(681509265) makalah utilitas steam

8/15/2019 (681509265) Makalah Utilitas Steam

1/27

UTILITAS

PENYEDIAAN STEAM DALAM INDUSTRI KIMIA

Disusun Oleh:

Deta Annisa Lisnandar 210011101!"

Intadar#h Rahila Pra$t%ana 210011101!

Ir&a Meidit%a 210011101'0

Prana Mahisa 21001112000(

Muha&ad )ildan 2100112100((

Satria Mahardi*a Sur%# P+

,URUSAN TEKNIK KIMIA -AKULTAS TEKNIK

UNI.ERSITAS DIPONE/ORO SEMARAN/

201"


2/27

ii

PRAKATA

Dipanjatkan puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan

segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas mata kuliah utilitas dengan judul “Penyediaan

Steam Dalam Industri Kimia ini berhasil diselesaikan!

Dalam penyusunan tugas ini tidak terlepas dari bantuan pihak-pihak lain! "leh

karena itu# dalam kesempatan ini diu$apkan terima kasih kepada % Ir! Slamet Priyant M!S!

selaku d&sen pengampu mata kuliah utilitas# "rang tua dan keluarga kami yang selalu

memberikan dukungan kepada kami# serta semua pihak yang telah membantu penyelesaian

tugas ini!

'khirnya# disadari bah(a tugas ini masih jauh dari kata sempurna! "leh karena itu

diharapkan kritik dan saran yang bersi)at membangun demi sempurnanya tugas ini! Sem&ga

tugas ini dapat memberikan man)aat bagi peneliti dan para pemba$a dalam pengembangan

ilmu pengetahuan!

Semarang# *+ N&,ember +*.

Penulis


3/27


4/27

9

yang dapat meningkatkan suhu steam tersebut! Dengan kata lain# steam yang

dipanaskan melebihi tingkatan saturated steam disebut dengan superheated steam!

Saturated steam lebih banyak digunakan dalam industri sebagai media pemanas#

memasak# pengeringan# dan lain sebagainya! Sedangkan superheated steam hanya

digunakan sebagai penggerak turbin!

Steam dihasilkan &leh pembangkit steam di dalam ketel uap: steam dengan

mengunakan bahan bakar batu bara# minyak pemanas# atau listrik! Steam ini dibuat

dari air yang telah dihilangkan seluruh garam- garam dan gasnya 2air umpan ketel3!

Di sini terbentuk steam pada temperatur yang sesuai dengan tekanan di dalam ketel!

Steam yang terbentuk dipanaskan kembali &leh gas buang sehingga kehilangan

panas pada saat transp&rtasi ke tempat pemakaian tidak segera menyebabkan

terjadinya k&ndensasi! Setelah tekanan tinggi direduksi di dalam turbin uap# dan air

diinjeksikan ke dalam steam berkal&r lebih# steam tersebut kemudian dialirkan ke

k&nsumen melalui saluran-saluran yang teris&lasi dengan baik! Di tempat

pemakaian# yang dibutuhkan terutama ialah panas k&ndensasinya! Karena steam

tidak dapat disimpan# maka kelebihan steam akan diubah menjadi air panas atau air

hangat!

Media pemanas berupa steam sering digunakan dikarenakan dapat diatur

dengan mudah! Pemanasan dapat dilakukan dengan mengalirkan steam langsung ke

bahan yang akan dipanaskan! Temperatur pemanasan maksimal yang dapat di$apai

pada peralatan yang menggunakan ,entilasi adalah * &4! 4ara ini hanya dapat

digunakan bila air maupun penambahan ,&lume tidak mengganggu sistem!

Panggunaan steam dapat dilakukan se$ara tidak langsung# misalnya dalam alat

penukar panas! Temperatur yang dapat di$apai se$ara te&ritis sama dengan

temperatur k&ndensasi steam!

Menurut 0nited Nati&nal En,ir&nment +8# steam memberikan suatu $ara

pemindahan sejumlah energi yang terkendali dari suatu pusat# ruang b&iler yang

&t&matis# dimana energi dapat dihasilkan se$ara e)isien dan ek&n&mis# sampai ke

titik penggunaan! Steam yang bergerak mengelilingi pabrik dianggap sama dengan

transp&rtasi dan penyediaan energi! 0ntuk beberapa alasan# steam merupakan

k&m&ditas yang paling banyak digunakan untuk memba(a energi panas!

Penggunaannya terkenal diseluruh industri untuk pekerjaan yang luas dari pr&duksi

daya mekanis sampai penggunaan pr&ses dan pemanasan ruangan! 'lasan dari penggunaan steam adalah% 20NEP# +83


5/27

.

