Aplikasi Cooling Tower Pada Industr1 [PDF]

Citation preview

APLIKASI COOLING TOWER PADA INDUSTRI 1. PT.TANJUNG ENIM LESTARI PULP AND PAPER(PT. TEL PP) MUARA ENIM SUMATERA SELATAN Cooling tower pada Power Plant PT. Tel PP digunakan untuk mendinginkan cooling tower yang menjadi panas setelah melewati HE agar dapat dipergunakan kembali sehingga menghemat penggunaan air. Cooling water ini didistribusikan ke tiga tempat yaitu, turbin generator, evaporator, dan chemical plant. Adapun area pendinginan air pada Power Plant terdiri dari cooling water cell, penyaring cooled water, basin, pompa untuk mendistribusikan cooling water, dan chemical dosing station. Chemical treatment yang diberikan pada cooling water ada tiga macam bahan kimia, yaitu : 1. Hipoklorit Berfungsi sebagai desinfektan. 2. Polimer dispersant Berfungsi sebagai scale inhibitor 3. Zinc phosphate Berfungsi sebgai anti korosi. Make up water pada cooling water ini disupply dari WTP. Jenis cooling water yang ada di Power Plant PT. Tel PP merupakan jenis counter flow induced-draft tower dengan open recirculating system. Mengenai jenis tower dan sistemnya akan dijabarkan. Mengapa yang menjadi media adalah air? Ada beberapa alasan, yaitu : 1. Air murah dan mudah diperoleh



2. Panas laten dari air sangat besar sehingga hanya dengan sejumlah kecil penguapan menghasilkan efek pendingin yang sangat besar. Heat transfer dicapai dengan kenaikan temperature dari cooling medium. 2. PT.PUSRI Peralatan-peralatan untk pengolahan/penyediaan cooling water adalah:  Cooling tower (basin, I.D.Fan)  Pompe cooling water  Sistem injeksi bahan kimia Cooling water atau air pendingin adalah suatu media air yang berfungsi untuk mengambil panas dari suatu proses atau equipment dengan jalan perpindahan panas (heat transfer). Proses Pendinginan di Cooling Tower Sistem cooling water di PUSRI menggunakan tipe open recirculating cooling water. Cooling water yang telah menyerap panas proses pabrik melalui HE dialirkan kembali ke Cooling Tower untuk didinginkan. Air dialirkan ke bagian atas cooling tower kemudian dijatuhkan ke bawah dan akan kontak dengan aliran udara yang dihisap oleh Induce Draft (ID) Fan. Akibat kontak dengan aliran udara terjadi proses pengambilan panas dari air oleh udara dan juga terjadi proses penguapan sebagian air dengan melepas panas latent yang akan mendinginkan air yang jatuh ke bawah. Air yang telah menjadi dingin tersebut dapat ditampung di basin dan dapat dipergunakan kembali sebagai cooling water. Cooling Water dialirkan ke cooler-cooler diproses pabrik menggunakan pompa cooling water. Cooling water sangat penting fungsinya bagi suatu pabrik. Adanya gangguan cooling



water



akan



menyebabkan



terjadinya



pengurangan



produksi,



atau



mengakibatkan kerusakan alat baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu,



cooling water system harus dikontrol dengan sebaik-baiknya, minimal mampu beroperasi tanpa gangguan selama satu sampai dua tahun. Sirkulasi Cooling Water Pada system sirkulasi terbuka, kondisi cooling water sangat dipengaruhi oleh panas laten/panas penguapan (evaporasi). Kira-kira 1000Btu panas akan hilang dari setiap pound penguapan air. Atau dapat dikatakan bahwa setiap perbedaan temperature 10oF (5oC) akan menguapkan 1% dari kapasitas sirkulasinya. Karena yang teruapkan air murni maka mineral-mineral didalam air sirkulasi akan tetap tinggi, sehingga lama-kelamaan mineralnya akan meningkat bila dibandingkan dengan make up waternya. Tingkat kepekatan inilah yang disebut Cycle of Concentration atau Cycle Number (N). Cycle Number adalah suatu harga untunk mengetahui perubahan kualitas air selama sirkulasi dan tentu saja menunjukkan metode yang efektif didalam pengelolaan cooling water system. Cycle Number dipengaruhi oleh beberapa variable berikut. M : Volume make up water E : Evaporation loss (kehilangan karena penguapan) B



: Blow down loss (kehilangan karena blow down)



