ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh PUTRI WAHYUNI INDRIATY 106097003258
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010
ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG
Skripsi Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Oleh:
PUTRI WAHYUNI INDRIATY 106097003258
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010
i
ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG
Skripsi diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains dari Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
oleh Putri Wahyuni Indriaty NIM 106097003258
Menyetujui Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Arif Tjahjono, S.T, MSi
Rachmatsyah, S. Kom, MT
NIP. 1975110720070 11015
NIP.7092136 K3
Mengetahui Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si NIP. 19590202 198203 1005
ii
PENGESAHAN SKRIPSI
Skripsi
berjudul
“ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT.
PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG” yang ditulis oleh Putri Wahyuni Indriaty dengan NIM 106097003258 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam
Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Rabu tanggal 5 Januari 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Fisika. Jakarta, 5 Januari 2011 Menyetujui Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Arif Tjahjono, S.T, Msi NIP: 1975110720070 11015
Rachmatsyah, S. Kom, MT NIP: 7092136 K3
Penguji I
Penguji II
Drs. Sutrisno, M. Si
Ambran Hartono, M. Si
NIP: 19590202 198203 1005
NIP: 19710408200212 1002 Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Ketua Program Studi Fisika
Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M. Sis
Drs. Sutrisno, M. Si
NIP: 19680117 200112 1001
NIP: 19590202 198203 1005
iii
LEMBAR PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, 10 Januari 2011
Putri Wahyuni Indriaty 106097003258
iv
ABSTRAK
Hingga saat ini Indonesia masih mengalami krisis energi. Salah satu usaha yang telah dilakukan Pemerintah adalah dengan membangun berbagai fasilitas pembangkit listrik yang baru dan mengoptimalkan pembangkit yang ada. Adapun di dalam siklus PLTU membutuhkan air demineralisasi diperoleh dari air tawar, maka peran desalination plant sangat dibutuhkan untuk menyediakan air tawar. Peran desalination plant tersebut yang menjadi latar belakang dari tugas akhir yang berjudul Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang. Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang ini dilakukan dengan mengamati proses evaporasi dan kondensasi yang berada di desalinasi tersebut. Adapun peralatan utama yang terkait dalam proses desalinasi tersebut adalah Evaporator, Main Ejector, Vent Ejector, Ejector Condenser, Centrifugal Pumps, Scale Inhibitor, dan Anti Foam. Prinsip kerja analisis efisiensi desalinasi ini adalah perhitungan berdasarkan biaya operasi desalinasi tersebut. Setelah melakukan pengamatan, maka didapatkan hasil yang berupa biaya air produk. Dimana biaya air produk tersebut diperoleh dari hasil produksi operasi desalinasi dari seluruh kemampuan total. Sehingga dapat disimpulkan bahwa Analisis Efisiensi Desalinasi ini sudah mendapatkan hasil yang dibutuhkan.
KATA KUNCI : Desalination Plant, Main Ejector, Vent Ejector
v
ABSTRACT
Until now, Indonesia is still experiencing an energy crisis. One of the efforts that have been made by the Government is to build new power generation facilities and optimize the existing plant. As in the cycle od demineralization plant needs water is obtained from fresh water, then the role of the desalination plant is needed to provide fresh water. The role of desalination plant, which became the backdrop of final project titled Desalination Plant Efficiency Analysis Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang. Desalination plant Efficiency Analysis Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang is done by observing the process of evaporation and condensation in desalination plant. The major equipment involved in process of desalination plant is the Evaporation, the Main Ejector, Vent Ejector, Ejector Condenser, Centrifugal Pumps, Scale Inhibitor, and Anti – Foam. The working principle desalination plant efficiency analysis is the calculation based on the operating costs of desalination plant. After making observations, then the results obtained in the form of cost of product water. Where the cost of the product water obtained from the production operation of the entire ability total desalination. It can be concluded that the Desalination Plant Efficiency Analysis has been to get the needed results.
KEYWORDS: Desalination Plant, Main Ejector, Vent Ejector
vi
KATA PENGANTAR Bismillahhirohmannirrohim, Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayah-Nya telah memberikan kekuatan lahir dan batin sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan menyusun laporan ini dengan tepat waktu. Tugas akhir ini dibuat dengan maksud untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program pendidikan Sarjana Strata (S-1) di Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi. Dengan judul “Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang”. Kesempurnaan adalah milik-Nya semata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan dan banyak kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan, sehingga dalam penulisan selanjutnya dapat lebih baik. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari keterlibatan dan bantuan dari banyak pihak. Untuk itu penulis mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada yang terhormat : 1. Papa, Mama, Mba Ajeng, Mbah dan Soni tercinta yang telah memberikan perhatian, semangat, motivasi, saran serta doa yang tiada kunjung henti kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
vii
2. Mas Wingga yang tersayang, yang telah memberikan kesempatan kuliah dan dukungan kepada penulis di Jurusan Fisika UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 3. Bapak Drs. Sutrisno, M. Si, selaku Ketua Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatullah, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan Tugas Akhir. 4. Bapak Arif Tjahjono, M.Si, selaku Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak membantu, membimbing dengan sabar, dan memberikan masukan motivasi, kritik serta saran kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 5. Bapak Rachmatsyah, S. Kom, MT, selaku Pembimbing lapangan serta Pembimbing Tugas Akhir yang dalam kesibukannya masih sempat meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan bimbingan dengan sabar dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Harun Pardiyansyah yang telah banyak membantu, memberikan semangat, motivasi, saran serta doa yang tiada kunjung henti kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Seluruh teman-teman Angkatan tahun 2006 khususnya Prodi Fisika yang tidak akan pernah dilupakan : Ikrimah, Hashilah, Karima, Suhandono, Agus, Bachtiar, Dani Adjie, Cindika, Iiz, Iif, Dewi, Irwansyah, Rinan, Ana, Absori, Adzkia, Agung, Rusman, Devi, dan Ida yang selalu memberikan semangat, perhatian serta doa kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
viii
8. Seluruh dosen dan staff Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu. 9. Uwa Dewi, Uwa Alfa, Teh Mira, dan Mita yang telah membantu dan memberikan perhatian, semangat, dan doa dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 10. Om Okas, Tante Lia, Jericho, dan Anggi yang selalu membantu dan memberikan motivasi, semangat serta doa kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Seluruh operator desalinasi unit 1 B PT. PJB UP Muara Karang Jakarta, khususnya Mas Luluk, Mas Hadi dan Mas Oky yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 12. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung membantu penulis dalam pelaksanaan dan penyusunan Tugas Akhir.
Semoga kepada semua pihak yang telah membantu penulis mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Tiada harapan dari penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan penulis khususnya. Ciputat, 3 Januari 2010 Penulis
Putri Wahyuni Indriaty
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN...................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ..................................................................... iv ABSTRAK ............................................................................................... v ABSTRACK ............................................................................................. vi KATA PENGANTAR .............................................................................. vii DAFTAR ISI ............................................................................................ x DAFTAR GAMBAR................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Permasalahan Penelitian ....................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 3 1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................... 3 1.5 Batasan Masalah .................................................................................. 4 1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Desalination Plant ................................................................................ 6 2.1.1 Multi Effect Distilasi (MED) ................................................. 9
x
2.1.2 Multi Stage Flash (MSF) ....................................................... 14 2.1.3 Reverse Osmosis ................................................................... 18 2.2 Termodinamika di Lingkungan Sistem Desalinasi ................................ 24 2.3 Asas Black ........................................................................................... 24 2.4 Hukum Kalor ....................................................................................... 25 2.4.1 Hukum Kalor Jenis ................................................................ 26 2.4.2 Kapasitas Kalor ..................................................................... 26 2.4.3 Kalor Uap .............................................................................. 27 2.5 Perpindahan Panas .............................................................................. 28 2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi ................................................. 28 2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi ................................................ 29 2.5.3 Perpindahan Panas Radiasi .................................................... 31 2.6 Proses Penguapan (Evaporation) ......................................................... 32 2.7 Proses Pengembunan (Condensation) .................................................. 33 2.8 Sistem Destilasi ................................................................................... 34 2.9 Siklus Carnot ...................................................................................... 36
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian .............................................................. 40 3.2 Tahapan Penelitian ............................................................................... 40 3.3 Data – data Penelitian .......................................................................... 43 3.3.1 Evaporasi............................................................................. 44 3.3.2 Main Ejector ........................................................................ 44
xi
3.3.3 Vent Ejector ........................................................................ 44 3.3.4 Ejector Condenser ............................................................... 44 3.3.5 Centrifugal Pumps ............................................................... 44 3.3.6 Scale Inhibitor ..................................................................... 45 3.3.7 Anti Foam ........................................................................... 45 3.4 Deskripsi Proses Desalination Plant .................................................... 46 3.4.1 Prinsip Operasi Desalination Plant ......................................... 47 3.4.2 Operasi saat Turndown Desalination Plant ............................. 50
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Analisis Biaya Produk.......................................................................... 51 4.2 Proses Evaporasi Multi Effect Distillation With Thermal Vapor Compression (MED – TVC) ............................... 57 4.3 Analisis Product Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) ....................................... 60
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 63 5.2 Saran.................................................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 64 LAMPIRAN ............................................................................................. 66
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Skema Desalinasi................................................................. 7
Gambar 2.2 Multi Effect Distillasi (MED) .............................................. 13 Gambar 2.3 Multi Stage Flash (MSF)...................................................... 17 Gambar 2.4
Reverse Osmosis (RO) ......................................................... 22
Gambar 2.5
Reverse Osmosis Membrane Coil ........................................ 23
Gambar 2.6
Batasan Sistem .................................................................... 36
Gambar 2.7
Diagram Siklus Carnot P - V................................................ 37
Gambar 2.8
Diagram Siklus Carnot P - h ................................................ 39
Gambar 3.1
Diagram Flow Chart Penelitian ............................................ 42
Gambar 3.2
Flow Diagram 4 Effect Reheat Seawater .............................. 47
Gambar 4.1
Steam Table ......................................................................... 55
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Manual Book .......................................................................... 66 Lampiran 2 Foto Penelitian ........................................................................ 97
xiv
BAB I PENDAHULUAN
Di Indonesia kebutuhan energi listrik meningkat setiap tahunnya, hal ini seiring dengan laju pertumbuhan ekonomi dan perkembangan yang ada. Namun tingginya kebutuhan energi listrik tersebut belum mampu dipenuhi mengingat keterbatasan daya listrik yang ada, walaupun Pemerintah melalui PT. PLN (persero) tetap berusaha secara maksimal untuk memenuhi tingginya kebutuhan energi listrik tersebut. Hingga saat ini Indonesia masih mengalami krisis energi. Hal ini ditandai dengan pemadaman secara bergilir yang masih terus terjadi. Masalah krisis listrik merupakan masalah yang sangat serius, sehingga harus segera dicarikan solusinya. Salah satu usaha yang telah dilakukan Pemerintah adalah dengan membangun berbagai fasilitas pembangkit listrik yang baru dan mengoptimalkan pembangkit yang telah ada. Untuk memenuhi kebutuhan listrik nasional saat ini diperlukan pasokan listrik sekitar 3.000 MW pertahun, hal ini sangat memerlukan investasi dan dana yang tidak sedikit. Guna menunjang kinerja Perusahaan Listrik Negara (PLN) dalam menyediakan energi listrik maka PLN membentuk dua anak perusahaan dibidang pembangkit listrik yaitu Indonesia Power dan PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB). PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) membentuk enam anak perusahaan dibidang pembangkit yaitu Unit Pembangkit (UP) Gresik, UP Muara Tawar, UP Paiton, UP Cirata, UP Brantas, dan UP Muara Karang. 1
PT. Pembangkit Jawa Bali yang ada di Muara Karang memiliki dua unit Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) terdiri dari unit IV dan unit V. Dan dua unit Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) yaitu blok 1 terdiri dari 3 PLTG dan 1 PLTU, blok 2 terdiri dari 2 PLTG dan 3 PLTU. Dalam penelitian ini hanya difokuskan di PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) Muara Karang khususnya Desalinasi pada unit 1 B.
