Kapan fenomena phosphat hideout yang terjadi pada sistem boiler water yang menggunakan program phosphat terjadi, dan kondisi apa yang memicunya? Bagaimana penanganannya saat kejadian? Apakah harus shutdown? Treatmentnya bagaimana?
Bagaimana dampak kejadian ini pada peralatan? Bagaimana atau apa saja
pekerjaan inspeksi yang diperlukan setelah kejadian?
Pertanyaan : Muchlis Nugroho

Saya tertarik dengan fenomena phosphat hideout yang terjadi pada sistem boiler
water yang menggunakan program phosphat. Adakah kiranya dari anggota milis ini
yang pernah mengalami hal ini? Jika ada tolong disharing pengalamannya misalnya
mengenai:

  1. Kapan kejadiannya terjadi, dan kondisi apa yang memicunya
  2. Bagaimana penanganannya saat kejadian? apakah harus shutdown? Treatmentnya gimana?
  3. Bagaimana dampak kejadian ini pada peralatan? Bagaimana atau apa saja
    pekerjaan inspeksi yang diperlukan setelah kejadian?
  4. Apakah ada peralatan yang rusak (misalnya boiler atau kondenser
    sampai bocor)? Apa penyebab kerusakan?
  5. Spesifikasi tekanan, dan loading boiler yang kejadian?
  6. Hal-hal lain yang kiranya bisa disharing mengenai hal ini

Saya kira masih banyak di Indonesia ini boiler yang masih menggunakan program
phosphat, dan sharing-sharing mengenai fenomena ini tentunya akan sangat berguna
bagi orang-orang yang berkecimpung dalam sistem
per-steam-an.

Tanggapan 1 : YudaTomo

Pak Muchlis Nugroho,
1. Terjadinya phosphate hide out.
Phosphate dalam boiler water treatment digunakan sebagai sumber alkalinity utk
corrosion prevention, sebagai pengganti caustic soda treatment (NaOH) yg dikenal
lebih dulu. Dengan caustic treatment, resiko korosi karena terbentuknya local
konsentrasi yg sangat tinggi (mencapai puluhan ribu ppm) dari caustic soda,
terutama di area high heat flux (seperti di wall tube), di horizontal tubes,
di lokasi2 di mana terbentuk deposit, akan cukup tinggi.
Phosphate treatment dipilih utk melawan effect yg tidak diinginkan ini. Awalnya,
pada phosphate programme, konsentrasi phosphate dan pH dikontrol dengan penggunaan
campuran disodium phosphate (Na2HPO4, Na/PO4=2.0) dan trisodium phosphate (Na3PO4,
Na/PO4=3.0), sehingga target boiler water bisa tercapai, dengan tetap secara
efektif mempertahankan konsentrasi free caustic dalam nilai yg sangat rendah
(Free caustic terbentuk dengan reaksi sbb: Na3PO4 + H2O <—-> Na2HPO4
+ NaOH). Secara teory, perbandingan mol Na:PO4 dikontrol pada nilai maximum
3:1. Jika Na/PO4 > 3:1, akan terbentuk free caustic. Coordinated phosphate
programme menggunakan acuan Na/PO4 sedikit di bawah 2.8, sedangkan congruent
program sedikit di bawah 2.6.

2. Phenomena phosphate hide out terjadi pada boiler tekanan tinggi (>160 bar),
pada kondisi pembebanan yg fluktuatif dan pada siklus beban yg mengharuskan boiler
sering on line – off line. Perubahan pola pembebanan ini menyebabkan temperature
dan pressure boiler tube metal berubah2, thus menyebabkan kelarutan dan fasa kesetimbangan
phosphate antara yg terdeposit vs yg terlarut berubah2. Akibatnya konsentrasi
phosphate di bulk water dan yg terdeposit menjadi berubah2, mengakibatkan sulitnya
mengontrol pH dan konsentrasi phosphate sesuai target. Saat boiler pressure naik
ke full load, phosphate akan hilang dari larutan, menempel pada dinding metal,
diikuti dengan naiknya pH dan alkalinity boiler water sampai > 9.7. Saat load
berkurang atau shutdown, phosphate akan terlepas dan muncul lagi di boiler water
menyebabkan pH drop, bisa sampai <9.0.
Penanganannya, yg terbaik adalah secepat mungkin menstabilkan pembebanan panas
di boiler pada saat terjadi gejala hide out. Perlu dihindari utk tidak mis-persepsi
(menaikkan dosing phosphate saat diketahui konsentrasinya rendah), yang bisa menyebabkan
overdose phosphate. Perlu tidaknya shut down, tergantung dari kondisinya. Apabila
kondisi pembebanan bisa segera distabilkan, biasanya shut down tidak diperlukan.