'! Steam e)isien dan ek&n&mis untuk dihasilkan

;! Steam dapat dengan mudah dan murah untuk didistribusikan ke

titik penggunaan

4! Steam mudah dikendalikan

D! Energinya mudah ditrans)er ke pr&ses

E! Plant steam yang m&dern mudah untuk dikendalikan5! Steam bersi)at )leksibel

I+2+ Ru&usan Masalah

• ;agaimana pr&ses pembentukan steam

• 'pa saja )akt&r < )akt&r yang mempengaruhi kualitas steam

• 'pa saja kegunaan steam dalam pabrik

• ;agaimana meran$ang steam dalam industri

I++ Tu3uan

• Mengetahui pr&ses pembetukan steam

• Mengetahui )a$t&r < )a$t&r yang mempengaruhi kualitas steam

• Mengetahui kegunaan dan man)aat steam dalam pabrik

• Mempelajari pr&ses peran$angan steam


6/27

A II

PERMASALAAN

II+1+ Stea&

Steam berbahan dasar air 26+"3 yang m&lekulnya tersusun dari hidr&gen dan

&ksigen! 6al yang perlu diperhatikan dalam pembuatan steam ialah suhu dan tekanan

dimana pada tekanan atm&s)ir suhu jenuhnya adalah *=4! Tetapi# jika tekanannya

bertambah# maka akan ada penambahan lebih banyak panas yang peningkatan suhu

tanpa perubahan )ase! "leh karena itu# kenaikan tekanan se$ara e)ekti) akan

meningkatkan entalpi air dan suhu jenuh! 6ubungan antara suhu jenuh dan tekanan

dikenal sebagai kur,a steam jenuh 2>ambar *3!

>ambar +!*! Kur,a Steam ?enuh 2Sumber% 0NEP# +83

'ir dan steam dapat berada se$ara bersamaan pada berbagai tekanan pada kur,a ini#

keduanya akan berada pada suhu jenuh! Steam pada k&ndisi diatas kur,a jenuh dikenal

dengan superheated steam/ steam le(at jenuh%

• Suhu diatas suhu jenuh disebut derajat steam le(at jenuh

• 'ir pada k&ndisi diba(ah kur,a disebut air sub- jenuh!

Perubahan )ase air menjadi steam ditunjukkan dalam diagram )ase berikut ini%

>ambar +!+! Diagram 5ase Entalpi Suhu 2Sumber% 0NEP# +83


7/27

Ketika air dipanaskan dari =4 sampai suhu jenuhnya# k&ndisinya mengikuti

garis $air jenuh sampai menerima seluruh entalpi $airannya# h)# 2' - ;3! ?ika panas

ditambahkan lebih lanjut# maka akan merubah )ase ke steam jenuh dan berlanjut

meningkakan entalpi sambil tetap pada suhu jenuhnya# h)g# 2; - 43! ?ika $ampuran

steam:air meningkat kekeringannya# k&ndisinya bergerak dari garis $air jenuh ke garis

uap jenuh! "leh karena itu pada titik tepat setengah diantara kedua keadaan tersebut#

)raksi kekeringan 2@3 nya sebesar #.! 6al yang sama# pada garis uap jenuh steamnya

* persen kering! ;egitu menerima seluruh entalpi penguapannya maka akan

men$apai garis uap jenuh! ?ika pemanas dilanjutkan setelah titik ini# suhu steam akan

mulai naik men$apai le(at jenuh 24 - D3!

>aris-garis $airan jenuh dan uap jenuh menutup (ilayah dimana terdapat

$ampuran steam:air


8/27

'kibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan b&iler akan

menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut%

*! Pembentukan Kerak

Terbentuk kerak pada dinding b&iler terjadi akibat adanya

mineral-mineral pembentukan kerak# misalnya i&n-i&n kesadahan

seperti 4a+C dan Mg+C dan akibat pengaruh gas penguapan! Diamping

itu pula dapat disebabkan &leh mekanisme pemekatan didalam b&iler

karena adanya pemanasan! ?enis-jenis kerak yang umum dalam b&iler

adalah kalsium sul)at# senya(a silikat dan karb&nat! at-at dapat

membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama

penanganannya akan sulit sekali untuk dihilangkan! Silika diendapkan

bersama dengan kalsium dan magnesium sehingga membuat kerak

semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan!

Kerak yang menyelimuti permukaan b&iler berpengaruh

terhadap perpindahan panas permukaan dan menunjukkan dua akibat

utama yaitu berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air

yang mengakibatkan meningkatkan temperatur disekitar dapur# dan

menurunnya e)isiensi b&iler

+! Peristi(a K&r&si

K&r&si dapat disebabkan &leh &ksigen dan karb&n di&ksida yang

terdapat dalam uap yang terk&ndensasi! K&r&si merupakan peristi(a

l&gam kembali kebentuk asalnya di alam misalnya besi menjadi &ksida

besi# alumunium dan lain-lain! Peristi(a k&r&si dapat terjadi

disebabkan &leh%

- >as-gas yang bersi)at k&r&si) seperti "+# 4"+# 6+S

- Kerak dan dep&sit

- Perbedaan l&gam 2k&r&si gal,anis3

- p6 yang terlalu rendah dan lain-lain

?enis k&r&si yang dijumpai pada b&iler dan sistem uap adalah

general corrosion, pitting 2terbentuknya lubang3 dan embrittlement

2peretakan baja3! 'danya gas yang terlarut# &ksigen dan karb&n

di&ksida pada air umpan b&iler adalah penyebab utama general

corrosion dan pitting corrosion 2tipe &ksigen elektr& kimia dandi))rensial3! Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan b&iler menurun


9/27

B

jika suhu naik! Kebanyakan &ksigen akan memisah pada ruang uap#

tetapi sejumlah ke$il residu akan tertinggal dalam larutan atau

terperangkap pada kant&ng-kant&ng atau diba(ah dep&sit# hal ini

dapat menyebabkan k&r&si pada l&gam-l&gam b&iler! Karena itu

pentinguntuk melakukan pr&ses de&ksigenasi air b&iler!