Desalinasi unit 1 B terdapat pada Pembangkit Listrik
Tenaga Gas Uap (PLTGU) yang terdapat di blok 2. Pada PLTU memiliki peralatan utama dan peralatan tambahan. Peralatan utama meliputi bolier, turbin, generator, trafo, dan lain sebagainya. Sedangkan untuk peralatan penunjang/ tambahan berupa desalinasi, demineralisasi, dan lain – lain. Di dalam siklus PLTU membutuhkan air demineralisasi, hal ini dilakukan agar alat – alat pada siklus PLTU tidak terjadi korosi (berkarat). Sebelum memperoleh air demineralisasi terlebih dahulu yang dibutuhkan adalah air tawar. Dikarenakan sulitnya mendapatkan air tawar dan untuk menyediakan air tawar dalam jumlah besar, maka di dalam unit Pembangkit Listrik Tenaga Uap peran desalinasi sangat diperlukan untuk menyediakan air tawar sebagai bahan baku produksi listrik. Desalinasi atau Desal adalah Plant yang digunakan untuk mengolah air laut untuk dijadikan air tawar / air baku produksi. Air tawar tersebut diperoleh dengan cara evaporasi. Untuk memperoleh air tawar yang maksimal, maka diperlukan sistem kontrol yang terkondisikan agar proses evaporasi berlangsung sempurna. Adapun parameter kesempurnaan dari proses desalinasi tersebut dapat diamati dengan menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B. Peningkatan efisiensi 2
dan kesempurnaan evaporasi dalam desalinasi secara tidak langsung dapat meningkatkan jumlah air baku yang dibutuhkan PLTU. Oleh karena itu, sangat penting untuk dilakukan penelitian tentang menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang, sehingga evaporasi dan kondensasi dapat terus terjadi sempurna dan air tawar yang dihasilkan akan maksimal.
1.2 Permasalahan Penelitian Sesuai dengan latar belakang masalah yang telah dikemukakan, maka dapat dirumuskan permasalahan yang akan dibahas, yaitu bagaimana efisiensi sistem desalinasi pada unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Apakah air baku yang dihasilkan oleh desalinasi lebih murah daripada air yang di beli dari Perusahaan Air Minum (PAM).
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) UP. Muara Karang Jakarta.
1.4 Manfaat Penelitian Dengan menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang.
Diharapkan dapat mengetahui efisiensi dari hasil
produksi desalinasi atau membeli dari Perusahaan Air Minum (PAM).
3
1.5 Batasan Masalah Untuk lebih memfokuskan penelitian yang akan dilakukan, maka penelitian ini hanya dibatasi mengenai : 1.
Plant yang dijadikan objek studi adalah desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang Jakarta.
2.
Rasio yang dikontrol adalah menganalisa efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang.
3.
Asumsi tekanan, suhu dan harga adalah konstan.
4.
Biaya Investasi dan Biaya Pemeliharaan diabaikan.
5.
Perhitungan efisiensi berdasarkan biaya operasi desalinasi.
1.6 Sistematika Penulisan Pada penulisan laporan Tugas Akhir ini, dapat dibuat urutan bab serta isinya secara garis besar. Diuraikan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisi tentang pendahuluan dengan substansi : latar belakang, permasalahan, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI Teori dasar berisi landasan - landasan teori dengan substansi : pengertian desalinasi, jenis – jenis desalinasi, proses evaporasi, dan proses kondensasi.
4
BAB III METODE PENELITIAN Pada bab ini akan dijelaskan secara keseluruhan sistem kerja metode penelitian dengan substansi pengolahan data.
BAB IV PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang permasalahan dan pembahasan dengan substansi hasil pengolahan data.
BAB V PENUTUP Penutup berisi kesimpulan yang diperoleh dari penguji sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung, selain itu juga penutup memuat saran untuk mengembang lebih lanjut dari penelitian ini menjadi lebih baik.
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Desalination Plant
Desalination Plant atau desalinasi merupakan sebuah instrumen yang berfungsi untuk menghasilkan air tawar yang berasal dari air laut melalui proses evaporasi dan kondensasi. Desalination Plant terdiri atas dua bagian utama yaitu flashing stage dan brine heater. Flashing stage merupakan sebuah chamber tempat terjadinya proses evaporasi dan kondensasi. Proses evaporasi dan kondensasi ini sangat bergantung pada temperatur air laut yang berasal dari brine heater (top brine temperature). Untuk mendapatkan kualitas air yang diinginkan maka top brine temperature perlu untuk dijaga agar tetap stabil. Di dalam unit pembangkit peran Desal sangat diperlukan karena menyediakan air sebagai bahan baku produksi listrik.
6
Gambar 2.1 Skema Desalinasi
Desalinasi pada unit 1 B di PLTU PT. PJB Muara karang menggunakan jenis desalinasi Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED TVC). Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) memiliki beberapa peralatan utama, yaitu :
Evaporator
Evaporasi dapat diartikan sebagai proses penguapan daripada liquid (cairan) dengan penambahan panas. Panas dapat disuplai dengan berbagai cara, diantaranya secara alami dan penambahan steam. Evaporasi didasarkan pada proses pendidihan secara intensif, yaitu pemberian panas ke dalam cairan, pembentukan gelembung – gelembung akibat uap, pemindahan uap dari cairan,
7
dan mengkondensasikan uapnya.
Main Ejector
Pemvakuman yang terjadi pada saat vakum mencapai – 0,89 BarG di effect, bertujuan memvakum semua effect untuk mempercepat proses terjadinya air tawar.
Vent Ejector
Setelah proses filling, kemudian yang terbuka pertama kali dalam pembukaan vakum adalah vent ejector. Pemvakuman yang terjadi di heater akan terbuka pada saat mencapai – 0,58 BarG.
Ejector Condenser
Pemvakuman di condenser yang berada di effect ke empat akan membuka pada saat mencapai – 0,55 BarG, agar memaksimalkan air laut yang terkondensasi menjadi air tawar di effect ke empat.
8
Centrifugal Pumps
Suatu pompa rotodynamic yang menggunakan berputar impeller untuk meningkatkan dan laju alir tekanan dari suatu fluida. Pompa sentrifugal adalah jenis yang paling umum digunakan pompa untuk memindahkan cairan melalui sistem perpipaan.
Scale Inhibitor / Anti Scaling
Suatu larutan kimia yang akan diinjeksikan ke air laut agar tidak terjadi korosi (kerak).
Anti Foam
Suatu bahan kimia yang akan diinjeksikan ke air laut agar menghilangkan busa – busa yang terdapat di dalam kandungan air laut.
2.1.1 Multi Effect Distilasi (MED) Multi Effect Distilasi (MED) adalah penyulingan proses yang sering digunakan untuk air laut desalinasi. Ini terdiri dari beberapa tahapan atau ”effect”. Dalam setiap tahap air umpan (feed water) dipanaskan oleh uap di tabung.
9
Sebagian air menguap, dan uap ini mengalir ke dalam tabung tahap berikutnya, pemanasan dan penguapan air lebih banyak. Setiap tahap dasarnya menggunakan kembali energi dari tahap sebelumnya. Tabung dapat tenggelam dalam air umpan (feed water) disemprotkan di atas bank tabung horizontal, dan kemudian menetes dari tabung ke tabung sampai dikumpulkan di bawah panggung (stage). Multi Effect Distilasi dapat dilihat sebagai urutan ruang tertutup dipisahkan oleh dinding tabung, dengan sumber panas di satu ujung dan heat sink di ujung yang lain. Setiap ruang terdiri dari dua subspaces berkomunikasi, bagian luar tabung n stage dan bagian dalam tabung dalam tahap n + 1. Setiap ruang memiliki suhu yang lebih rendah dan tekanan daripada ruang sebelumnya., dan dinding tabung memiliki suhu penengah antara suhu dari cairan disetiap sisi. Tekanan dalam ruang tidak dapat berada dalam ekuilibrium dengan temperatur dinding kedua subspaces. Ini memiliki tekanan menengah. Kemudian tekanan terlalu rendah atau suhu terlalu tinggi dalam subspace pertama., dan air menguap. Dalam subspace kedua, tekanan yang terlalu tinggi atau suhu terlalu rendah, dan uap kondenser. Hal ini membawa energi penguapan dari subspace pertama lebih hangat ke dingin subspace kedua. Pada subspace kedua energi mengalir dengan konduksi melalui dinding tabung ke ruang dingin berikutnya. 10
Makin tipis logam dalam tabung dan lapisan tipis cairan di kedua sisi dinding tabung, lebih efisien adalah transportasi energi dari ruang ke ruang. Memperkenalkan tahap lebih antara sumber panas dan tenggelam mengurangi perbedaan suhu antara ruang dan sangat mengurangi transportasi permukaan panas per unit tabung. Energi yang diberikan digunakan kembali untuk menguapkan air lebih banyak, tetapi proses tersebut membutuhkan waktu lebih lama. Jumlah air suling per tahap berbanding lurus dengan jumlah transportasi energi. Jika transportasi diperlambat, dapat meningkatkan luas permukaan per tahap, yaitu jumlah dan panjang tabung, dengan mengorbankan biaya instalasi meningkat. Air
garam
dikumpulkan
dibagian
bawah
setiap
tahap
bisa
disemprotkan pada tabung di tahap berikutnya, karena air ini memiliki suhu yang sesuai dan tekanan didekat atau sedikit diatas suhu operasi dan tekanan pada tahap berikutnya. Beberapa air ini akan menguap menjadi uap seperti yang dilepaskan ke tahap berikutnya pada tekanan rendah daripada tahap asalnya. Tahapan pertama dan terakhir perlu eksternal pemanasan dan pendinginan masing – masing. Jumlah panas yang dikeluarkan dari tahap terakhir harus hampir sama dengan jumlah panas yang disuplai ke tahap pertama. Untuk 11
desalinasi air laut, bahkan tahap pertama dan paling hangat biasanya dioperasikan pada suhu dibawah 70 oC, untuk menghindari pembentukan skala. Tahapan tekanan terendah diperlukan luas permukaan yang relatif lebih untuk mencapai transportasi energi yang sama di dinding tabung. Biaya pemasangan luas permukaan ini membatasi kegunaan menggunakan tekanan yang sangat rendah dan suhu pada tahap selanjutnya. Gas terlarut dalam air umpan (feed water) dapat berkontribusi untuk mengurangi perbedaan tekanan jika diizinkan untuk terakumulasi dalam tahap. Ekstenal air umpan (feed water) harus diberikan untuk tahap pertama. Tabung dari tahap pertama dipanaskan menggunakan sumber eksternal dari uap atau sumber lain meskipun panas. Kondensat (air tawar) dari semua tabung dari semua tahap harus dipompa keluar dari tekanan masing – masing tahap terhadap tekanan ambien. Air garam dikumpulkan dibagian bawah tahap terakhir harus dipompa keluar karena memiliki tekanan jauh lebih rendah dari tekanan ambien (ambient presure).
12
Gambar 2.2 Multi Effect Distillasi Berikut ini skema dari MED desalinasi efek ganda. Tahap pertama adalah dibagian atas. Daerah pink adalah uap, daerah biru ringan adalah air umpan (feed water) cair. Pirus kuat adalah kondensat. Hal ini tidak menunjukkan bagaimana air umpan (feed water) masuk tahap – tahap lain daripada yang pertama. F – Air umpan masuk (feed water in) S – Pemanasan uap masuk (heating steam in) C – Pemanasan uap keluar (heating steam out) W – Air kondensat keluar (fresh water condensat out) R – Keluar air garam (brine out) 13
O – Pendingin masuk (coolant in) P – Pendingin keluar (coolant out) VC - Pendingin terakhir stage (VC is the last-stage cooler) 2.1.2 Multi Stage Flash (MSF) Multi Stage Flash (MSF) memiliki serangkaian ruang yang disebut tahap (stage), masing – masing berisi penukar panas dan kondensat kolektor. Urutan ini memiliki akhir dingin dan panas, sementara akhir tahap – tahap peralihan memiliki suhu menengah. Tahapan memiliki tekanan sesuai dengan titik didih air pada suhu panggung (stage). Setelah berakhirnya panas ada wadah yang disebut air garam pemanas. Ketika plant yang beroperasi di tunak (in steady state), air umpan (feed water) pada suhu dingin arus masuk, atau dipompa melalui penukar panas pada stage dan warm up. Ketika mencapai pemanas air garam sudah memiliki hampir suhu maksimum. Dalam pemanas, sejumlah panas tambahan ditambahkan. Setelah pemanas, air mengalir melalui katup kembali ke tahap yang pernah menurunkan tekanan dan temperatur. Seperti mengalir kembali melalui tahap air sekarang disebut air garam, untuk membedakannya dari air inlet. Dalam setiap tahap, seperti air garam masuk, temperatur diatas titik didih pada tekanan dari 14
stage, dan sebagian kecil dari air asin mendidih air untuk uap sehingga mengurangi suhu sampai kesetimbangan tercapai. Uap panas yang dihasilkan adalah sedikit daripada air umpan (feed water) dalam penukar panas. Uap dingin dan kondenser terhadap tabung penukar panas, sehingga pemanasan air (feed water) seperti yang dijelaskan sebelumnya. Penguapan total disemua tahapan sampai dengan approx. 12% air mengalir melalui sistem, tergantung pada kisaran temperatur yang digunakan. Dangan meningkatnya suhu ada kesulitan tumbuh pembentukan skala dan korosi 120oC tampaknya maksimal, meskipun skala menghindari mungkin memerlukan suhu dibawah 70 oC. Air umpan (feed water) membawa menghilangkan panas laten dari uap terkondensasi, menjaga suhu rendah stage. Tekanan dalam ruang tetap konstan sebagai jumlah yang sama dari uap terbentuk. Ketika air garam hangat baru memasuki stage dan uap akan dihapus karena mengembun pada tabung penukar panas. Kesetimbangan ini stabil, karena jika pada beberapa bentuk uap titik lebih meningkatkan tekanan dan yang mengurangi penguapan dan kondensasi meningkat.
