhu lebih tinggi ke effect yang selanjutnya yang bersuhu lebih rendah. Pada prosesini hanya effect yang pertama yang menggunakan uap pemanas dari ketel, pada effectselanjutnya, penguapan terjadi karena berulang-ulang sesuai dengan jumlah effectevaporator, sampai larutan semakin pekat, dengan daya guna produksi air tawar(efficiency) yang tinggi. Suatu plant yang menggunakan sistem tersebut diatas, disebut




destilasi dengan metode multi effect. Pada proses tersebut, tiap – tiap effect evaporator,tekanannya diturunkan sampai dibawah tekanan uap jenuh pada suhu brine, danevaporator yang bersuhu paling rendah dihubungkan dengan condensor dan peralatan

hampa. Prinsip operasinya dapat dilihat pada gambar 4

Sebagian air laut yang mengambil panas pada sisi effect condensor yang paling bawahdipompakan ke plant, melewati pemanas awal tiap-tiap effect. Sebagian air laut dibuangkeluar. Suhu air laut akan naik dengan cepat oleh pemanasan pemanas awal(preheater) pada tiap-tiap effect. Penguapan terjadi pada pipa-pipa penguapan olehpemanasan uap yang datangnya dari luar. Sisa air laut dikumpulkan pada bagianbawah effect pertama, untuk selanjutnya disemprotkan lagi pada pipa-pipa penguapaneffect tingkat kedua, sebagian air laut menguap kembali, karena mendapatkan

pemanasan oleh uap air yang berasal dari penguapan air laut effect tingkat pertamapada pipa-pipa penguapan (evaporating tubes).Hasil penguapan dari uap akan menjadi pangsa air tawar. Siklus ini akan berulang-

ulang sampai tingkat terakhir. Uap yang terjadi pada tingkat terakhir diembunkan olehheat rejection condensor.

4. Pembentukan Kerak pada MSF dan Pencegahannya.

Pembentukan /terjadinya Kerak.

Ketika air laut dipanasi, menguap dan terkonsentrasi, beberapa komponen yang larutcenderung mengendap dan membentuk scale (kerak). Kerak ini diklasifikasikan menjadidua group, yaitu hard scale (kerak keras) dan soft scale (kerak lunak). Kerak kerasadalah non-alkaline scale misalnya calcium sulphate sedang kerak lunak adalahalkaline scale misalnya : calcium carbonate dan magnesium hydroxide.

Hard Scale ( Alcaline Scale).

Calcium sulphates adalah larutan yang perlu dipertimbangkan adanya dalam air laut. Ada enam bentuk kristal dari calcium sulphate, tetapi hanya 3 buah yang terdapat dalamlarutan air yaitu : anhydrite CaSO4; dihydrate (gypsum) CaSO4.2H2O dan hemihydrate(Plaster of Paris) CaSO4-1/2H2O.




Pembentukan anhydrite scale jarang terjadi dibawah kondisi non-boiling. Ini disebabkanoleh laju anhydrite nucleation yang lambat dimana ia perlu waktu yang banyak untukterjadinya pengendapan. Karena itu, jika air laut yang diumpankan itu dipanasi diatas

anhydrite limit, scale mungkin tidak terbentuk jika waktu pemanasannya singkat.

Berbeda dengan anhydrite, dihydrate dan hemihydrate mengendap sangat cepat ketikamelebihi batas pengendapan. Oleh karena itu, adalah tidak mungkin mengoperasikanproses desalinasi diatas batas tersebut.

Non-alkaline scale tidak dapat dibuang dengan metoda acid cleaning yang biasa. Iadibuang dengan menggunakan Ethylene Diamin Tetra Acetic Acid (EDTA) ataumechanical cleaning.

Bicarbonat bila dipanaskan dalam desalinasi akan terurai seperti reaksi berikut.

2 HCO 3- CO 2 + CO 3

-- + H 2O (1)

Selanjutnya :

Ca ++ + CO 3-- CaCO 3 (2)

CO 3-- + 2 H + CO 2 + H 2O (3)

Mg++ + 2 HO + Mg(Oh) 2 (4)

Dari reaksi diatas, terjadilah kerak CaCO3 dan Mg(OH)2 serta pH air naik.

Gambar 5 Batas Pengendapan dari Calcium Sulphate (CaSO4)




Soft Scale. ( Non Alcaline Scale ).

Alkaline scale terdiri dari calcium carbonate, CaCO3, dan Magnesium hydoxideMg(OH)2. komponen calcium carbonate berada dekat dengan batas pengendapandidalam air laut dan karenanya pengendapan terjadi sangat cepat ketika air laut dipanasiatau dikonsentrasikan. Pengendapan Magnesium hydroxide tergantung pada pH air,yaitu pH yang tinggi dari air laut dengan mengurai bicarbonate ion secara panas.

dipanasi

Ca(HCO3)2 -- CaCO3 + CO2 + H2O

dipanasi

Mg(HCO3)2 ---- Mg(OH)2 + 2CO2

Alkaline scale dapat dengan mudah dibuang dengan melarutkannya dalam air ygdiasamkan, yaitu acid cleaning.

