BUKU 2 - Sistem Desal Rev. Validasi

BUKU II

SISTEM DESALINATION

TUJUAN PELAJARAN

:

Setelah

mengikuti

memahami

pelajaran

komponen

dan

ini

peserta

prinsip

kerja

mampu sistem

desalination sesuai prosedur perusahaan..

DURASI

:

8 JP

PENYUSUN

:

ASEP KURNIA

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

i

DAFTAR ISI

TUJUAN PELAJARAN PELAJARAN................................................................................................................. i DAFTAR ISI................................................................................................................................ ii 1.

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

2.

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

3.

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

4.

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

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

ii

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 (MultiStage Flash). 

Blowdown

: Air laut yang meninggalkan sistem setelah menjadi tinggi konsentrasinya akibat penguapan.



Condensate

: Air

kondensat

dari

uap

pemanas

yang

disalurkan

ke Brine Heater 

Condenser

: Bagian tempat evaporator

diatas

kondensasi pada setiap stage dari Demister

dan

tray

kondensasi,

dimana terjadi kondensasi. Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

1



Conductivity

:

Daya hantar listrik dari

air laut, brine, distilate dll. Ada

hubungan khusus antara conductivity dan TDS (Total Dissolved

Solid).

Karenanya

dengan

mengukur

conductivity, TDS dari cairan dapat dimonitor sebagai pengganti analisa sample di labor. 

Demister

:

Peralatan untuk menjaga agar titik-titik air laut tidak

terbawa

(Carry

over)

bersama

uap

dalam

Evaporator. Bahannya dibuat dari material tahan korosi. 

Desuperheater

: Suatu spray nozzle yang terpasang pada pipa uap ke Brine Heater. Air pendingin dipancarkan kedalam uap melalui nozzle untuk menurunkan temperaturnya.

  Distilate



: Air distilat hasil kondensasi uap pada tiap-tiap stage yang ditampung dalam tray



Flash

: Penguapan seketika, yang terjadi ketika liquid diberi pengurangan tekanan.



Flash chamber

:

Bagian dari evaporator tempat air terkondensasi, dibawah distillate tray dan demister dimana air laut mengalir dan menguap.



Heat input section

: Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, ia adalah brine heater dimana panas dari luar diberikan ke air laut.



Heat recovery section

: Bagian dari penukar panas dalam sistem desalinasi, ia adalah evaporator dimana air laut dipanaskan oleh sumber internal disebabkan uap yang dihasilkan air lut.

  Maximum brine tem-



:

lihat “Top brine temperature”

:

Ratio antara sejumlah air hasil (product) terhadap uap

perature 

Performance ratio

pemanas yang masuk brine heater dengan beratnya, atau ratio sejumlah air hasil terhadap total uap yang di pakai pada unit desalinasi

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

2



Scale

: Endapan garam dari air laut/brine yang menempel/ melekat pada pipa penukar panas. Kerak mempengaruhi rate

dari

penukar

panas

dalam

brine

heater

atau

evaporator.   Shell side



: Ruangan atau konstruksi diluar pipa pemindah panas dari evaporator atau stage.



Stage

: Bagian dari eveporator yang terdiri atas flash chamber, condenser, distilate tray, demister dll.



TDS (Total Dissolved Solid)

: Total zat padat yang terlarut dalam air laut, brine, air

distilat,

air

kondensat

dll.

(Bandingkan

dengan

conductivity) 

Top brine temperature

: temperatur air laut pada outlet brine heater atau inlet tingkat pertama. Ini adalah temperatur air laut tertinggi dalam sistem. Dimana penguapan dimulai.



Tube side

: Suatu ruang dibagian dalam pipa penukar panas dari brine heater dan evaporator, atau sering menunjuk kepada laluan

air

laut

termasuk

tubes,

water

boxes

dan

penghubung pipa kerja. 