?umlah rata-rata k&r&si atau serangan elektr&kimia akan naik

jika nilai p6 air menurun! Selain itu air umpan b&iler akan

dik&ndisikan se$ara kimia men$apai nilai p6 yang relati) tinggi!

;entuk k&r&si yang tidak umum tetapi berbahaya adalah bentuk k&r&si

embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika

berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak

sesuai! Caustic embrittlement atau keratakan inter kristalin pada baja

yang terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan

kimia yang tidak sesuai! Caustic embrittlement terjadi pada sambungan

penyumbat dan meluas pada ujung tabung dimana $elah

memungkinkan perkembangan suatu lingkungan $austi$ yang

terk&nsentrasi!

/! Pembentukan Dep&sit

Dep&sit merupakan peristi(a penggumpalan at dalam air

umpan b&iler yang disebabkan &leh adanya at padat tersuspensi

misalnya &ksida besi# &ksida tembaga dan lain-lain! Peristi(a ini dapat

juga disebabkan &leh k&ntaminsi uap dari pr&duk hasil pr&ses

pr&duksi! Sumber dep&sit didalam air seperti garam-garam yang

terlarut dan at- at yang tersuspensi didalam air umpan b&iler!

Pemanasan dan dengan adanya at tersuspensi dalam air pada b&iler

menyebabkan mengendapnya sejumlah muatan yang menurunkan daya

kelarutan# jika temperaturnya dinaikkan! 6al ini menjelaskan mengapa

kerak dan sludge 2lumpur3 terbentuk! Kerak merupakan bentuk

dep&sit-dep&sit yang tetap berada pada permukaan b&iler sedangkan

sludge merupakan bentuk dep&sit-dep&sit yang tidak menetap atau

dep&sit lunak!

9! Terba(anya 0ap 2Steam Carryover 3

Ketika air b&iler mengandung garam terlarut dan at tersuspensidengan k&nsentrasi yang tinggi# ada ke$endrungan baginya untuk


10/27

F

membentuk busa se$ara berlebihan sehingga dapat menyebabkan

steam carryover at-at padat dan $airan peng&t&r kedalam uap!

Steam


11/27

carryover terjadi jika mineral-mineral dari b&iler ikut keluar bersama

dengan uap ke alat-alat seperti superheater# turbin# dan lain-lain!

K&ntaminasi-k&ntaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem

uap atau at-at itu akan meng&ntaminasi pr&ses atau material-material

yang diperlukan steam!


12/27

A III

PEMAASAN MASALA

III+1+ #iler

;&iler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air

sampai terbentuk air pr&ses atau steam! 'ir adalah media yang berguna dan murah

untuk mengalirkan panas ke suatu pr&ses! ;&iler mengubah energi-energi kimia

menjadi bentuk energi yang lain untuk menghasilkan kerja! ;&iler diran$ang untuk

melakukan atau memindahkan kal&r dari suatu sumber pembakaran# yang biasanya

berupa pembakaran bahanbakar! 5akt&r yang mendasari pemilihan jenis b&iler

adalah sebagai berikut%

a! Kapasitas yang digunakan

b! K&ndisi uap yang dibutuhkan

$! ;ahan bakar yang dibutuhkan

d! K&nstruksi yang sederhana

III+1+1+ Su&5er Pen%ediaan Air U&$an #iler

'ir yang digunakan pada air umpan b&iler diper&leh dari air sungai#

air (aduk# sumur b&r dan sumber mata air lainnya! Kualitas air tersebut

tidak sama (alaupun menggunakan sumber air sejenis# hal ini dipengaruhi

&leh lingkungan asal air tersebut! "leh karena itu untuk dapat digunakan

sebagai air umpan b&iler maka air baku dari sumber air harus dilakukan

peng&lahan terlebih dahulu yang bertujuan untuk menghilangkan unsur-

unsur atau padatan yang terkandung didalam air baik dalam bentuk

tersuspensi# terlarut# ataupun k&l&id yang dapat menyebabkan terjadinya

kerak# k&r&si dan pembusaan dalam b&iler! Disamping itu senya(a &rganik

dapat menyebabkan berbagai masalah dalam &perasi b&iler! Kualitas air

umpan b&iler juga dipengaruhi &leh k&ndisi &perasi b&iler# dimana semakin

tinggi tekanan dan temperature &perasi maka semakin murni kualitas air

umpan yang diperlukan! ;atasan terhadap nilai parameter-parameter penting

untuk air umpan b&iler# sering ditentukan &leh pihak pembuat alat# atau


13/27

dapat menga$u pada $riteria dari badan-badan Internati&nal seperti 'SME

dan ';M'!


14/27

III+1+2+ Ua$ 6Stea&7

0ap air adalah sejenis )luida yang merupakan )ase gas dari air# bila

mengalami pemanasan sampai temperatur didih diba(ah tekanan tertentu!

0ap air tidak ber(arna# bahkan tidak terlihat bila dalam keadaan murni

kering! 0ap air dipakai pertama sekali sebagai )luida kerja adalah &leh

?ames Aatt yang terkenal sebagai penemu Mesin 0ap T&rak!

0ap air tidak mengikuti hukum-hukum gas sempurna# sampai dia

benar-benar kering 2kadar uap *G3! ;ila uap adi kering dipanaskan lebih

lanjut maka dia menjadi uap adi panas 2panas lanjut3 dan selanjutnya dapat

dianggap sebagai gas sempurna!