M =E+B Cycle Number (N) adalah : N=



M B



Karena kesulitan mengukur besarnya Blow down, maka selama ini kita mendapatkan besarnya Cycle Number dari kandungan Silica Make up Water dan Silica Cooling Water dalam hubungan sebagai berikut:



N=



SiO 2WC M = SiO 2 MU B



Dari rumus ini maka kita dapat mengetahui banyaknya Blow down. Karena M = B + E, maka :



N=



BE B



N=



E N I



Kehilangan chemical karena Blow down bisa diketahui dari rumus : K=BxD K : Konsumsi chemical B : Besarnya Blow down (M3/jam) D : Dosis chemical (ppm) System Pengendalian Cooling Water Yang dimaksud cooling water control system adalah usaha-usaha untuk menjaga kualitas dan kuantitas CW sesuai parameter desain yang telah ditetapkan. Kuantitas CW ditentukan oleh kondisi mechanical seperti pompa, opening valve, tekanan yang mempengaruhi flow CW. Sedangkan kualitas CW ditentukan oleh Chemical treatment yang dilakukan. Chemical’s yang Diinjeksikan untuk Mengatasi Masalah dalam Cooling Tower Umpan pada cooling tower yang berasal dari treated water diinjeksikan bahan kimia dengan dosis tertentu. Adapun fungsi dari injeksi bahan kimia ini adalah untuk mengatasi masalah-masalah yang timbul dalam cooling tower itu sendiri selagi terus



mendinginkan airnya. Masalah-masalah operasional yang terjadi pada cooling tower ada 4 kategori besar, yaitu : a. Korosi (corrosion) b. Deposisi/kerak (scaling) c. Fouling d. Lumut dan pertumbuhan mikroorganisme Ada 3 jenis bahan kimia yang diinjeksikan untuk mengatasi masalah diatas, antara lain : 1. Corrosion Inhibitor 2. Scale Inhibitor 3. Biocide Selain ketiga chemical’s di atas, juga masih ada bahan kimia yang diinjeksikan, a. Oxydyzing Biocide (gas Chlorin) b. pH adjuster (NaOH dan H2SO4) 1. Corrosion Inhibitor Korosi adalah suatu peristiwa perusakan water oleh reaksi kimia atau reaksi elektrokimia. Untuk menghindari ini maka diinjeksikan bahan kimia yang dapat melapisi permukaan metal dan membentuk lapisan pasive (protective Film) agar terhindar dari pemgaruh korosi atau dapat menurunkan kecepatan korosi. Bahan kimia ini berupa cairan yang terdiri dari orto-phospat, poly-phospat, dan zinc dengan perbandingan tetentu diinjeksikan ke dalam cooling water system Pada prinsipnya corrosion inhibitor berguna untuk memproteksi agar gas (pada pipa gas yang korosif) yang melalui pipa tersebut tidak kontak secara langsung dengan pipa. Bagaimana caranya? Inhibitor tersebut akan membentuk film-ing pada permukaan pipa sejauh inhibitor tersebut dapat meng-cover. Ini bertujuan agar tidak terjadi korosi pada pipa yang dialiri oleh gas yang bersifat korosif tersebut. Corrosion Inhibitor terbagi menjadi 3 bagian :



1. Inhibitor Anodic : yang memiliki sifat Pasif, Tipis, Kuat, dengan komponen utama berupa Zn, Cr, Al, Ti dan V;, 2. Inhibitor Katodik; bersifat kurang kuat tapi tebal, komponen utamanya adalah Fosfat, Fosfonat, dll sedangkan yang ke 3. Inhibitor Katano berupa Synergestic Effect. Yang menentukan keberhasilan dari Corrosion Inhibitor bisa dilihat dari komponennya dalam hal ini komposisi kimianya, lalu Reaksi yang terjadi dengan melihat mekanisme reaksi dan zat apa saja yang terbentuk, dan perhatikan dosis awal dan dosis pemeliharaan (dalam ppm), serta laju aliran fluida (Mass Flowrate, Volumetric Flowrate, Velocity). Cara mengukur effektifitas dari suatu chemical inhibitor dengan cara Corrosion Monitoring (baik dengan corrosion coupon atau probe) dan untuk mengetahui sejauh mana inhibitor tersebut meng-cover permukaan internal pipa adalah dengan cara sampling yaitu mengambil sample pada pipa tersebut (untuk mengetahui amine residual karena khususnya untuk pipa wet gas, chemical inhibitor itu terbuat dari Turunan Amine). Chemical Corrosion Inhibitors Chemical corrosion inhibitor dimaksudkan untuk mengatasi masalah korosi yang terjadi pada cooling tower. Macam-macam chemical corrosion inhibitors yang paling umum digunakan adalah : 