Vapour

: uap yang dihasilkan dari air laut yang menguap dalam flash chamber. Umumnya kata “vapour” mengac u pada apa 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 venting system, satu chemical injection system, pompa dan motor, pipa dan fitting instrumentation dan control dlsb. Sebuah on-load sponge ball cleaning system dan off-load acid cleaning system untuk membuang scale (kerak) yang berakumulasi dalam tube penukar kalor diberikan.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

3

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 ke Desalination Plant. Air laut mengalir dalam Condenser tube evaporator. Sebagian kecil dari air laut pada inlet evaporator ini dicabangkan dan digunakan sebagai air pendingin untuk Ejector Condenser. Aliran air laut dikendalikan oleh Flow Control 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 sampai mencapai temperatur yang ditetentukan. Air laut sekarang memasuki Flash chamber tingkat pertama, tekanan dipertahankan sedikit lebih rendah dari tekanan jenuhnya. Oleh karena itu, air laut akan menguap ketika memasuki

flash chamber tingkat

pertama. Tingkat kedua mempunyai tekanan yang sedikit lebih rendah dari tingkat pertama. Air laut (brine) memasuki setiap tingkat melalui orifice sehingga ada perbedaan tekanan Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

4

diantara stage. Air laut akan menguap lagi sesuai dengan pengurangan temperatur sesuai dengan tekanan jenuhnya. Air laut mengalir melalui tingkat-tingkat selanjutnya dan menguap sampai keluar tingkat terakhir. Desalination Plant dengan banyak flash evaporator ini disebut MSF (Multi-Stage Flash) Brine Heater adalah penukar kalor berbentuk cylindical shell dengan tube tegak lurus yang dipasang berdekatan dengan evaporator tingkat pertama dalam jalur air laut. Brine Heater dipasok dengan uap pemanas, dari aux steam power plant untuk memanasi air laut yang melewatinya. Jumlah uap pemanasnya dikendalikan oleh temperature control valve sehingga temperatur air laut meninggalkan brine heater dapat dipertahankan konstan pada harga yang ditentukan.

(2). Siklus Brine Blowdown Dari tingkat terakhir air laut dikeluarkan oleh Brine Blowdown Pump dan dibuang ke tempat keluar air laut. Jumlah dari blowdown ini secara otomatis diatur oleh level air pada tingkat terakhir.

(3). Pengolahan Air Laut. Pada Desalination plant ini dilengkapi dengan sistem injeksi kimia untuk pengolahan air laut. Sistem pengolahan ini terdiri dari satu Chemical tank (tangki kimia) dengan sebuah 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 dimasukkan kedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akan melarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan oleh Diaphragma displacement pump ke jalur air laut.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

5

Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakan stroke controller yang mana sinyal dari air laut yang ditransfer lewat Ratio setting Station. 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 tubetube 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 berada dalam Flash Evaporator Chamber. Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapat mencemari produk air distilat. Pemilihan , Belite M8, produk dari Biolab (UK) diterapkan untuk digunakan dalam Desalination Plant ini.

(4). Siklus Distilat Sebagaimana disebutkan diatas, air laut akan menguap (flash) berulang-ulang didalam stage dan melepaskan uapnya. Uap dari setiap stage dimasukan kedalam condenser section, didinginkan oleh air laut

yang melewati condenser tube, dan

mengembun membentuk air distilat. Air distilat pada setiap tingkat dikumpulkan dalam Distillate Tray yang dipasang dibawah bundel tube condenser. Kemudian mengalir kedalam Distillate Trough (palung) yang mana adalah berupa rectangular duct (duct berbentuk segiempat panjang)

sepanjang evaporator dibawah distillate tray

dan

dikoneksi 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 oleh Distillate Pump. Besarnya aliran air distilat secara otomatis dikontrol sesuai dengan besarnya produk dengan jalan level control dalam Distillate Outlet Box.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

6

Jalur keluar air distilat dan juga jalur percabangannya dilengkapi dengan pneumatic valve. Daya hantar dari air distilat secara kontinyu dimonitor dan sinyal konduktivity yang 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 (aux steam line) power plant. Uap yang digunakan mempunyai dua tujuan yaitu memanaskan iar laut dalam brine heater dan menggerakan ejector. a. Uap pemanas ke brine heater Besarnya uap yang mengalir ke brine heater dikendalikan oleh temperatur Control Valve untuk mempertahankan temperatur keluar brine heater pada nilai yang ditentukan. Selanjutnya,

pada

inlet

dari

brine

heater,

uap

diturunkan

temperaturnya

(desuperheated) dengan menginjeksikan air kondensat untuk mencegah terbentuknya kerak dalam tube pemindah kalor. Kemudian uap dimasukan kedalam Brine Heater Shell dimana ia akan memanasi air laut dan uap akan mengembun. b. Sirkit kembali air kondensat  Air kondensat hasil pengembunan uap pemanas, dikumpulkan didalam hotwell yang ditempatkan dibawah Heater Shell, dan dikeluarkan oleh Condensate Pump. Besarnya aliran air kondensat dikendalikan secara otomatis sesuai dengan besarnya jumlah aliran uap dan level kondensat didalam hotwell. Jalur keluar dari Condensate pump dipasangi katup

