MENGATASI KEBOCORAN PADA SISTEM VAKUM IR. M. YUSUF RITONGA
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1. PENDAHULUAN Sudah sejak lama para praktisi di lapangan berupaya untuk mengurangi pemakaian energi pada proses destilasi zat organik akan tetapi kualitas produk-produk destilasi diupayakan dinaikkan. Tekanan vakum pada proses destilasi adalah kondisi yang sangat tepat untuk mencapai tujuan di atas. Dengan kondisi ini pemakaian energi dapat dikurangi dan kualitas produk destilasi dapat ditingkatkan karena oksidasi zat organik selama proses destilasi dapat ditekan serendah mungkin. Contohnya destilasi asam lemah dari hidrolisa minyak kelapa sawit (crude palm oil) atau minyak kelapa kopra (crude coconut oil) dan destilasi fatty alkohol untuk menekan serendah mungkin pembentukan gugus karbonil (-CHO) yang dapat mengurangi jumlah pemakaian hidrogen pada proses hidrogenisasi gugus karbonil. Untuk mengkondisikan tekanan vakum pada suatu unit proses destilasi dapat dilakukan dengan beberapa pilihan peralatan mekanis seperti pompa vakum atau ejektoryang dikombinasikan dengan alat penukar panas (heat exchanger) yang sesuai untuk mendapatkan tekanan vakum yang dibutuhkan untuk proses destilasi. Dengan peralatan mekanis ini tekanan pada unit proses destilasi dapat dikurangi dengan menyedot udara yang terkurung di dalamnya. Dengan semakin menipisnya jumlah udara di dalam unit peralatan destilasi maka reaksi oksidasi pada zat organik yang didestilasi dapat dikurangi akan tetapi tidak dapat dihilangkan sama sekali. Dalam unit proses destilasi tekanan vakum tidak hanya dibutuhkan pada kolom destilasi akan tetapi harus termasuk pompa dan sistem pemipaan, sebab kebocoran sedikit saja pada unit proses ini akan mengurangi tekanan vakum pada unit proses dan dapat mengurangi kualitas produk-produk destilasi, juga kapasitas produksi. Oleh sebab ini semua sistem yang berkaitan dalam unit proses destilasi harus dipastikan tidak terdapat kebocoran, sehingga tidak akan ditemukan hambatan pada saat memulai komisioning atau start up suatu unit proses destilasi. Kebocoran pada unit proses destilasi dapat terjadi pada setiap titik pada tiap peralatan yang membentuk unit proses destilasi sehingga sangatlah sukar untuk menentukan letak kebocoran, karena sebenarnya jauh di bawah 1 atmosfer karena hal ini prosedur dan cara kerja menentukan letak kebocoran pada setiap ttik pada unit proses destilasi adalah sangat berbeda untuk menentukan letak kebocoran pada setiap titik pada unit proses destilasi yang dioperasikan pada tekanan 1 atm atau lebih. Oleh sebab itu sebuah sistem pada unit proses destilasi dapat dimanfaatkan untuk menentukan letak suatu kebocoran pada unit ini misalnya sambungan las pipa, flange, samping point, level (permukaan curam pada suatu vassel), sistem perpipaan, indikator tekanan (pressure indikator), isolating valve, sealing pot suatu pompa atau sistem pelumasan mechanical seal suatu pompa. Jika tekanan di atas 1 atm (positive pressure) sangat mudah dideteksi dengan :
a. gelembung larutan sabun (soap solution bubling) b. suara yang dihasilkan oleh media yang keluar dari unit peralatan c. visual berdasarkan cairan bertekanan yang keluar dari unit peralatan yang bocor. Maka tekanan vakum taklah demikian halnya karena kebocoran pada suatu titik akan menyebabkan uadara akan tersedot masuk ke dalam unit peralatan atau unit proses destilasi. Untuk kebocoran yang sifatnya besar akan dengan mudah ditentukan dari suara bising yang ditimbulkan oleh perbedaan tekanan yang sangat besar antara unit proses denganudara luar atau daya sedotyang ditimbulkan oleh perbedaan tekanan tadi. Akan tetapi untuk kebocoran yang sifatnya kecil, sangatlah sulit menentukan letak kebocoran ini apalagi unit proses destilasi sedang dioperasikan. Dalam keadaan unit proses destilasi tidak dioperasikan penetuan letak kebocoran dapat dilakukan dengan mengulang leak test (positive leak test) dengan menggunakan udara bertekanan sampai 1 bar sampai 1,5 bar. Pada tahap inilah semua sistem yang membentuk unit proses destilasi harus dipastikan