Kromat (Chromates) Asam kromat dan garamnya merupakan jenis corrosion inhibitors yang paling populer dan efektif digunakan. Cromat merupakan inhibitor anodik, sering dibentuk bersama dengan inhibitor lain seperti seng, molibdenum, dan posfat. Oleh karena kromat merupakan corrosion inhibitor yang paling mahal dan merupakan dasar dari berbagai corrosion inhibitor, maka banyak yang harus



diperhatikan dalam penggunaannya sebelum diaplikasikan dalam cooling tower. Terdapat proses yang dapat mengubah kromat hexavalen ke kromat trivalen secara kimia dan memindahkan padatan terpresipitasi dari uap secara fisika. Kromat bisa direcovery dan digunakan kembali melalui proses pertukaran ion. Hexavalent Chromates (Cromium VI) secara selektif diganti pada resin penukar ion dan direcover dan digunakan kembali dalam sistem. Pertukaran ion dan proses elektrokimia mewakili investasi modal yang tinggi diikuti dengan biaya operasi yang rendah. Proses ini juga dengan sendirinya tidak mengurangi tingkat effluent kromium kurang dari 0.0t mg./l. Cromium VI dikenal sebagai human carcinogen dan terdeteksi pada drinking water wells. Cromuim VI merupakan dissolved heavy metal yang banyak digunakan pada proses industri. 



Poliposfat (polyphosphates) Poliposfat adalah corrosion inhibitor tipe katodik yang baik tetapi harus dikontrol dengan hati-hati untuk mencegah deposisi fosfat sludge. Ortofosfat dapat mempersulit pembentukan fosfat sludge yang mengurangi efisiensi transfer panas dan yang sulit dipindahkan dari sistem.







Campuran Seng (zinc compounds) Seng adalah jenis inhibitor katodik, merupakan pelindung yang lebih baik pada korosi tipe pit. Seng relatif sensitif dengan kadar pH, tidak dapat berfungsi dengan baik sebagai corrosin inhibitor pada pH lebih besar dari 7.8-8.2.







Molibdenum dan ferrosianida Jenis inhibitor ini digunakan hanya pada saat-saat tertentu saja.







Senyawa-senyawa organik (organics) Antara lain : corrosion inhibitor tipe thiazole untuk tembaga dan paduan temabaga, 2-mercaptobenzothiazole (MBT), benzotriazole (BZT) atau tolytriazole (TT), amina, quartenari, emulsifier, soluble oils, dll.



2. Scale Inhibitor



Scale atau kerak terjadi karena adanya endapan deposit di permukaan metal. Endapan ini dapat digolongkan dalam beberapa jenis : 



Mineral Scale, yaitu pengendapan garam-garam kristal apabila daya kelarutannya dilampaui (misalnya : garam-garam Ca, Mg, SiO2)







Suspended Matters, yaitu partikel-partikel asing yang masuk ke dalam sistem karena terbawa udara (misal : debu-debu)



 Corrosion Product, hasil sampingan dari proses korosi yang tidak larut dalam air. Adanya scale atau kerak dalam permukaan pipa akan menyebabkan: 



Mengganggu perpindahan panas (heat transfer)







Menyebabkan penyumbatan pipa







Menyebabkan korosi Untuk menghindari terbentuknya pengendapan, yang berupa garam Ca maka



diinjeksikan scale inhibitor (dispersant). Terbentuknya kerak ini dipengaruhi oleh beberapa faktor : 



pH, semakin tinggi pH makin mudah terjadinya pengendapan.







Temperatur, semakin tingi temperatur maka kelarutan garam kalsium karbonat makin turun, sehingga bertendensi terjadi pengendapan.







Flow rate, semakin rendah floe rate memperbesar kesempatan pengendapan. Scale Inhibitor dimaksudkan untuk mengurangi kerak atau scaling yang



terjadi pada cooling tower. Berikut beberapa scale inhibitor yang umum digunakan : 



Poliposfonat Selain sebagai co-inhibitor, juga dapat berfungsi sebagai scale inihibitor pada level “threshold”. Poliposfonat diserap pada growing face kristal kalsit, meniadakan formula pertumbuhan yang normal dan mengurangi kerak yang keras bersama-sama dengan kalsium karbonat terpresipitasi.







