Maksud dan tujuan dari praktikum ini adalah :

1. Mempelajari cara kerja operasi, start up, shut down, regenerasi dan kondisi operasi dari peralatan boiler dan asesoris.
2. Mengetahiu spesifikasi teknis dari peralatan : - Boiler

- Pompa

3. Mengamati dan mengambil data :

• Laju konsumsi solar
• Laju pemberian phospat
• Suhu dan debit di aliran make-up water, kondensat return, aliran ke boiler, drain
• Tekanan dan suhu steam keluar boiler, jenis steam yang dihasilkan, tekanan on-off boiler.
• Analisis pH, hardness, DO, kekeruhan , konduktivitas, Fe, alkalinitas untuk air di tangki feed water dan air boiler (blow down).

4. Perhitungan : persentase kondensat return ke tangki feed water, persentase water make up, neraca energi antrara energi dari BBM dan steam yang dikeluarkan.
5. Identifikasi dan evaluasi permasalahan yang sering timbul berdasarkan kesenjangan operasional penyedian utilitas di laboratorium pilot plant dengan materi studi pustaka.
6. Saran tentang perbaikkan kinerja system, pengurangan water make up, peningkatan effisien system dan lain-lain.

Selama melakukan praktikum pilot plant ini, manfaat yang akan diperoleh oleh praktikan adalah akan mengetahui seluk beluk tentang boiler seperti yang telah diuraikan pada tujuan-tujuan diatas yang meliputi cara-cara analisis kualitas air umpan boiler,menghitung neraca energi berdasarkan data yang diambil pada alat

dan lain-lain yang biasanya hanya dipelajari dikelas saja

System utilitas merupakan sarana penunjang yang diperlukan untuk operasi suatu proses.Salah satu sarana utilitas yang ada di Polban dan akan dibahas pada laporan ini adalah unit pembangkit steam (boiler). Spesifikasi boiler adalah sebagai berikut :

· Model : KB 204

· Fuel Consumption : 28,4 lt/jam

· Heating Surface : 7,2 m²

· Max. operasi pressure : 10 kg/cm²

· Water in full : 100 lt

· Feed water pump : 0,75 KW

· Effisiensi ketel : 88 % (pemakaian bahan bakar ekonomis)

· Pipa pemanas : vertikal

· Jenis pemanas : water tube

· tidak ada feed water preheater

· Jenis steam : saturated steam

· Penentuan energi yang diberikan solar

· Penentuan energi yang diterima steam

V air = Q pompa x lama bunyi waktu pompa

Berdasarkan teori energi yang diberikan solar harus sama dengan energi yang diterima oleh steam.

Hal-hal yang mempengaruhi effisiensi boiler adalah bahan bakar dan kualitas air umpan boiler. Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air umpan boiler antara lain :

1. Oksigen terlarut

Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan korosi pada peralatan boiler.

2. Kekeruhan

Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan proses serta mengganggu proses

3. pH

6. Asiditas

Pada praktikum pilot plant ini data-data yang akan diambil adalah :

III. 1. Metode Pengambilan Data

· Penentuan laju konsumsi solar

1. Tinggi solar diukur melalui skala yang terdapat di samping tangki solar.
2. Pengukuran dilakukan sebanyak 4 x 1 jam.
3. Volum solar dapat diketahui dengan cara mengalikan tinggi solar dengan diameternya. Volume solar = 0,25 x p x (diameter²) x tinggi.
4. Diameter tangki diukur dengan penggaris.

· Penentuan laju pemberian phospat

1. Laju pemberian phospat dapat ditentukan dari frekuensi bunyi pompa yang menandakan pemberian phospat selama 2 x 1 jam.
2. Ketika pompa berbunyi di dalam alat digitalnya terdapat nilai bukaan valve yang telah dikalibrasi dengan laju alir phospat dalam ml/menit.

· Penentuan kondisi operasi pada boiler

1. Untuk tekanan steam yang dihasilkan diukur melalui barometer yang terdapat pada boiler

· Penentuan debit air

1. Make up water

Debit make up diukur melalui aliran air yang masuk ke dalam feed water tank. Air ditampung di dalam gelas ukur selama 15 detik.

2. Kondensat return

Debit kondensat return diukur melalui aliran air yang keluar pipa keluaran kondensat dengan cara yang sama seperti diatas.