Phenomena hide out dipercaya terjadi melalui mekanisme reaksi reversible antara
phosphate yg terlarut di air boiler dengan magnetite (lapisan passive Fe3O4
yg memang diharapkan terbentuk di dinding metal boiler) membentuk senyawa sodium
iron phosphate. Reaksi ini bisa terjadi pada kondisi tekanan tinggi, dan lebih
karena adanya disodium phosphate (Na2HPO4) & monosodium phosphate (NaH2PO4).
Equilibrium phosphate program selanjutnya dikembangkan menggantikan coordinated/
congruent program, di mana treatment hanya dengan tri sodium phosphate dengan
konsentrasi yg relative rendah dan mengontrol sedikit alkalinity hydroxide (OH).
pH di control antara 9.0 – 9.7, dengan konsentrasi phosphate di control antara
2 – 4 ppm. Penggunaan Na2HPO4 & NaH2PO4 dihilangkan sehingga mengurangi
kemungkinan terjadinya hide out.

3. Phosphate hide-out ini tidak diinginkan karena bisa menyebabkan sulitnya
mengontrol pH vs phosphate sesuai target. Juga telah diketahui bahwa terjadinya
serious corrosion pada boiler yg dikenal sbg acid phosphate corrosion disebabkan
karena terjadinya hide-out ini. Disamping juga deposition dari phosphate yg
bisa menyebabkan overheating.

4. Phosphate hide-out ini effectnya lebih ke boiler. Phosphate termasuk solid
alkali, sehingga effect-nya tidak terkait dengan condenser. Type attack-nya
adalah:
– Corrosion (acid phosphate corrosion), yg pada kondisi extreme, i.e. jika terjadi
severe hide out, bisa menyebabkan hydrogen damage. Damage biasanya terjadi di
region high heat flux (wall tube), di posisi2 tube horizontal/ melintang, di
bawah deposit, atau di area2 dengan water flow yg terganggu (weld area dll).
Kalau ada indikasi hydrogen damage, biasanya boiler perlu di acid cleaning,
dan dilakukan survey/ observasi lebih comprehensive, utk pemetaan.
– Phosphate yg hide-out juga menyebabkan deposition, yg biasanya terkait juga
dengan caustic corrosion di bawah deposit, dan bulging/ overheating.

Di buku Nalco Guide to Boiler Failure Analysis (kalau punya), ada beberapa contoh
kegagalan ini, dilengkapi gambar berwarna. Biasanya, kegagalan tsb juga mudah
dikenali dari morphology-nya.

5. Sudah dijelaskan di no 2.

Tanggapan 2 : Muchlis Nugroho

Yth Pak Yuda,
Apakah kasus ini pernah terjadi di paiton?
Apakah caustic gouging terjadi bersamaan dengan acid phosphat attack? Sepertinya
caustic gouging terjadi saat load naik, dan acid attack saat load turun…ya?
Kalau corrdinated dan congruent treatment pakai diagram target pH vs excess
phosphat dan pakai patokan rasio Na/PO4, sedangkan kalau equilibrium phosphat
treatment gimana patokan aplikasinya?
Apakah deposit akibat caustic attack masih tersisa saat inspeksi visual, ataukah
sudah terlarut kembali karena temperatur sudah diturunkan?
Bagaimana cara kita mengetahui suatu boiler tube yang terkena caustic attack
atau kah terkena acid phosphat attack? Apakah dari analisa deposit? atau inspeksi
pada metal surface? atau dua-duanya
Saya gak punya bukunya, mau dong dikirimin gambar-gambar failurenya….sori
kalau ngerepotin.

Tanggapan 3 : YudaTomo

Pak Muchlis,
Kasus ini belum pernah terjadi di Paiton. Akan tetapi, hydrogen attack pernah
terjadi di Paiton (unit 2), tetapi kasusnya berbeda, disebabkan adanya ingress
lub oil ke system. Mekanisme-nya, di dahului oleh low pH corrosion karena thermal
decomposition oil menjadi organic acid, yg kemudian berlanjut ke hydrogen damage.