tidak mengalami kebocoran seperti semua sistem sambungan pada unit proses destilasi, sampling point, katup isolasi dan sistem perpipaan termasuk aksesori lain seperti flowmeter, indikator temperatur atau tekanan. Penurunan tekanan sebesar 10 mbar atau 0,01 bar (ratrata) per jamnya, sudah cukup memadai untuk unit peralatan atau unit proses destilasi. Penurunan tekanan (pressure drop) di atas harga 10 mbar merupakan indikasi bahwa leak test (test kebocoran) dengan udara bertekanan harus dilakukan kembali. Untuk lebih meningkatkan ketelitian atas test kebocoran yang dilakukan pada unit proses destilasi, unit proses ini dibagi atas beberapa bagian menurut jumlah kolom destilasi yang membentuk unit proses destilasi dan terpisah dari unit peralatan sistem tekanan vakum, yaitu ejektor dan vakum kondensor. Untuk lebih memahami pengertian di atas berikut ini ditampilkan gambar 1 yang menggambarkan test kebocoran yang ilakukan menurut jumlah kolom destilasi . Kendatipun demikian leak test yang dilakukan pada unit proses destilasi, menurut jumlah kolom destilasi tidaklah menjamin sudah dapat atau layak untuk digunakan pada proses destilasi, karena balum semua bagian pembantuk unit proses destilasi diikutsertakan pada test kebocoran. Oleh sebab ini test kebocoran harus dilakukan untuk semua bagian unit proses destilasi dengan menghubungkan semua unit yang berhubungan. Andaikan hasil test kebocoran telah menunjukkan penurunan tekanan 10 mbar maksimum, kita telah mempunyai dasar yang kuat untuk melakukan test kebocoran pada kondisi tekanan vakum.
uap bertekanan 11 BAR
uap bertekanan 11 BAR
Ejector
Vacum Condensor WC in
LIC tail pipe
Hot well
Gambar 1. Uji Kebocoran Menurut Jumlah Kolom
Dalam melakukan test kebocoran pada tekanan vakum, biasanya tidak dapat dilakukan langsung karena kolom destilasi mungkin masih mengandung cukup banyak air. Oleh sebab ini untuk menghemat waktu test kebocoran, sebaiknya dilakukan pemanasan setelah tekanan vakum dihasilkan sehingga teruapkan semuanya. Hal ini sangat penting dilakukan karena dapat menyebebkan kesalahan dalam mengambil keputusan tentang hasil test kebocoran, bahkan dapat memperpanjang waktu test kebocoran yang dapat memperpanjang waktu commisioning atau start up unit proses destilasi. Uji kebocoran pada tekanan vakum, seperti yang dikemukakan di depan sangat berbeda dengan tekanan positif, yang relatif lebih mudah dideteksi karena sifatnya keluar dari sistem unit proses, sedangkan uji kebocoran pada tekanan relatif lebih sukar karena sifatnya ke dalam sistem. Oleh sebab ini haruslah dilakukan dengan cermat. Pada tahap ini semua sistem yang saling berhubungan harus dicurigai sebagai sebab kebocoran pada unit proses destilasi. Untuk sistem yang bisa dipisahkan dengan jalan menutup katup penghubung atau dengan memasang bluid plate di antara sambungan flange, sebaiknya dipisahkan pada tahap test kebocoran pada tekanan vakum, sehingga memudahkan uji kebocoran. Kemudian dapat dilakukan uji kebocoran secara keseluruhan, jika telah dipastikan kebocoran terdapat pada sistem yang dicurigai dan dipisahkan. Perhatikan gambar 2. Jika kolom ke 1, 2 telah diuji pada tekanan vakum dimana penurunan tekanan vakum 10 mbar per jam test kebocoran dapat dilkukan dengan menyertakan kolom ke-3. Jika evaluasi untuk ketiga kolom tak menghasilkan tekanan yang diharapkan dan diluar waktu standard pencapaian vakum yang diinginkan, dapat dipastikan pada kolom ke-3 dan sistem perpipaannya ada kebocoran. Pada kasus seperti ini uji kebocoran pada tekanan positif dapat dilakukan kembali, sehingga dapat ditentukan dengan tepat letak kebocoran pada sekitar kolom ke-3. Pada kasus ini kemungkinan air yang terperangkap pada kolom ke-3, bisa jadi penyebab tekanan vakum tidak dapat diperoleh pada waktunya atau penurunan tekanan vakum selama uji kebocoran lebih besar dari 10 mbar per jam. Jika demikian air didalam kolom ke-3 terlebih dahulu harus diuapkan sampai habis. Jika ternyata tindakan ini tidak dapat membantu kedua langkah uji kebocoran pada tekanan positf dan penguapan air pada kolom ke-3 dapat dilakukan.