Kerak non alkalin adalah CaSO4 yang dapat timbul dalam proses desalinasi.

Ca ++ + so 4-- CaSO 4

Kerak ini timbul pada daerah temperatur tinggi dan konsentrasi brine tinggi.

Lihat gambar solubility of Calcium and Magnesium compound in water.




Pencegahan Kerak.

Injekasi Bahan Kimia.

Pada sistem Desalination Plant, untuk mencegah terjadinya kerak diinjeksikan bahankimia yaitu anti scale pada sisi masuk air laut ke tube-tube condenser.

Penginjeksian bahan kimia ini pada sisi air laut yang masih rendah temperaturnya, agarcalsium yang terkandung belum sempat menjadi kerak karena panas. Lihat titikpenginjeksian bahan kimia pada flow diagram desalination Plant.

Pada Desalination plant ini dilengkapi dengan sistem injeksi kimia untuk pengolahan airlaut. Sistem pengolahan ini terdiri dari satu Chemical tank (tangki kimia) dengansebuah mixer, chemical injection pump, pemipaan, instrumentasi dan kontrol.Merupakan sebuah skid.




Kapasitas kerja tangki kimia lebih dari 7 hari, dipasok dengan service waterdihubungkan ke puncak bejana. Bahan kimia yang dipasok dalam drum dimasukkankedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akan

melarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan olehDiaphragma displacement pump ke jalur air laut.

Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakanstroke controller yang mana sinyal dari air laut yang ditransfer lewat Ratio settingStation.

Dua bahan kimia yang dipergunakan dan dicampur serta diencerkan didalam tangki :

Anti Scale Chemical ( Kimia Anti Kerak).

Bahan kimia anti kerak ini digunakan untuk menghalangi deposit kerak dalamtube-tube pemindah kalor pada brine heater dan evaporator. Diantara pilihannyaadalah : belgard EVN, produk dari Biolab (UK) / atau KC-550, satu produk dariKAO (Jepang) ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.

Laju Injeksi : 6 ppm untuk make-up water

Aliran normal Make-up : 409 ton/hr

Penurunan level tangki normal : 333 mm/hari/unit

(10% larutan)

Catatan :

Figur-figur ini tergantung pada type dan merek dari bahan kimia dan juga modeoperasi. Dosis yang tidak cukup akan menyebabkan bangkitnya alkaline scaleyang tidak normal didalam brine heater dan bagian pemulihan panas, yangmengakibatkan menurunnya performance ratio.

Anti Foam Agent.

Bahan anti busa ini digunakan untuk mengurangi pembusaan air laut ketikaberada dalam Flash Evaporator Chamber.




Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapatmencemari produk air distilat. Pemilihan Belite M8, produk dari Biolab (UK)ditetapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.

Laju Injeksi : 0.1 ppm untuk make-up water

Aliran normal Make-up : 409 ton/hr

Penurunan level tangki normal : 255 mm/hari/unit

(1.0 % larutan)

Dosis yang tidak cukup akan menyebabkan pembusaan didalam flash chamberdan produk air mungkin terkontaminasi (tercemar).

Catatan :

Figur-figur ini tergantung pada type dan merek dari bahan kimia dan juga modeoperasi.

Sistem Ball Cleaning.

Sistem sponge ball cleaning disediakan untuk membersihkan pipa-pipa pemindahanpanas pada evaporator Heat Recovery Section dan Brine Heater, ketika dalam keadaanservice unit

Sejumlah air laut disalurkan pada inlet evaporator dan ditekan oleh pompa ball cleaning,air laut tersebut kemudian membawa bola-bola spon yang telah ditaruh dalam ballcollector, lalu masuk kedalam aliran air laut pada inlet evaporator

Bola-bola spon mengalir secara turbulen, masuk dan membersihkan permukaansebelah dalam pipa-pipa penukar panas dari kerak lunak dan lumpur.

Bola-bola tersebut mengalir dari stage satu ke lainnya, kemudian ke Brine Heater, danditangkap oleh Ball Strainer pada brine heater outlet, akhirnya mengalir dan berkumpulkembali ke ball collector.

Sistem pengoperasian ball cleaning ini dijalankan dengan automatic mode.

Secara detail dapat dilihat pada gambar flow diagram Desalination Plant sebagaiberikut.




Evaporator (Heat Recovery Section)

Ball RecyclePump

BallCollector

V-Piece

V-Piece

BallStrainer

BrineHeater

Recirc.Brine

Acid Cleaning.