dan kondensat yang tercemar , ketika terdeteksi oleh alat ukur

konduktivity, secara otomatis akan di drain. Air kondensat yang berkwalitas baik, dikembalikan ke Condensate Water Tank. Air kondensat keluar Condensat pump didinginkan oleh air laut melalui Drain Cooler. c. Uap penggerak Ejector  Uap bantu juga digunakan untuk penggerak Ejector. Uap melalui Ejector Nozzle dan keluar bersama gas yang dihisap (sucked vapour) masuk kedalam Ejector Cooler (inter / after condenser) dan mengembun.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

7

 Air Kondensat dari Inter Condenser ditarik oleh perbedaan tekanan, ke Flash Chamber dari Evaporator tingkat terakhir. Air kondensat dari After Condenser,

dibuang ke

sistem drain,

(6). Siklus Venting Untuk sederetan condenser didalam Evaporator dan brine heater, adalah penting untuk membuang non-condensabel gas (NCG) untuk mempertahankan unjuk kerja perpindahan kalor yang baik. NCG yang muncul didalam Evaporator, adalah udara dan Oxygen (O2) yang larut dan dilepaskan oleh air laut. Carbon dioxide (CO2) yang dilepaskan oleh penguraian panas komposisi air laut dan juga kebocoran udara kedalam vessel. Untuk membuang gas-gas ini, sistem venting secara kontinyu terbuka sewaktu plant beroperasi. (a) alat venting  Alat venting terdiri dari dua tingkat Ejector dan dikombinasikan dengan Ejector Condenser 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 Inter Condenser. 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 oleh Ejector tingkat kedua, lalu dibuang ke atmosfir melalui after condenser.  Air laut pendingin untuk Ejector Condenser diambil dari percabangan jalur air laut pada inlet Evaporator. (b) Venting dari Evaporator dan Brine Heater Ketika air laut dipanasi dan menguap,

ia membebaskan sejumlah Carbon Dioxide

karena penguraian oleh panas. Karena itulah Evaporator tingkat 1 dan tingkat 2 secara langsung di venting ke inter condenser. Tingkat 3 sampai tingkat 8 di venting secara kaskada melalui stage condenser dan tingkat 8 diventing ke inter condenser. Tingkat ke 9 sampai ke tingkat ke 13 juga diventing secara kaskade dan tingkat ke 13nya di venting ke tingkat 20 (terakhir).

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

8

Tingkat ke 14 sampai tingkat ke 20 juga diventing secara kaskade sedang tingkat terakhir 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 untuk membersihkan tube-tube pemindah kalor dari Evaporator dan Brine Heater sementara plant dalam pelayanan. Sistem ball cleaning dibahas tersendiri.

(9). Sistem Acid Cleaning Dengan dosing scale inhibitor (penghambat kerak) dan operasi yang baik dari ball cleaning dan acid cleaning, maka desalination plant dapat mempertahankan unjuk kerja 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 Blowdown Pump untuk perapat porosnya. Ia juga dipakai untuk jacket cooling dari Condensate Pump.Untuk perapat poros Condensate Pump, sebagian kecil dari air demineral dipasok kepadanya.perapat poros Distillate Pump dan Condensate Pump dikerjakan oleh air keluaran pompa itu sendiri. (b) Air penambah ke chemical tank Sewaktu desalination beroperasi, air distilat dicabangkan dan dipasok kedalam Chemical tank untuk membuat larutan. Untuk membuat larutan awal, service water dicabangkan dan dipasok kedalam chemical tank.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

9

(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 untuk membersihkan zat kimia. (e) Pengawetan Evaporator untuk shutdown yang lama Sebelum shutdown yang lama, gas nitrogen (N2) harus diisikan kedalam shell Evporator 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

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

10

- 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

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

11



Anti-foam Tank - anti-foam chemical level = 10,6 mm



Desuperheater - Heating steam after Desuperheater = 100 oC - Auxiliary steam = 245 oC

Komponen Bantu.

3.