Ejector
WC in
Vacum Condensor
LIC tail pipe
Hot well
Gambar 2. Uji Kebocoran Seluruh Sistem Destilasi
2. UJI KEBOCORAN PADA UNIT PROSES DESTILASI (LEAK TEST) Uji kebocoran pada unit proses destilasi merupakan langkah awal yang sangat penting untuk dilakukan, sebelum dilakukan proses destilasi atas bahan baku. Langkah uji kebocoran pada unit proses destilasi dilakukan agar dapat ditentukan peralatan yang perlu diperbaiki atau diganti segera sebalum proses destilasi dilakukan. Dengan langkah ini akan dapat ditentukan lebih awal letak kebocoran pada suatu peralatan, sifat kebocoran bersifat ke dalam atau ke luar sistem. Untuk hal ini pemahaman atas hubungan suatu peralatan dengan peralatan lain dalam unit proses destilasi mutlak diperlukan, supaya analisa atas letak kebocoran pada suatu bagian peralatan dapat dihindari dan ditentukan dengan cepat. Untuk lebih memahamai langkah uji kebocoran ini pada bagian ini aka dibahas beberapa contoh. 3. MEDIA UJI KEBOCORAN Media yang digunakan untuk uji kebocoran pada unit proses destilasi dapat berupa :
a. Gas Yang umum digunakan adalah gas N2 karena bersifat aktivitas yaitu merupakan gas ideal/sejati. Hanya gas ini diproduksi dengan biaya yang jauh lebih mahal dibandingkan dengan udara bertekanan. Oleh sebab ini udara bertekanan cenderung lebih banyak digunakan untuk uji kebocoran pada unit proses destilasi. b. air Berbeda dengan udara, uji kebocoran dengan menggunakan air sebagai medianya, tekanan dapat diciptakan dengan alat hydrotest. Akan tetapi tekanan yang diciptakan tidak selalu stabil karena suhu air sangat mudah berubah karena perubahan suhu lingkungan, sehingga jika tidak dilakukan dengan sangat hati-hati analisa atau uji kebocoran (leaking) yang dilakukan bisa berakibat fatal. Karena kesalahan dalam menentukan letak kebocoran (leaking position) dapat menunda lebih lama proses produksi. Uji kebocoran dengan menggunakan air bertekanan pada kolom destilasi tidak disarankan karena sisa air yang tertinggal di dalam destilasi dapat mempersulit evaluasi pada kolom destilasi khususnya. Tahap evaluasi (tahap pemakuman) akan lebih sulit dilakukan jika terdapat banyak air di dalam kolom destilasi. Pada proses evaporasi, air yang tersisa di dalam kolom destilasi dapat menyebabkan kerusakan pada sejumlah kolom destilasi, karena pada keadaan tekanan vakum air menguap dengan sangat cepat. Disamping hal di atas air yang tersisa di dalam kolom destilasi dapat memperbesar kesalahan dalam menganalisa besarnya kebocoran pada kolom destilasi atau unit proses destilasi (yang dinyatakan penurunan tekanan dalam satuan tekanan BAR atau MBAR). Dengan menggunakan air sebagai media uji kebocoran, sesuai dengan sifatnya yang mudah memuai atau menyusut karena pengaruh perubahan suhu lingkungan, indikator tekanan yang dipergunakan harus diyakini berfungsi dengan baik. Hal ini bertujuan mengurangi kesalahan dalam menganalisa besarnya kebocoran pada peralatan unit proses destilasi. Menentukan kebocoran dengan air bertekanan, secara visual ditentukan dengan rembesan air yang keluar dari sambungan peralatan atau perpipaan berupa flange atau pengelasan. Jika rembesan air tidak ditemukan pada selang waktu
tertentu, dapat diambil kesimpulan bahwa pada peralatan yang diuji tidak ditemukan maka peralatan yang diuji layak digunakan pada proses produksi. Sering terjadi tekana air yang telah diciptakan pada peralatan yang diuji turun secara drastis dalam selang waktu setengah atau satu jam sesudah padahal tidak ditemukan rembesan atau pancuran air di sekitar peralatan yang diuji. Untuk kasus seperti ini, tekanan pada peralatan yang diuji dinaikkan kembali sampai pada tekanan uji yang diizinkan. Lalu dilanjutkan uji kebocoran pada peralatan pada selang waktu tertentu. c. Produk yang dihasilkan Sering terjadi kenyataan dalam prakteknya bahwa pemakaian udara bertekanan dalam uji kebocoran unit destilasi ditemukan kegagalan. Indikator tekanan ( pressure indicator) yang digunakan menunjukkan adanya penurunan tekanan (pressure drop) di atas nilai yang diizinkan, namun secara visual tidak