3. Aliran blow down

III.2 Metode Analisa Data laboratorium

· Penentuan konduktivitas (daya hantar listrik)

1. Alat yang digunakan adalah konduktometer yang sebelumnya telah dikalibrasi dengan larutan KCl 0,1 M, dimana temperaturnya dianggap 25^oC. Konduktivitas dari larutan KCl 12,88 mS/cm.
2. Sampel air yang akan dianalisa dimasukkan dalam gelas kimia lalu diukur konduktivitasnya dengan cara mencelupkan elektroda kaca ke dalam sample tersebut dengan memijit tombol "cond" nilai konduktivitas akan segera muncul.

· DO (dissolved oxygen) dan Temperatur

1. DO dan temperatur diukur dalam satu alat yang dinamakan DOmeter.
2. DO diukur dengan cara mencelupkan elektroda ke dalam larutan sample lalu menekan tombol O, nilai DO akan terbaca pada layar dalam satuan mg/lt.
3. Temperatur diukur dengan cara mencelupkan elemen ke dalam larutan sampel lalu menekan tombol "mode" sampai layar menunjukan satuan derajad celcius.

· Kekeruhan (Turbidity)

1. Kekeruhan diukur dengan alat yang dinamakan turbiditimeter dengan satuan NTU (Net Turbidity Unit).
2. Sebelum digunakan alat dikalbrasi dengan larutan yang mempunyai kekeruhan 25 NTU. Skala diputar sampai layar menunjukkan 25 NTU.
3. Sample dimasukkan ke dalam botol sample ditutup, dimasukkan ke dalam alat ukur, nilainya akan terlihat dalam layar.

· pH

1. pH diukur dengan pHmeter yang sebelumnya telah dikalibrasi dengan larutan buffer pH 4 dan 7.
2. pH larutan sample diukur dengan cara mencelupkan elektroda kaca pada larutan tersebut lalu tekan tombol "meas" dan lihat angkanya pada layar.

· Kesadahan

1. Mengambil 25 ml sample dalam elemeyer dalam 200 ml lalu menambahkan 2 ml larutan buffer 10 dan sedikit bubuk indikator EBT. Lalu diaduk sampai berwarna merah anggur.
2. Larutan a diatas dititrasi dengan EDTA ¹/₂₈ N sampai berwarna biru laut lalu mencatat volum EDTA yang digunakan.

· Fe

1. Kandungan Fe diukur dengan spektrofotometer visible.
2. Membuat larutan standar Fe dari larutan induk Fe 10 ppm. Larutan standar dibuat dengan cara mengencerkan larutan induk sampai konsentrasi 0,1 ppm samapai 0,6 ppm, ke dalam masing-masing elemeyer ditambahkan 3 ml HNO₃ 4 N dan 5 ml KCSN 10%. Lalu masing-masing larutan ini diukur absorbansinya untuk memperoleh kurva kalibrasi.
3. Untuk sample diambil 25 ml sample dicampur dengan 3 ml HNO₃ 4 N dan 5 ml KCSN 10%, lalu diukur absorbansinya setelah itu diinterpolasikan pada kurva kalibrasi.

· Asiditas

1. 25 ml larutan sample dimasukkan ke dalam erlemeyer 200 lalu ditambahkan 3 tetes phenopthalein kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai berwarna merah muda, catat volum NaOH yang digunakan.
2. Meneruskan titrasi dengan menambahkan dua tetes methyl orange pada larutan a diatas lalu dititrasi dengan HCl 0,1 N sampai warna orange berubah menjadi warna merah, catat volum HCl yang digunakan.

III. 3. Metode Evaluasi Perhitungan

a. Metode evaluasi perhitungan hasil analisis laboratorium

· Penentuan kesadahan

1^oG = 10 mg/l CaO

· Penentuan asiditas

· Penentuan kadar besi (Fe)

1. Metode evaluasi perhitungan neraca energi

· Penentuan energi yang diberikan solar

· Penentuan energi yang diterima steam

· Pengamatan laju konsumsi solar

· Pengamatan laju pemberian phospat

· Pengamatan boiler

· Pengamatan Debit Air Umpan Boiler

· Pengamatan Kualitas Air Umpan Boiler

V.1 Pembahasan Hasil Analisa Laboratorium Tentang Kualitas Air Umpan Boiler.

Berdasarkan data-data pada percoban yang diperoleh dari analisa labaoratorium, ternyata terdapat beberapa penyimpangan pada beberapa parameter air bila dibandingkan dengan standar kualitas air umpan boiler yang terdapat pada literature. Karena boiler dioperasikan pada tekanan 4 kg/cm², maka data dibandingkan pada standar dengan tekanan 0-150 kg/cm².