0ap air terbentuk dalam tiga jenis# yaitu%

*! 0ap saturasi basah 2H *3

+! 0ap saturasi kering 2H J *3

/! 0ap adi panas

Sebagaimana kita ketahui bah(a pada pemanasan air dan penguapan

berlangsung pada tekanan tetap! ;egitu pula pada pemanasan lanjut uap

berlangsung pada tekanan tetap! Entr&pi uap pada tekanan tetap# terdiri dari%

*! Kenaikan entr&pi air selama pemanasannya dari titik lebur sampai ke

titik didih diba(ah tekanan tertentu

+! Kenaikan entr&pi selama peristi(a penguapan

/! Kenaikan entr&pi selama pemanasan lanjut

Diagram entr&pi-temperatur 2diagram T-S3 sangat berguna untuk

menyelesaikan s&al-s&al ekspansi se$ara adiabatis! 'bsis dari diagram

menunjukkan entr&pi dari )luida 2air atau uap3# di atas titik air# sedang

&rdinatnya menyatakan temperatur )luida! Dalam gambar gra)ik ';4D

menggambarkan pemanasan * kg air dari titik $air 2"43 sampai suhu adi panas 2tsup "43 pada tekanan tetap 2$&nstant3! >ra)ik '; menggambarkan

pemanasan air sampai temperatur saturasi 2tsup "43! Kenaikan entr&pi % S(

kkal:kg"4 diukur sepanjang garis ';2E))endi# +*/3!


15/27

>ambar /!*! Diagram Suhu-Entr&pi untuk 'ir dan 0ap 2Sumber%

E))endi# +*/3

III+ 2+ Pr#ses Ker3a #iler

Prinsip kerja dari b&iler 2Saturated steam3 bisa dilihat pada gambar di ba(ah ini!

;erikut adalah penjelasan kerja b&iler ditiap bagiannya %

• E$&n&mier

'ir 0mpan setelah melalui pr&ses pretreatment di s&)tener atau air $&ndensate

dip&mpakan ke e$&n&mier! Di e$&n&mier terjadi pemanasan a(al se$ara

perlahan sebelum men$apai sistem berikutnya yang meman)aatkan panas buang di

$himney! Pemanasan a(al dimaksudkan untuk meningkatkan e)isiensi dari b&iler!

• Steam drum

Dari e$&n&mier# air kemudian disupply ke steam drum melalui pipa! Dia(al pr&ses# saat steam 2uap air3 belum men$apai saturated steam# maka separat&r

http://dunia-engineer.blogspot.com/2011/10/pengolahan-air-umpan-boiler.htmlhttp://dunia-engineer.blogspot.com/2011/10/pengolahan-air-umpan-boiler.html


16/27

2pemisah3 didalam steam drum akan melakukan bypass dan membiarkan air turun

ke tahap selanjutnya!

• D&(n$&mer

D&(n$&mer yang berbentuk pipa mengalirkan air ke bagian terba(ah dari sistem

selanjutnya melalui l&(er $&nne$ting pipes!

•

5urna$eSelanjutnya air dari d&(n$&mer akan masuk ke )urna$e bagian paling ba(ah dan

ditampung didalam b&tt&m header yang kemudian karena sistem pembakaran batu

bara# &il dan limest&ne didalam )urna$e# perlahan-lahan akan berubah bentuk

menjadi uap basah! Sesuai dengan si)atnya# uap akan merambat keatas dengan

sendirinya didalam tube 2karena pr&ses pemanasan yang k&nstan didalam b&iler3!

0ap air tersebut ditampung didalam upper header 2&utlet header3 pada bagian atas

)urna$e! Disinilah terjadinya sistem k&n,ersi energy! Setelah itu uap akan kembali

disupply ke steam drum melalui upper $&nne$ting pipes# dan# kembali &leh

separat&rnya# uap tersebut disupply kembali dari steam drum menuju sistem

berikutnya!

• Superheater Disini terdapat beberapa kali ba$kpass 2umpan balik3 steam dari l&( temperature

superheater ke medium temperature superheater lalu disupply ke steam drum# lalu

kembali ke high temperature superheater : )inal superheater! Di high : )inal

termperature superheater inilah pr&ses terakhir steam setelah melalui pemanasan

berulang-ulang kali di dalam l&( dan medium superheater!

• Main Steam Pipe

Inilah pipa terpenting dalam pr&ses p&(er plant# dikarenakan pipa ini yang

nantinya akan mensuplai superheated steam ke turbin! Material# ka(at las dan test

nya pun 2N&n Destru$ti,e Test3 terg&l&ng istime(a karena membutuhkan

perlakuan khusus dan tim khusus untuk mengerjakannya! Disinilah temperatur

dan pressure tertinggi di b&iler berada!

Selain itu 5#iler$un &e&ili* siste&8 %aitu :

• Siste& Air u&$an

'ir umpan adalah air yang disuplai ke b&iler untuk dirubah menjadi steam!

Sedangkan sistem air umpan adalah sistem penyediaan air se$ara &t&matis untuk

b&iler sesuai dengan kebutuhan steam! 'da dua sumber 'ir umpan# yaitu%

& K&ndensat % steam yang telah berubah )asa menjadi air 2mengembun3

& 'ir make up % air baku yang sudah di&lah0ntuk meningkatkan e)isiensi b&iler air umpan sebelum di suplai ke b&iler

dipanaskan terlebih dahulu menggunakan limbah panas dari $himney!