Kedua2 nya terjadinya di-trigger oleh naiknya load. Saat load naik, phosphate
seakan2 seperti hilang dari larutan. Padahal sebenarnya phosphate ini terlepas
dari larutan, menempel pada surface metal (hide-out), melalui mekanisme reaksi
bolak balik (kesetimbangan). Jika ratio Na/PO4 naik berada di atas >2.8,
maka akan terbentuk Free caustic, dan selanjutnya pada area2 spt yg disebutkan
sebelumnya, berpotensi terkonsentrasi secara local, sehingga mencapai ribuan
ppm. Ini yg kemudian menyebabkan caustic gouging.
Mekanisme reaksinya:
4 NaOH + Fe3O4 —> 2 NaFeO2 + Na2FeO2 + 2 H2O
setelah lapisan magnetite (Fe3O4) ini rusak, lebih lanjut NaOH bereaksi dengan
base metal, menyebabkan attack yg dikenal sbg caustic gouging.
2 NaOH + Fe —> Na2FeO2 + H2
Keberadaan H2 ini yg selanjutnya bisa menyebabkan hydrogen damage jika lebih
lanjut terdifusi ke struktur batas butir metal. Jika ratio Na/PO4 masih di bawah
kesetimbangannya (<2.8), Free caustic tidak terbentuk. Akan tetapi disodium
dan mono sodium phosphate yg ditambahkan utk menurunkan ratio Na/PO4 berpotensi
mengendap dan menyerang (merusak) lapisan magnetic membentuk senyawa Sodium
Iron Phosphate, dan terjadi acid phosphate attack.
2 NaHPO4 + Fe2O3 —> NaFeO4 + Na3PO4 + Fe2O3 + H2O

Saat load turun, kesetimbangannya mengarah kembali ke aqueous phosphate, sehingga
phosphate yg menempel tadi, lepas lagi, dan terlarut ke boiler water, diikuti
dengan turun & stabilnya kembali pH boiler water.

Kesimpulannya, caustic gouging terjadi jika ratio Na/PO4 di atas >2.8. Oleh
karena itu, coordinated & congruent phosphate program membatasi ratio ini
max 2.8 & 2.6. Akan tetapi dengan ratio ini, kemungkinan yg terjadi adalah
acid phosphate attack. Dalam kaitan ini, secara umum acid phosphate attack lebih
sering terjadi dibanding caustic attack mengingat NaOH mempunyai kelarutan yg
lebih tinggi & cenderung tinggal di larutan dibanding phosphate (Disodium
& mono sodium).

Equilibrium Phosphate hanya menggunakan trisodium phosphate (Na3PO4) tanpa
disodium & trisodium phosphate utk menghindari fenomena hide out ini. Secara
general, acuannya adalah menjaga alkalinity boiler water sehingga pH terjaga
stabil di range 9.0 – 9.7. Kondisi ini biasanya tercapai dengan konsentrasi
PO4 2-4 ppm. Alkalinity pada range ini dipercaya diperlukan utk pembentukan
lapisan pelindung boiler metal. Walaupun demikian, Chemistry operating targetnya
tidak bisa disamakan satu aplikasi dengan aplikasi lain. Bahkan pada boiler
yg beroperasi pada tekanan >160 bar, konsentrasi PO4 yg diperlukan utk mendapatkan
nilai kesetimbangannya bisa kurang dari 2 pm. Cara mendapatkan nilai kesetimbangan
ini mudah saja, tambahkan PO4 secara berlebih ke boiler water utk mendapatkan
konsentrasi PO4 di atas kesetimbangannya. Hentikan penambahan, dan ikuti penurunan
konsentrasi PO4 di bulk boiler water sample (karena hide out). Saat kesetimbangan
tercapai, penurunan konsentrasi PO4 akan berhenti, dan inilah nilai kesetimbangan
PO4 tsb. Nilai ini dijadikan maximum konsentrasi PO4 di boiler ater. Konsentrasi
PO4, pH dan ratio Na/PO4 akan stabil pada range di bawah maximum konsentrasi
PO4 ini, meskipun beban boiler berfluktuasi.

Identifikasi caustic gouing, disamping dengan melihat data2 kondisi chemistry
di atas, jika permukaan yg terkena bisa di-access, biasanya akan bisa dikenali
dengan pengamatan visual (saya akan coba scan gambar2-nya utk dikirimkan). Sisa2
caustic kristal berwarna putih, bercampur dengan magnetic (spt kristal kilap),
seringkali masih
ditemukan di area serangan. Pada acidic phosphate attack, akan terbentuk deposit
yg sangat keras, dengan tiga area warna berbeda: hitam, merah, & putih.
Morphology-nya undercut (spt acid corrosion)dengan tepi atau batas yg tajam.
Di luar batas tsb tidak terjadi korosi. Kalau access ke area serangan tidak
memungkinkan & juga utk mengukur tingkat keparahan serangan, bisa digunakan
ultrasonic thickness testing.