Untuk kadar oksigen terlarut, nilai standarnya adalah 1,5 mg/l. Sedangkan data analisa menyatakan bahwa kadar oksigen terlarut pada air umpan boiler (feed water dan tangki feed water) masing-masing adalah 8,6mg/l dan 9,0mg/l pada 1 jam pertama , 2 jam berikutnya kadar oksigen pada feed water dan tangki feed water masing-masing adalah 26,3mg/l dan 16,5mg/l. Kadar oksigen pada air umpan boiler ini tidak memenuhi syarat, karena nilainya jauh berada diatas nilai standar. Kandungan oksigen yang tinggi akan menyebabkan korosi pada boiler.

Untuk kekeruhan, nilai standarnya adalah 20 NTU . Data analisa menyatakan bahwa kekeruhan pada feed water adalah 1,2 NTU dan 1,0 NTU. Sedangkan pada tangki feed water kekeruhan bernilai 4,1 dan 3,5 NTU. Dari segi kekeruhan berarati air umpan boiler ini sudah memenuhi persyaratan standar kualitas air umpan boiler.

Untuk pH, nilai standarnya adalah 8,0. pH pada feed water hanya 6,42. Hal ini tidak menjadi masalah karena nilai pH dapat dinaikkan dengan penambahan phospat pada tangki feed water. pH pada tangki feed water adalah 8,16, tidak terpaut jauh dengan dengan nilai pH standar, jadi masih bisa dianggap memenuhi syarat.

Untuk kesadahan, nilai standarnya adalah 80 mg/l CaCO₃. Kesadahan yang terdapat pada feed water adalah 609,29 mg/l CaCO₃ dan 531,25 mg/l CaCO₃. Kesadahan ini dapat diatasi dengan penggunaan softener. Tapi ternyata air keluaran softener (effluent) juga masih mengandung kesadahan yang tinggi yaitu 139,43 mg/lCaCO₃ dan 153,86 mg/l CaCO_3. Hal ini dapat disebabkan oleh sudah jenuhnya resin dalam softener yang digunakan.Pada tangki feed water nilai kesadahan tidak terlalu jauh dengan nilai kesadahan yang ada pada effluent softener yaitu 150,714 mg/lCaCO₃ dan 158,93 mg/l CaCO₃. Pada air kondensat kesadahan menurun dengan nilai 35 mg/l CaCO₃ dan 53 mg/l CaCO₃, hal ini dapat disebabkan karena adanya pemanasan tinggi pada saat boiler dioperasikan sehingga sebagian kesadahan berkurang.

Untuk kadar Fe nilai standarnya adalah maksimal 10 ppm Fe. Dari semua hasil analisa besi pada air umpan boiler, semuanya memenuhi syarat karena nilainya berada dibawah nilai standar.

Untuk nilai asiditas, tidak ada nilai standar untuk asiditas total, yang ada hanya standar nilai asiditas yang disebabkan oleh kandungan ion HCO₃^- yaitu 50 mg/l. Kandungan HCO₃^- pada tangki feed water adalah 139,592 mg/l dan 139,08 mg/l.Tingginya kadar ion ini akan menyebabkan pembusaan dan carry over padatan dan CO₂ ke steam sebagai sumber korosi aliran kondensat. Pada air boiler juga terdapat kandungan ion HCO₃^- yang tinggi yaitu 136,08mg/l dan 136,64 mg/l.

Pada perhitungan diatas didapatkan effisiensi boiler yang digunakan pada Laboratorium Pilot Plant Teknik Kimia Polban setelah beberapa tahun lamanya yaitu sebesar 83 %. Sedangkan effisiensi yang tercantum pada spesifikasi boiler sebesar 88 %, perbedaan ini disebabkan karena laju penggunaan solar yang lebih sedikit dari standart yang telah ditetapkan dan tekanan yang digunakan pada spesifikasi boiler 10 kg/cm² tetapi tekanan settingnya hanya 4,25 kg/cm² sehingga menghasilkan panas steam yang kurang pula. Hal ini bukan berarti boilernya mengalami kerusakan tetapi memang panas steam yang diinginkan hanya sekitar + 130 ^oC dan juga dimungkinkan oleh kualitas air umpan boiler yang buruk karena tangki feed water tank-nya sudah mengalami korosi.

