INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)

1. INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)

2. Boiler Water Treatment Untuk mencegah: • Kerak/deposit • Korosi • Carry over Agar: • Menjamin kontinutas tersedianya steam untuk operasi pabrik-meminimalkan downtime • Safety • Memproteksi biaya capital

3. Boiler Pre-Treatment Process Process Process Blowdown flash tank Flash tank Low pressure steam Condensate Receiver

4. Kerak/Deposit

5. Mekanisasi Pembentukan Kerak • Presiptitasi dari hardness yang tidak larut/ insoluble • Ca(HCO3 )2 + Panas ---> CaCO3 + H2O + CO2 • Mg+2 + OH- ---> MgOH+ • H2SiO3 ---> H+ + HSiO3- • MgOH+ + HSiO3- ---> MgSiO3 + H2O • Melebihi batas kejenuhan/kelarutan melalui evaporasi mengakibatkan terjadinya kristalisasi; contoh: CaSO4, SiO2

6. Boiler Deposit

7. Silica • Membentuk deposit pada boiler/waterside • Terbentuk sebagai magnesium silicate atau silicic acid • Selective silica carryover • Tidak dapat dikontrol secara mekanikal dengan steam separator

8. Selective Silica Carryover • Silica terlarut pada steam • Dikontrol dengan pembatasan kandungan silica pada air boiler • Dikontrol dengan pembatasan tekanan operasi boiler • Dikontrol dengan mempertahankan kontrol pH yang tinggi

9. Bentuk Kerak Besi/Iron Kerak besi biasanya ditemukan dalam boiler sebagai salah satu atau lebih bentuk berikut: • Bentuk kompleks dengan calcium • Bentuk kompleks dengan phosphate • Hematite Fe2O3 • Magnetite Fe3O4

10. Efek Kerak Pada Heat Transfer

11. Efek Kerak pada Temperatur Pipa

12. Contoh Efek Kerak

13. Problem Kerak • Boiler tube failure • Disebabkan karena pengurangan heat transfer dan tube overheating • Under-deposit corrosion • Disebabkan karena konsentrasi tinggi dari bahan bersifat korosif concentration of corrosive agents (dapat berupa NaOH)

14. Apa yang dapat dilakukan untuk mencegah kerak/deposit • Kontrol secara ketat terhadap kualitas air umpan (sesuai dengan batas kontrol) • Mengaplikasikan internal treatment

15. Internal Treatment Options • Presipitasikontaminan • Pelarutan (solubilize) kontaminan • Pendispersian (disperse) kontaminan

16. Coagulation programs Organic sludge conditioners Phosphate residual programs Phosphate-Polymer Programs Chelates & Chelate / Polymer programs All-Polymer program Program Internal Treatment Secara Umum/Konvensional

17. Historical Overview of Nalco’s Internal Treatment Programs • Soda ash, Sodium Aluminate, and Phosphates • Chelation • Synthetic organic polymers • Transport-Plus

18. ONDEO Nalco’s Internal Treatment Programs • Phosphate Residual Programs • Phosphate Polymer Program • All Polymer (Transport-Plus) Programs • Supplemental Programs (dispersants and antifoam)

19. Program Pengendapan/Koagulasi

20. Perlakuan secara Koagulasi (Coagulation Treatments) • Calcium hardness dipresipitasikan sebagai Calcium Carbonate. • Magnesium hardness dipresipitasikan sebagai Magnesium Hidroksidaatau Magnesium Silicate

21. Aplikasi Program Koagulasi: Program Koagulasi dapat diaplikasikan bila; • Tekanan operasi boiler < 350 psig • Hardness feedwater/air umpan > 60 ppm • Alkalinity air boiler < 500 ppm

22. Program Koagulasi • Kebaikan: • Dapat diaplikasikan untuk air umpan dengan kandungan hardness yang tinggi. • Kekurangan: • Cycle operasi boiler rendah • TDS air boiler tinggi • Jumlah blowdown banyak – pembuangan panas (wastes heat) • Pembentukan kerak

