© POLSRI 2013
COOLING TOWER TEKNIK KIMIA Cooling Towers
LIA FITRI FUJIARSI NUR FITRIANY RIDHOLLAHI
0613-3040-0319 0613-3040-0328 0613-3040-0331
SISTEM AIR PENDINGIN
PENDAHULUAN •
Mesin Pendingin adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mendinginkan air atau peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang temperaturnya lebih tinggi.
•
Sistem pendinginan dibutuhkan dalam menjaga temperatur rendah yang memerlukan pembuangan kalor dari produk pada temperatur rendah ke tempat pembuangan kalor yang lebih tinggi.
•
Mesin pendingin yang digunakan terus menerus tanpa perawatan akan mengalami kerusakan. Perawatan mesin pendingin dapat dilakukan dengan cara membersihkan debu yang ada diluar mesin dengan cairan pembersih. Kemudian bagian dalam mesin dapat dibersihkan satu persatu untuk menghindari korosi atau pengkaratan mesin.
JENIS SISTEM AIR PENDINGIN
KLASIFIKASI MENARA PENDINGIN
Menara Pendingin Basah (Wet Cooling Tower) •
•
Menara pendingin basah mempunyai sistem distribusi air panas yang disemprotkan secara merata ke kisi-kisi, lubang-lubang atau batang-batang horizontal pada sisi menara yang disebut isian. Udara masuk dari luar menara melalui kisi-kisi yang berbentuk celah-celah horizontal yang terpancang pada sisi menara. Celah ini biasanya mengarah miring ke bawah supaya air tidak keluar. Oleh karena ada percampuran antara air dan udara terjadi perpindahan kalor sehingga air menjadi dingin. Air yang telah dingin itu berkumpul di kolam atau bak di dasar menara dan dari situ diteruskan ke dalam kondensor atau dibuang keluar, sehingga udara sekarang kalor dan lembab keluar dari atas menara. Menara pendingin basah dapat dibagi menjadi: - Menara Pendingin Basah Aliran Angin Alami (Natural-Draft Cooling Tower) - Menara Pendingin Aliran Angin Mekanik ( Mechanical-Draft Cooling Tower) - Menara Pendingin Aliran Angin Gabungan (Combined Draft Cooling Tower)
Menara Pendingin Basah Aliran Angin Alami (NaturalDraft Cooling Tower) •
Menara pendingin aliran angin alami tidak menggunakan kipas (fan). Aliran udaranya bergantung semata-mata pada tekanan dorong alami. Pada menara pendingin alami ini tidak ada bagian yang bergerak, udara mengalir ke atas akibat adanya perbedaan massa jenis antara udara atmosfer dengan udara kalor lembab di dalam menara pendingin yang bersuhu lebih tinggi daripada udara atmosfer di sekitarnya. • Menara pendingin aliran angin alami dapat dibagi menjadi dua jenis,yaitu: a. Menara pendingin aliran angin alami aliran lawan arah b. Menara pendingin aliran angin alami aliran silang
Menara pendingin aliran angin alami aliran lawan arah
Menara pendingin aliran angin alami aliran silang
Menara Pendingin Aliran Angin Mekanik ( Mechanical-Draft Cooling Tower)
•Pada menara pendingin aliran angin mekanik, udara mengalir karena adanya satu atau beberapa kipas (fan) yang digerakkan secara mekanik. Fungsi kipas di sini adalah untuk mendorong udara (forced-draft) atau menarik udara melalui menara (induced-draft) yang dipasang pada bagian bawah atau atas menara. •Berdasarkan fungsi kipas yang digunakan menara pendingin aliran angin mekanik dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu: a. Tipe aliran angin dorong (forced-draft) b. Tipe aliran angin tarik (induced draft)
Menara pendingin Induced Draft dengan aliran berlawanan
Menara pendingin Induced Draft dengan aliran melintang
Menara pendingin foruced Draft dengan aliran melintang
Menara Pendingin Aliran Angin Gabungan (Combined Draft Cooling Tower)
Menara hibrida terdiri dari cangkang beton, tetapi ukurannya lebih kecil dimana diameternya sekitar dua pertiga diameter menara aliran angin mekanik. Di samping itu, terdapat sejumlah kipas listrik yang berfungsi untuk mendorong angin. Menara ini dapat dioperasikan pada musim dingin tanpa menggunakan kipas, sehingga lebih hemat listrik.