Analisa deposit jika memungkinkan juga bisa dilakukan (tidak harus), utk mendukung
pengamatan visual.

Tanggapan 4 : Muchlis Nugroho

Yth Pak Yuda,
Jika hanya menggunakan trisodium phosphat (equilibrium phosphat treatment) maka
rasio Na/PO4 akan mendekati 3 atau lebih besar dari 2.8, apakah ini tidak menimbulkan
free caustic yang berbahaya itu?

Saya dengar equilibrium phosphat treatment juga menggunakan tambahan chemical
NaOH, kapan chemical ini digunakan dan bagaimana patokan pemakaiannya? Apakah
ada chemical yang lain lagi?

Pada congruent phosphat treatmen, apa yang menyebabkan penambahan disodium
phosphat bisa mengendap (saat terjadi hideout bisa melebihi 2.8 karena Na larut
dan PO4 bersembunyi) bukankah saat kejadian itu ada banyak free caustic dalam
larutan yang dapat mereaksikan disodium phosphat menjadi trisodium phosphat?
Masalahnya cara penambahan disodium phosphat (atau monosodium phosphat) ini
masih banyak dipakai di banyak boiler didalam dan luar negri, mohon pencerahannya…

Saat ini banyak suplier yang menawarkan alvolatile treatment dan chemical yang
berbasis polimer, apakah chemical ini bisa 100% menggantikan program phosphat
di HP boiler?

Tanggapan 5 : YudaTomo

Pak Muchlis,
Memang, dengan penambahan Na3PO4 saja, ratio Na/PO4 teori-nya jadi sekitar 3.
Jika terjadi hide-out, karena si PO4 mengendap, maka ratio-nya bisa naik >3,
dan pembentukan Free Caustic bisa excessive. Hanya saja,pada Equilibrium Phosphate
Treatment (EPT), konsentrasi si PO4 di kontrol di bawah nilai equilibrium-nya,
sehingga phosphate hide-out tidak terjadi. Akibatnya konsentrasi PO4 di boiler
water akan stabil meskipun load berfluktuasi. Free NaOH yg terbentuk jadinya
juga stabil, umumnya pada konsentrasi rendah, yg tidak enyebabkan localized
concentration.
Reaksi berikut:
Na3PO4 + H2O <—> Na2HPO4 + NaOH
Tiap mol Na3PO4 akan menghasilkan 1 mol NaOH. NaOH yg dihasilkan di sini sbg
"captive" NaOH, pada saat larutan terevaporasi, tidak terjadi pemekatan
konsentrasi, karena kesetimbangan akan bergeser ke kiri.
Berikut contoh acuan EPT utk HP Boiler tekanan tinggi (>160 bar):
pH 9.0 – 9.7
Free OH (as CaCO3) max 1 ppm
PO4 Equilibrium
(bervariasi sekitar 2 – 4 ppm, bahkan terkadang <2 ppm,
tergantung karakteristik tiap boiler).
Pada prinsipnya chemical yg digunakan hanya Na3PO4. Penambahan NaOH dilakukan
hanya bila diperlukan saja utk mengejar nilai pH, tapi normalnya dengan konsentrasi
PO4 2 ppm saja, pH sudah akan berada di atas 9, sehingga penambahan OH tdk diperlukan.
Chemical lain, spt ammonia & hydrazine juga terkadang igunakan. NH3 utk
menjaga pH di Feed Water System, & N2H4 utk oxygen control, jika mechanical
deaerator kurang effektif membawa DO< 7 ppb.

Jika di Feed Water di dosing Ammonia, utk mengkompensasi bias reading disebabkan
naiknya pH karena NH3 ini, pH minimum perlu dinaikkan, misalnya dari 9.0 ke 9.2,
utk range konsentrasi NH3 300 – 500 ppb di boiler water.