ditemukan. Secara umum kolom destilasi dan sistem perpipaan ditutup dengan isolasi, sehingga letak kebocoran sangat sulit ditentukan, jika posisinya terletak pada bagian yang tertutup isolasi. Kebocoran pada bagian kolom destilasi atau bagian lain dari unit destilasi mungkin saja terjadi, karena adanya peristiwa korosi. Untuk sampai kepada kesimpulan bahwa letak kebocoran terletak pada bagian unit destilasi, berulang kali telah dilakukan uji kebocoran pada bagian yang mudah terlihat dan diraba seperti halnya pada bagian-bagian : a. flense (flange) pada sambungan • alat-alat transmisi pada sistem perpipaan. • Pada peralatan utama destilasi dengan sistem perpipaan. • Sistem perpipaan dengan pompa-pompa • Kotak sealing pompa (sealing box) • Kerangan (valve) dengan perpipaan • Ejektor dengan kondensor. b. manhol kolom destilasi c. penutup bagian dalam ujung kondensor atau alat pendingin (cooler) Pada bagian-bagian yang dituliskan di atas, uji kebocoran dapat dengan mudah dilakukan, disebabkan bagian-bagian ini umumnya tidak ditutup dengan isolasi, sehingga jika ada kebocoran dapat diamati dengan mata telanjang, diraba atau didengar. Jika uji kebocoran telah berulangkali dilakukan, tetapi masih ditemukan penurunan tekanan (pressure drop), sedangkan letak kebocoran tidak ditemukan maka perlu dipertimbangkan produk yang dihasilkan untuk digunakan sebagai media uji kebocoran (leak test). Produk yang dihasilkan untuk uji kebocoran umumnya sangat sedikit mengandung air (khususnya untuk destilasi zat-zat organik). Seperti dikemukakan didepan bahwa air yang tertinggal pada kolom destilasi dapat menyulitkan proses pemakuman (evacusion) unit proses destilasi. Akan tetapi produk destilat yang dipakai sebagai media uji kebocoran harus memiliki kriteria sebagai berikut : a. bersifat cair pada suhu kamar, karena uji kebocoran umumnya dilakukan pada suhu kamar dan untuk menghindarkan kesulitan pada saat kolom destilasi
dikosongkan. Bayangkan jika kolom destilasi terisi penuh oleh produk destilat yang membeku. b. Tidak beracun c. Tidak bersifat eksflosif Uji kebocoran dengan produk destilatdilakukan pada tekanan tertentu dimana ditemukan rembesan cairan produk destilat sebagai media uji kebocoran dapat diciptakan dengan menggunakan pompa. Untuk kasus seperti ini, posisi kebocoran dapat dicari dengan memusatkan perhatian (pencarian kebocoran) pada bagian sambungan las (welding joint) pada dinding kolom destilasi setelah membuka isolasi. Media Uji Kebocoran (Leak Test Methode) Metode yang digunakan untuk uji kebocoran pada kolom destilasi dapat dilakukan : 1. positive test pressure (uji kebocoran dengan media bertekanan di atas 1 atm biasanya 2 bar maksimum) 2. vakum test (uji kebocoran dengan tekanan vakum). Kedua metode di atas dapat dilakukan dengan cara : 1. terpisah (individual) antara tiap kolom destilasi 2. menyeluruh pada bagian unit proses destilasi. 4. UJI KEBOCORAN DENGAN MEDIA BERTEKANAN SECARA TERPISAH Uji kebocoran dengan media bertekanan yang dilakukan secara individual, dilakukan pada tiap-tiap kolom destilasi dan peralatan pemakuman (val. equipment system) yang dapat dipisahkan dengan menggunakan blind. Uji kebocoran tidak harus berturut, akan tetapi dapat dilakukan secara acak atau bersamaan tergantung keadaan peralatan saat tahap perawatan atau perbaikan. Hal yang tidak bisa dilupakan pada saat uji kebocoran dengan media bertekanan, alat-alat indikasi tekanan vakum harus diisolasi dari kolom destilasi. Hal ini untuk menghindari kerusakan alat-alat indikasi ini. Tindakan pengisolasian dapat dilakukan dengan menutup katup transmisi yang langsung berhubungan kolom destilasi. Uji kebocoran pada tiap kolom destilasi atau peralatan pemakuman dapat dilakukan selam 4 atau 8 jam dengan penurunan tekanan (pressure drop) dari 512 m bar. Pengambilan data yang dilakukan pada selang waktu ½ jam atau 1 jam. Pada saat uji kebocoran sedang berlangsung, posisi atau letak kebocoran yang dicari, pada awalnya dikonsentrasikan pada bagian-bagian kolom destilasi seperti : • Sambungan las (welding joint) • Bagian yang dimodifikasi • Manhole • Sambungan gelas pengamat • Sambungan perpindahan yang berhubungan langsung dengan kolom destilasi • Sambungan jalur sensor tekanan