Menara Pendingin Kering (Dry Cooling Tower) •
Menara pendingin kering (dry cooling tower) adalah menara pendingin yang air sirkulasinya dialirkan di dalam tabung-tabung bersirip yang dialiri udara. Menara pendingin kering dirancang untuk dioperasikan dalam ruang tertutup. • Ada dua jenis menara pendingin kering, yaitu: - Menara pendingin kering langsung (direct dry-cooling tower) - Menara pendingin kering tak langsung ( indirect dry-cooling tower)
Menara pendingin kering langsung (direct dry-cooling tower) Menara pendingin kering jenis langsung merupakan gabungan antara kondensor dan menara pendingin. Uap buangan turbin dimasukkan ke kotak uap melalui talang-talang besar supaya jatuh pada tekanan yang tidak terlalu besar dan dapat terkondensasi pada waktu mengalir ke bawah melalui sejumlah besar tabung atau kumparan bersirip. Tabung ini didinginkan dengan udara atmosfer yang mengalir di dalam atmosfer. Kondensat mengalir karena gaya gravitasi ke penampung kondensat dan dipompakan lagi ke sistam air umpan instalasi dengan bantuan pompa kondensat. Terdapat pula sistem untuk menyingkirkan gas dan mencegah pembekuan pada cuaca dingin.
Menara pendingin kering tak langsung ( indirect dry-cooling tower) • Menara pendingin kering tak langsung dengan menggunakan kondensor permukaan kovensional
Air sirkulasi yang keluar dari kondensor masuk melalui tabung bersirip dan didinginkan oleh udara atmosfer di dalam menara. Menara ini boleh menggunakan jujut jenis alami seperti pada gambar. Operasi kondensor pada jenis ini harus dilakukan pada tekanan 0,17 sampai 0,27 kPa. Pada jenis ini, digunakan kondensor terbuka atau kondensor jet. Kondensat jatuh ke dasar kondensor dan dari situ dipompakan oleh pompa resirkulasi ke kumparan bersirip di menara, yang kemudian didinginkan dan dikembalikan ke kondensor.
Menara pendingin kering tak langsung dengan sirkulasi bahan pendingin 2 fase. Menara pendingin ini tidak menggunakan air pendingin, tetapi menggunakan suatu bahan pendingin, seperti dengan menggunakan amoniak sebagai bahan perpindahan kalor antara uap dan air, sehingga perpindahan kalor dapat terjadi dengan perubahan fasa, yaitu pendidihan di dalam tabung kondensor dan kondensasi di dalam tabung menara. Amoniak cair yang hampir jenuh masuk kondensor permukaan dan diuapkan menjadi uap jenuh dan uap jenuh tersebut dipompakan lagi ke kondensor. Pendidihan dan kondensasi ini mempunyai koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi daripada sisi tabung, sehingga menghasilakn beda suhu yang lebih rendah antara uap dan amoniak dan antara amoniak dan udara.
Menara Pendingin Basah-Kering (Wet-Dry Cooling Tower)
menara ini mempunyai mempunyai dua jalur udara paralel dan dua jalur udara seri. Bagian atas menara di bawah kipas dan Bagian bawah yang terdiri dari bahan pengisi (filling material). Air sirkulasi yang panas masuk melalui kepala yang terletak di tengah. Air mula-mula mengalir naik-turun melalui tabung bersirip di bagian kering, kemudian meninggalkan bagian kering dan jatuh ke isian di bagian basah menuju bak penampung air dingin. Sedangkan udara ditarik dalam dua arus melalui bagian kering dan basah. Kedua arus menyatu dan bercampur di dalam menara sebelum keluar.Oleh karena arus pertama dipanaskan secara kering dan keluar dalam keadaan yang kering (kelembaban relatif rendah) daripada udara sekitar, sedangkan arus kedua biasanya jenuh.
APLIKASI SISTEM AIR PENDINGIN •
Sistem air Pendingin sekali pakai (once through cooling system) Sistem ini digunakan pada pabrik PT. Kaltim Parna Industri (produsen ammonia).
•
Sistem air pendingin resirkulasi terbuka (open re-circulating cooling system) Sistem ini banyak digunakan oleh pabrik yang berada dekat dengan sumber air tawar atau jauh dari laut, misalnya PT. Pupuk Kujang, PT. PUSRI, Pabrik kertas Leces, PT. BOC, PLTA Ir. P.M. Noor ,dll.