Penambahan/ keberadaan disodium & monosodium phosphate ini menyebabkan
hide-out, karena dibanding Na3PO4, merekalah yg cenderung lepas lebih dulu dari
larutan & hide-out pada metal. Reaksi balik Na2HPO4 dengan Free NaOH utk
kembali membentuk Na3PO4 tidak terjadi begitu saja, karena kesetimbangannya
kan masih belum ke arah itu. Istilah gampangnya naiknya ratio Na/PO4 karena
hide-out ini membentuk "Free" NaOH, bukan "Captive" NaOH,
dan jika larutan terevaporasi, kesetimbangan tidak bergeser ke kiri. Jadi resikonya
ya itu, korosi karena localized NaOH concentration. Di area High Heat Flux karena
saat evaporasi, NaOH terkonsentrasi sampai melewati batas kelarutannya dan mengendap
menyebabkan caustic gouging. Di area yg ada deposit demikian juga, karena si
boiler water masuk ke dalam deposit melalui pori2 deposit, sementara karena
deposit ini metal temperature relative tinggi di banding area yg clean, maka
terjadi juga evaporasi, & localized NaOH concentration.

Untuk HP boiler, menurut saya lebih baik pakai EPT saja. Penggunaan Monosodium
or Disodium PO4 disamping ada masalah dengan hide-out (lebih susah control pH,
ratio Na/PO4, konsentrasi PO4), juga relative lebih sulit mengontrol perbandingan
Na3PO4 & Na2HPO4 -nya. Beberapa water treatment company sudah menyediakan
produk, yg pada dasarnya sudah merupakan campuran antara Tri & Di sodium
PO4 tadi, utk menghindari penyimpangan pencampuran ini.

Pada All Volatile Treatment (AVT), pH control hanya dengan "volatile"
ammonia atau amine. Tidak ada solid alkali, spt Phosphate atau caustic, yg ditambahkan,
shg tidak ada resiko hide-out atau localized free caustic concentration. AVT
ini satu2-nya treatment yg direkomendasikan utk typical boiler yg beroperasi
dengan resiko kondisi2 tsb di atas. Kelemahannya, porsi yg lebih besar dari
volatile ammonia/amines sudah akan ikut menguap dari boiler water ke steam sebelum
mencapai permukaan tube metal. Jika pun ada yg mencapai permukaan metal, ammonium
hydroxide atau amine hydroxide tidak terdisosiasi pada temperature boiler tsb,
sehingga tdk berefek pada boiler water pH. Praktis, proteksi permukaan metal
di area high heat flux sangat minim. Akibatnya, pH di area tsb, akan lebih ditentukan
oleh solid contaminant, bukan oleh treatment
chemical. Jika contaminant tidak di control pada konsentrasi yg sangat rendah,
sedikit saja contaminant, misalnya Cl- masuk ke boiler, akan berpotensi menyebabkan
serious corrosion damage (acid chloride corrosion). Oleh karena itu, jika pakai
AVT, purity make up water harus benar2 diperhatikan. Di samping itu, Condensate
Polishing Plant (CPP) harus reliable setiap saat. CPP ini sangat diperlukan,
terutama jika
terjadi kontaminasi make up water atau pada kasus sea water ingress ke system
via condenser tube leaks (Jika condenser water-nya pakai sea water).

Organic polymer, biasanya digunakan dengan tujuan utk menjaga residual hardness,
corrosion product, atau sludge yg dihasilkan dari deposit treatment, tetap tertahan
di larutan, dan tidak mengendap, sehingga bisa
ke luar bersama blowdown. Biasanya aplikasinya pada LP boiler, di mana kandungan
hardness atau contaminant lain relative jauh lebih tinggi. Pada HP Boiler, jarang
sekali digunakan, karena di boiler water organic polymer tsb bisa mengalami
thermal dekomposisi (lihat temperature di mana si product mulai terdekomposisi),
menghasilkan produk yg justru berbahaya bagi boiler & steam turbine.

Tanggapan 6 : Yudi Siswadi

Pak Yuda, ikutan diskusi
Jika memakai program coordinate pH-PO4, penentuan batasan pH dan PO4 berdasarkan
operating pressure boilernya. Semakin tinggi tekanan operasi boiler maka dibutuhkan
PO4 yang semakin sedikit. Bagaimana dengan EPT, apakah sama? Apa dampaknya jika
memakai PO4 berlebih tetapi Na/PO4 tetap terjaga 2.6~2.8?

Untuk boiler tekanan medium (60 Bar) apakah bisa menggunakan control coordinate
pH-PO4 pada tekanan high (>60 bar), ratio Na/PO4 sama 2.2~2.8, pH dan PO4
yang berubah? mohon penjelasannya.

Mengenai polymer, bisa dijelaskan lebih detail advantage and disadvantagenya?