15
Pada tahap final air garam dan kondensat mempunyai suhu dekat suhu masuk. Kemudian air garam dan kondensat yang dipompa keluar dari tekanan rendah di stage untuk tekanan ambien (ambient pressure). Air garam dan kondensat masih membawa sejumlah kecil panas yang hilang dari sistem ketika mereka dibuang. Panas yang ditambahkan dalam pemanas membuat terjadinya kerugian ini. Panas ditambahkan dalam pemanas air garam biasanya datang dalam bentuk uap panas dari proses industri co terletak dengan desalinasi. Uap diperbolehkan untuk menyingkat terhadap tabung yang membawa air garam (mirip dengan stage). Energi yang membuat penguapan memungkinkan semua hadir dalam air garam saat meninggalkan pemanas. Alasan untuk membiarkan penguapan terjadi dalam beberapa tahapan bukan satu tahap pada tekanan dan suhu terendah, adalah bahwa dalam satu stage, feed water hanya akan hangat untuk suhu penengah antara suhu masuk dan pemanas. Sementara banyak uap tidak akan mengembun dan stage tidak akan mempertahankan tekanan dan suhu terendah. Karena air garam dingin memasuki proses counter flows dengan air limbah garam (air
16
suling). Relatif energi panas sedikit dikeluarkan. Sebagian besar panas yang diambil oleh air garam dingin yang mengalir ke pemanas dan energi didaur ulang. Selain itu,
Penyulingan
MSF, khususnya yang besar, seringkali
dipasangkan dengan Pembangkit Listrik di cogeneration konfigurasi. Limbah panas dari pembangkit listrik digunakan untuk memanaskan air laut, memberikan pendinginan untuk pembangkit listrik pada saat yang sama. Hal ini mengurangi energi yang dibutuhkan oleh satu setengah sampai dua pertiga, yang secara drastis mengubah ekonomi MSF. Reverse osmosis, penyulingan yang merupakan pesaing utama MSF, membutuhkan pretreatment lebih dari air laut dan pemeliharaan yang lebih, serta energi dalam bentuk kerja (listrik, tenaga mesin) sebagai lawan – kelas limbah panas rendah lebih murah.
Gambar 2.3 Multi Stage Flash Desalinasi
17
Skema dari Multi Stage Flash Desalinator : A – Uap Masuk (Steam in) B – Air Laut Masuk (Seawater in) C – Air Keluar (Portable water out) D – Limbah Keluar (Waste out) E – Uap Keluar (Steam out) F – Pertukaran Panas (Heat exchange) G – Koleksi Kondensasi (Condensation collection) H – Brine heater 2.1.3 Reverse Osmosis Reverse Osmosis ( Osmosis Terbalik ) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah filtrasi metode yang menghilangkan banyak jenis besar molekul dan ion dari solusi dengan memberi tekanan solusi ketika di salah satu sisi selektif membrane. Hasilnya adalah bahwa zat terlarut dipertahankan pada sisi bertekanan membrane dan murni pelarut diperbolehkan untuk lolos ke sisi lain. Untuk menjadi "selektif," membran ini tidak harus memungkinkan molekul besar atau ion melalui pori-pori (lubang), tetapi harus
18
memungkinkan komponen yang lebih kecil dari solusi (seperti pelarut) untuk lulus bebas. Reverse osmosis yang paling umum dikenal untuk penggunaannya di minum pemurnian air dari air laut , mengeluarkan garam dan zat lain dari molekul air. Ini adalah kebalikan dan normal proses osmosis, dimana secara alamiah bergerak pelarut dari daerah konsentrasi terlarut rendah, melalui membrane ke area konsentrasi zat terlarut tinggi. Pergerakan pelarut murni untuk menyamakan konsentrasi solute pada setiap sisi membrane yang menghasilkan tekanan dan ini adalah “tekanan osmotik”. Menerapkan tekanan eksternal untuk membalik aliran alami dari pelarut murni disebut reverse osmosis. Proses ini mirip dengan filtrasi membrane. Namun, ada perbedaan utama antara reverse osmosis dan filtrasi. Mekanisme penghapusan dominan dalam filtrasi membrane adalah berusaha, atau pengecualian ukuran. Sehingga proses yang secara teoritis dapat mencapai pengecualian sempurna partikel terlepas dari parameter operasional seperti tekanan umpan (influent pressure) dan konsentrasi. Reverse osmosis, bagaimanapun melibatkan suatu mekanisme difusi sehingga efisiensi pemisah tergantung pada konsentrasi zat terlarut, tekanan dan kadar air fluks (water flux rate). 19
Secara formal, reverse osmosis adalah proses memaksa pelarut dari daerah konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membrane semipermeabel ke daerah konsentrasi terlarut rendah dengan menerapkan tekanan yang melebihi tekanan osmotik. Membrane yang digunakan untuk reverse osmosis memliki lapisan penghalang padat dalam matriks polimer mana yang paling terjadi pemisahan. Dalam kebanyakan kasus, membran ini dirancang untuk memungkin air hanya untuk lulus melalui lapisan padat, sementara mencegah bagian zat terlarut (seperti ion garam). Proses ini mensyaratkan suatu tekanan tinggi diberikan pada sisi membrane konsentrasi tinggi, biasanya 2 – 17 bar (30 – 250 psi) untuk air tawar dan payau air tawar, dan 40 – 70 bar (600 – 1000 psi) untuk air laut, yang memiliki sekitar 24 bar (350 psi) tekanan osmotik alam yang harus diatasi. Proses ini dikenal untuk digunakan dalam desalinasi (menghilangkan garam dari air laut untuk mendapatkan air tawar). Tetapi sejak awal 1970-an itu juga telah digunakan untuk memurnikan air segar untuk kesehatan, industri dan domestik aplikasi medis. Osmosis bergerak menggambarkan bagaimana pelarut antara dua larutan yang dipisahkan oleh sebuah membrane semipermeabel untuk mengurangi 20
perbedaan konsetrasi diantara solusi. Ketika dua solusi dengan konsentrasi yang berbeda dari zat terlarut dicampur, jumlah zat terlarut dalam dua solusi akan sama – sama disalurkan dalam jumlah pelarut dari dua solusi. Daripada pencampuran dua solusi bersama – sama, mereka dapat dimasukkan ke dalam dua kompartemen dimana mereka terpisah satu sama lain dengan sebuah membrane semipermeabel. Membrane semipermeabel tidak memungkinkan zat terlarut untuk berpindah dari satu kompartemen ke yang lain, namun memungkinkan pelarut untuk bergerak. Karena kesetimbangan tidak bisa dicapai oleh pergerakan zat terlarut dari kompartemen dengan konsentrasi zat terlarut tinggi untuk yang satu dengan konsentrasi zat terlarut rendah, itu bukan dicapai oleh pergerakan pelarut dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah – daerah konsentrasi zat terlarut tinggi. Ketika pelarut bergerak jauh dari daerah konsentrasi rendah, hal ini menyebabkan daerah – daerah untuk menjadi lebih terkonsentrasi. Disisi lain, ketika pelarut bergerak ke daerah – daerah konsentrasi tinggi, konsentrasi zat terlarut akan berkurang. Proses ini disebut osmosis. Kecenderungan untuk pelarut dapat mengalir melalui membrane dapat dinyatakan sebagai “tekanan osmotik”, karena analog mengalir disebabkan oleh perbedaan tekanan. Osmosis adalah contoh dari difusi. 21
Dalam reverse osmosis, dalam sebuah set up yang sama seperti yang di osmosis, tekanan diterapkan ke dalam ruangan dengan konsentrasi tinggi. Dalam hal ini, ada dua gaya yang mempengaruhi gerakan air : tekanan disebabkan oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut antara dua kompartemen (tekanan osmotik) dan tekanan eksternal diterapkan.
Gambar 2.4 Reverse Osmosis Berikut ini skema sistem reverse osmosis desalinasi yang menggunakan penukar tekanan : 1. Masukan air laut (sea water inflow) 2. Aliran air segar (fresh water flow) 40% 22
3. Arus konsentrat (concentrate flow) 60% 4. Air laut mengalir (sea water flow) 60% 5. Konsentrat (drain) A. Tekanan pompa aliran tinggi (high pressure pump flow) 40% B. Pompa sirkulasi (circulation pump) C. Osmosis unit dengan membran (osmosis unit with membrane) D. Penukar tekanan (Pressure exchanger)
Gambar 2.5 Reverse osmosis membrane coil 23
2.2 Termodinamika di Lingkungan Sistem Desalinasi
Termodinamika adalah ilmu yang membahas hubungan (pertukaran) antara panas dengan kerja. Dalam termodinamika banyak membahas tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan.
2.3 Asas Black Asas Black terjadi apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur berada dalam sistem yang tertutup, maka energi akan berpindah seluruhnya dari benda yang memiliki suhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Maka ketika mencapai suhu yang sama, energi yang diterima oleh benda yang memiliki suhu yang lebih rendah sama dengan energi yang dilepaskan oleh benda yang memiliki suhu yang lebih tinggi. Karena energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu sama dengan kalor, maka bisa dikatakan bahwa dalam sistem tertutup, kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima. Sebaliknya apabila benda yang disatukan atau bercampur tidak
24
berada dalam sistem tertutup, maka tidak semua energi dari benda bersuhu tinggi berpindah menuju benda yang bersuhu rendah. Secara matematis dapat dirumuskan : Qlepas
=
(M1 x C1) (T1-Ta) =
Qterima (M2 x C2) (Ta-T2)
Keterangan : M1
= Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
C1
= Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
Ta
= Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
T1
= Temperatur akhir pencampuran kedua benda.
M2
= Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
C2
= Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
T2
= Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
2.4 Hukum Kalor Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun 25
dilepaskan oleh suatu benda. 2.4.1 Hukum Kalor Jenis
Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 oC.