• Siste& Stea&

Sistem steam adalah pr&ses peng&ntr&lan pr&duksi steam dalam b&iler#

seperti% kapasitas# pressure# dsb! Selanjutnya steam didistribusikan ke pengguna

melalui jalur perpipaan!

• Siste& ahan 5a*ar


17/27

Sistem bahan bakar adalah semua e1uipment atau peralatan yang digunakan

untuk menyediakan bahan bakar b&iler! Peralatan yang digunakan tergantung pada

jenis bahan bakar yang digunakan b&iler! 2'ryandriadi#+*/3

III++ a*u Mutu Air #iler

0ap atau steam merupakan gas yang dihasilkan dari pr&ses yang disebut

penguapan! ;ahan baku yangdigunakan untuk menghasilkan steam adalah air! Se$ara

umum air yang akan digunakan sebagai air umpan b&iler adalah air yang tidak

mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat

membentuk kerak pada b&iler# air yang tidak mengandung unsur yang dapat

menyebabkan k&r&si terhadap b&iler! Dengan demikian airini di treatment hingga

memenuhi standar karakteristik air umpan b&iler! ;erikut ini merupakan persyaratan

baku mutu air umpan b&iler%

Ta5el 1+1 a*u Mutu Air U&$an #ilerPara&et

er

Satua

n U*uran

p6 unit

*#.-

**#.

4&ndu$ti

,ity

mh&s

:$m

.#

ma@

TDS ppm

/.#

ma@

P-

'lkalinit

y ppm -

M-

'lkalinit

y ppm

F#

ma@

"-

'lkalinit

y ppm

+#. @

Si"+#

min

T

6ardness ppm -

Silika ppm

*.#

ma@;esi ppm +#ma@

Ph&spat

residual ppm

Sul)ite

residual ppm +-.

p6

$&ndensa

te unit F#-L#

Di dalam industri kimia# steam merupakan suatu k&mp&nen penunjang yang sangat penting! Penggunaan steam dalam industri kimia misalkan sebagai pembangkit


18/27

tenaga# pemanas# )luida pada jet eje$t&r# dan lain sebagainya! Steam ini dihasilkan

dari suatu alat yang dinamakan b&iler!

Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air umpan b&iler antara lain %

*!"ksigen terlarut Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan k&r&si pada

peralatan b&iler!

+!Kekeruhan Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan pr&ses serta

mengganggu pr&ses!

/!p6 ;ila tidak sesuai dengan standart kualitas air umpan b&iler dapat menyebabkan

k&r&si pada peralatan!

9!Kesadahan Merupakan kandungan i&n 4a dan Mg yang dapat menyebabkan kerak

pada peralatan dan perpipaan b&iler sehingga menimbulkan l&$al &,erheating!

.!5e 5e dapat menyebabkan air ber(arna dan mengendap di saluran air dan b&iler

bila ter&ksidasi &leh &ksigen!

8!'siditas Kadar asiditas yang tinggi dapat menyebabkan k&r&si

Pada pr&ses penguapan dalam ketel uap# air menjadi uap! 0ap yangdihasilkan adalah air murni dalam )asa uap 26+"3 dimana i&n-i&n yang terkandung

dalam air b&ilernya tidak turut menguap! Sebagai akibatnya# k&nsentrasi i&n-i&n

yang berada dalam )asa $airnya 2air b&iler3 semakin lama akan semakin tinggi

dimana apabila hal ini tidak dikendalikan kenaikan k&nsentrasi i&n-i&n tersebut akan

menuju bilangan tak terhingga# sehingga k&nsekuensinya pengerakan pada pipa-pipa

b&iler tidak akan bisa dihindarkan! Pengendalian i&n-i&n dalam air b&iler tersebut

pada sistim b&iler dilakukan dengan membuang sebagian dari air b&iler se$ara

k&ntinyu dan disebut sebagai bl&(-d&(n!Tujuan bl&(-d&(n adalah untuk menjaga

agar i&n-i&n yang ada dalam air b&iler tidak melebihi batasan-batasan yang telah

ditentukan! 2'n&nim#+*/3

III+'+ Penendalian Mutu Air U&$an #iler

'ir umpan b&iler memiliki standarbaku mutu tertentu! Namun# sumber air

baku untuk umpan b&iler belum memenuhi standar yang telah ditentukan! "leh

karena itu# dilakuka npeng&lahan se$ara eksternal untuk membuang padatan

tersuspensi# padatan terlarut 2terutama i&n kalsium dan magnesium yang merupakan

penyebab utama pembentukan kerak3 dan gas-gas terlarut 2&ksigen dan

karb&ndi&ksida3! Pr&ses peng&lahan eksternal dilakukan melalui beberapa tahapansebagai berikut%