Tanggapan 7 : YudaTomo

Pak Yudi,
EPT seperti yg sudah dijelaskan, hanya menggunakan Na3PO4 (tanpa disodium phosphate
(Na2HPO4) nor monosoidium (NaH2PO4)) dan sedikit Caustic Soda (jika diperlukan).
EPT di design utk enghindari penomena
Hide-out yg banyak ditemukan pada kasus treatment dengan Coordinated & Congruent
Phosphate Program. Seperti dijelaskan sebelumnya, hide-out lebih disebabkan
karena Na2HPO4 & NaH2PO4. Meskipun ratio Na:PO4 dijaga di bawah 2.8, potensi
terjadi hide-out tetap ada. Na2HPO4 atau NaH2PO4, saat load boiler swing naik
bisa ter-hide-out dari larutan, menempel dan merusak lapisan pasivasi magnetite,
dan bereaksi dengan base metal, membentuk senyawa iron sodium phosphate atau
(maricite), dan menghasilkan apa yg disebut acid phosphate attack. Reaksinya,
sudah saya sebutkan sebelumnya, sbb:
2 Na2HPO4 + Fe3O4 (magnetite) –> NaFePO4 (maricite) + Na3PO4 + Fe2O3 + H2O
3 NaH2PO4 + Fe3O4 –> 3 NaFePO4 + 1/2 O2 + 3H2O
2 Na2HPO4 + Fe (base metal) + 1/2 O2 –> NaFePO4 + Na3PO4 + H2O
Ratio Na:PO4 dijaga di bawah 2.8, pertimbangannya lebih ke arah pencegahan pembentukan
Free Caustic.

Akibatditemukannya beberapa kejadian dengan hide-out, EPRI (Amerika) saat ini
hanya merekomendasikan EPT utk phosphate treatment. Bahkan British Electricity
International, hanya merekomendasikan CPT utk Plant di bawah 60 bar.

Benar, baik utk CPT maupun EPT semakin tinggi boiler pressure, semakin rendah
konsentrasi PO4 yg diijinkan (bukan yg dibutuhkan). Sbg contoh, utk tekanan
operasi antara 60 – 120 bar, recommended ppm PO4 antara 5 – 20 ppm. Tekanan
120 – 170 bar, antara 5 – 10 ppm. Tekanan antara 170 – 200 bar, antara 2 – 5
ppm. Untuk EPT, penetapan konsentrasi PO4 didasarkan pada konsentrasi maximum
di bawah nilai kesetimbangan di mana di atas itu PO4 deposition mulai terjadi.
Antara satu boiler dengan boiler yg lain akan berbeda, semakin besar operating
pressure, akan semakin rendah max konsentrasi PO4-nya. Cara mendapatkan konsentrasi
maximum ini sudah dijelaskan sebelumnya. Misalnya, jika konsentrasi max-nya
hanya 1 ppm, kemudian pH boiler water tidak mencapai target 9.0, sedikit caustic
soda bisa ditambahkan, utk mengejar target pH.

Utk pertanyaan bisa nggak menggunakan CPT control pH-PO4 tekanan tinggi utk aplikasi
boiler tekanan medium (60 bar). Jawab-nya, bisa saja. Hanya saja pak Yudi harus
melihat kembali pada prinsip fundamental awal, kenapa PO4 ini ditambahkan. Utk
acuan aplikasi tekanan tinggi, konsentrasi PO4 akan lebih rendah daripada acuan
aplikasi tekanan medium. Padahal PO4 ini ditambahkan sebagai sumber alkalinity
boiler water, utk memproteksi metal, dari kontaminan2 yg bersifat asam jika
terhidrolisis di air (spt Cl- ), yg menyebabkan acid chloride attack. Sederhana-nya,
cukup nggak mol OH- alkalinity yg tersedia utk menetralkan mol Cl-. Umumnya dijaga
mol ratio NaOH:NaCl = 1.5 : 1. Jadi kalau misalnya Cl (chloride) content di boiler
water 1 ppm, maka OH- yg tersedia minimal 1.5 ppm. Oleh karena itu semuanya tergantung
dari chemistry operating target dari kontaminan2 di boiler water pak Yudi, berarti
tergantung kualitas make up water-nya juga kan.