Posfonat Beberapa campuran posfonat dapat ditemukan pada pengontrolan kerak di cooling tower. Contohnya : campuran aminomethylenephosphonate yang mereaksikan karbon stabil yang tinggi ke ikatan posfor. Campuran ini merupakan jenis scale inhibitor yang difungsikan pada kondisi terkendali. Mempunyai tingkat toxicity yang rendah bagi mamalia dan ikan.







Ester Posfat Jenis ini juga masih mengkontribusikan posfor pada sistem air. Ikatan karbooksigen posfor memebentuk ester posfat yang bersifat lebih sensitif kemabali ke bentuk semula bila dibandingkan dengan posfonat melalui proses hidolisis. Sama seperti posfonat, golongan ini digunakan sebagai scale inhibitor pada cooling tower juga memiliki tingkat toxicity yang relatif rendah bagi mamalia dan ikan.







Polyakrilat Merupakan polimer asam akrilat yang mempunyai berat molekul rendah (kurang dari 10,000) yang juga ditemukan pada sistem cooling tower sebagai scale inhibitor, biasanya hanya beberapa mg/l. Memiliki tingkat toxicity yang rendah terhadap mamalia dan ikan dan dapat dibiodegradasi di alam.







Polistrirena Sulfonat Merupakan scale inhibitor terbaru yangh digunakan pada cooling tower. Secara singkat, beberapa contoh scale inhibitor pada cooling tower, antara lain : 2-Butenedioic acid (2Z)-, ammonium salt, homopolymer, hydrolysed, sodium salts (polyaspartic acid, sodium salts. Pada dasarnya bahan-bahan kimia ini mengandung group P-O-P dan cendrung



untuk melekat pada permukaan kristal. Ikatan oksigen fosforini sangat tidak stabil dalam larutan encer dan akan terhidrolisa (bereaksi dengan air) menghasilkan ortofosfat yang tidak aktif atau tidak berfungsi sebagai scale inhibitor. Reaksi ini



biasa disebut sebagai reversi. Scale inhibitor organik yang biasa digunakan: organo fosfonat, organo fosfat ester dan polimer-polimer organik. Organo fosfat esterefektif untuk kerak CaSO4, organo fosfonat efektif untuk kerak CaCO3 dan polimer-polimer organik efektif untuk kerak CaCO3, CaSO4 dan BaSO4. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inhibitor adalah : keefektifan, kestabilan, kacocokan dan biaya. Sifat dari scale inhibitor yang sangat diharapkan stabil dalam air pada waktu yang panjang dan temperatur yang tinggi. Organo fosfor lebih stabil dari anorganik polifosfat. Ikatan langsung antara karbonfosfor menyebabkan organo fosfat lebih stabil melawan reversi terhadap waktu, temperatur dan pH. 3.Biocide Biocide adalah suatu bahan kimia yang dirancang untuk mengendalikan populasi dari mikroba dengan cara membunuh mikroba tersebut. Biocide ini dipakai biasanya untuk cooling tower dalam keadaan open sistem sedangkan untuk closed sistem umumnya hal tersebut tidak perlu memakai produk pembasmi mikroba. Bakteri serta mikroorganisme patogen terdapat di mana-mana di seluruh lingkungan hidup. Dan juga diketahui bahwa mereka



sering ditemukan dalam



menara pendingin air atau cooling tower. ketika menara pendingin berupa resirkulasi sistem terbuka, mikroba dapat menyebar dari udara ke air. mikroba dapat dengan cepat berlipat ganda dikarenakan oleh substrat yang dibutuhkannya berlimpah untuk tumbuh dan juga kondisinya sangat ideal untuk mikroba tumbuh. Contoh adalah pH, temperatur, nutrisi dan konsentrasi oksigen. nutrisi dalam air meningkat diakrenakan oleh penguapan air. proses sirkulasi air dan Kebocoran dapat juga menyebabkan nutrisi untuk mikroba menjadi menigkat. hal ini menjadi suatu masalah yang mana dengan Biocide kita dapat mengatasinya. Sistem air pendingin khususnya jenis open recirculation merupakan lingkungan yang sangat baik bagi pertumbuhan mikriorganisme. Mikroorganisme menimbulkan lendir/slime yang berwarna coklat kehitaman yang menempel di



permukaan pipa. Slime ini mengurangi efek pencegahan korosi dan menurunkan efisiensi Cooling Water. Untuk mencegah pertumbuhan bakteri/ mikroorganisme tersebut, diinjeksikan gas chlorine yang akan mampu membunuh hampir semua jenis mikroba yang ada. Disamping bakteri, Cl2 juga mampu menghilangkan fungi / jamur, alga/ganggang, dan lumut. Adapun beberapa biocide yang digunakan pada cooling tower, antara lain : 