System air pendingin resirkulasi tertutup (closed re-circulating cooling system) Sistem
ini
biasa
kompresor. Mesin
digunakan diesel
dan
untuk
pendinginan
lokomotif
layanan
mesin stasioner
gas
dan
biasanya
menggunakan sistem radiator mirip dengan sistem pendingin mobil. Aplikasi pendinginan sirkulasi berhubugan erat dengan sistem pendingin pada boiler recovery Kraft dan minyak pelumas dan pendingin sampel dalam pembangkit listrik. Sistem tertutup juga banyak digunakan dalam sistem air pendingin udara untuk mentransfer pendingin udara pendingin mesin cuci. Pada musim dingin, sistem yang sama dapat mensuplai udara panas ke mesin cuci. Air pendingin sistem tertutup juga menyediakan metode kontrol suhu proses industri yang dapat diandalkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan sistem pendingin Availability dan reliability Operability dan Maintainability Biaya investasi Operating cost Dampak lingkungan
•
•
•
PERAWATAN SISTEM AIR PENDINGIN
Pencegahan Korosi Korosi merupakan suatu reaksi elektronika sebuah logam dengan lingkungannya. Hal ini dapat menyebabkan kerugian secara teknis maupun ekonomis. Dalam system air pendingin Pencegahan Deposisi Deposisi merupakan salah satu masalah utama yang ada pada system air pendingin yang terjadi pada permukaan perpindahan panas, pipa dan filter menara pendingin yang menyebabkan korosi dibawah deposit, menaikkan kehilangan tekanan dan menurunkan efisiensi perpindahan panas. Kontrol Mikrobiologi Beberapa jenis mikroorganisme merupakan organism paling umum dijumpai dan keberadaannya menyebabkan terjadinya kebuntuan pipa, kerusakan logam, menurunnya perpindahan panas Karena senyawa organic yang melekat pada dinding logam dan destruksi material lainnya, misalnya kayu yang terdapat pada struktur menara pendingin.
APLIKASI MENARA PENDINGIN •
Pembangkit listrik tenaga Nuklir Shippingport diShippingport, Pennsylvania Amerika Serikat
( Gambar : Siklus Pembangkit Tenaga Nuklir)
Siklus dari bahan bakar nuklir dimulai ketika uranium ditambang, diperkayakan, dan diproduksi menjadi bahan bakar nuklir, yang mana kemudian dimasukkan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Setelah selesai digunakan, sisanya akan dimasukkan dalam mesin proses ulang (reprocessing plant). Dalam pemrosesan kembali nuklir, 95% dari sisa bahan bakar yang dipakai dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar baru.
(Tipe aliran angin dorong (forceddraft)) Cooling tower ini di lengkapi dengan kipas isap paksa yang berfungsi untuk membantu proses pendinginan air kondensat yang mempunyai temperatur kurang lebih 490C, kemudian diturunkan menjadi kurang lebih 270C. Air hasil pendinginan dipakai untuk pendinginan uap bekas turbin
Menara Pendingin pada PT. PUSRI
Gambar : Pembuatan Urea PT. PUSRI
Pada pembuatan urea terdapat proses Prilling atau pembutiran dimana pada proses ini dibutuhkan penurunan Suhu,sehingga Urea yang terbentuk dapat dibentuk menjadi butiran urea . Prinsip kerjanya Air yang berasal dari sungai musi dipompakan sebagai make-up cooling tower setelah sebelumnya dilakukan treatment (sedimentasi dan koagulasi) terlebih dahulu. Air tersebut digunakan untuk mendinginkan prosesproses di dalam pabrik. Air pendingin yang telah panas kemudian didinginkan di cooling tower untuk kemudian disirkulasikan kembali ke dalam pabrik.
Menara air menghembuskan udara menggunakan semprotan air sehingga menyebabkan sebagian air menguap. Biasanya, air ini menyembur melalui suatu lembaran tebal dari plastic mesh yang terbuka.Udara menghembus melalui mesh ini tegak lurus terhadap aliran air. Penguapan ini akan mendinginkan aliran air. Karena sebagian dari air hilang menguap, menara air ini, maka perlu penambahan air secara tetap untuk mengkompensasi kehilangan air tersebut.
KESIMPULAN COOLING TOWER DAPAT DISIMPULKAN BAHWA : • •
• •
• • •
Sistem air pendingin merupakan sistem yang menyediakan air pendingin dengan kualitas tertentu yang diperlukan untuk pendinginan proses di pabrik Sistem air pendingin dikelompokkan menjadi sistem pendingin sekali pakai(once through system), sistem pendingin resirkulasi terbuka (open recirculating system) dan sistem pendingin tertutup (closed water system) Jenis – jenis menara pendingin dikelompokkan menjadi 2 kategori dasar yaitu Natural Draft Cooling Tower dan Mechanical Draft Cooling Tower System pendingin umumnya menimbulkan kerugian bagi lingkungan,pemasangan system pendingin membutuhkan modal besar serta pembuangan limbah bahan kimia yang mencemari lingkungan Perawatan sistem air pendingin terdiri dari pencegahan korosi.pencegahan deposisi dan kontrol mikrobiologi. Factor-faktor yang mempengaruhi laju korosi meliputi pengaruh oksigen,temperature,pH,konduktivitas serta kecepatan air. System pendingin umumnya dipakai pada industri kimia seperti PT. Pupuk Kujang, PT. PUSRI, Pabrik kertas Leces, PT. BOC, PLTA Ir. P.M. Noor , PT. Kaltim Parna Industri (produsen ammonia).
TERIMA KASIH
