Sistem Utilitas I

Tugas Sistem Utilitas I Deaerasi Kimia dengan Senyawa Hidrazin

Kelompok H : Humairah Adillah Lubis (03031181320011) Melza Julia Habsary (03031281320033) Gea Jennifer Tandy (03031281320013) Sintia Desparana (03031381320011) Yuni Astriyani (03031381320019) Rina Armita (03031381320021) Lefin Nassya Farista (03031381320023) Riska Nurfitriani (03031381320053)

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 2014

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Tuhan yang telah melimpahkan rahmatNya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan karya ilmiah mengenai deaerasi kimia ini dengan baik. Adapun karya ilmiah mengenai deaerasi kimia dengan hidrazin ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, untuk itu kami berterimakasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam proses pembuatan karya ilmiah ini. Kami mengharapkan agar karya ilmiah mengenai deaerasi kimia ini dapat memberikan manfaat pengetahuan kepada para pembaca. Namun tidak lepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa terdapat kekurangan dalam penulisan karya ilmiah ini. Oleh karena itu, kami menginginkan kepada pembaca atas saran dan kritik dalam rangka perbaikan makalah ini.

Palembang, November 2014

Penyusun

i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR................................................................................................................i DAFTAR ISI..............................................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN..........................................................................................................1 A. LATAR BELAKANG....................................................................................................1 B. RUMUSAN MASALAH...............................................................................................1 C. TUJUAN PENULISAN.................................................................................................2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................................................3 A. DEAERASI KIMIA.......................................................................................................3 B. HIDRAZIN.....................................................................................................................3 C. PRINSIP KERJA............................................................................................................3 D. CARA KERJA...............................................................................................................4 E. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN..........................................................................5 BAB III PENUTUP....................................................................................................................6 A. KESIMPULAN..............................................................................................................6 B. SARAN..........................................................................................................................6 DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................7

ii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Air memiliki banyak kegunaan dalam proses industri, terutama sebagai penunjang utama dalam sistem utilitas pabrik. Air mengandung gas terlarut seperti oksigen, dimana air umumnya mengandung 4-8 ppm oksigen. Oksigen dapat larut dalam air karena molekul-molekul oksigen menempati ruang diantara molekul air. Oksigen terlarut dalam air sangat menentukan baku mutu air sebagai air baku di industri, contohnya pada air umpan boiler. Dalam penyediaan air umpan boiler, dibutuhkan air dengan kandungan gasgas terlarut didalamnya kecil, seperti gas oksigen dan karbon dioksida. Pengaruh adanya gas karbon dioksida dalam air dapat meyebabkan air bersifat asam. Bila gas ini terkandung dalam air, maka air menjadi bersifat korosif terhadap pipa yang akan membentuk besi karbonat yang larut. Korosi juga dapat terjadi akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya logam dengan oksigen yang terkandung di dalam air. Besi atau logam yang berkarat bersifat rapuh, mudah larut dan beracun. Hal ini tentu sangat merugikan dan berbahaya. Jika berkarat, besi yang digunakan akan menjadi rapuh dan menyebabkan ambruk. Pada alat-alat produksi dalam industri makanan dan farmasi, adalah sangat dilarang menggunakan logam yang mudah berkarat. Hal ini disebabkan karena karat yang terbentuk dapat mudah larut dalam makanan, obat-obatan, atau senyawa kimia yang diproduksi sehingga dapat membahayakan bagi tubuh manusia. Di Industri, untuk menghilangkan oksigen terlarut dalam air dapat menggunakan prinsip deaerasi. Metode deaerasi ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu metode deaerasi dengan sistem pemanasan dan metode deaerasi dengan sistem penambahan zat kimia (perlakuan kimia). Metode deaerasi dengan sistem penambahan zat kimia memiliki prinsip dasar bahwa dengan penambahan zat kimia, maka kelarutan dari gas-gas yang terdapat dalam air akan menjadi berkurang.

B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian dari deaerasi kimia? 2. Apa itu senyawa hidrazin? 1

3. Bagaimana prinsip kerja dari deaerasi kimia dengan menggunakan hidrazin? 4. Bagaimana cara kerja dari deaerasi kimia dengan menggunakan hidrazin? 5. Apa kelebihan dan kekurangan deaerasi kimia dengan menggunakan hidrazin?