23. Program Phosphate • Calcium dipresitasikan sebagai calcium phosphate • Magnesium dipresitasikan sebagai magnesium hydrosida

24. Phosphate Technology • Ortho phosphates • Mono-, di-, tri- sodium phosphates • Poly Phosphates • Sodium hexa meta phosphate • Sodium hepta meta phosphate • Sodium tripoly phosphate • Tetra sodium pyro-phosphate

25. Phosphate Technology Titik Injeksi • Ortho phosphate • Diinjeksikan lansung ke drum boiler • Poly phosphate • Diinjeksikan ke line air umpan

26. Phosphate Technology Kelebihan • Mudah dimonitor dan dikontrol • Tidak memerlukan air umpan dengan kemurnian tinggi • Dapat diaplikasikan pada boiler tekanan tinggi • Dikenal luas • Memiliki perizinan FDA dan USDA • Fluktuasi hardness air umpan dapat ditangani • Residual PO4tidak bersifat korosif • PO4 residual yang tinggi - buffer untuk ekskursi • Biaya relatif murah

27. Phosphate Technology Kekurangan • Menghasilkan presipitasi/endapan pada sistem • Kelebihan alkalinity dapat menyebabkan korosi • Memerlukan lebih banyak blowdown • Jika demikian, lebih banyak panas hilang dan lebih banyak pemakaian bahan kimia • Kemungkinan dapat menyebabkan terjadi kerak • Umumnya diaplikasikan bersama sludge dispersant

28. Phosphate Technology Detailed Chemistry • (poly) Na5P3O10 + 4NaOH -> 3Na3PO4 + 2H2O • (ortho) Na2HPO4 + NaOH -> Na3PO4 + H2O • 3CaCO3 + 2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 • 3CaSO4 + 2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2 +3Na2SO4 • Mg(HCO3)2 + 4NaOH -> Mg(OH)2 + 2Na2CO3 + 2H2O • MgCl2 + 2NaOH -> Mg(OH)2 + 2NaCl

29. Sludge Conditioning • Padatan Calcium Phosphate dan Magnesium Hydroxide yang tidak terlarut terbentuk (Sludge) • Particulate Iron Oxide kembali ke kondensat • Padatan mengendap pada permukaan panas boiler • Transfer panas tidak seimbang, dapat beresiko pipa pecah

30. Tipe Sludge Conditioners • Synthetic polymers • Tannins • Lignins • Starches

31. Pengaplikasian Sludge Conditioners • Produk Starch Organic • Jika Mg:SiO2 ratio < 2 • Jika minyak mengkontaminasi air boiler • Dalam pabrik pengolahan makanan • Produk Lignin Organic • Untuk mengkondisi Calcium Phosphate & Iron Oxide

32. Titik Injeksi Sludge Conditioners • Tangki Deaerator • Jalur air umpan boiler • Lansung ke steam drum

33. Solubilizing Program

34. Chelants • Melarutkan ion logam • Membentuk senyawa kompleks yang sangat larut • Ion-ion bersaing (PO4, SiO2, OH) mengurangi efetivitas

35. Chelant yang Umum • EDTA • (Ethylene diamine tetracetic acid) • Memiliki 6 sisi logam kompleks termasuk atom nitrogen dan oksigen • NTA • (Nitrilo triacetic acid) • Memiliki 4 sisi logam kompleks

36. Perbandingan Kedua Jenis Chelant • NTA lebih stabil secara thermal • 900 psig max. untuk NTA, • 600 psig max. untuk EDTA • Biaya NTA lebih murah dari pada EDTA • EDTA memkompleks Magnesium lebih baik dari pada NTA • EDTA memkompleks besi lebih baik dari pada NTA • EDTA memiliki perizinan FDA