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



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



Isolation Valve dan Control Valve



Filter

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

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

12

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 tersebut dipanaskan oleh panas laten dari uap pemanas dalam Brine Heater.  Air laut kemudian masuk keruang penguap pertama (First stage flash chamber), sebagaian air 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, kemudian tertampung dalam tray kondensasi, mengalir ke destilat tank untuk dialirkan ke service water tank melalui distilate water pump.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

13

Sistem venting terdiri atas ejektor dan kondenser, yang menjaga vakum dalam eveporator untuk menghilangkan non condensable gasses dan untuk

menguapkan brine, serta

mengurangi akumulasi uap dalam evaporator.

Uap pemanas yang masuk ke Brine Heater diambil dari auxiliary steam atau

dari bleed

steam. Panas yang diberikan kedalam Brine Heater dikontrol oleh spray desuperheater; air yang terkondensasi dikembalikan ke sistem, bila kualitasnya memenuhi syarat. Untuk meningkatkan efisiensi panas, maka sistem one through ditingkatkan menjadi sistem brine circulation, yaitu mengalirkan kembali air brine yang

masih panas dengan pompa

sirkulasi 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.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

14

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

Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator.

Gambar 3

Sistem ini

Brine Recirculation Multiple Stage Flash ( MSF ) Evaporator 

terdiri dari dua seksi Evaporator, yaitu Heat Recovery Section dan heat

Rejection 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 self cleaning atau dibuang ke Discharge Culvert. Selanjutnya dipompa oleh Brine Recirculation Pump ke Heat Recovery Section Evaporator mulai dari tingkat ke 17 dan seterusnya sampai mencapi tingkat no.1. Keluar menuju Brine Heater, mendapat pemanasan dari uap bantu setelah temperaturnya diturunkan oleh desuperheater, keluar menuju Ball Strainer masuk kembali ke Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

15

Evaporator no.1. selanjutnya menuju ke no. 20. Air Distillate yang dihasilkan akan ditransfer oleh pompa Distillate ke penampung dan demikin juga air kondensat yang dihasilkan 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 tahap penguapan, dimana konsentrasi larutan (cairan) diatur secara seri, dari effect yang bersuhu lebih tinggi ke effect yang selanjutnya yang bersuhu lebih rendah. Pada proses ini hanya effect yang pertama yang menggunakan uap pemanas dari ketel, pada effect selanjutnya, penguapan terjadi karena berulang-ulang sesuai dengan jumlah effect evaporator, sampai larutan semakin pekat, dengan daya guna produksi air tawar (efficiency) yang tinggi. Suatu plant yang menggunakan sistem tersebut diatas, disebut

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

16

destilasi dengan metode multi effect. Pada proses tersebut, tiap –tiap effect evaporator, tekanannya diturunkan sampai dibawah tekanan uap jenuh pada suhu brine, dan evaporator 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 bawah dipompakan ke plant, melewati pemanas awal tiap-tiap effect. Sebagian air laut dibuang keluar. Suhu air laut akan naik dengan cepat oleh pemanasan pemanas awal (preheater) pada tiap-tiap effect. Penguapan terjadi pada pipa-pipa penguapan oleh pemanasan uap yang datangnya dari luar. Sisa air laut dikumpulkan pada bagian bawah effect pertama, untuk selanjutnya disemprotkan lagi pada pipa-pipa penguapan effect tingkat kedua, sebagian air laut menguap kembali, karena mendapatkan pemanasan oleh uap air yang berasal dari penguapan air laut effect tingkat pertama pada pipa-pipa penguapan (evaporating tubes). Hasil penguapan dari uap akan menjadi pangsa air tawar. Siklus ini akan berulangulang sampai tingkat terakhir. Uap yang terjadi pada tingkat terakhir diembunkan oleh heat rejection condensor.

4.

Pembentukan Kerak pada MSF dan Pencegahannya. Pembentukan /terjadinya Kerak. Ketika air laut dipanasi, menguap dan terkonsentrasi, beberapa komponen yang larut cenderung mengendap dan membentuk scale (kerak). Kerak ini diklasifikasikan menjadi dua group, yaitu hard scale (kerak keras) dan soft scale (kerak lunak). Kerak keras adalah non-alkaline scale misalnya calcium sulphate sedang kerak lunak adalah alkaline 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 dalam larutan air yaitu : anhydrite CaSO4; dihydrate (gypsum) CaSO4.2H2O dan hemihydrate (Plaster of Paris) CaSO4-1/2H2O.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