Utk organic polymer yg ditujukan utk mengkondisikan Lumpur lunak yg dihasilkan
dari deposit treatment shg akan tetap berada di air boiler dan mudah dibuang
lewat blowdown, saya tidak melihat advantage-nya utk HP boiler. HP boiler biasanya
purity boiler water-nya sangat tinggi, sehingga problemnya bukan scaling &
deposition tapi lebih ke arah carry over (Na,SiO2,OH-,Cl-, organic, etc) ke
after boiler – turbine & corrosion. Organic polymer maupun deposit treatment
jadinya kurang diperlukan. Lebih lagi, semakin tinggi operating pressure &
tentunya temperature boiler, semakin besar resiko si polymer mengalami thermal
dekomposisi, menghasilkan produk2 yg berbahaya. Utk aplikasi LP & MP boiler,
penggunaan polymer ini mungkin membantu menjaga cleanliness boiler surface metal.
Apalagi jika level purity boiler water tidak terlalu baik, & problem pembentukan
scale tidak terhindarkan. Jika dengan deposit treatment, scale yg terbentuk
lunak & mudah di-cleaning (misal Ca-hydroxiapatite, dll), dengan organic
polymer tertentu (dispersant), si deposit ini lebih lanjut dijaga utk tidak
mengendap, sehingga bahkan pada saat pemeliharaan, hanya akan dibutuhkan minimum
cleaning.

Tanggapan 8 : Yudi Siswadi

Pak Yuda, terima kasih untuk penjelasannya.
Saya sependapat dengan P’Yuda, semakin kecil PO4 yang ada di boiler water akan
semakin baik karena jumlah contaminant yang tercarry over (normal carry over)
akan sedikit. Tinggal bagaimana kita menjaga Na/PO4 ratio tidak melewati range.
Saya bisa dapat copy-nya tentang EPT dari EPRI dan Brtisitsh Electricity International?

Mengenai "Iron" Dispersant Polymer untuk boiler HP yang punya quality
boiler water yang tinggi, saya sependapat "tidak ada advantage" karena
jika contaminant yang didisperse tsb dibuang di blowdown (terutama continuous
blowdown) maka contaminant akan naik dari downcomer ke riser tube-roof tube
dan dibuang di continuous blowdown di steam drum. hal ini memberi potensi terbentuknya
scale di riser dan roof tube (two phase flow-high concentration of contaminant)
dan juga menambah jml
contaminant yang tercarry over. Pak Yuda, apakah punya literature mengenai dispersant
polymer terutama Iron dispersant ?

Tanggapan 9 : Sosro Tadi

Mau komentar dikit nih mengenai Boiler treatment,yg sebenarnya saya sangat
awam.
Jika disadvantage dr dispersant polymer berpotensi scale pd riser dan roof tube
menurut saya koq agak aneh krn fungsi dispersant mestinya membuat iron terdispersi
dlm larutan shg iron scale malah tdk akan terbentuk. Jika polymer kurang efektif
mungkin benar shg dibutuhkan dlm jumlah yg relatif banyak, nah ini yg mungkin
akan membentuk jelly.
Kemudian jika fungsinya utk mengikat iron kenapa tdk menggunakan iron sequestrant
atau iron chelating agent model EDTA atau sejenisnya. Menurut sahibul hikayat
sih sangat bagus bekerja pd pH basa dan tahan thd suhu tinggi. Hanya jika berlebihan
(katanya) bisa mengakibatkan bacidic corrosion.
Kemudian utk pH adjuster sepengetahuan saya menggunakan ammonia sangat susah
krn ada disuatu ttk pH akan jump uncontrollable, begitu juga dgn Caustic. Tetapi
krn caustic sods punya tugas lain jadi mungkin ya sekalian ya. Menurut saya
kombinasi caustic dgn neutralizer amine akan lebih baik. Jika hydrazine kan
lebih berfungsi sbg Oxygen scavenger drpd pH adjuster, dr segi harga juga kurang
menguntungkan.
Maaf lho kalo nggak klop.

Mengenai "Iron" Dispersant Polymer untuk boiler HP yang punya quality
boiler water yang tinggi, saya sependapat "tidak ada advantage" karena
jika contaminant yang didisperse tsb dibuang di blowdown (terutama continuous
blowdown) maka contaminant akan naik dari downcomer ke riser tube-roof tube
dan dibuang di continuous blowdown di steam drum. hal ini memberi potensi terbentuknya
scale di riser dan roof tube (two phase flow-high concentration of contaminant)
dan juga menambah jml contaminant yang tercarry over. Pak Yuda, apakah punya
literature mengenai dispersant polymer terutama Iron dispersant ?

Tanggapan 10 : Yudi Siswadi

Jika polyemr dispersant bekerja dengan baik, maka dia akan mendisperse iron
yang tidak larut sehingga tidak menempel di permukaan tube, kemudian iron yang
terdisperse tersebut dibuang melalui continuous blowdown di Steam drum.