*! K&agulasi dan 5l&kulasi

+! Sedimentasi

/! 5iltrasi

9! Demineralisasi

.! S&)tening

8! Deaerasi


19/27

>ambar /!/! Diagram Peng&lahan 'ir 0mpan ;&iler 2Sumber% 0NEP# +83

III+"+ Kualitas stea&

Steam harus tersedia pada titik penggunaan%

*! Dalam jumlah yang benar untuk menjamin bah(a aliran panas yang memadai

tersedia

untuk perpindahan panas

+! Pada suhu dan tekanan yang benar# atau akan mempengaruhi kinerja

/! ;ebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat

perpindahan

panas9! ;ersih# karena kerak 2misal karat atau endapan karb&nat3 atau k&t&ran dapat

meningkatkan laju er&si pada lengkungan pipa dan orifice ke$il dari steam traps dan

kran

.! Kering# dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan

aktual# dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan

permukaan perpindahan panas!20NEP#+83

III+! Pe&an9aatan *e&5ali *#ndensat

;ila satu kil&gram steam mengembun seluruhnya# maka akan terbentuk satu

kil&gram k&ndensat pada suhu dan tekanan yang sama! Sistim steam yang e)isien

akan mengguna ulang k&ndensat ini! Kegagalan dalam memper&leh kembali dan

mengguna ulang k&ndensat membuat tidak adanya keuntungan se$ara )inansial#

teknis atau lingkungan! Steam jenuh yang digunakan untuk pemanasan menyerahkan

panas latennya 2entalpi penguapan3# yang merupakan pr&p&rsi yang besar dari panas

t&tal yang terkandung didalamnya! Panas tersisa dalam steam tertahan dalam

k&ndensat sebagai panas sensibel 2entalpi air3 sebagaimana ditunjukkan dalam

>ambar //!


20/27

Seperti halnya dengan kandungan pana s# k&ndensat pada dasarnya

merupakan air suling# yang ideal untuk penggunaan air umpan b&iler! Suatu sistim

steam yan e)isien akan mengumpulkan k&ndesat ini dan mengembalikannya ke

deaerat&r# tangki umpan b&iler# atau menggunakannya dalam pr&ses lain! 6anya jika

benar-benar terdapat resik& pen$emaran maka k&ndensat tidak b&leh dikembalikan

ke b&iler! ;ahkan# memungkinkan untuk mengumpulkan k&ndensat dan

menggunakannya sebagai air pr&ses panas atau mele(atkannya melalui sebuah alat penukar panas dimana kandungan panasnya dapat diman)aatkan kembali sebelum air

dibuang! K&ndensat dibuang dari plant dan peralatan steam melalui steam traps dari

tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah! Sebagai akibat dari turunnya

tekanan# beberapa k&ndensat akan menguap kembali menjadi ‘flash steam’ ! ;agian

steam yang akan ‘flash off’ dengan $ara ini ditentukan &leh sejumlah panas yang

dapat ditahan dalam steam dan k&ndensat! ;iasanya jumlah flash steam sekitar *G

sampai*.G# tetapi dapat juga lebih dari itu! K&ndensat pada tekanan B bar g akan

kehilangan massanya sekitar */G bila flashing ke tekanan atm&s)ir# namun steam

yang dihasilkan akan memerlukan ruang + kali lebih besar daripada k&ndensat

darimana bahan ini dibentuk! K&ndensat ini berpengaruh terhadap penghambatan

jalur pembuangan trap yang berukuran lebih ke$il dari yang semestinya# dan harus

diperhitungkan ketika menghitung ukuran jalur tersebut!

'lasan-alasan untuk peman)aatan kembali k&ndensat adalah%

• Alasan Keuangan: K&ndensat merupakan sumber daya yang be rharga dan bahkan

peman)aatan kembali dalam jumlah ke$ilpun seringkali se$ara ek&n&mis dapat

dibenarkan! Pembuangan dari sebuah steam trap tunggal seringkali merupakan

peman)aatan kembali yang berharga! K&ndensat yang tidak terman)aatkan kembali

harus diganti dalam ruang b&iler &leh air make-up dingin dengan biaya tambahanuntuk peng&lahan air dan bahan bakar untuk memanaskan air dari suhu yang lebih

rendah!

• Biaya air : K&ndensat yang tidak dikembalikan perlu diganti dengan air make-up#

sehingga perlu membayar air untuk keperluan!

• Larangan terhadap Effluent : di Inggris $&nt&hnya# air bersuhu diatas 9/=4

berdasarkan

hukum yang berlaku tidak b&leh dikembalikan ke saluran air k&t&r# sebab

membahayakan

bagi lingkungan dan dapat merusak pipa-pipa yang terbuat dari tanah! K&ndensat

diatas suhu ini harus didinginkan terlebih dahulu sebelum dibuang# dapat

mendatangkan biaya energy ekstra! arangan serupa diterapkan hampir diseluruh


21/27

negeri# dan dapat dikenakan biaya dan denda &leh pemas&k air bagi yang tidak

mentaatinya!

• Memaksimalkan keluaran boiler : 'ir umpan b&iler yang lebih dingin akan

menurunkan laju pembangkitan steam pada b&iler! Semakin rendah suhu air umpan#

semakin banyak panas dan bahan baker yang dibutuhkan untuk memanaskan air!