17

Pembentukan anhydrite scale jarang terjadi dibawah kondisi non-boiling. Ini disebabkan oleh laju anhydrite nucleation yang lambat dimana ia perlu waktu yang banyak untuk terjadinya 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 ketika melebihi batas pengendapan. Oleh karena itu, adalah tidak mungkin mengoperasikan proses desalinasi diatas batas tersebut. Non-alkaline scale tidak dapat dibuang dengan metoda acid cleaning yang biasa. Ia dibuang dengan menggunakan Ethylene Diamin Tetra Acetic Acid (EDTA) atau mechanical cleaning. Bicarbonat bila dipanaskan dalam desalinasi akan terurai seperti reaksi 2 HCO3-

CO2

+

CO3--

+

berikut. H2O (1)

Selanjutnya : Ca++

+

CO3-- 

CaCO3 

CO3--

+

2 H+

CO2 +

Mg++

+

2 HO+ 

Mg(Oh)2 

(2) H2O

(3) (4)

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

Gambar 5 Batas Pengendapan dari Calcium Sulphate (CaSO4)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

18

Soft Scale. ( Non Alcaline Scale ).  Alkaline scale terdiri dari calcium carbonate, CaCO3, dan Magnesium hydoxide Mg(OH)2.

komponen calcium carbonate berada dekat dengan batas pengendapan

didalam air laut dan karenanya pengendapan terjadi sangat cepat ketika air laut dipanasi atau 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 yg diasamkan, yaitu acid cleaning. Kerak non alkalin adalah CaSO4 yang dapat timbul dalam proses desalinasi. Ca++

+

so4-- 

CaSO4

Kerak ini timbul pada daerah temperatur tinggi dan konsentrasi brine tinggi. Lihat gambar solubility of Calcium and Magnesium compound in water.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

19

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

20

Pencegahan Kerak. Injekasi Bahan Kimia. Pada sistem Desalination Plant, untuk mencegah terjadinya kerak diinjeksikan bahan kimia yaitu anti scale pada sisi masuk air laut ke tube-tube condenser. Penginjeksian bahan kimia ini pada sisi air laut yang masih rendah temperaturnya, agar calsium yang terkandung belum sempat menjadi kerak karena panas. Lihat titik penginjeksian bahan kimia pada flow diagram desalination Plant.

Pada Desalination plant ini dilengkapi dengan sistem injeksi kimia untuk pengolahan air laut.

Sistem pengolahan ini terdiri dari satu Chemical tank (tangki kimia) dengan

sebuah mixer, chemical injection pump, pemipaan, instrumentasi dan kontrol. Merupakan sebuah skid. Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

21

Kapasitas kerja tangki kimia lebih dari 7 hari, dipasok dengan service water dihubungkan ke puncak bejana. Bahan kimia yang dipasok dalam drum dimasukkan kedalam tangki lewat lubang diatas tangki. Mixer yang digerakan oleh listrik akan melarutkan bahan kimia kedalam air. Larutan ini kemudian ditarik dan diinjeksikan oleh Diaphragma displacement pump ke jalur air laut. Besarnya aliran larutan secara otomatis dikontrol pada pompa dengan menggunakan stroke controller

yang mana sinyal dari air laut

yang ditransfer lewat Ratio setting

Station. 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 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. 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 mode operasi. Dosis yang tidak cukup akan menyebabkan bangkitnya alkaline scale yang tidak normal didalam brine heater dan bagian pemulihan panas, yang mengakibatkan menurunnya performance ratio. Anti Foam Agent. Bahan anti busa ini digunakan untuk mengurangi

pembusaan air laut

ketika

berada dalam Flash Evaporator Chamber.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

22

Pengendalian pembusaan ini menjamin tidak adanya brine carry-over yang dapat mencemari 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 chamber dan produk air mungkin terkontaminasi (tercemar). Catatan : Figur-figur ini tergantung pada type dan merek dari bahan kimia dan juga mode operasi. Sistem Ball Cleaning. Sistem sponge ball cleaning disediakan untuk membersihkan pipa-pipa pemindahan panas pada evaporator Heat Recovery Section dan Brine Heater, ketika dalam keadaan service 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 ball collector, lalu masuk kedalam aliran air laut pada inlet evaporator Bola-bola spon mengalir secara turbulen, masuk dan membersihkan permukaan sebelah dalam pipa-pipa penukar panas dari kerak lunak dan lumpur. Bola-bola tersebut mengalir dari stage satu ke lainnya, kemudian ke Brine Heater, dan ditangkap oleh Ball Strainer pada brine heater outlet, akhirnya mengalir dan berkumpul kembali ke ball collector. Sistem pengoperasian ball cleaning ini dijalankan dengan automatic mode. Secara detail dapat dilihat pada gambar flow diagram