Sistem Acid Cleaning pada Muara karang dan Cilegon Combined Cycle

Bila dengan inhibitor kerak dan pengoperasian ball cleaning tidak mampumenghilangkan kerak, atau efisien termal turun terus dibawah desain, makaDesalination Plant disarankan untuk shut down dan melaksanakan acid cleaning.

Untuk menentukan waktu acid cleaning, desain berikut perlu diteliti selama operasi:

1. Performance ratio ............................6,0 kg. destilate/kg heating steam

(Brine Heater inlet steam )

2. Brine Heater Shell pressure ............ 1,0 Bar G.

3. Condensate temperature ............ 120° C




Acid

Water

Pump Sealing

TankPump

Waste Line

Brine Heater Evaporator

Injection Line

Seawater Supply

Jika performance unit turun terus menerus dibawah desain tersebut meskipun ballcleaning, kotoran tube-tube penukar panas akan terakumulasi dengan kerak lunak, danunit perlu acid cleaning.

Kondisi tersebut adalah :

1. Performance ratio turun dari harga batas dan Brine Heater CondensateTemperature atau Brine Heater Shell Pressure lebih tinggi dari harga batas,maka acid cleaning perlu dilaksanakan untuk membersihkan evaporator danBrine Heater.

2. Performance ratio lebih tinggi dari harga batas dan Brine HeaterCondensate Temperature atau Brine Heater Shell Pressure lebih tinggi dari harga

batas, maka acid cleaning perlu untuk Brine Heater.

Satu unit acid cleaning terdiri atas satu acid cleaning tank dan satu pompa injeksi.larutan HCl dalam acid cleaning tank ditransfer dengan pompa dan dimasukkankedalam pipa air laut melalui nozzle pada Brine Heater outlet, lalu mengalir kedalampipa-pipa penukar panas dalam Brine Heater, evaporator dan melarutkan kerak-kerak,kemudian keluar ke nozzle lainnya kembali lagi ke cleaning tank.




Sirkulasi cleaning diteruskan sambil diadakan pengecekkan pH larutan kadar Cu danCa.

Proses cleaning akan selesai bila pH larutan menunjukkan menurun lagi sampai 2,dan pada saat munculnya Cu dalam larutan ( Lihat grafik proses cleaning )

Acid Cleaning pada Cilegon Combined Cycle seperti dibawah ini :

Distillate Pump

Chemical Tank

ChemicalInjection

Pump

Acid CleaningConnection

Acid CleaningConnection

BrineHeater

Seawater Supply

FlashEvaporator

Acid CleaningTank

Ball Strainer




Kontrol Scale pada Brine Heater dan Bagian Pemulihan Panas.

Plant didisain untuk melaksanakan kontrol scale dengan memberikan dosis kimia anti-

scale kepada make-up seawater.

Bahan kimia tersebut akan beraksi pada endapan alkaline scale sehingga lajupengendapannya diperlambat. Ia juga beraksi pada scale yang mengendapmempertahankannya dalam kondisi amorphous (non-crystaline) sehingga ia tidak akantumbuh dan melekat pada permukaan tube pemindah panas. Akan tetapi, tipe scale initidak dapat dicegah seluruhnya seperti dengan metode acid dosing (pH control). Olehkarena itu, scale akan berakumulasi secara berangsur-angsur pada permukaan tubepemindah panas bersama dengan jam operasinya. Akumulasi semacam ini akanmenyebabkan berkurangnya unjuk kerja di heat exchanger dan mengurangi thermalefficiency dari plant.

Sistem pembersihan dengan menggunakan bola spons pada kondisi berbebandigunakan untuk mencegah tube-tube dari akumulasi yang berlebihan dari alkalinescale.

Pada sisi lain, untuk mencegah pembentukan non-alkaline scale, konsentrasi air lautakan dikontrol agar tidak melebihi batas pengendapan. Anhydride calcium sulphatescale, bagaimanapun mungkin mengendap didalam tube yang akan diblokade oleh

sampah (debris) atau material asing secara mendadak karena waktu retensinya yangpanjang dalam kondisi supersaturated.

Pengerakan Pada Heat Rejection Section.

Pada umumnya, tube dari bagian pembuangan panas (Heat Rejection) Evaporatorbebas dari scale karena temperaturnya cukup rendah. Tetapi disana adakecenderungan untuk pengendapan alkaline scale ketika komponen scale didalam airlaut menjadi supersaturated oleh konsentrasi.

Oleh karena itu, ketika plant di-shutdown, air laut didalam tube diseksi ini harus didrainsempurna. Selanjutnya, jika plant keluar dari operasi untuk waktu yang lama, bagiandalam dari tube harus dibersihkan dengan pembilasan (flushing) air tawar

buku 2 - sistem desal rev. validasi

Documents