37. Aplikasi Chelants • Harus diinjeksikan secara kontinu pada jalur air umpan memakai injection quill & piping stainless steel • Tidak boleh ada oksigen • Konsentrasi residual pada air boiler harus dijaga di bawah 10 ppm sebagai CaCO3 untuk meminimalkan korosi • Akurasi kontrol pemakaian diperlukan

38. Chelant Control Ranges Boiler Pressure Chelant Residual psig (Bar) ppm as CaCO3 400 (30) 4 - 8 401 - 600 (30 - 40) 3 - 6 601 - 1000 (40 - 70) 3 - 5

39. Kelebihan Chelant • Tidak terbentuk endapan • Permukaan perpindahan panas lebih bersih • Frekwensi acid cleaning lebih sedikit • Terkadang dapat mengurangi jumlah blowdown

40. Kekurangan Chelant • Biaya lebih mahal • Memerlukan kontrol yang sangat ketat terhadap mutu air umpan • Lebih sulit untuk test kontrol • Residual berlebih bersifat korosif • Ion-ion yang bersaing dapat bersifat korosif

41. Program Phosphate-Polymer • Mempresipitasikan hardness dan besi • Polymer mendispersikan sludge hasil reaksi, untuk menghindari pengendapan pada pipa • Boiler lebih bersih daripada program phosphate konvensional

42. Aplikasi Program Phosphate-Polymer • Hardness air umpan lebih rendah dari 3 ppm • Softener atau air baku dengan hardness rendah

43. Program Phosphate-Polymer • Kelebihan • Perizinan FDA/USDA • Dapat diaplikasikan pada air umpan dengan T.hardness tinggi. • Boiler lebih bersih • Lebih mudah ditest/dikontrol. • Tidak mahal. • Tidak bersifat korosif • Disadvantage • Requires much stricter control of feedwater hardness and chemical program

44. Program Phosphate-Polymer • Kekurangan • Memerlukan kontrol yang ketat terhadap hardness air umpan dan residual bahan kimia

45. Program All-Organic Polymer • All-polymer program, polymeric blend • Tidak mengandung chelant atau phophate, tidak memerlukan tambahan dispersan • Berfungsi dengan melarutkan Calcium & Magnesium dan mendispersi besi dan partikulat lainnya • Tidak bersifat agresif terhadap metal boiler

46. Program All-Organic Polymer • Diinjeksikan ke tangki deaerator untuk boiler bertekanan < 600 psig dan menggunakan air softener • Program/dosis injeksi berdasarkan batas atas kontrol untuk hardness dan besi, bukan nilai rata-rata • Kekurangan dosis (<20% dari yang diperlukan) dapat membentuk deposit Calcium Acrylate pada boiler

47. Program All-Organic Polymer • Tidak bersifat korosif untuk internal boiler • Memberikan hasil boiler yang lebih bersih - clean boilers – meningkatkan heat transfer • Transport 100% of hardness • Tidak bersifat volatil – aman untuk turbin • Hardness air boiler dapat ditest • Test produk sederhana/mudah • Program passivasi yang baik

48. Program All-Organic Polymer • Pengaplikasian terbatas untuk tekanan boiler <1000 psig • Memerlukan air umpan dengan hardness rendah • Beberapa formulasi mengkontribusikan ammonia ke steam

49. Definisi Korosi Cathodic (reduction) half cell reaction 2 e- + 1/2 O2 + H2O <---> 2OH- 2OH- + Fe <---> Fe(OH)2 + 2 e- Anodic (oxidation) half cell reaction • Korosi adalah proses elektrokimia, dimana metal (teroksidasi) kembali ke bentuk alamiahnya (natural state). • Sell Korosi (corrosion cell) : anoda, katoda dan elektrolit harus ada

50. Korosi pada Boiler • Tipe korosi • Korosi akibat oksigen/oxygen corrosion • Konsentrasi alkalinity/alkalinity concentration • Korosi akibat caustic/caustic corrosion • Korosi akibat asam/Acid corrosion • Korosi akibat chelant/Chelant corrosion • Erosi/korosi