Jika letak kebocoran disamakan pada bagian bagian tersebut diatas , uji kebocoran dapat dilanjutkan pada bagian-bagian yang tertutup isolasi dengan membuka isolasi terlebih dahulu. Suatu hal yang sangat perlu dilakukan adalah keadaan indikasi tekanan yang dipergunakan saat uji kebocoran. Indikasi tekanan yang digunakan harus diyakini dalam kondisi baik dan dapat dipergunakan untuk dua indikasi tekanan yang berbedabeda yaitu indikatortekanan vakum dan diatas 1 atm (negative pressure dan positive pressure). Hal ini bertujuan mengurangi kesalahan dalam mengamati besarnya kebocoran selam uji kebocpran dan agar bisa digunakan juga pada uji kebocoran dengan metode uj kebocoran dengan tekanan vakum. Yang tidak dikemukakan diatas adalah uji tekanan dengan menggunakan udara bertekanan. Dalam hal ini kebocoran dapat ditentukan letaknya dengan membasahi sambungan-sambungan pada kolom destilasi dengan air sabun. Gelembung air sabun yang timbul menandakan adanya kebocoran pada bagian yang dibasahi air sabun. Menggunakan air sabun sebagai alat untuk mendeteksi letak kebocoran pada sambungan berupa flensa dapat dilakukan dengan terlebih dahulu melilitkan masking tape pada sekeliling sambungan lalu dibuat sebuah lubang. Lubang pada masking tape ini berfungsi untuk mendeteksi kebocoran pada sambungan dengan meletakkan cairan air sabun . Gelembung air sabun yang timbul pada lubnag masking tape, tidak berarti menunjukkan letak kebocoran terdapat tepat pada posisi lubang pada masking tape. Akan tetapi terdapat disekitar sambungan. Hal ini disebabkan masking tape berfungsi untuk menutup celah sepanjang sambungan dari bagian atas celah, sehingga udara yang keluar dari lubang yang dibuat pada masking tape. Dibawah ini diberikan model sambungan antara dua flensa (flange).
flensa
celah sambungan
Gambar 3. sambungan dengan flensa Adakalanya uji kebocoran tidak menemukan letak kebocoran, kendatipun telah dilakukan berulang kali dan selalu ditemukan penurunan tekanan (pressure drop) diluar range yang diizinkan yakni sekitar 5 mbar sampai dengan 12 mbar per jam. Untuk kasus seperti ini dapat dipertimbangkan prodduk destilat untuk dipergunakan sebagai media uji kebocoran. Untuk menggunakan produk destilat sebagai media uji kebocoran harus diperhatikan hal-hal seperti berikut ini : 1. penurunan tekanan (pressure drop) diluar batas yang diizinkan 2. tidak ditemukan kebocoran pada bagian bagian yang terlihat dan teraba disekitar kolom destilasi 3. telah berulang kali dilakukan uji kebocoran dengan teliti Uji kebocoran dengan media ini dilakukan jika kebocoran tidak dapat terlihat pada tekanan atau 1-2 bar dan sifatnya sangat halus sehingga tidak dapat dideteksi dengan gelembung air sabun. Dengan media produk destilat uji kebocoran dilakukan pada tekanan yang lebih besar sampai ditemukan rembesan cairan ini pada tiap sambungan disekitar kolom destilasi. Pada akhirya uji kebocoran secara terpisah sangat bermanfaat didalam mengurangi kesalahan dalam menentukan besar dan letak kebocoran pada unit perlatan destilasi. Hal ini akan dibahas lebih lamjut pada uji kebocoran secara menyeluruh (OVER ALL LEAK TEST). UJI KEBOCORAN DENGAN MEDIA BERTEKANAN SECARA MENYELURUH
Pada uji kebocoran secara menyeluruh semua sistem pada unit peralatan destilasi diikutsertakan. Termasuk dalam hal ini sistem perpipaan , alat-alat indikasi kecuali alat indikasi tekanan vakum, dan pompa-pompa. Jadi sifatnya lebih luas dan menyeluruh karena uji kebocoran ini merupakan langkah terakhir sebelum dilakukan uji kebocoran dengan tekanan vakum. Pada uji kebocoran secara terpisah (individual ) setiap kebocoran telah ditentukan letaknya dan telah diperbaiki dengan mengencangkan atau mengelas tiap sambungan atau mengelas kebocoran, sehingga telah dipastikan tidak terdapat lagi kebocoran atau masih dalam batas yang diizinkan pada kolom destilasi yang diuji. Dengan demikian pada uji kebocoran secara menyeluruh jika terdapat