Air didalam boiler akan mengalir dari downcomer ke generating tube, riser tube,
wall tube dan roof tube kemudian ke steam drum. Di riser dan roof tube yang
berhadapan langsung dengan api, terjadi pembentukan uap air sehingga pada tube
ini ada dua phase (uap-cair) yang mengakibatlan iron yang terdisperse akan terkonsentrasi
dan berpotensi membentuk scale jika tidak sampai ke steam drum. Itu menurut
pendapat saya lho, olehkarena itu, perlu dipelajari lebih jauh tentang polymer
dispersant. Mungkin ada yang bisa bantu atau punya literature mengenai ini?

Tanggapan 11 : Nugroho

Term-term dan penjelasan yang sudah dijelaskan tadi apakah sama aplikasinya
untuk fire tube boiler dan water tube boiler. Maksudnya apakah kondisi pada
fire tube dan water tube boiler sama saja? Ataukah ada perbedaan? (mengenai
penggunaan polimer dan phosphat)

Mohon diperjelas dong,

Tanggapan 12 : YudaTomo

Paks : Yudi/muchlis/sosro,
Mohon maaf, setelah hampir 2 minggu tidak on-line di milis ini, saya baru bisa
bales beberapa tanggapan rekan2 hari ini.

Penggunaan Polymer, yg dimaksudkan sbg Iron Dispersant, terus terang saya belum
punya pengalaman utk aplikasi HP Boiler. Saya dulu pernah menggunakan, tapi
utk class LP – MP Boiler di bawah 60 bar. Menjawab concerns pak Yudi & tanggapan
pak Sosro Tadi, berikut tanggapan saya.

Boiler deposits bisa datang dari beberapa sumber : mineral yg ada di boiler
water, treatment chemical, corrosion product, atau contaminant lain yg masuk
ke system. Deposition paling berpotensi terjadi di wall dan screen tube, karena
merupakan area yg paling panas (high heat flux), demikian juga di floor and
roof tubes. Mekanisme pembentukan deposit berhubungan dengan heat input dan
turbulensi dari air boiler tube. Karena merupakan hottest region, steam bubbles
akan terbentuk pada atau di dekat dinding tube. Saat steam bubbles ini terlepas
dari dinding tube, konsentrasi material terlarut di dinding tube jadi tinggi,
dan karena makin tinggi temperature, makin rendah kelarutan, maka terbentuklah
deposit. Sebenarnya dengan turbulensi aliran diharapkan deposit di dinding tube
akan tercuci, akan tetapi fakta-nya, di dekat dinding tube, aliran akan cenderung
bersifat laminar. Di samping itu, permukaan tube yg tertutupi oleh steam, menyebabkan
efek cucian oleh air ini sulit terjadi.

Aplikasi polymer dispersant pada HP Boiler akan lebih ditujukan utk iron, karena
iron adalah kontaminan utama pada HP boiler system dengan make up water quality
– demineralized water. Yang perlu diingat, kebanyakan polymer dispersant ini
akan makin kehilangan fungsinya dengan makin naiknya temperature & tekanan
operasi. Chelating agent, spt yang pak Sosro sebutkan, yg paling sering digunakan
adalah EDTA & NTA. Chelant ini akan bereaksi dengan divalent & trivalent
cation (termasuk iron, copper, ca/mg-hardness), membentuk senyawa complex yg
soluble dan stabil. EDTA akan mulai terdekomposisi pada tekanan 30 bar (T ~
230 oC), sementara NTA pada P 60 bar (T ~ 275 oC). Breakdown product EDTA memang
masih menunjukkan properties utk scale-inhibitation, akan tetapi sangat jauh
di bawah EDTA itu sendiri. Sementara Breakdown product dari NTA malah tidak
berefek chelating sama sekali, bahkan CO2 yg dihasilkan bersifat korosif.

EDTA & NTA ini adalah molekul besar & complex, sehingga diperlukan
banyak EDTA utk meng-complex sedikit hardness atau iron, sehingga treatment
ini mungkin hanya ekonomis kalo make up water-nya softened water bukan demineralized
water. Perlu diingat over feed chelant bisa menyebabkan chelant corrosion.

Nowadays, beberapa water treatment company (spt Nalco, Betz, ..) sdh mengeluarkan
product2 utk iron dispersant yg sesuai utk aplikasi HP boiler, sayang sekali
saya belum punya informasi yg cukup ttg ini. Saya sendiri tetap beranggapan,
except for extreme case, penggunaan polymer dispersant utk HP boiler, kurang
diperlukan, apalagi kalau deposit yg
ada di boiler-tube (dari hasil examination) masih kurang dari 15 mg/cm2.