• Kualitas air umpan boiler : K&ndensat merupakan air suling yang hampir tidak

mengandung t&tal padatan terlarut 2TDS3! ;&iler perlu di-blodon untuk

mengurangi k&nsentrasi padatan terlarut dalam air b&iler! Mengembalikan lebih

banyak k&ndensat ke tangki umpan akan menurunkan kebutuhan bagi blodon dan

dengan begitu mengurangi hilangnya energy dari b&iler! 2 0NEP#+83

III++ Utilitas Penuna Stea&

;erikut beberapa utilitas yang umum dijumpai dalam industri kimia dan

menggunakan steam%

!oiler

!oiler merupakan alat pembuat steam yang umum dijumpai dalam industri

kimia# yang ber)ungsi untuk menyuplai steam menuju alat penukar panas#

e,ap&rat&r# dan reakt&r! !oiler terdiri dari tiga sistem# yaitu% sistem air umpan#

ber)ungsi untuk meng&ntr&l air yang disuplai ke dalam b&iler untuk diubah menjadi

steam! Sistem steam# ber)ungsi untuk meng&ntr&l pr&duksi steam dalam b&iler yang

bekerja dengan $ara mengalirkan steam melalui sistem perpipaan ke titik pengguna!

Sistem bahan bakar# ber)ungsi untuk menyediakan bahan bakar yang ber)ungsi

sebagai energi penghasil panas yang dibutuhkan &leh boiler !

"eat #$changer

Prinsip kerja pada alat penukar panas adalah terdapat dua )luida dengan suhu

yang berbeda# dialirkan melalui shell dan tube sehingga pada kedua )luida tersebut

terjadi perpindahan panas se$ara tidak langsung! 'dapun steam yang digunakan pada

alat penukar panas umumnya berjenis saturated steam# meskipun tidak jarang

dijumpai heat e$changer dengan pemanas berupa superheated steam!

#vaporator #vaporator merupakan alat yang ber)ungsi untuk memisahkan solvent dari

larutan solute berdasarkan perbedaan titik didih yang dimiliki keduanya# untuk

menghasilkan pr&duk yang lebih pekat! 0ntuk pr&ses pemisahan solvent dari larutan

solute# maka dibutuhkan panas 2kal&r3 yang umumnya didapat dari boiler atau

furnace!

Terdapat beberapa k&mp&nen dasar dari sebuah evaporator # yaitu%

• "eat e$changer # yang ber)ungsi untuk menukar panas dari medium pemanas 2 steam3

ke pr&duk se$ara tidak langsung!

•

%acuum# ber)ungsi untuk menjaga pr&duk tetap pada suhu rendah yang ber)ungsiuntuk men$egah kerusakan kandungan-kandungan dalam pr&duk!


22/27

• %apour separator # ber)ungsi untuk mengembalikan padatan dan uap air ke

condenser ! Condenser # ber)ungsi untuk mengubah uap air menjadi air dalam )asa

li1uid dalam heat e$changer !

III+(+ ;#nt#h S#al

Sebuah siklus 7ankine sederhana ideal bekerja pada temperatur 9 &4 dan tekanan

F bar! Tekanan k&ndens&r #* bar! 'liran massa uap yang masuk ke turbin * kg:s!

6itunglah kerja turbin# kerja p&mpa# kal&r masuk# kal&r keluar dan e)isiensi siklus!

daya yang dihasilkan turbin dan daya nett& siklus!

,aambar B data dari s&al

Ditanya % kerja turbin 2A t3 Kerja p&mpa 2A p3# kal&r masuk 2Oin3# kal&r keluar 2O&ut3#

e)isiensi term&dinamika 2th3# daya turbin 2Pt3 dan daya nett& siklus 2Pnett3!

Dari tabel si)at-si)at uap panas lanjut di dapat %

Entalpi uap masuk ke turbin % h* J /*/L#9 k?:kg

Entr&pi uap masuk ke turbin % s* J 8#/8.F k?:kg!K

Entr&pi uap keluar turbin sama dengan entr&pi uap masul turbin 2pr&ses ideal atau

isentr&pis3 sehingga s* J s+ J 8#/8.F k?:kg!K

Dari tabel uap jenuh# pada tekanan #* bar 2* kPa3 didapat %


23/27

Entalpi )ase uap 2hg+3 J +.F/#L k?:kg

Entalpi )ase $air 2h)+3 J *L*#F* k?:kg

Entalpi perubahan )ase 2h)g+3 J +/L+#* kj:kg

Entr&pi )ase uap 2sg*3 J F#*9FF k?:kg!K

Entr&pi )ase $air 2s)+3 J #89L+ k?:kg!K

Entr&pi perubahan )ase 2s)g+3 J B#9LL8 k?:kg!K

5raksi 2kadar3 uap 2H3 dapat dihitung %

'rtinya kadar uap yang keluar dari turbin menuju k&ndens&r adalah B8#++ G atau

)luida yang keluar dari turbin B8#++ G uap dan +/!BF G $air! ;agian yang $air ini

tidak perlu lagi diembunkan# tetapi B8#++ G uap ini yang harus dibuang kal&rnya

supaya )asenya berubah menjadi $air! Maka energi t&tal yang terkandung di dalam

B8#++G uap dapat dihitung %

Maka kerja turbin dapat dihitung yaitu %

Daya turbin adalah %

Kal&r yang dibuang &leh k&ndens&r %

h+ adalah entalpi uap yang masuk ke k&ndens&r J +*.#B k?:kg


24/27

h/ adalah entalpi air yang keluar dari k&ndens&r J *L*#F* k?:kg

maka kal&r yang dibuang &leh k&ndens&r adalah %

Daya k&ndens&r yang dibutuhkan untuk membuang kal&r tersebut adalah %

Kerja p&mpa dapat dihitung dengan rumus %

J ,&lume jenis air pada tekanan #* bar J #** m /:kg

p9 J tekanan air keluar p&mpa J tekanan b&iler 2pr&ses ideal tidak ada rugi-rugi

tekanan3 maka p9 J p* J F bar J F Mpa!