a. Neraca energi dari BBM (solar) dan steam

Dimana: V solar : Jumlah solar yang dikonsiumsi selama satu jam (m³)

V solar = 0.25x 3,14 x (80.10^-2 m)² x 4.10^-2 m

Q₁ = Vol. Solar x r solar x HHV solar

Dimana : Q1 : Kalor yang dilepas dari pembakaran solar

HHV : 44450 kJ/Kg

Untuk pengamatan pada jam 11⁰⁰-12⁰⁰

Q1 = 0,0201 m³ x 950 kg/m³ x 44450 kj/kg

Penentuan energi yang diterima steam

Asumsi : Air feed boiler semuanya teruapkan menjadi steam maka massa steam sama dengan massa iar umpan boiler.

Dimana : Hv : Entalpi steam

Hw : Panas leten

= 340557.44 kj

Penentuan Effisiensi Boiler

= (energi yang diterima steam / energi yang diberikan solar) x 100 %

= (Laju kondensat return/Laju feed umpan boiler) x 100 %

Untuk data pengmatan selama jam 11⁰⁰-12⁰⁰

6mL/detik x 3600 detik/jam x 1L/1000 mL

0.1244 m³ x 1m³/1000L

= 17.4 %

c. Persentase water make up

= ( Laju water make up/laju feed boiler) x 100 %

30 ml/detikx 3600 detik /jam x 1L/1000 mL

d. Penentuan laju phospat

= (total waktu pompa bunyi x 34 mL/Menit)

Data Untuk pengamatan pada jam 11⁰⁰-12⁰⁰

=179.5 detik x (Menit/ 60 detik) x34 mL/Menit

=101.72

1. Effisiensi boiler sebesar 83 %.

· Pengamatan laju konsumsi solar

· Pengamatan laju pemberian phospat

· Pengamatan boiler

· Pengamatan Debit Air Umpan Boiler

· Data Analisa Kesadahan

Keterangan : Volume sample = 25 ml

Konsentrasi EDTA = 1/28 N

· Data Analisa Asiditas

Keterangan : Volume sample = 25ml

Konsentrasi NaOH = 0,1 N

Konsentrasi HCl = 0,1 N

Volume NaOH = p ml

Volume HCl = m ml

· Data Analisa Kadar Fe

1. Penentuan kurva kalibrasi standar Fe

1. Falling film evaporator
2. Ekstraksi padat-cair
3. Distilasi
4. Fluidized bed dryer
5. Stirer tank

V.1 Pembahasan Hasil Analisa Laboratorium Tentang Kualitas Air Umpan Boiler.

Berdasarkan data-data pada percoban yang diperoleh dari analisa labaoratorium, ternyata terdapat beberapa penyimpangan pada beberapa parameter air bila dibandingkan dengan standar kualitas air umpan boiler yang terdapat pada literature. Karena boiler dioperasikan pada tekanan 4 kg/cm², maka data dibandingkan pada standar dengan tekanan 0-150 kg/cm².

Untuk kadar oksigen terlarut, nilai standarnya adalah 1,5 mg/l. Sedangkan data analisa menyatakan bahwa kadar oksigen terlarut pada air umpan boiler (feed water dan tangki feed water) masing-masing adalah 8,6mg/l dan 9,0mg/l pada 1 jam pertama , 2 jam berikutnya kadar oksigen pada feed water dan tangki feed water masing-masing adalah 26,3mg/l dan 16,5mg/l. Kadar oksigen pada air umpan boiler ini tidak memenuhi syarat, karena nilainya jauh berada diatas nilai standar. Kandungan oksigen yang tinggi akan menyebabkan korosi pada boiler.

Untuk kekeruhan, nilai standarnya adalah 20 NTU . Data analisa menyatakan bahwa kekeruhan pada feed water adalah 1,2 NTU dan 1,0 NTU. Sedangkan pada tangki feed water kekeruhan bernilai 4,1 dan 3,5 NTU. Dari segi kekeruhan berarati air umpan boiler ini sudah memenuhi persyaratan standar kualitas air umpan boiler.

Untuk pH, nilai standarnya adalah 8,0. pH pada feed water hanya 6,42. Hal ini tidak menjadi masalah karena nilai pH dapat dinaikkan dengan penambahan phospat pada tangki feed water. pH pada tangki feed water adalah 8,16, tidak terpaut jauh dengan dengan nilai pH standar, jadi masih bisa dianggap memenuhi syarat.