penurunan tekanan udara yang digunakan sebagai media test kebocoran (leak test), maka kebocoran tidak terletak pada kolom kolom destilasi atau unit peralatan vakum (vakum system equipment), akan tetapi dipertimbangkan pada : a. perpipaan dengan asesorisnya seperti alat-alat transmitter, flow meter, katup atau kerangan kontroller b. pompa-pompa dan sistemnya c. tangki penampung (receiver) d. transmitter pengontrol tinggi permukaan cairan (level control transmitter) dengan demikian uji kebocoran pada tahap ini lebih dipusatkan pada bagianbagian yang telah dicantumkan diatas sampai ditemukan letak kebocoran dan pada akhirnya dapat dilakukan perbaikan atas kebocoran yang ditemukan. Tekanan udara yang umum digunakan selama uji kebocoran adalah sama pada uji kebocoran secara terpisah demikian pula penurunan tekanan yang diizinkan untuk setiap jamnya. 5. UJI KEBOCORAN PADA UNIT PERALATAN VAKUM (VACUM SYSTEM EQUIPMENT) uji kebocoran pada unit peralatan vakum yang terdiri atas : a. ejektor b. vakum kondenser atau surface condenser c. kaki kondenser (barometric leg atau tail pipe) dilakukan lebih awal dari uji kebocoran pada kolom destilasi. Hal ini lebih baik dilakukan karena ini merupakan jantung proses detilasi pada tekanan vakum. Uji kebocoran pada unit peralatan vakum dilakukan secara menyeluruh, meliputi ketiga komponen yang telah dituliskan diatas. Dalam hal ini uji kebocoran berhubungan dengan perencanaan kaki kondenser. Unit peralatan vakum yang baik jika ditinjau untuk kepentingan uji kebocoran adalah memiliki kaki kondenser (tail pipe) yang dilengkapi dengan flensa, sehingga dapat diuji secara menyeluruh. Rancangan kaki kondenser yang tidak dilengkapi dengan flensa disamping akan menghambat pada uji kebocoran juga sangat menyulitkan dalam mengatasi kaki kondenser yang tersumbat. Kaki kondenser sering tersumbat, terutama jika destilasi dilakukan atas fraksi fraksi yang membeku pada suhu kamar. Dengan dilengkapi flensa pada kaki kondenser, uji kebocoran dapat dilakukan hampir secara menyeluruh dengan memisahkan peralatan vakum dengan kolom destilasi dan tangki pemisah fraksi ringan (hot well). Dalam prakteknya kaki kondenser sebagian tetap terendam secara tegak lurus hampir mencapai dasar hot well sehingga tekanan vakum tetap terjaga selama proses berlangsung.
Peralatan vakum dapat dipisahkan dengan kolom destilasi atau hot well dengan menyisipkan plat baja atau stinless steel dengan ukuran yang sesuai dengan ukuran flensa yang menghubungkan peralatan vakum dengan kedua bagian kolom destilasi dann hot well. Hal yang sama dilakukan pada uji kebocoran kolom destilasi secara terpisah. Perhatikan gambar dibawah ini : Uap bertekanan 12 BAR
final ejektor Wc
main Booster
first ejektor
out
Uap bertekanan 12 BAR Wc
in
vakum kondeser utama tail pipe
Hot well
Gambar 4. Vakum Sistem Demikian dengan uji kebocoran pada unit peralatan vakum perencanaan kaki kondenser pada gambar 4 diats tidaklah tetap, sebab sistem tidak dapat diuji secara hampir menyeluruh. Bagian kaki kondenser haruslah dimodifikasi dengan flensa dapat diatas hot well. Kendatipun sebagian kecil kaki kondenser tidak diikutkan pada uji kebocoran, akan tetapi karena terendam dengan cairan didalam hot well, maka bagian ini tidak begitu penting pada uji kebocoran. Berikut ini diberikan gambar rancangan kaki kondenser (barometer leg) sebagai hasil modifikasi gambar 4 diatas. Dengan sistem seperti ini, keraguan atas kebocoran pada bagian ini dapat dihilangkan , sebab dapat diikut sertakan pada uji kebocoran.
Uap bertekanan 12 BAR
final ejektor Wc
main Booster
first ejektor
out
Uap bertekanan 12 BAR Wc
in
vakum kondeser utama tail pipe
flange
flange
Hot well
Gambar 5. vakum sistem yang dimodifikasi 6. KEBOCORAN PADA TUBING VACUM KONDENSOR Seperti telah dikemukakan didepan bahwa peralatan utama untuk menciptakan tekanan vakum pada proses destilasi adalah : a. ejektor b. vakum kondenser c. kaki kondenser (barometer leg atau tail pipe) Vakum kondenser merupakan alat penukar panas (heat exchanger) dari jenis shell dan tube yang diletakkan horizontal.