Q = m x c x Δt
Q = m x c x (t2 – t1)
Dengan ketentuan :
Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
M = Massa zat (Gram, Kilogram)
C = Kalor jenis (Joule/kilogramoc, Kalori/gramoc)
Δt = Perubahan suhu (oc)
2.4.2 Kapasitas Kalor Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda untuk menaikkan suhunya 1 oc. Q = H x Δt
26
H=
m x c x ∆t ∆t
H=mxc Dengan syarat : Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori) M = Massa zat (Gram, Kilogram) C = Kalor jenis (Joule/kilogramoc, Kalori/gramoc) Δt = Perubahan suhu (oc) H = kapasitas kalor (Joule/oc) 2.4.3 Kalor Uap Kalor uap adalah proses penguapan yang terjasi karena perubahan wujud dari bentuk cait menjadi gas. Untuk mengubah wujud suatu zat tentunya juga memerlukan kalor yang berbeda – beda antara zat yang satu dengan yang lainnya tergantung pada jenis zat tersebut. Untuk menguapkan 1 kg zat cair menjadi uap atau gas pada titik didihnya disebut dengan kalor uap (U). Dari perngertian diatas dapat dirumuskan sebagai berikut : Q=mxU Dengan ketentuan : Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori) 27
M = Massa zat (Gram, Kilogram) U = Kalor uap zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram) 2.5 Perpindahan panas Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang mempelajari perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua medium misalnya: sesama medium padat atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah tersebut dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan berpindah dari medium yang bertemperatur lebih tinggi ke medium dengan temperatur yang lebih rendah. Perpindahan ini berlangsung terus sampai terjadi kesetimbangan temperatur diantara kedua medium tersebut atau tidak terjadi perbedaan temperatur diantara kedua medium. Perpindahan panas dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yaitu perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi. 2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi Proses perpindahan panas secara konduksi adalah suatu proses perpindahan energi panas dimana energi panas tersebut mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah dalam suatu medium padat atau fluida yang diam. 28
q = −k A Dimana :
dT dx
q k = laju perpindahan panas konduksi (Watt) k = konduktivitas termal bahan (W/m. K) 2
A = luas penampang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m )
dT = gradien suhu (perubahan temperatur terhadap arah x) (K/m). dx Tanda negatif (-) diselipkan dalam hukum Fourier yang menyatakan bahwa panas berpindah dari media bertemperatur tinggi ke media yang bertemperatur lebih rendah. 2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari permukaan media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir (begerak) atau sebaliknya, dimana diantara keduanya terdapat perbedaan temperatur. Besarnya konveksi tergantung pada : a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A). b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (T). c. koefisien konveksi (h), yang tergantung pada : # Viscositas fluida 29
# Kecepatan fluida # Perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida # Kapasitas panas fluida # Rapat massa fluida # Bentuk permukaan kontak Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan (Newton’s Law of Cooling) yang dirumuskan sebagai berikut: JikaTs>T∞: qKonv
= h. A (Ts – T∞)
Dimana: q Konv = Laju perpindahan panas konveksi (Watt) 2
h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m .K) 2
A = Luas permukaan perpindahan panas (m ) Ts = Temperatur permukaan (K) T∞= Temperatur fluida (K)
30
2.5.3 Perpindahan Panas Radiasi Proses perpindahan panas secara radiasi (pancaran) adalah suatu proses perpindahan energi panas yang terjadi dari benda yang bertemperatur tinggi menuju benda dengan temperatur yang lebih rendah tanpa melalui suatu medium perantara, misalkan benda-benda tersebut terpisah dalam ruang atau bahkan bila terdapat suatu ruang hampa udara diantaranya. Untuk dapat melakukan penghitungan laju perpindahan energi panas secara radiasi dipergunakan persamaan laju perpindahan panas radiasi sebagai berikut :
q
ε·σ·A·
Dimana : q rad = laju perpindahan panas secara radiasi (Watt) ε = emisivitas permukaan benda -8
2
4
σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 . 10 W/m . K ) 2
A = luas bidang permukaan perpindahan panas radiasi (m ) Ts = temperatur permukaan benda (K) Tsur = temperatur surrounding (K)
31
2.6 Proses Penguapan (Evaporation) Secara umum penguapan berarti berubahnya fase zat dari zat cair menjadi uap. Penguapan juga berarti perpindahan massa zat cair ke atas dengan adanya gradien temperatur antara permukaan zat cair dengan udara diatasnya. Hal ini merupakan peristiwa konveksi alami. Konveksi alami terjadi akibat adanya efek gaya apung yang bekerja pada fluida. Efek gaya apung merupakan mekanisme yang terjadi karena adanya gradient massa jenis. Massa jenis akan menurun jika temperatur fluida meningkat, begitu juga sebaliknya temperatur meningkat maka masssa jenis fluida akan menurun. Fluida yang ringan (memiliki massa jenis yang rendah) akan menempati posisi yang lebih diatas. Sehingga jika terus menerus diberi panas maka tempera tur fluida akan terus meningkat dan massa jenisnya akan terus menurun dan terjadilah penguapan.
q
∙ ∆
Dimana:
qevap = Laju energi pada saat penguapan mv = Massa yang berubah menjadi uap (kg) hfg = Kalor laten penguapan (J/kg) Δt = Selang waktu (s) 32
2.7 Proses Pengembunan (Condensation) Peristiwa pengembunan terjadi seperti pada penguapan yaitu berubahnya fase suatu zat, hanya dalam hal ini perubahan itu terjadi dari fase uap menjadi fase cair, kebalikan dari peristiwa penguapan. Perpindahan kalor pengembuan dipengaruhi oleh besarnya laju konsentrasi massa uap air yang berubah menjadi air (massa yang terkondensasi). Pengembunan juga terjadi akibat dari uap jenuh yang bersentuhan dengan permukaan yang dingin (suhu permukaan suatu plat lebih rendah dari suhu jenuh uap) akan terjadi kondensasi pada permukaan plat, hal ini berarti uap jenuh tersebut melepaskan kalor latennya, dan karena pengaruh gravitasi kondensat akan mengalir kebawah. Berikut ini adalah persamaan umum untuk menentukan laju energi pada saat pengembunan :
Dimana:
qc = Laju energi pada saat pengembunan mc = Massa yang terkondensasi (kg) hfg = Kalor laten peembunan (J/kg) Δt = Selang waktu (s) 33
Harga sifat-sifat air seperti kalor laten penguapan dan kalor laten pengembunan, dicari pada temperatur film (Tf). Rumus temperatur film untuk proses pengembunan adalah sebagai berikut: 2.8 Sistem Destilasi Destilasi adalah suatu cara pemisahan larutan dengan menggunakan panas sebagai pemisah. Jikalarutan yang terdiri daru dua buah komponenen yang cukup mudah menguap, maka fase uap yang terbentuk akan mengandung komponen yang lebih menguap dalam jumlah yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan fase cair. Adapun faktor
- faktor yang mempengaruhi destilasi adalah sebagai
berikut : a. Laju detilasi Laju destilasi merupakan massa yang dihasilkan dari proses destilasi per satuan waktu. Massa yang dihasilkan dari proses ini adalah massa dari air yang terkondensasi.
.
Dimana : m = Laju Destilasi (kg / s) mc = Massa air yang terkondensasi (kg) Δt = Selang Waktu (s) 34
b. Efisiensi produk Efisiensi produk adalah rasio antara massa produk yang dihasilkan / digunakan dengan masa produk yang diberikan ke sistem. %
Dimana :
ηp
= Efisiensi produk (%)
m = Massa air kondensat (kg) min = Massa air yang masuk ke sistem (kg) c. Efisiensi Sistem Destilasi Efisiensi alat destilasi air merupakan perbandingan dari energi berguna dengan energi panas yang diberikan oleh briket ke sistem selama proses pembakaran (qin). Energi berguna merupakan energi panas yang digunakan dalam proses penguapan (q evap) dan energi panas yang digunakan saat pengembunan (q c). Sehingga dalam perhitungan efisiensi alat destilasi air akan terdapat dua efisiensi yaitu efisiensi untuk sistem air (ηair) dan efisiensi untuk sistem uap (ηuap). Berikut ini merupakan gambar batasan sistem untuk alat destilasi air.
35
Gambar 2.6 Batasan sistem
Dimana : ηtot = Efisiensi alat destilasi air qc = Laju energi kondensasi (W ) qin = Laju energi masuk (W) 2.9 Siklus Carnot Mesin carnot merupakan mesin kalor yang dapat mengubah energi (kalor) menjadi bentuk lainnya (usaha mekanik). Disamping mesin carnot, terdapat pula mesin – mesin lain yang digolongkan dalam mesin kalor seperti mesin uap, mesin
36
diesel dan bensin, mesin jet dan reaktor atom. Pada prinsipnya cara kerja mesin kalor ada tiga proses penting yaitu : 1.
Proses penyerapan kalor dari sumber panas yang sering disebut sebagai reservoir (tandon) panas.
2.
Usaha yang dikeluarkan oleh mesin.
3.
Proses pembuangan kalor pada temoat yang bersuhu rendah, tempat ini sering disebut reservoir (tandon) dingin. Mesin carnot bekerja berdasarkan suatu siklus yang disebut siklus carnot.
Siklus ini terjadi pada sebuah silinder berisi gas yang dinding – dindingnya terisolasi secara thermal (panas tidak dapt menembus dinding silinder). Bahan atau zat yang dilibatkan dalam mesin kalor berdasarkan siklus carnot adalah suatu gas ideal. Proses termodinamika yang terlibat dalam siklus carnot terdiri dari dua proses isothermal dan dua proses adiabatik. Proses ini dapat dilihat pada grafik.
Gambar 2.7 Diagram Siklus Carnot P – V 37
Proses Isothermal (AB) Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir panas bersuhu T1 melalui dasar silinder. Kemudian beban sedikit demi sedikit dikurangi sehingga piston (penghisap) terangkat dan gas akan memuai (berekspansi) secara isothermal pada suhu T1. Selama proses ini gas menyerap kalor sejumlah Q1 dan melakukan usaha (WAB) dengan menaikkan piston keatas. Proses Adiabatik (BC) Pada proses ini, dasar silinder yang semula dikontakkan pada reservoir panas, sekarang diberi dinding yang terisolasi terhadap lingkunagan. Sedikit demi sedikit beban dikurangi dan membiarkan gas memuai (mengembang = berekspansi) secara adiabatik. Selama proses ini suhu gas turun T1 dan gas melakukan usaha sebanyak WBC yang ditunjukkan dengan naiknya piston. Proses Isothermal (CD) Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir dingin bersuhu T2 melalui dasar silinder. Kemudian beban ditambahkan seikit demi sedikit sehingga piston turun dan membiarkan gas termampatkan (terkompres) secara isothermal pada suhu T2. Selama proses ini gas akan membuang kalor sebanyak Q2 dan menerima usaha (berarti usaha negatif) dari luar sebesar WCD 38
Proses Adiabatik (DA) Pada proses ini, dasar silinder kembali di isolasikan terhadap lingkungan. Sedikit demi sedikit, beban ditambahkan dan biarkan gas termampatkan secara adiabatic. Selama proses ini suhu gas naik dari T2 menjadi T1 dan gas menerima usaha dari luar sebanyak W DA yang ditunjukkan dengan turunnya piston.
Gambar 2.8 Diagram Siklus Carnot P – h
39
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di PT. Pembangkit Jawa Bali Desalinasi Unit 1 B Muara Karang, Jakarta Utara. Adapun tempat penelitian dilaksanakan di Ruang Control Room Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang dan untuk pengolahan data dilaksanakan di Laboratorium Terpadu Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Sedangkan waktu penelitian dilakukan selama 2 bulan. Penelitian dimulai dari tanggal 2 Oktober sampai dengan tanggal 20 Desember 2010. 3.4 Tahapan Penelitian Adapun langkah – langkah dalam penelitian berawal dari studi literature yang meliputi pembelajaran proses Desalinasi unit 1 B yang ada pada PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang serta survey lapangan untuk proses melakukan pengamatan serta pengambilan data. Kemudian tahap selanjutnya mengetahui komponen – komponen utama, cara kerjanya serta fungsinya yang terdapat di desalinasi. Setelah diperoleh hasil dari pengamatan tersebut kemudian 40
dilakukanlah analisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang Jakarta. Setelah diperoleh hasil dari analisis efisiensi desalinasi, maka ditarik suatu kesimpulan. Dalam melakukan suatu penelitian, diperlukan sebuah pembuatan flow chart sebagai awal dari penelitian. Dengan flow chart mempermudah pemahaman bagaimana cara kerja dari suatu penelitian. Pada diagram di bawah ini memperlihatkan flow chart proses penelitian.