Untuk kesadahan, nilai standarnya adalah 80 mg/l CaCO₃. Kesadahan yang terdapat pada feed water adalah 609,29 mg/l CaCO₃ dan 531,25 mg/l CaCO₃. Kesadahan ini dapat diatasi dengan penggunaan softener. Tapi ternyata air keluaran softener (effluent) juga masih mengandung kesadahan yang tinggi yaitu 139,43 mg/lCaCO₃ dan 153,86 mg/l CaCO_3. Hal ini dapat disebabkan oleh sudah jenuhnya resin dalam softener yang digunakan.Pada tangki feed water nilai kesadahan tidak terlalu jauh dengan nilai kesadahan yang ada pada effluent softener yaitu 150,714 mg/lCaCO₃ dan 158,93 mg/l CaCO₃. Pada air kondensat kesadahan menurun dengan nilai 35 mg/l CaCO₃ dan 53 mg/l CaCO₃, hal ini dapat disebabkan karena adanya pemanasan tinggi pada saat boiler dioperasikan sehingga sebagian kesadahan berkurang.

Untuk kadar Fe nilai standarnya adalah maksimal 10 ppm Fe. Dari semua hasil analisa besi pada air umpan boiler, semuanya memenuhi syarat karena nilainya berada dibawah nilai standar.

Untuk nilai asiditas, tidak ada nilai standar untuk asiditas total, yang ada hanya standar nilai asiditas yang disebabkan oleh kandungan ion HCO₃^- yaitu 50 mg/l. Kandungan HCO₃^- pada tangki feed water adalah 139,592 mg/l dan 139,08 mg/l.Tingginya kadar ion ini akan menyebabkan pembusaan dan carry over padatan dan CO₂ ke steam sebagai sumber korosi aliran kondensat. Pada air boiler juga terdapat kandungan ion HCO₃^- yang tinggi yaitu 136,08mg/l dan 136,64 mg/l.

Pada perhitungan diatas didapatkan effisiensi boiler yang digunakan pada Laboratorium Pilot Plant Teknik Kimia Polban setelah beberapa tahun lamanya yaitu sebesar 83 %. Sedangkan effisiensi yang tercantum pada spesifikasi boiler sebesar 88 %, perbedaan ini disebabkan karena laju penggunaan solar yang lebih sedikit dari standart yang telah ditetapkan dan tekanan yang digunakan pada spesifikasi boiler 10 kg/cm² tetapi tekanan settingnya hanya 4,25 kg/cm² sehingga menghasilkan panas steam yang kurang pula. Hal ini bukan berarti boilernya mengalami kerusakan tetapi memang panas steam yang diinginkan hanya sekitar + 130 ^oC dan juga dimungkinkan oleh kualitas air umpan boiler yang buruk karena tangki feed water tank-nya sudah mengalami korosi.

a. Neraca energi dari BBM (solar) dan steam

Dimana: V solar : Jumlah solar yang dikonsiumsi selama satu jam (m³)

V solar = 0.25x 3,14 x (80.10^-2 m)² x 4.10^-2 m

Q₁ = Vol. Solar x r solar x HHV solar

Dimana : Q1 : Kalor yang dilepas dari pembakaran solar

HHV : 44450 kJ/Kg

Untuk pengamatan pada jam 11⁰⁰-12⁰⁰

Q1 = 0,0201 m³ x 950 kg/m³ x 44450 kj/kg

Penentuan energi yang diterima steam

Asumsi : Air feed boiler semuanya teruapkan menjadi steam maka massa steam sama dengan massa iar umpan boiler.

Dimana : Hv : Entalpi steam

Hw : Panas leten

= 340557.44 kj

Penentuan Effisiensi Boiler

= (energi yang diterima steam / energi yang diberikan solar) x 100 %

= (Laju kondensat return/Laju feed umpan boiler) x 100 %

Untuk data pengmatan selama jam 11⁰⁰-12⁰⁰

6mL/detik x 3600 detik/jam x 1L/1000 mL

0.1244 m³ x 1m³/1000L

= 17.4 %

c. Persentase water make up

= ( Laju water make up/laju feed boiler) x 100 %

30 ml/detikx 3600 detik /jam x 1L/1000 mL

d. Penentuan laju phospat

= (total waktu pompa bunyi x 34 mL/Menit)

Data Untuk pengamatan pada jam 11⁰⁰-12⁰⁰

=179.5 detik x (Menit/ 60 detik) x34 mL/Menit

=101.72 mL