Alat ini berfungsi untuk mengkondensasikan uap (vapor) yang disedot dari kolom destilasi dan selanjutnya dibuang melalui kaki kondenser kedalam hot well. Jumlah kondenser yang memenuhi bagian shell vakum kondenser berada dalam keseimbangan dengan jumlah uap yang disedot dari kolom destilasi agar tekanan vakum tetap stabil. Dengan pengertian lain tinggi permukaan kondenser uap yang mengisi vakum kondenser adalah tertentu sehingga sebagian kecil uap yang tidak terkondensasi pada vakum kondenser tidak akan mengganggu tekanan vakum. Demikian seterusnya, sebagian uap yang terkondensasi pa da vakum kondensasi kedua. Jika tinggi permukaan cairan pada bagian shell vakum kondenser tidak seimbang dengan jumlah uap yang mengisi ruang kosong pada bagian shell yang sama, maka tekanan vakum pada kolom destilasi atau peralatan vakum akan terganggu secara total, karena tekanan vakum tidak memenuhi besarnya sama sekali untuk proses destilasi. Pertambahan jumlah kondensasi pada bagian shell vakum kondensor dapat disebabkan oleh sambungan air (moisture content) yang tinggi atau air pendingin yang keluar dari sistem tube ke bagian shell vakum kondenser. Akan tetapi dari kedua faktor tadi, air yang keluar dari sistem tube dan masuk kebagian vakum kondenser besar jauh lebih berpengaruh, karena jumlahnya lebih besar kendatipun kebocoran pada tube vakum kondenser sangat kecil. Hal ini disebabkan tekanan supplai air pendingin yang dibutuhkan jauh lebih besar dari tekanan uap yang disedot dari kolom destilasi. Disamping itu tekanan vakum pada bagian shell vakum kondenser turut memperbesar jumlah dan tekanan air pendingin yang bocor dari sistem tube vakum kondenser. Kebocoran pada bagian tube vakum kondensoer ini dapat ditandai dengan indikasi sebagai berikut : 1. jumlah kondensat yang keluar dairi hot well lebih besar dari jumlah normalnya. 2. tekanan vakum tidak stabil. Besar saluran volume kondensat yang keluar dari hot well dapat diukur untuk tiap selang waktu tertentu. Biasanya jika besar aliran volume kondensat yang keluar dari hot well maka ytekanan vakum makin tidak stabil atau makin berfluktuasi. Pada tingkat seperti ini kualitas produk destilasi juga berfluktusi bahkan tidak jarang tidak memenuhi spesifikasi produk destilat. Pada tingkat kebocoran tertentu pada sistem tube vakum kondensor, tekanan vakum tidak dapat lagi diciptakan sehingga proses destilasi tidak dapat dilakukan sama sekali. Pada keadaan seperti ini keputusan yang dapat diambil hanyalah : 1. menghentikan prroses destilasi 2. test kebocoran dengan media air (hydrotest) untuk menentukan letak kebocoran pada bagian tertentu dari tube vakum kondenser. 3. mengganti tube yangbocor (retubing) 7. KEBOCORAN PADA KAKI KONDESER (LEAKING ON BAROMETRING LEG) Tekanan pada kaki kondenser adalah vakum seperti halnya tekanan pada vakum kondenser. Pengaruh yang ditimbulkan oleh kebocoran (leaking) pada kaki kondenser adalah tekanan vakum sangat tidak stabil atau berfluktuasi.
Dari sisi kualitas produk destilat keadaan ini menyebabkan kualitasnya sangat sulit dipertahankan pada batas – batas spesifikasinya. Keadaan ini menyebabkan biaya produksi bertambah besar karena proses destilasi lebih banyak di sirkulasi tanpa menghasilkan produk destilasi sesuai dengan kapasitasnya dan kualitasnya. Berbeda dengan kebocoran pada sistem tube vakum kondenser, peningkatan laju alir volume kondenser yang keluar dari hot well tidak akan ditemukan. Ini berarti kebocoran pada kaki kondenser tidak menyebabkan laju alir volume kondensat yang keluar dari hot well tidak akan bertambah dari keadaan normal. Kecuali jika kebocoran pada kaki kondenser dan sistem tube volume kondenser terjadi pada waktu yang bersamaan. Keadaan sebaliknya dari laju alir volume kondenser sangat diharapkan sebagai indikasi adanya kebocoran pada kaki kondenser, demikian juga tinggi permukaan cairan (kondensat) pada hot well yang cenderung lebih rendah dari keadaan normalnya. Akan tetapiakan tetapi laju alir volume dan tinggi permukaan cairan pada hot well selalu berfluktuasi, karena udara dengan tekanan 1 atm yang masuk kedalam kaki kondenser dengan tekanan jauh dibawah 1 atm menghalangi secara tidak stabil kondensat yang jatuh secara gravity dari vakum kondenser kedalam hot well. Keadaan ini menyebabkan indikasi ini sulit