41
Studi Literature
Studi Lapangan
Peralatan Utama Desalination Plant
Proses Evaporasi
Proses Kondensasi
Analisa Hasil Efisiensi Desalination Plant
Pembahasan
kesimpulan
Gambar 3.1 Diagram Flow Chart Penelitian 42
3.3 Data – data penelitian Secara umum tahap menganalisa yang akan dilakukan pertama – tama adalah dengan studi literature yang meliputi pembelajaran desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) Muara Karang. Kemudian dilakukanlah suatu pengamatan dan pengambilan data yang mengharuskan untuk terjun ke lapangan. Data tersebut berupa daily repot (laporan harian), observasi, serta wawancara kepada operator desalinasi tersebut. Observasi yang dilakukan adalah dengan mengamati cara kerja serta fungsi dari peralatan utama yang terdapat di desalinasi tersebut. Setelah mengetahui cara kerja serta fungsi dari masing – masing peralatan utama tersebut, maka dapat dilihat seberapa besar peran dari peralatan utama untuk desalinasi. Untuk mengetahui efisiensi dari desalinasi, tidak hanya dilihat dari peralatan utama saja, tetapi dari proses berlangsungnya desalinasi itu. Proses desalinasi yang berlangsung terdiri dari proses evaporasi dan proses kondensasi. Kedua proses tersebut dapat mempengaruhi proses desalinasi. Setelah mengamati kedua proses tersebut, selanjutnya yang dilakukan adalah dengan mengetahui berapa banyak produk yang dihasilkan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui efisiensi dari desalinasi tersebut 43
Adapun fungsi – fungsi dari peralatan utama desalinasi sebagai berikut : 3.3.1 Evaporasi Evaporasi berfungsi untuk melakukan proses penguapan dengan menurunkan titik didih air pada kondisi vakum. 3.3.2 Main Ejector Main ejector berfungsi untuk menjaga kestabilan vakum pada saat desalinasi beroperasi berada di effect ke empat. 3.3.3 Vent Ejector Vent ejector berfungsi untuk melakukan pengvakuman sebelum desalinasi beroperasi atau sebelum start. 3.3.4 Ejector Condenser Ejector condenser berfungsi untuk melakukan pengvakuman bersama – sama vent ejector sebelum desalinasi beroperasi. 3.3.5 Centrifugal Pumps Centrifugal pumps yang menjadi peralatan utama desalination plant terdiri dari tiga macam, yaitu :
44
a.
Brine Blowdown Pump
Berfungsi untuk memompa air laut yang tidak dapat terkondensasikan kemudian akan dibuang ke laut lepas. b. Product Water Pump
Berfungsi untuk memompa air produk ke make up water tank. c.
Desalination Seawater Feed Pump
Berfungsi untuk meangambil air laut untuk di proses ke dalam desalination plant. 3.3.6
Scale Inhibitor unit / Anti Scaling
Berfungsi untuk mencegah terbentuknya pembentukan kerak pada permukaan pipa evaporator di dalam effect. 3.3.7
Anti Foam unit
Berfungsi untuk menghilangkan busa atau memperkecil busa yang terdapat di air laut.
45
3.4 Deskripsi Proses Desalination Plant Desalinasi tipe reheat seawater terdiri dari multi-effect evaporator, condenser, main ejector, vent ejector, desalination seawater feed pump, brine blowdown pump, product pump, dan scale inhibitor/ anti foam injection system. Main ejector merupakan ejektor sederhana, di mana uap LP dialirkan ke dalam jet nozzle. Campuran steam/vapor dikirimkan oleh ejector pada tekanan menengah (intermediate pressure), vapor tekanan rendah terkompresi secara efektif dengan demikian temperaturnya pun akan naik. Proses tersebut disebut proses Thermal Vapor Compression. Kombinasi multi-effect dan proses kompresi-uap (thermal compression process) dibuat untuk mendapatkan efisiensi desalinasi yang tinggi dengan efek samping yang seminimal mungkin. Sistem 4-Effect dan main ejector tunggal dapat diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
46
Gambar 3.2 Flow Diagram 4 Effect Reheat Seawater Desalination Plant 3.4.1 Prinsip Operasi Desalination Plant Pada multi-effect evaporator, air laut dispraikan dari atas tube bundle setiap effect-nya dan turun sehingga membentuk lapisan tipis (thin film) diluar pipa sepanjang susunan pipa-pipa HE (Heat Exchanger Tube). Untuk flow steam (aliran uap) diperoleh dari auxiliary boiler atau HRSG. Kemudian uap mengalir di dalam pipa di mana uap tersebut akan mengalami kondensasi menjadi air distilat. Seiring dengan terkondensasinya uap di dalam pipa (tube), uap tersebut akan memanaskan lapisan tipis air laut dan menyebabkan lapisan tersebut akan menguap, sehingga dapat menjadi suplai uap baru yang akan masuk ke dalam effect selanjutnya. Setiap effect yang berada pada multi effect evaporator bekerja pada temperatur yang lebih rendah dari effect sebelumnya. Proses kondensasi/
47
penguapan terjadi karena proses tersebut berulang dari effect yang terpanas ke effect terdingin. Ketika dua proses digabungkan di dalam Reheat Desalination Plant, main ejector membawa vapor di dalam effect terakhir, menekannya sehingga temperaturnya naik dan memasukkannya ke dalam effect pertama. Banyaknya effect dipilih bergantung pada kapasitas dan efisiensi termalnya. Pada sistem ini, heat input diperoleh dari proses yang terjadi melalui uap yang disuplai ke dalam nozzlenya main ejector, dan kebanyakan heat input akan dibuang melalui air pendingin, kemudian akan dikembalikan ke laut. Pada plant 4-effect ini, hanya vapor dari effect terakhir saja yang akan dikompres ulang dan sisanya mengalir ke heat rejection condenser. Aliran distillate dan brine mengalir secara alamiah dari effect satu ke effect yang lainnya tanpa perlu dipompa. Kemudian panas sensibel (sensible heat)-nya dikembalikan ke dalam proses melalui pencampuran langsung dengan cairan panas (hot liquid) yang masuk ke dalam effect berikutnya. Akhirnya, distillate dan brine akan ditarik dari evaporator/ R2 condenser dengan pompa. Sedangkan vent ejector akan membuat vacuum up, mempertahankannya, dan membuang non-condensable gas air laut dari ruangan effect ke lingkungan. 48
Dengan membatasi temperatur maksimum brine pada nilai rendahnya, maka pembentukan kerak pada pipa Heat Exchanger secara efektif dapat terjaga. Sedangkan proses pembentukan thin-film boiling, juga berkontribusi pada fenomena operasi scale-free. Sebagai pencegahan terakhir, suplai air laut di-dosing dengan sejumlah larutan kimia “scale-inhibitor”. Kelebihan dari Reheat Desalination Plant adalah apabila terjadi kebocoran pipa atau sebagian pipa, tidak akan menyebabkan pencemaran air distilat. Apabila terjadi kebocoran pipa atau sebagian pipa, maka akan terlindungi oleh air distilat secara otomatis sehingga mengalir seperti lapisan film di permukaan dalam pipa dikarenakan adanya gradien tekanan dari dalam sampai keluar pipa. Tidak ada perubahan loss output atau performance kecuali lubang semakin membesar atau terjadinya kerusakan yang cukup serius pada pipa. Air laut di-dosing dengan larutan scale inhibitor berfungsi untuk menjaga terbentuknya kerak pada permukaan evaporator tube (yang berada di dalam effect). Kemudian larutan kimia disiapkan di dalam tangki larutan yang akan berfungsi sebagai pengaduk (mixer) dan akan diinjeksikan ke dalam air laut melalui pompa injeksi.
49
Sebagai tambahan, sodium bi-sulfite diinjeksikan juga ke dalam air laut sebagai proses de-chlorination. Ketika air laut bergaram tinggi diumpankan ke dalam evaporator, maka akan terbentuk gas bromide yang akan menyebabkan beberapa masalah. Salah satunya adalah masalah korosi pada cooper alloy dan stainless steel.
Masalah lain yang timbul adalah penurunan kualitas air distilat
(conductivity tinggi dan rendah PH). 3.4.2 Operasi saat “Turndown” Desalination Plant Operasi turndown dilakukan dengan cara yang sangat sederhana yaitu mengurangi tekanan uap motif (motive steam pressure) ke ejektor utama (main ejector). Dari tekanan 6 bara pada beban 100 % menjadi 3.1 bar pada beban 50 %. Parameter operasi lainnya seperti laju aliran feed water, chemical dosing rate, level brine, level distilat, dan sebagainya, sehingga dipertahankan sama seperti pada beban 100 %.
50
BAB IV PEMBAHASAN
Pada bab ini akan diberikan penjabaran mengenai hasil serta analisis dari Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Adapun data – data yang digunakan dalam Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B ini diperoleh dari data record harian periode bulan Desember 2010 yang ada di desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Data record harian tersebut diambil bulan Desember 2010, dikarenakan desalinasi unit 1 B baru saja beroperasi bulan November 2010. Tetapi bulan November belum ada data record hariannya.
4.1 Analisis Biaya Produk Ada beberapa poin yang dibutuhkan untuk menganalisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Pertama – tama yang perlu diketahui adalah yang sudah dijelaskan di bab sebelumnya. Kemudian untuk melakukan proses Desalinasi tersebut, diperlukan beberapa poin yang dibutuhkan, yaitu dengan mengetahui laju dari flow steam (aliran uap) dan pemakaian listrik.
51
Flow steam dari auxiliary boiler tersebut membutuhkan air demineralisasi dan bahan bakar. Air demineralisasi biasanya sudah tersedia di make up water tank yang sebelumnya di suplay oleh desalinasi Multi Stage Flash One Through (MSF – OT) desalination plant pada PLTU unit 4 dan 5. Air demineralisasi sangat berperan penting dalam siklus PLTU. Dikarenakan di dalam larutan air demineralisasi tidak terdapat kandungan – kandungan yang dapat menyebabkan terjadinya korosif pada perangkat – perangkat utama PLTU. Air demineralisasi dapat dikatakan seperti itu karena mempunyai alasan tertentu. Alasan tersebut adalah apabila sebuah air mencapai conductivity yang sudah ditetapkan. Conductivity yang baik adalah dibawah angka 1 (satu). Apabila conductivity mencapai batasan yang sudah ditetapkan yaitu kurang dari angka 1 (satu) µS maka air demineralisasi dapat digunakan. Selain mempergunakan air demineralisasi untuk membangkitkan steam sebagai supply steam desalination plant digunakan juga bahan bakar. Dalam hal ini bahan bakar yang dipergunakan adalah High Speed Diesel (HSD). Steam yang dipakai dalam auxiliary boiler (dibutuhkan saat desalination plant start) membutuhkan pemakaian listrik. Pemakaian listrik tersebut diambil dari pemakaian sendiri, disebabkan pemakaian listrik relatif sangat kecil. Pemakaian listrik pada auxiliary boiler diperkirakan mencapai beban maksimal 12 Ampere. Arus listrik tersebut dipergunakan untuk menjalankan Feed Water Pump dan Forced Draft Fan. Forced Draft Fan berfungsi untuk mensuplai kebutuhan udara bakar guna proses pembakaran bahan bakar dan mendorong flue gas keluar 52
dari ruang bakar (burner). Jadi Forced Draft Fan merupakan suatu alat untuk mensuplai kebutuhan udara dari suatu proses pembakaran dalam ruang boiler. Tidak hanya steam yang dibutuhkan untuk start desalinasi tetapi pemakaian listrik juga berperan penting dalam hal ini. Untuk pemakaian listrik, desalinasi
mempunyai
trafo
tersendiri.