Desalination Plant sebagai

berikut.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

23

Brine Heater 

Evaporator  (Heat Recovery Section)

Recirc. Brine

Ball Strainer 

Ball Recycle Pump

V-Piece Ball Collector 

V-Piece

Acid Cleaning. Sistem Acid Cleaning pada Muara karang dan Cilegon Combined Cycle Bila

dengan

inhibitor kerak dan

pengoperasian

ball

cleaning tidak

mampu

menghilangkan kerak, atau efisien termal turun terus dibawah desain, maka Desalination 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

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

............ 120° C

24

Brine Heater

Evaporator  

Seawater  Supply

Injection Line

 Acid Pump

Water 

Tank

Waste Line Pump Sealing

Jika performance unit turun terus menerus dibawah desain tersebut

meskipun ball

cleaning, kotoran tube-tube penukar panas akan terakumulasi dengan kerak lunak, dan unit perlu acid cleaning. Kondisi tersebut adalah : 1. Performance ratio turun dari harga batas dan Brine Heater Temperature atau Brine Heater Shell Pressure lebih tinggi maka acid cleaning perlu dilaksanakan untuk

Condensate

dari harga batas,

membersihkan evaporator dan

Brine Heater. 2. Performance

ratio

lebih tinggi

dari

harga

batas

dan

Brine

Heater

Condensate 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 larutan HCl dalam acid cleaning tank ditransfer dengan

pompa injeksi.

pompa dan dimasukkan

kedalam pipa air laut melalui nozzle pada Brine Heater outlet, lalu mengalir kedalam pipa-pipa penukar panas dalam Brine Heater, evaporator dan melarutkan kerak-kerak, kemudian keluar ke nozzle lainnya kembali lagi ke cleaning tank.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

25

Sirkulasi cleaning diteruskan sambil diadakan pengecekkan pH larutan kadar Cu dan Ca. 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 :

 Acid Cleaning Tank Chemical Injection Pump Chemical Tank

Flash Evaporator 

 Acid Cleaning Connection

Seawater  Supply

Brine Heater  Ball Strainer   Acid Cleaning Connection

Distillate Pump

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

26

Kontrol Scale pada Brine Heater dan Bagian Pemulihan Panas. Plant didisain untuk melaksanakan kontrol scale dengan memberikan dosis kimia antiscale kepada make-up seawater. Bahan kimia tersebut akan beraksi pada endapan alkaline scale sehingga laju pengendapannya

diperlambat.

Ia

juga

beraksi

pada

scale

yang

mengendap

mempertahankannya dalam kondisi amorphous (non-crystaline) sehingga ia tidak akan tumbuh dan melekat pada permukaan tube pemindah panas. Akan tetapi, tipe scale ini tidak dapat dicegah seluruhnya seperti dengan metode acid dosing (pH control). Oleh karena itu, scale akan berakumulasi secara berangsur-angsur pada permukaan tube pemindah panas bersama dengan jam operasinya. Akumulasi semacam ini akan menyebabkan berkurangnya unjuk kerja di heat exchanger dan mengurangi thermal efficiency dari plant. Sistem pembersihan dengan menggunakan bola spons pada kondisi berbeban digunakan untuk mencegah tube-tube dari akumulasi yang berlebihan dari alkaline scale. Pada sisi lain, untuk mencegah pembentukan non-alkaline scale, konsentrasi air laut akan dikontrol agar tidak melebihi batas pengendapan. Anhydride calcium sulphate scale, bagaimanapun mungkin mengendap didalam tube yang akan diblokade

oleh

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

Pengerakan Pada Heat Rejection Section. Pada umumnya, tube dari bagian pembuangan panas (Heat Rejection) bebas

dari

scale

karena

temperaturnya

cukup

rendah.

Tetapi

Evaporator disana

ada

kecenderungan untuk pengendapan alkaline scale ketika komponen scale didalam air laut menjadi supersaturated oleh konsentrasi. Oleh karena itu, ketika plant di-shutdown, air laut didalam tube diseksi ini harus didrain sempurna. Selanjutnya, jika plant keluar dari operasi untuk waktu yang lama, bagian dalam dari tube harus dibersihkan dengan pembilasan (flushing) air tawar

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

27