dijadikan sebagai patokan untuk menentukan kebocoran pada bagian kaki kondenser. Untuk hot well yang dilengkapi alat penunjuk dan pengontrol tinggi permukaan kondenser (level indocator and control valve) dab pompa untuk mengeluarkan kondensat dari hot well, dapat digunakan indikasi – indikasi berikut untuk menentukan kebocoran pada bagian kaki kondenser, yaitu : a. besar bukaan kerangan pengatur tinggi permukaan cairan b. laju air volume kondensat yang diukur melalui sampling point (tempat pengambilan sampel) atau terbaca pada flow meter terpasang pada sistem. Dasar bukaan pada kerangan pengatur tinggi permukaan cairan pada hot well cenderung lebih kecil dari keadan normal, karena jumlah kondensat yang masuk kedalam hot well lebih rendah dari keadaan normal. Dengan demikan laju alir volume kondenser yang terukur lebih rendah dari laju alr volume kondensat pada keadaan normal. Namun perlu diperhatikan bahwa harga variabel. Variabel pada kondisi operasional proses destilasi harus sama, sebab kondisi operasi yang berbeda akan memberikan jumlah yang berbeda pada uap yang disedot, dikondensasikan dan dikeluarkan dari hot well. Menentukan kebocoran pada kaki kondensor dapat juga dilakukan dengan steaming (menyemprotkan uap panas) pada sepanjang kaki kondensor. Penurunan secara mendadak tekanan vakum pada kolom destilasi atau unit proses destilasi merupakan indikasi adanya kebocoran pada kaki kondensor. Penurunan tekanan vakum yang mendadak pada saat dilakukan steaming pada titik-titik tertentu pada kaki kondensor menunjukkan adanya kebocoran pada titik-titik tersebut. Cara lain yang dapat dilakukan untuk menentukan kebocoran pada kaki kondensor adalah dengan pengecekan langsung pada sepanjang kaki kondensor. Gaya tarik yang timbul dari dalam kaki kondensor pada titik-titik tertentu menunjukkan adanya kebocoran pada kaki kondensor. Pengecekan langsung dapat dilakukan dengan tangan, karena pada umumnya kaki kondensor tidak diisolasi dan bersuhu sekitar 25 – 370 C.
Pada saat unit proses destilasi dijalankan kebocoran kecil pada kaki kondensor dapat ditutup dengan menggunakan : a. lem silikon (silicon glue) b. balutan karet khusus yang dilengkapi lem atau perekat. Dengan kedua cara ini pengaruh kebocoran pada kaki kondensor terhadap tekanan vakum pada unit proses destilasi dapat dihilangkan sedangkan proses destilasi dapat dioperasikan kembali dengan normal. 8. KEBOCORAN PADA EJEKTOR Disamping vakum kondensor, ejektor merupakan bagian utama unit peralatan vakum untuk menciptakan tekanan vakum pada unit proses destilasi. Dalam hal ini ejektor ini berfunfsi untuk mengubah steam bertekanan tinggi menjadi berkecepatan tinggi (lihat cara kerja ejektor) sehingga uap dari kolom destilasi dapat ditarik atau disedot untuk dikondensasikan pada vakum kondensor. Jika kebocoran terdapat pada badan ejektor maka sebagian udara luar akan tersedot ke dalam vakum kondensor yang menyebebkan keseimbangan jumlah uap (gas) dan kondensat pada vakum kondensor terganggu. Udara yang tersedot ke dalam vakum kondensor menyebabkan jumlah uap atau gas yang tidak terkondensasikan pada vakum kondensor menjadi bertambah, sehingga mengurangi tekanan vakum pada vakum kondensor dan unit proses destilasi. Pengurangan tekanan vakum pada unit proses destilasi, menyebabkan harga variable-variable pada kondisi operasi proses destilasi berubah. Pada akhirnya menyebabkan kualitas produk destilasi berubah dan umumnya di luar spesifikasi yang ditetapkan. Kebocoran pada badan ejktor hanya dapat diatasi dengan mengganti badan ejektor dengan yang baru atau lebih baik. Menutup kebocoran dengan lem silikon atau epoksi atau balutan karet yang dilengkapi lem perekat tidak bisa dilakukan karena lem silikon atau epoksi bersifat pasta dan tidak bisa melekat jika kebocoran mengandung air dan bertekanan. Karet berperekat tidak bisa dipakai karena badan ejektor bersifat tidak rata. DAFTAR PUSTAKA 1. NORMAN P. LIEBERMEN, PROCESS DESIGN FOR RELIABLE OPERATION, 2ND EDITION, GULF PUBLISHING COMPANY BOOK DIVISION, HOUSTON, 1988. 2. ERNEST E. LUDWIG, APPLIED PROCESS DESIGN FOR CHEMICAL AND PETROCHEMICAL PLANT, 2ND EDITION, GULF PUBLISHING COMPANY, HOUSTON, 1979. 3. LURGI GmBh, ALCOHOL DESTILLATION, FRANKFURT, 1989. 4. DIECKELMEN, HELZ H. J, THE BASIC INDUSTRIAL OLEOCHEMISTRY.