C. Tujuan Penulisan 1. Untuk mengetahui pengertian deaerasi kimia. 2. Untuk mengetahui senyawa hidrazin yang digunakan dalam deaerasi kimia. 3. Untuk mengetahui prinsip kerja dari deaerasi kimia dengan menggunakan hidrazin. 4. Untuk mengetahui cara kerja dari deaerasi kimia dengan menggunakan hidrazin. 5. Untuk

mengetahui

kelebihan

dan

kekurangan

deaerasi

kimia

dengan

menggunakan hidrazin.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Deaerasi Kimia Metode deaerasi dengan sistem penambahan zat kimia (perlakuan kimia) adalah deaerasi yang dilakukan dengan cara memasukkan larutan atau senyawa kimia ke dalam air yang mengandung oksigen terlarut, dimana oksigen terlarut pada air tersebut akan bereaksi dengan zat kimia yang diinjeksikan, sehingga gas-gas yang terlarut dalam air menjadi berkurang. Kelarutan oksigen oleh zat kimia bergantung dari jenis zat kimia yang diberikan. Untuk mencapai kadar oksigen yang sangat rendah (kurang dari 7 ppb/trace), penyingkiran oksigen harus melibatkan bahan kimia. Bahan kimia yang digunakan untuk menyingkirkan oksigen terlarut dalam air disebut sebagai pengikat oksigen (oxygen scavenger).

B. Hidrazin Senyawa kimia yang biasanya digunakan dalam deaerasi kimia adalah hidrazin. Hidrazin merupakan suatu senyawa kimia yang sangat reaktif terhadap oksigen serta larut dalam air dan alkohol. Reaksi antara hidrazin dengan oksigen adalah : N2H4+ O2 → 2H2O + N2 Hasil reaksi tersebut berupa gas nitrogen dan air sehingga total padatan terlarut (TDS) air tidak meningkat. Laju reaksi hidrazin dengan oksigen tidak secepat reaksi natrium sulfit dengan oksigen, tetapi dapat ditingkatkan dengan penambahan katalis. Berdasarkan reaksi di atas, kebutuhan hidrazin untuk menyingkirkan satu ppm O2 adalah satu ppm. Hidrazin memiliki sifat fisik yang mirip dengan air karena nilai densitas hidrazin sedikit di atas densitas air. Hidrazin membentuk suatu monohidrat yang lebih kental (1,032 g/cm3) dibandingkan dengan bahan anhidrat. Hidrazin dapat dapat muncul melalui kopling sepasang molekul amonia dengan penghilangkan satu hidrogen per molekul. Setiap sub unit H2N-N berbentuk piramida. Jarak antara N-N adalah 1,45 Å (145 pm), dan molekulnya mengadopsi konformasi gauche. Hambatan rotasi dua kali lipat etana. Sifat-sifat struktur ini mirip dengan gas hidrogen peroksida, yang mengadopsi konformasi anticlinal “miring” , dan juga mengalami 3

hambatan rotasi yang kuat. Hidrazin memiliki sifat-sifat kimia basa (alkalis) dibandingkan dengan ammonia: N2H4 + H2O → [N2H5]+ + OH− C. Prinsip Kerja Hidrazin mempunyai formulasi N2H4. Hidrazin akan bereaksi dengan oksigen membentuk air dan gas nitrogen, sehingga kandungan oksigen terlarut dalam air akan berkurang. Reaksi hidrazin dengan oksigen adalah sebagai berikut : N2H4+ O2 → 2H2O + N2

D. Cara Kerja Untuk mengikat oksigen terlarut yang terdapat dalam air kondensat agar tidak menimbulkan korosi pada boiler, senyawa hidrazin diinjeksikan ke dalam air kondensat pada suatu titik sebelum air kondensat masuk ke deaerator. Penginjeksian ini dilakukan oleh pompa khusus injeksi bahan kimia. Air kondensat yang sudah bebas oksigen dan gas-gas lain ini kemudian turun dan ditampung pada tangki penampung (storage tank) yang berada di bagian bawah deaerator dan siap untuk dialirkan ke pompa air pengisi ketel.

E. Kelebihan dan Kekurangan 1. Kelebihan a. Untuk boiler tekanan tinggi, hidrazin merupakan pengikat oksigen yang gemar digunakan karena reaksinya dengan oksigen tidak menghasilkan endapan dan gas yang korosif. N2H4 + O2 → 2 H2O + N2 Hidrazin harus dijaga pada konsentrasi 1 ppm di dalam air untuk memastikan konsentrasi oksigen dapat serendah mungkin. b. Disamping kemampuan mengikat oksigen yang dimiliki sangat tinggi, Hidrazin sangat larut dalam air. Hidrazin saat ini mengisi pasar pengikat oksigen dalam jumlah yang paling besar.