Kemudian
trafo
tersebut
tidak
dipergunakan untuk 1 (satu) desalinasi saja. Tetapi dipergunakan untuk 2 (dua) desalinasi yaitu desalinasi unit 1 A dan unit 1 B. Kedua desalinasi ini merupakan tipe reheat seawater atau jenis Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Kemudian yang akan dibahas adalah desalinasi unit 1 B saja. Pada desalinasi unit 1 B, rasio pada kuat arus mencapai 25 A. Sedangkan untuk tegangan listriknya mencapai 396 V, maka daya yang dipergunakan adalah 13,2 KW. Biasanya desalinasi unit 1 B beroperasi hanya untuk mengisi air sebanyak 1 m di make up water tank , tetapi pada waktu tertentu dapat beroperasi lebih lama dari biasanya. Hal tersebut disebabkan karena pengoperasiannya sesuai kebutuhan yang dibutuhkan. Untuk pengisisan 1 (satu) m pada make up water tank membutuhkan 60 ton air. Sehingga untuk membutuhkan 60 ton air dapat dilakukan sebanyak 3 jam atau kapasitas produksinya 20 t/h (dalam kemampuan pengoperasian 70%). Setelah diperoleh rasio dari aliran uap (flow steam) dan pemakaian listrik, maka dapat dihitung jumlah input yang digunakan sebagai berikut :
53
Pemakaian listrik : Energi listrik desalination plant
Energi listrik dari auxiliary boiler
Energi total
=
daya
x
waktu
=
P
x
t
=
13,2 KW x 1 jam
=
13,2 KWh
= kuat arus
x tegangan listrik
=
12 A
x
=
4560 Watt
=
4,56 KW x 1 jam
=
4,56 KWh
380 V
= 13,2 KWh + 4,56 Kwh = 17,76 KWh
Biaya listrik
= energi listrik x tarif per KWh = 17,76 KWh
x
Rp 1.100,-
= Rp 19.536 / h Ket : tarif daya listrik yang dipakai adalah tarif untuk keperluan bisnis dengan batas daya 6.600 VA s/d 200 KVA yang sudah ditetapkan pada tanggal 30 Juni 2010 oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral. 54
Steam : Flow steam
=2t/h
= 2000 kg / h
Tekanan (P)
= 8,5 bar
= 124,95 psia
Temperature (T) = 270 deg C
= 518 oF
Gambar 4.1 Steam Table 55
Dari parameter – parameter di atas dengan menggunakan steam table online maka diperoleh entalpi steam adalah 1286,1 BTU / lb. Entalpi
=
1286,1 BTU / lb
Energi
=
Entalpi
x
flow steam
=
1286,1 BTU / lb
x
2000 kg / h
=
2858 BTU / kg
x
2000 kg / h
=
5.716.000 BTU / h
Setelah memperoleh energi steam, maka dapat diperoleh biaya steam dengan mendekatkan energi steam dengan biaya bahan bakar. Biaya steam
=
5.716.000 BTU / h :
130.500 BTU / gallon
=
43,8 gallon / h
x
3,7 lt
=
162,06 lt / h
x
Rp 4.500
=
Rp 729.270
Biaya Listrik = Energi Listrik
x
Tarif per KWh
= 1,4 KWh x Rp 1.100 = Rp 1.540 / h Ket : 1 US Gallon Harga solar
= 3,7 lt = Rp 4.500,56
Petro – diesel
= 130.500 BTU / gallon
Hasil dari perhitungan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa jumlah energi yang dipakai untuk melakukan operasi desalination plant selama 1 (satu) jam adalah sebagai berikut : Jumlah Input = Biaya Pemakaian Listrik + = Rp 19.536
Biaya Steam
+ Rp 729.270
= Rp 748.806 per 20 ton =
Rp 37.440,3 / ton
4.2 Proses Evaporasi Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) Setelah melakukan pengamatan dan pengambilan data, maka langkah selanjutnya adalah mengindentifikasi proses evaporasi yang berada di proses desalination plant Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Adapun proses desalination plant Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) akan dijelaskan seperti dibawah ini : Air laut rata – rata sebanyak 179 t/h (68 % load) akan dipompa ke dalam desalination plant MED – TVC yang akan dilakukan oleh desalination seawater feed pump yang berada di daerah water intake. Sebagian air laut digunakan untuk proses desalination plant dan sebagian lagi akan di buang ke laut kembali. 57
Desalination plant ini memiliki kapasitas mencapai 480 ton/hari. MED – TVC merupakan jenis reheat, yang mengkombinasikan prinsip multi-effect, pipa horizontal, spray film evaporation, dan thermal vapor compression (oleh steam jet ejector). Kemudian air laut mengalir di dalam pipa heat rejection condenser (R1 dan R2) yang bertindak sebagai pendingin, yang akan mengambil panas dari evaporator. Setelah meninggalkan heat rejection condenser, kemudian air laut dicabang dan diumpankan ke dalam effect, di mana air laut tersebut akan dispraikan pada permukaan luar pipa evaporator dan sisanya dibuang ke laut. Uap pemanas yang melewati main ejector, akan bertindak sebagai kompresor. Kemudian akan diumpankan ke dalam effect pertama, lalu diambil panas latennya dan akan dikondensasikan. Sebagai hasilnya, sebagian air laut akan teruapkan di sana. Sisa dari air laut disebut sebagai brine, yang akan jatuh di lantai effect pertama dan mengalir ke dalam effect berikutnya dengan melewati pipa loop seal. Vapor yang dihasilkan pada effect pertama akan diambil oleh effect kedua agar tekanan dan temperatur dijaga sedikit lebih rendah dari effect pertama. Adapun temperatur yang harus dijaga tiap – tiap effect adalah sebagai berikut : pada effect pertama temperatur yang dijaga berkisar 63oC, pada effect kedua adalah 59oC, kemudian pada effect ketiga adalah 54oC, sedangkan pada effect keempat berkisar 51oC. temperatur – temperatur tersebut dipertahankan agar didalam effect tetap tejadi proses evaporasi dengan sistem vakum. Kemudian kondensasi vapor pada pipa evaporator akan menguapkan air laut yang berada di 58
luar pipa. Kondensat vapor merupakan bagian dari air produk (air distilat). Selanjutnya steam yang terkondensasikan di effect pertama dan vapor yang terkondensasikan di effect lain-nya akan terambil oleh effect berikutnya. Dengan kata lain, proses evaporasi dan proses kondensasi terjadi berulang dari effect ke effect. Sebagian vapor yang dihasilkan dari effect ke-4 akan terambil R1 condenser dan terkondensasikan di sisi luar pipa. Kemudian memberikan panas latennya ke air laut yang mengalir di dalam pipa, dan akan terkumpul pada bagian bawah condenser bersama dengan vapor yang datang dari effect lainnya. Akhirnya, air distilat akan terhisap oleh product water pump. Vapor yang tersisa akan terhisap oleh main ejector, kemudian akan terkompresi dan tercampur dengan motive steam (uap suplai ejektor). Campuran steam dan vapor akan mengalir menuju ke effect pertama, kemudian terkondensasi dan mentransfer panasnya sebagaimana telah dijelaskan di atas. Setelah proses evaporasi di setiap effect, air laut yang tersisa atau brine yang terkumpul di dalam R2 condenser akan teruapkan dengan cepat dan sebagian akan dihisap oleh pompa brineblowdown. Vacuum evaporator pertama kali dibuat, oleh vent ejector dua tingkat. Kemudian vacuum tersebut dijaga agar temperatur yang sudah ditetapkan tetap terkontrol. Vacuum tersebut juga memiliki fungsi yang lain, yaitu apabila ada kemungkinan kebocoran udara dan gas-gas yang tidak dapat terkondensasi (non-condensable gas) maka akan dibuangnya secara kontinu. Air laut di-dosing dengan scale inhibitor dan anti foam. Scale inhibitor berfungsi untuk mencegah terbentuknya pembentukan kerak pada permukaan pipa 59
evaporator di dalam effect. Dikarenakan apabila terbentuknya kerak, maka heat transfernya akan tidak efisien dan akan memperlambat jalannya air serta proses evaporasi. Sedangkan anti foam berfungsi untuk menghilangkan busa – busa serta bakteri – bakteri yang berada pada air laut. Larutan scale inhibitor (anti scaling) dan larutan anti foam yang telah disiapkan di dalam tanki larutan. Kemudian larutan – larutan tersebut akan diinjeksikan ke dalam air laut, yang akan digerakkan oleh agitator (pengaduk) dengan dua pompa berkapasitas 100%.
4.3 Analisis Product Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression Pada sesi ini, akan dijelaskan jumlah produk yang dihasilkan oleh Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Data yang digunakan adalah data harian (daily report). Data harian (daily report) dapat dilihat pada lampiran. Tetapi tidak semua data harian digunakan karena MED – TVC ini hanya dipergunakan selama kurang lebih 3 jam per hari untuk mencapai air produk sesuai dengan kebutuhan yang sudah dijelaskan di atas. Desalination plant sangat dibutuhkan untuk menjalankan Unit Pembangkit yang berada di PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) UP Muara Karang Jakarta. Selain faktor kekurangan supply air bersih dan kendala ketersediaan air demin dalam jumlah besar. Produksi air bersih dari proses desalination plant bisa bersaing dengan ketersediaan dalam jumlah besar. 60
Walaupun air desalination plant lebih mahal dalam ongkos produksinya dibandingkan dengan air bersih industri dengan tarif yang mencapai Rp 15.000 per meter kubik. Tetapi dari segi keandalan agar unit pembangkit selalu siap beroperasi, hal itu tidaklah sebanding. Sedangkan nilai produksi air bersih dengan teknologi desalination plant yang dikembangkan saat ini, mampu menekan harga hingga Rp 9.000 per meter kubik. Setelah diperoleh rasio dari air produksi, maka dapat dihitung jumlah output yang digunakan sebagai berikut : Setelah memperoleh nilai air produk, maka dapat dihitung efisiensi produk yang terdapat di desalination plant. Adapun perhitungan yang akan dilakukan sebagai berikut : Efisiensi Produksi desalination plant unit 1 B :
ŋp
x 100 %
=
=
, ,
/
x 100 %
= 10,64 % Ket
: efisiensi produk mencapai 10,64 % pada kemampuan desalination plant
mencapai 68,75 % yang tertera pada daily repot (dapat dilihat di lampiran). Dalam hal ini, desalination plant masih baik untuk digunakan karena kemampuan desalination plant tersebut dapat dipergunakan dengan kemampuan mencapai 100% operasi. 61
Walaupun secara daily report rata – rata hanya mencapai 68 % operasi dengan rata – rata produk mencapai 19,09375 t, maka dapat diperkirakan desalination plant dengan kemampuan mencapai 100% operasi sebagai berikut : 100 x 19,09375 68
= 28,1 t
Dengan kemampuan 100 % operasi maka diperoleh 28,1 t. hal ini lebih besar dari spesifikasi yang tertulis. Jumlah Pemakaian Air Demin Unit 4 dan 5 pada bulan Desember 2010. Tanggal 1/12/2010 2/12/2010 3/12/2010 4/12/2010 5/12/2010 6/12/2010 7/12/2010 8/12/2010 9/12/2010 10/12/2010 11/12/2010 12/12/2010 13/12/2010 14/12/2010 15/12/2010 16/12/2010 17/12/2010 18/12/2010 19/12/2010 Jumlah Total
Pemakaian Air Demin liter / hari 163000 164000 183000 155000 174000 185000 168000 174000 184000 176000 170000 164000 191000 218000 220000 203000 217000 227000 181000 3517000 185105.2632
62
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 1.
Biaya air produk desalination plant lebih mahal daripada air bersih kelas industri.Tetapi tetap dijalankan agar unit PLTU tetap berjalan agar listrik dapat tetap terjaga dari krisis.
2.
Pemakaian air demin setiap bulan diperkirakan mencapai ± 3.517.000 dm3 / hari dengan rata – rata mencapai ±185.000 dm3 / hari.
3.
Efisiensi produk mencapai 10,64 % pada rata – rata, operasi desalination plant mencapai 68,75 % dari kemampuan total.
4.
Hasil produk diperkirakan mencapai 28,1 t saat beropeasi dengan 100 % kemampuan desalination plant, dimana hal ini lebih besar dari spesifikasi yang tertulis.
5.2 Saran 1.
Perawatan dan pemeliharaan untuk desalination plant agar dilakukan secara intensif.
2.
Dalam penelitian selanjutnya agar dapat mempertimbangkan biaya investasi dan biaya pemeliharaan.
3.
Sebelum menentukan desalination plant yang akan dipakai, sebaiknya melakukan suatu penelitian agar dapat memperkecil biaya air produk desalination plant tersebut. 63
DAFTAR PUSTAKA
1. “Pengertian Evaporasi”, regicati, http://www.smartmath-regicati.blogspot.com download : 23 /12 /2010, pukul : 15.08 WIB 2.
“Proses Produksi Listrik”, methadhee, http://www.prosesproduksilistrik-methadhee.blogspot.com, download : 22 /12/ 2010, pukul : 22.05 WIB
3.
“Pengertian Centrifugal Pump”, http://www.en.wikipedia.org, download : 23 /12/ 2010, pukul : 21.59 WIB
4.
“Siklus Carnot”, http://www.scribd.com/siklus-carnot, download : 23 /12/ 2010, pukul : 03.48 WIB
5.
“Tarif Dasar Listrik”, PLN, http://www.plnjaya.co.id, download : 19/ 12/ 2010, pukul : 23.10 WIB
6.
“Pengertian Distillasi”, Wawan – Junaidi, http://www.wawan-junaidi.blogspot.com/2009/07/pengertian-distillasi.html, download : 23/ 12/ 2010, pukul : 17.23 WIB
7.
“Penguapan”, http://www.id.wikipedia.org/wiki/penguapan, download : 22 /12/ 2010, pukul : 21.00 WIB 64
8.