p/ J tekanan air masuk p&mpa J tekanan air keluar k&ndens&r# untuk pr&ses ideal

tidak ada rugi-rugi tekanan sehingga p/ J #* bar J * kPa

maka kerja p&mpa %

;ila aliran massa air yang dip&mpa * kg:s maka daya yang diperlukan &leh p&mpa

adalah%

Daya nett& siklus %

Kal&r yang masuk ke sistem 21in3 dapat dihitung %

F#8LLF!-*

F8#LLF#8LL

***./B#/* kA J ***#./B MAF8#LL


25/27

h* J entalpi uap panas lanjut keluar dari b&iler J /*/L#9 k?:kg

h9 J entalpi air keluar p&mpa yang besarnya J entalpi air masuk p&mpa C kerja p&mpa# maka h9 J *L*#F* C F#8LL J *LL#FBLL k?:kg

maka kal&r yang masuk ke sistem adalah %

Daya yang dihasilkan ;&iler % P; J +L/L#. k?:kg @ * kg:s J +L/!L. kA J +L/#L.

MA

E)isiensi term&dinamika siklus adalah %

Dari hasil perhitungan dapat dilihat hanya /B#/B G dari daya yang diberikan ke

dalam b&iler yang dapat diubah menjadi energi mekanis# sisanya hilang atau dibuang

ke alam melalui k&ndens&r dan ada sebagian ke$il yang digunakan untuk

mengerakan p&mpa!

*LL#F J+L/L#.

+L/L#.

F 8LL


26/27

A I.

PENUTUP

IQ!*! Kesimpulan

*! ;&iler merupakan bejana tertutup di mana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air pr&ses atau steam! Media yang digunakan adalah air untuk

mengalirkan panas ke suatu pr&ses karena murah!

+! 5akt&r yang mendasari pemilihan jenis b&iler adalah sebagai berikut# kapasitas

yang digunakan# k&ndisi uap yang dibutuhkan# bahan bakar yang dibutuhkan# dan

k&nstruksi yang sederhana!

/! 0ap air adalah sejenis )luida yang merupakan )ase gas dari air# bila mengalami

pemanasan sampai temperatur didih diba(ah tekanan tertentu! 0ap air tidak

ber(arna# bahkan tidak terlihat bila dalam keadaan murni kering! 0ap air dipakai

pertama sekali sebagai )luida kerja adalah &leh ?ames Aatt yang terkenal sebagai

penemu Mesin 0ap T&rak!

.! 0ntuk memenuhi baku mutu air umpan b&iler maka harus ada pengendaliaannya#

maka dilakukan peng&lahan se$ara e@ternal yang meliputi diantaranya adalah#

k&agulasi dan )l&kulasi sedimentasi )iltrasi demineralisasi s&)tening dan deaerasi!

8! ;erbagai permasalahan dapat terjadi pada b&iler yang disebabkan &leh perlakuan

air umpan b&iler yang tidak memenuhi persyaratan# untuk pemeliharaannya dapat

dilakukan dengan pr&ses $&mmisi&ning a(al &perasi pada keadaan n&rmal dan

emergen$y penga(asan dan pera(atan dan ruangan ketel!

IQ!+! Saran

*! Perlunya beberapa pertimbangan dalam pemilihan b&iler!

+! Selain diadakan peng&lahan eksternal# untuk menjaga agar b&iler tidak $epat

rusak# serta tidak terbentuk )&uling# s$aling# dan sebagainya# maka diperlukan

peng&lahan lebih lanjut peng&lahan internal!

/! Pada umumnya# diperlukan pembersihan se$ara rutin pada alat penukar panas

untuk meng&ptimalkan pr&ses perpindahan panas yang terjadi!

DA-TAR PUSTAKA

'ryandriadi#+*/!Prinsip Kerja ;&iler Ketel 0ap! http%::aryandriadi!$&m:+*/:*:prinsip-

kerja-b&iler-ketel-uap!html! diakses pada tanggal ** N&,ember +*.

'n&nim! +*/! 'ir 0mpan ;&iler! http%::phant&m-al$hemist!$&m:+*/:+:air-umpan-

b&iler!html ! diakses pada tanggal ** N&,ember +*.

Djukarna!+*.! Siklus &enkine' djukarna!(&rdpress!$&m:term&dinamika:siklus-rankine!Diakses pada ** N&,ember +*.

http://aryandriadi.com/2013/01/prinsip-kerja-boiler-ketel-uap.htmlhttp://aryandriadi.com/2013/01/prinsip-kerja-boiler-ketel-uap.htmlhttp://aryandriadi.com/2013/01/prinsip-kerja-boiler-ketel-uap.htmlhttp://aryandriadi.com/2013/01/prinsip-kerja-boiler-ketel-uap.html


27/27

0nited Nati&ns En,ir&nment Pr&gramme 20NEP3! +8! Cleaner Production ( #nergy

#fficiency )anual ( *uidelines for the integration of Cleaner Production and #nergy

#fficiency! 2distribusi steam dan penggunaanya3 (((!uneptie!&rg! Diakses pada tanggal

** N&,ember +*.!

(681509265) makalah utilitas steam

Documents