4

2. Kekurangan a. Terlepas dari keunggulan-keunggulan yang telah disampaikan di atas, telah diketahui secara luas bahwa hidrazin merupakan bahan kimia yang sangat beracun dan mudah terbakar. b. EPA (Environmental Protection Agency) menyatakan bahwa hidrazin merupakan bahan yang karsinogenik terhadap tubuh manusia. Walaupun sangat baik sebagai pengikat oksigen, hidrazin merupakan senyawa yang berbahaya bagi kesehatan. Hidrazin sangat beracun dan dapat menyebabkan gangguan pernapasan dan bersifat karsinogenik. Industri-industri di negara maju sudah lama mengkaji alternatif pengganti hidrazin sebagai pengikat oksigen dan saat ini sudah mulai meninggalkan hidrazin. Dampak buruk hidrazin bagi kesehatan saat ini masih belum dipermasalahkan di tanah air sehingga hidrazin masihdigunakan secara luas. Akan tetapi, mengingat dampak hidrazin merupakan permasalahan global, Indonesia juga perlu memikirkan alternatif pengganti hidrazin mulai dari sekarang. Senyawa yang diperkirakan potensial untuk menggantikan hidrazin adalah karbohidrazida. Karbohidrazid merupakan alternatif yang paling tepat karena memiliki kemampuan mengikat oksigen yang hampir sama dengan hidrazin dan juga aman bagi kesehatan maupun lingkungan. c. Kelemahan dari penggunaan hydrazine adalah sifatnya yang tidak sepenuhnya volatil (berevaporasi bersama uap air). Hydrazine justru terdegradasi pada temperatur 205oC menjadi ammonia yang akan menguap bersama uap air dan bersama-sama oksigen mengkorosi komponen-komponen berbahan tembaga, sehingga boiler bertekanan tinggi yang menggunakan hydrazine untuk mengurangi konsentrasi oksigen hanya dapat menggunakannya pada saat inisiasi awal.

5

BAB III PENUTUP A. Kesimpulan 1. Metode deaerasi dengan sistem penambahan zat kimia (perlakuan kimia) adalah deaerasi yang dilakukan dengan cara meinjeksikan senyawa kimia ke dalam air yang mengandung oksigen terlarut. 2. Senyawa kimia yang biasanya digunakan dalam deaerasi kimia adalah hidrazin.

Hidrazin

merupakan

suatu

senyawa

kimia

yang

sangat

reaktif terhadap oksigen, sehingga kandungan oksigen dalam air dapat dikurangi. 3. Senyawa hidrazin diinjeksikan ke dalam air kondensat dengan pompa khusus injeksi bahan kimia pada suatu titik sebelum air kondensat masuk ke deaerato.. Air kondensat yang sudah bebas oksigen dan gas-gas lain ini kemudian turun dan ditampung pada tangki penampung (storage tank) dan siap untuk dialirkan ke pompa air pengisi ketel. 4. Hidrazin merupakan pengikat oksigen yang gemar digunakan karena reaksinya dengan oksigen tidak menghasilkan endapan dan gas yang korosif. 5. Hidrazin merupakan bahan kimia yang sangat beracun, mudah terbakar dan membahayakan kesehatan.

B. Saran Dalam proses deaerasi kimia ini, tentunya kita harus lebih memperhatikan mengenai prinsip dan cara kerjanya agar pengolahan air dapat dilakukan secara maksimal. Begitupun juga senyawa hidrazin yang digunakan dalam deaerasi kimia ini, di samping dapat mengikat oksigen terlarut secara efektif, kita juga perlu mengetahui dan mewaspadai mengenai dampak negatifnya yang dapat ditimbulkan dari senyawa kimia yang digunakan bagi makhluk hidup dan lingkungannya untuk menghindari adanya penyalahgunaan zat tersebut. Oleh karena itu, kita harus memiliki wawasan luas mengenai senyawa kimia yang digunakan dalam proses industri agar kiranya dapat dimanfaatkan sebaik mungkin dan tidak berdampak merugikan.

6

DAFTAR PUSTAKA Biantari,

Rheny.

Oxigen

Scavenger.

https://www.scribd.com/doc/151646696/oxigen-

scavenger-SU-docx.html Luiren,

Andrie.

Penghilangan

Kadar

Oksigen

dalam

Air

dengan

Pemanasan.

https://www.academia.edu/5491483/Penghilangan_kadar_Oksigen_dalam_air_dengan_pama nasan.html Putrawan, I Gede Dewa Arsa, Alfandra Ihsan dan Sofyan. Pembuatan Karbohidrizida. http://eprints.undip.ac.id/21909/1/A-08.pdf.html Apriyahanda,

Onny.

Menanggulangi

Korosi

pada

Boiler.

http://artikel-

teknologi.com/menanggulangi-korosi-pada-boiler/2/.html

7