“Kalor”, http://www.faculty.petra.ac.id, download : 23 /12 /2010, pukul : 14.20 WIB
9.
“Steam Table”, http://www.brothersoft.com, download : 29 /12/ 2010, pukul : 17.30 WIB
10. “Tabel Tenperatur Uap Air SI”, http://www.scribd.com, download : 28/ 12/ 2010, pukul : 20.05 WIB 11. “Massa Jenis dan Berat Jenis”, http://www.gurumuda.com, download : 26 /12/2010, pukul : 22.37 WIB 12. “Joule”, http://www.id.wikipedia.org, download : 26 /12/ 2010, pukul : 21.32 13. “Memanfaatkan Air Laut”, http://www.bungakurnia.com/2010/10, download : 27 /12/ 2010, pukul : 23.10 WIB 14. Sudirman. Fisika Untuk SMK Dan Mak Kelas X, Erlangga : Jakarta, 2009. 15. William, dkk. Termodinamika Teknik. Edisi kedua. Erlangga : Jakarta, 1983. 16. Djojodiharjo Harijono. Termodinamika Teknik : Aplikasi dan Termodinamika Statistik. Gramedia : Jakarta : 1987. 17. Warhamna. Pengenalan, Pengoperasian, dan Troubleshooting. PT. PJB : Manual Book Desalination Plant. Jakarta : 2010. 18. Wylen Van. Thermodynamics. Wiley Toppan : Singapura. 1959 65
LAMPIRAN Lampiran 1 Manual Book
Kata kunci Istilah-istilah atau kata-kata khusus yang digunakan dalam mendefinisikan desalination unit Anti-scale :
Larutan kimia yang di-dosing ke dalam ke air
laut
untuk
meminimalkan
efek
pembentukan kerak pada permukaan pipa evaporator.
“Anti-scalant”
merupakan
larutan kimia yang umum dipakai untuk tujuan tersebut. Blowdown :
Buangan brine. Brine akan meninggalkan unit setelah sebagaian teruapkan
Brine :
Semua bagian unit yang dilalui air laut
Demister :
Peralatan untuk mecegah butiran brine yang terbawa
oleh
uap
hasil
evaporasi.
Umumnya terbuat dari anyaman kawat (knitted wire mesh) dari material tahan
66
korosi. Distillate :
Uap motif (motive steam) yang melewati main ejector, uap yang dibangkitkan di dalam effect, dan kondensasi uap pada R2 condenser, serta tertampung di dalam R2 condenser.
Kondensat
tersebut
disebut
sebagai distillate. Effect :
Bagian dari evaporator yang terdiri dari : ruang uap (vapor chamber), heat transfer tube,
ruangan
brine
(brine
chamber),
demister, dll. Evaporator :
Gabungan dari semua effect , R1 dan R2 condenser.
Feed Seawater :
Air laut yang diumpakan ke dalam effect.
Heat Rejection Section :
“Heat Rejection Section” adalah bagian dari evaporator di mana uap air temperature rendah terkondensasi oleh air laut dan panasnya terambil air laut. Panas yang terambil air laut, secara teori sama dengan panas uap yang ke main ejector ditambah losses pada evaporator.
67
“Heat Rejection Section” dibagi menjadi dua bagian, R1 condenser dan R2 condenser. Performance Ratio :
Ratio antara berat distilat dengan berat jumlah uap yang dipakai. Kata ini sering disebut sebagai “Gain Output Ratio (GOR)” atau “Economy”.
Scale :
Garam atau deposit yang menempel pada tube.
Scale mempengaruhi perpindahan
panas pada effect. Shell side :
Ruangan atau konstruksi di luar dari heat transfer tube-nya effect, heat rejection.
Thermo-compressor :
Steam jet ejector menyedot vapor dari effect terakhir dan dikeluarkan ke dalam effect pertama bersama-sama steam.
Tube side :
Kebalikan dari shell side
Vapor :
Uap yang dihasilkan dari brine di dalam effect. Umumnya, kata “vapor” mengacu pada uap yang dihasilkan di evaporator. Sebaliknya, kata “steam” digunakan uap yang disuplai dari sumber lain.
68
Spesifikasi Umum Peralatan Utama Evaporator
00GD01AC001 A/B
Shell plate
: 316 L stainless steel (SUS316L)
Inner partition plate
: 316 L stainless steel (SUS 316L)
Effect vapour chamber
: 304 stainless steel (SUS304)
Spray tray
: 316 L stainless steel (SUS 316L)
Effect tube
: Titanium (TTH340W)
Effect tube sheet
: 316 L stainless steel (SUS316L)
Effect tube support
: 316 L stainless steel (SUS316L)
Condenser tube
: Titanium (TTH340W)
Condenser tube sheet
: 317 L stainless steel (SUS317L)
Condenser tube support
: 304 stainless steel (SUS304)
69
Main Ejector
00GDG01BN001 A/B
No. of installed
: 1 / unit
Tipe
: Steam jet
Material Nozzle
: 304 stainless steel (SUS304)
Vapor chamber
: 304 stainless steel (SUS304)
Diffuser
: 304 stainless steel (SUS304)
Vent Ejectors 1 st Vent Ejector
00GDG01BN002 A/B
2 nd Vent Ejector
00GDG01BN002 A/B
No. of installed
: 1 / unit
Tipe
: Steam jet
Material Nozzle
: 304 stainless steel (SUS304)
Vapor chamber
: 304 stainless steel (SUS304)
Diffuser
: 304 stainless steel (SUS304)
70
Ejector Condenser
00GDG01AC002 A/B
No. of installed
: 1 set / unit
Tipe
: Shell & tube
Material Shell plate
:316L/904L stainless steel(SUS316L/904L)
Tube sheet
:317L/904L stainless steel(SUS317L/904L)
Tube
: Titanium (TTH340W)
Centrifugal Pumps a)
Brine Blowdown Pump
No. of installed Tipe
00GDG01AP001 A/B : 1 / unit
: Horizontal Centrifugal
Design capacity
: 70 m3 / h
Total head
: 22 m
Fluid temperature
: 40.5 oC
Fluid density
: 1028 kg / m3
Speed
: 1460 min-1
Coupling
: Flexibel
Shaft seal
: Gland packing 71
Motor rated power
: 11 kw
Material
b)
Casing
: 316 Stainless steel (SCS16)
Impeller
: 316 Stainless steel (SCS16)
Shaft
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Shaft sleeve
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Product Water Pump
No. of installed Tipe
00GDG01AP002 A/B : 1 / unit
: Horizontal Centrifugal
Design capacity
: 30 m3 / h
Total head
: 40 m
Fluid temperature
: 40.5 oC
Fluid density
: 991 kg / m3
Speed
: 2920 min-1
Coupling
: Flexibel
Shaft seal
: Gland packing
Motor rated power
: 7.5 kw
72
Material
c)
Casing
: 316 Stainless steel (SCS16)
Impeller
: 316 Stainless steel (SCS16)
Shaft
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Shaft sleeve
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Desalination Seawater Feed Pump
No. of installed Tipe
00GDG01AP002 A/B
: 1 / unit
: Vertical Centrifugal
Design capacity
: 315 m3 / h
Total head
: 37 m
Fluid temperature
: 35 oC
Fluid density
: 1024 kg / m3
Speed
: 1470 min-1
Coupling
: Flexibel
Shaft seal
: Gland packing
Motor rated power
: 55 kw
73
Material Casing
: 316 Stainless steel (SCS16)
Impeller
: 316 Stainless steel (SCS16)
Shaft
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Shaft sleeve
: 316 Stainless steel (SUS316L)
Scale Inhibitor Unit a)
Scale Inhibitor Pump
00GDG01AP003 A/B 00GDG01AP004 A/B
No. of installed
: 2 sets / unit
Tipe
: Diaphragm
Design capacity
: 0.0195 L / min
Motor rated output
: 0.2 kw
Material Pump head
: 316 stainless steel (SUS316)
Valve
: Hastelloy C – 276
Valve seat
: 316 stainless steel (SUS316)
Diaphragm
: PTFE 74
b)
Sodium Bi – sulfite Tank
No. of installed Tipe
: 1 / unit
: Rectangular
Capacity Nominal
: 500 L
Shell
: 304 stainless steel (SUS304)
Top cover
: 304 stainless steel (SUS304)
Material
c)
Sodium Bi – sulfite Tank Agitator
No. of installed Tipe
: 1 / unit
: Single stage propeller
Rotation : 315 min-1 Motor rated output
: 0.4 kW
Material propeller
: 304 stainless steel (SUS304)
Shaft
: 304 stainless steel (SUS304)
75
Operasi Unit Kondisi Start Up Ada tiga macam sistem operasinya, yaitu : FULL AUTO, SEMIAUTO, dan MANUAL.
Mode Operasi FULL AUTO Unit dapat di-start dan di-shutdown dengan satu klik operasi berdasarkan
perintah yang telah diprogramkan sampai proses selesai. Ketika Operasi FULL AUTO, semua motor dan control valve yang beroperasi harus dalam posisi AUTO.
Mode Operasi SEMIAUTO Selama operasi FULL AUTO, beberapa pompa dan katup memungkinkan
untuk diposisikan secara MANUAL yang terisolasi dari program perintah operasi. Pada kasus ini, operator dapat memilih posisi manual dengan sendirinya.
Mode Operasi MANUAL Semua pompa dan control valve diposisikan ke MANUAL. Kemudian unit
dapat di-start dan di-shutdown secara manual, maka setiap peralatan disesuaikan dengan perintah operator. Sistem konfigurasinya dapat dilihat pada gambar berikut. 76
Diagram Sistem Konfigurasi
NORMAL OPERATION Normal Operation ini berisi petunjuk pengoperasian desalination plant. Tidak mencakup setiap kontinjensi yang mungkin terjadi dalam proses desalinasi. Sehingga operator harus familiar terhadap posisi peralatan, instrumentasi, peralatan control, dan sebagainya serta akses terhadapnya.
77
Operator harus selalu peduli setiap perubahan parameter operasi, seperti : temperatur, tekanan, flow, dan levelnya. Berbagai alarm akan muncul apabila terjadi kondisi yang tidak terkontrol. Ketika perubahan set poin atau manual adjustment dilakukan, koreksi sederhana dalam setiap perubahan kecil adjustment naik/turun dapat terjadi, butuh waktu antara adjustment ke kondisi baru untuk mencapai kondisi stabil. Data operasional parameter penting dapat dicatat untuk pengecekan apabila terjadi
perbedaan
terhadap
data
operasi
normal.
Diperlukan
petunjuk
troubleshooting untuk melacak perbedaan tersebut. Persiapan Start-Up Peralatan dan Piping a) Periksa ada tidaknya sambungan yang kendor, peralatan rusak, control, alat ukur (gauge), fitting, dan piping. Sambungan yang rusak atau kendor mengakitbatkan hasil vacuum yang kurang dan penurunan produksi.
78
b) Periksa saringan (strainer) berikut dan bersihkan bila diperlukan Seawater strainer
00GDG01AT001 A/B
Y-type strainer for steam line
00GDG01AT106 A/B
Y-type strainer for scale inhibitor/ 00GDG01AT101 A/B sodium bi-sulfite pump suction
00GDG01AT102 A/B 00GDG01AT103 A/B 00GDG01AT104 A/B
Pelumasan Periksa semua level oli pelumas dari semua pompa, atau peralatan lainnya yang memerlukan pelumasan Motor Control Center (MCC) a) Periksa semua MCCB dan MCB menyala. b) Periksa lampu indikasi setiap fasa menyala. Local Control Panel a) Pastikan power untuk lampu menyala. b) Pastikan semua MCB, circuit protector menyala. c) Pastikan emergency button, kuncinya dalam keadaan release.