2-Octyl-4-isothiazolin-3-one;



2-Octyl-3(2H)-isothiazolone;



Octhilinone;



Kathon 893; RH 893; Skane M-8; 2-octyl-3-isothiazolone; kathon lp preservative; kathon sp 70; micro-chek 11; micro-chek 11d; micro-chek skane; pancil; pancil-t; skane hq; Kathon; Microbicide M-8; Isothiazolone, 2-octyl-; Octyl-3(2H)isothiazolone. 



Pentakloropenol



Di samping itu, dapat juga digunakan : Wide Band Microbiocide For Cooling Towers LC 122 adalah suatu desain Wide-Band Micro-biocide yang efektif untuk digunakan dalam mengendalikan bakteri dan ganggang. Itu tidak menyebabkan busa dan tidak hilang oleh penguapan dari sistem. LC 122 merupakan suatu campuran organo-sulfur. Aplikasi : Gunakan untuk mengendalikan bakteri dan ganggang di dalam re-circulating dan industri water-cooling tower. Sebelum penggunaannya, sistem harus dibersihkan untuk mencegah pertumbuhan ganggang, lumpur mikrobiologi dan deposit lain. Dosis : Suatu penambahan awal LC 122 per 1,000 galon air harus dipekerjakan tiap 15 hari atau seperlunya. Frekwensi penambahan tergantung pada jumlah relative dari bleed-off dari masalah mikrobiologi. Penambahan slug harus dibuat dalam sump



dari menara pendingin. Selama udara panas, frekwensi yang lebih besar atau dosis yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk meningkatkan efektivitas.



Chlorine Based Microbiocide For Cooling Towers LC 124 adalah suatu khlor efektif yang dirancang untuk digunakan dalam mengendalikan bakteri dan ganggang. LC 124 tidak menyebabkan busa. LC 124 merupakan suatu campuran organo-chloro. Aplikasi : Gunakan untuk mengendalikan bakteri dan ganggang di dalam re-circulating industri water-cooling tower. Sebelum penggunaannya, sebaiknya sistem dibersihkan untuk memindahkan lumpur dan deposit lain. Dosis : Suatu penambahan awal LC 124 per 2,000 galon air harus dipekerjakan tiaptiap 1-4 hari atau seperlunya. Frekwensi penambahan tergantung pada jumlah relative dari bleed-off dari



masalah mikrobiologi. Penambahan slug harus dibuat dalam



sump dari menara pendingin. Selama udara panas, frekwensi yang lebih besar atau dosis yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk meningkatkan efektivitas Selain daripada zat-zat kimia yang telah disebutkan untuk mengatasi masalahmasalah dalam cooling tower bisa juga menggunakan aplikasi produk-produk yang dapat mencegah masalah-masalah tesebut. Adapun produk tersebut dapat dilihat dalam tabel dibawah ini:



APLIKASI



PRODUK KETERANGAN



Cooling Water Scale Ficusbio



RSI index < 6,0 untuk masalah



& Corrosion Control



kerak dan korosi ringan.



210



Cooling



Water Ficusbio



Corrosion & Scale 220



RSI index > 7,5 untuk masalah korosi dan kerak ringan.



Control Cooling



Water Ficusbio



Formula



untuk



membentuk



Dispersant / Fouling 230



terjadinya



emulsi



dan



dan



Control



mencegah terjadinya biomasses, minyak dan lemak, lumpur serta endapan mengubah



lainnya bentuk



menjalankan pembersihan



untuk serta program



pada



cooling



tower. Micro



biocide Ficusbio



Control



240



( Oxidizing ) Micro



Oxidizing



biocide



untuk



mengontrol algae, jamur, lumut dan perkembangbiakan bakteri.



biocide Ficusbio



Control ( Non Oxidizing )



250



Non oxidizing biocide untuk mengontrol



mikroorganisme,



lebih spesifik terhadap lender dan bakteri, algae dan jamur serta



lumut.



Efektive



kondisi pH 6,0 – 10,0.



pada