79
d) Pilih “SYSTEM OVERVIEW” pada “MAIN MENU” Persiapan larutan scale inhibitor a) Scale Inhibitor (per unit)
Tabel Scale Inhibitor No. 1 2 3 4 5 6 7
Description Name Specific Gravity Netchemical Injection Rate (kg / day) Solution Concentration (%) Diluted Chemical Injection Rate Working Capacity of Tank Pump Stroke (Dial Graduation)
BWA Water Additive Belgard E V 1.14 - 1.19 8.1 30 28.6 Approx. 12 day 1
b) Persiapan larutan Tabel Persiapan Larutan No. 1 2 3 4 5 6
Volume Larutan (liter) 70 140 210 280 350 420
Level Air (mm) 100 200 300 400 500 600
Catatan : SG larutan approks. 1,02 Prosedur pembuatan : 1.Tentukan level air yang harus diisi 2.Isikan tangki dengan air sampai level setengah dari yang akan dibuat 3.Isikan larutan “anti-scalant” 80
Belgard EV (kg) 21 43 64 86 107 129
4.Start agitator tangki dengan cara menekan tombol di LPC 5.Isikan kembali sampai level yang diinginkan Persiapan larutan Anti Foam a) Anti Foam (per unit) Tabel Anti Foam No. 1 2 3 4 5 6 7
Description Name Specific Gravity Netchemical Injection Rate (kg/day) Solution Concentration (%) Diluted Chemical Injection Rate Working capacity of Tank Pump Stroke (Dial Graduation)
Sodium Bi - sulfite 1.48 6.9 25 33.3 Approx. 10 day 1
b) Persiapan Larutan Tabel Persiapan Larutan
No. 1 2 3 4 5 6
Volume Larutan (liter) 70 140 210 280 350 420
Level Air (mm) 100 200 300 400 500 600
Catatan : SG larutan approks. 1,02
81
Sodium Bi - sulfite (kg) 18 36 54 71 89 107
Prosedur pembuatan : 1.
Tentukan level air yang harus diisi
2.
sikan tangki dengan air sampai level setengah dari yang akan dibuat
3.
Isikan larutan Sodium Bi-sulfite
4.
Start agitator tangki dengan cara menekan tombol di LPC
5.
Isikan kembali sampai level yang diinginkan Prosedur start Sebagaimana telah dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa sistem
operasi desalination plant berdasarkan sequence yang telah diprogramkan pada PLC-nya. Tidak ada perlakuan khusus selama beroperasinya desalination tersebut. Secara garis berar, alur prosedur start desalination dapat dilihat sebagai berikut :
82
Diagram Blok Start Normal
83
84
85
86
Diagram Blok Normal Shut-down
87
88
Emergency Shutdown Adapun kemungkinan yang dapat mengakibatkan emergency shutdown, mungkin dapat terjadi pada kondisi berikut : 1.
Kegagalan karena desalination seawater feed pump
2.
Kegagalan karena suplai uap (steam) ejector
3.
Kegagalan karena brine blowdown pump
4.
Kegagalan karena product water pump
5.
Kegagalan karena scale inhibitor/ Sodium bi-sulfite pump
6.
Kegagalan karena power Supply
7.
Kegagalan karena udara kontrol Pada prinsipnya, operator dapat menghentikan suplai uap ke main ejector
pada kasus emergency ini untuk menghindari pembentukan kerak yang tidak diinginkan akibat overheating pipa effect dikarenakan kekurangan feed seawater. Perlu dilakukan tindakan shutdown sesuai dengan “Normal Shutdown Procedure”.
89
Troubleshooting Petunjuk troubleshooting untuk desalination unit dijabarkan berikut. Petunjuk troubleshooting setiap peralatan dipaparkan sesuai dengan instruksi dari pabrikan dapat dilihat sebagai berikut :
90
Evaporator, Main Ejector, dan Vent Ejector Pengaruh
Kemungkinan Penyebab
Kontaminasi Distilat
a. Level terlalu tinggi pada Brine
(Dump Valve membuka)
Level terlalu tinggi pada Brine- Periksa lantai evaporator dan clogging pada pipa loop seal Periksa kenormalan aliran feed seawater ke effect dan adjust bila perlu b. Vacuum rendah Lihat "Vacuum rendah" c. Conductivity meter malfungsi Periksa conductivity air distilat di laboratorium
Output Rendah
a. Tekanan uap (steam) rendah Periksa katup manual uap (AA002) buka penuh atau tidak b.Temperatur R1 & R2 Condenser rendah Periksa kenormalan laju aliran air laut ke rejection condenser (R1&R2) dan adjust bila perlu c. Laju aliran air laut ke effect rendah Periksa kenormalan laju aliran air laut dan adjust bila perlu d. Vacuum rendah Lihat "Vacuum rendah" e. Air distilat murni kebuang (dump) Periksa conductivity meter-nya Periksa level control valve (AA105/AA106) f. Pembentukan kerak di tube Periksa scale inhibitor system
Vacuum Rendah
a. Tekanan uap ejektor rendah Periksa tekanan uap ejektor Periksa apakah steam isolation valve buka penuh Periksa operasinya drain trap dan bersihkan strainer -nya b. Vent ejector nozzle atau diffuser tersumbat Buka ejector dan bersihkan di dalamnya Periksa keausan ejector nozzle c. Kebocoran pada effect Periksa kekencangan semua sambungan dari/ke effect Periksa semua bagian seal, seperti gasketnya manhole Periksa apakah check valve -nya 1st effect vapor box normal d. Lakukan pressure test untuk mengetahui kebocoran
91
Brine Blowdown Pump dan Product Water Pump Pengaruh
Kemungkinan Penyebab
Air tidak terpompa
a. Putaran motor terlalu rendah
(Kapasitas terlalu Rendah)
Periksa tegangan power supply dan performance motor b. Udara masuk ke pipa suction Periksa sambungan yang kendor c. Udara lewat seal (perapat) poros Periksa aliran mechanical seal pompa d. Impeller tersumbat atau rusak Lakukan inspeksi atau overhaul
Motor Overload
a. Kecepatan putaran terlalu tinggi Periksa frekuensi power supply b. Impeller rusak Lakukan inspeksi atau overhaul c. Kontak antara bagian bergerak dengan tidak bergerak Lakukan inspeksi atau overhaul
Vibrasi tidak normal dan berisik
a. Salah Alignment Periksa apakah alignment masih dalam toleransi b. Pondasi Rusak Periksa pondasi dan baut pengikat c. Kerusakan Bearing Ganti dengan yang baru d. Poros bengkok Lakukan inspeksi atau overhaul e. Kontak antara bagian bergerak dengan tidak bergerak Lakukan inspeksi atau overhaul
92
Scale Inhibitor Pump dan Sodium Bi – sulfite Pump
Pengaruh Injeksi kurang
Kemungkinan Penyebab a. Keausan ball check dan valve seat Ganti dengan yang baru b. Macet (clogging) pada ball valve dan seat Periksa dan bersihkan c. Macet pada pipa suction atau strainer Periksa dan bersihkan d. Bocor dari gland packing Lakukan inspeksi atau overhaul Ganti dengan yang baru atau lakukan pengencangan
Vibrasi tidak normal dan berisik
a. Overload/ tekanan discharge terlalu tinggi Periksa pipa dan katup yang macet (clogging) b. Bearing atau gear aus dan kendor Kencangkan atau ganti bagian tertentu c. Kekurangan pelumasan Periksa level minyak dan isi kembali minyaknya 93
Motor Listrik
Pengaruh Tidak berputar
Kemungkinan Penyebab Periksa koneksi kabel pada terminal box Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi Lakukan inspeksi dan overhaul
Akselerasi lambat
Periksa apakah starter motor bekerja dengan baik Periksa koneksi kabel pada terminal box Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi
Vibrasi tidak normal
Lakukan inspeksi dan ganti baru jika terjadi kerusakan atau aus
dan berisik
Periksa aligntment kopling antar mesin
Kenaikan temperature bearing terlalu tinggi
Periksa apakah grease mengisi dengan baik Periksa apakah bearing aus atau rusak, ganti dengan yang baru Periksa dan adjust alignment kopling
Kenaikan temperature stator
Periksa apakah pompa overload atau tidak
winding dan frame terlalu tinggi
Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi Periksa kesetimbangan fasa tegangan Bersihkan frame agar cukup pendinginan
Fluktuasi arus listrik
Periksa sumber tegangan
94
Tabel Set Point No
TAG No.
1 00GDG01DQ001 A/B-H01 2
00GDG01DF001 A/B-H01
Q'TI
SERVICE
2
Product Water Conductivity
2
Seawater supply flow
RANGE
SET POINT
SET AT
0 ~ 100 S/cm
20 S/cm
PLC
0 ~ 400 T/H
00GDG01DF001 A/B-H02 3
4
00GDG01DF002 A/B-H01
2
1st effect feed flow
0 ~ 25 T/H
7
Low Low ALARM PLC
Low Low ALARM
17 T/H
Low ALARM
2nd effect feed flow
0 ~ 25 T/H
00GDG01DF004 A/B-H01
00GDG01DF005 A/B-H01
PLC
15 T/H 2
3rd effect feed flow
0 ~ 25 T/H
17 T/H
Low Low ALARM PLC
15 T/H 2
4th effect feed flow
0 ~ 25 T/H
17 T/H
Trip
Trip
Trip
Low ALARM Low Low ALARM
PLC
Dump
Low ALARM
15 T/H 2
KET
Low ALARM
00GDG01DF003 A/B-H01
Trip
Low ALARM
00GDG01DF005 A/B-H02
15 T/H
Low Low ALARM
Trip
00GDG01DL001A/B-H01
90 % (450 mm)
High High ALARM
Trip
00GDG01DL001A/B-H02
2
Brine Level
00GDG01DL001A/B-H03
0 - 100% (0 ~ 500mm)
80 % (400 mm)
PLC
High ALARM
10 % (50 mm)
Low ALARM
00GDG01DL001A/B-H04
5 % (25 mm)
Low Low ALARM
00GDG01DL002A/B-H01
80 % (400 mm)
8 00GDG01DL002A/B-H02
2
Product water level
00GDG01DL002A/B-H03 9 00GDG01DP001A/B-H01 10
17 T/H
High ALARM
00GDG01DF002 A/B-H02
00GDG01DF004 A/B-H02 6
PLC
100 T/H
00GDG01DF003 A/B-H02 5
170 T/H
SET FOR
00GDG01DP002A/B-H01
0 - 100%
10 % (50 mm)
(0 ~ 500 mm)
5 % (25 mm) 0.6 barG
2
Seawater strainer Diff. Press.
0 ~ 1 barG
2
R2 condenser pressure
-1 ~ 1 barG
00GDG01DP002A/B-H02 00GDG01DT002A/B-H01
-0.8 barG
High ALARM PLC
Low ALARM Low Low ALARM
PLC PLC
-0.85 barG 75 degC
Trip
Trip
High ALARM High High ALARM
Trip
High ALARM High High ALARM
Trip
2
1st effect steam temperature
0 ~ 100 degC
70 degC
High ALARM
12 00GDG01DP051A/B-H01
2
Instrument air pressure
0 ~ 10 barG
4.5 barG
Press. Switch Low ALARM
13 00GDG01DP510A/B-H01
2
Steam Supply pressure
0 ~ 15 barG
3 barG
Press. Switch Low ALARM
14 00GDG01DL051A/B-H01
2
Scale inhibitor tank level
-
*300 mm
Level Switch Low ALARM
Agitator Stop
15 00GDG01DL052A/B-H01
2
Sodium Bi-sulfite tank level
-
*300 mm
Level Switch Low ALARM
Agitator Stop
16 00GDG01DF001A/B-H03
2
Seawater supply flow
0 ~ 400 T/H
170 T/H
2
Brine level
11
00GDG01DT002A/B-H02
00GDG01DL001A/B-H05 17 00GDG01DL001A/B-H06
0 - 100%
30 % (150 mm)
( 0 ~ 500 mm)
15 % (75 mm)
0 - 100%
30 % (150 mm)
( 0 ~ 500 mm)
00GDG01DL002A/B-H04
00GDG01DP002A/B-H03
PLC
50 % (250 mm) 2
Product water level
00GDG01DL002A/B-H06 19
PLC
50 % (250 mm)
00GDG01DL001A/B-H07
18 00GDG01DL002A/B-H05
PLC
2
R2 condenser pressure
-1 ~ 1 barG
00GDG01DP002A/B-H04
Auto Start
Effect feed flow control start
Auto Start
Pump start
Auto Start
Initial drain start
Auto Stop
Pump stop
Auto Start
Pump start
Auto Start
Initial drain start
15 % (75 mm)
Auto Stop
Pump stop
-0.67 barG
Auto Start
1st vent ejector start
Auto Start
Main Ejector
-0.9 barG
95
Trip
PLC
PLC
96
LAMPIRAN Lampiran 2
97
Foto Penelitian
Desalination Plant Unit 1 B Tampak Depan
Desalination Plant Unit 1 B Tampak Belakang
98
Ejector Condenser
Kondenser
99
