Targetnya ekstrem: di bawah ~7 ppb O₂ di air umpan. Caranya bukan rahasia, tapi disiplin—panaskan mendekati suhu jenuh dan jaga tekanan agar konstan.
Di rumah boiler modern, satu bejana bertekanan mengatur nasib korosi: deaerator. Fungsinya sebagai pressurized feedwater heater (pemanas air umpan bertekanan) yang men-stripping gas terlarut—terutama O₂ dan CO₂—dengan cara memanaskan air menggunakan uap tekanan rendah hingga mendekati suhu jenuh (saturation temperature). Secara mekanis, tahap spray-heating awal saja sudah menghilangkan 97–98% O₂ terlarut (www.watertechnologies.com).
Hasil akhirnya ambisius: air keluar deaerator umumnya hanya mengandung sekitar 0.005 cm³/L (≈7 ppb) O₂, dan di banyak proyek, vendor menjamin ~7 ppb (0.007 mg/L) pada beban penuh (www.watertechnologies.com). Target ppb ini krusial untuk mencegah korosi boiler dan turbin; pabrik uap modern—khususnya tekanan tinggi/superkritis—menuntut feedwater sangat murni, mendekati “pharmaceutical grade” (www.spiraxsarco.com).
Fisik gas–cair dan disiplin suhu–tekanan
Hukum Henry (kelarutan gas sebanding dengan tekanan parsial, menurun drastis saat suhu naik) bekerja penuh di sini. Data lapangan menunjukkan tangki umpan cangkang pada 85–90 °C (mendekati tekanan atmosfer) masih memegang sekitar 2 mg/L (~2000 ppb) O₂ (www.spiraxsarco.com). Sebaliknya, pada 100 °C jenuh (bahkan 1 atm), kandungan O₂ bebas secara teoretis nyaris 0 (www.spiraxsarco.com).
Artinya, kenaikan 10 °C (85→95–100 °C) memangkas O₂ hingga sekitar dua orde magnitudo. Di pabrik besar, deaerator dipressurisasi agar air umpan bisa dipanaskan di atas 100 °C tanpa risiko kavitasi pompa—guideline menegaskan risiko kavitasi meningkat di atas ~90 °C pada 1 atm, sehingga deaerator bertekanan dipakai dalam praktik (www.spiraxsarco.com). Karena kelarutan O₂ turun cepat dengan suhu, menaikkan tekanan deaerator untuk meningkatkan suhu jenuh adalah cara paling efektif mengusir “sisa-sisa” O₂ (www.watertechnologies.com; www.spiraxsarco.com). Begitu air berada dalam selisih beberapa derajat dari suhu jenuh, hampir semua O₂ terbuang ke uap; residu (sekitar single‑digit ppb) biasanya dipoles dengan dosis kecil bahan kimia oxygen scavenger—contoh aplikasi industri tersedia sebagai oxygen scavengers.
Peran ganda: pemanasan dan steam blanket
Deaerator yang didesain baik memegang dua fungsi: (1) memanaskan air umpan mendekati jenuh untuk mengusir O₂/CO₂ sesuai hukum Henry; dan (2) menyediakan “steam blanket” (selimut uap) di atas air simpanannya agar tidak terkontaminasi ulang. Angka jaminan mempertegas ini: O₂ keluaran ≤0.005 cm³/L (~7 ppb) lazim diklaim vendor (www.watertechnologies.com), sedangkan deaerasi vakum/tangki panas (tanpa tekanan) umumnya hanya mencapai 0.25–0.50 cm³/L (250–500 ppb) (www.watertechnologies.com).
Desain tray-type vs spray-type
Tray-type (spray‑tray) memadukan atomisasi awal dan kaskade multi-tray. Air umpan pertama kali diatomisasi oleh spray valve, lalu mengalir turun melalui tray berlubang melawan aliran uap dari bawah; proses dua tahap ini memaksimalkan waktu kontak dan luas permukaan—air pecah jadi film/tetes halus sehingga kontak uap‑air intim terbentuk (www.watertechnologies.com).
Spray-type mengandalkan steam scrubber. Air disemprot ke bagian preheater lalu jatuh ke ruang scrubbing ber-volume besar tempat jet uap berkecepatan tinggi (atau spray pack) mencampur intens dan mengusir gas; “volume uap besar…memanaskan air ke suhu jenuh…kontak uap‑air intim…secara efisien men‑strip gas terlarut” (www.watertechnologies.com).
Baca juga: Sea Water Reverse Osmosis
Trade-off kinerja dan operabilitas
- Kemampuan penghilangan O₂: keduanya mampu mencapai ~7 ppb pada kondisi desain (www.watertechnologies.com). Data eksperimen menunjukkan peningkatan laju alir air (agitation) menaikkan perpindahan massa di spray maupun tray; namun setelah titik tertentu, menambah tekanan atau tinggi tray tidak memberikan pengurangan O₂ berarti—indikasi diminishing returns (www.researchgate.net).
- Turndown dan rentang beban: spray umumnya menangani ayunan beban jauh lebih lebar. Spray modern dapat beroperasi dari beberapa persen desain hingga 110% sambil menjaga <7 ppb O₂; ada pabrikan yang menyebut efektivitas turndown ≈30:1 (www.stork.com). Tray biasanya lebih sempit (sekitar 4:1), lazimnya ~25–100% beban (www.stork.com).
- Footprint dan instalasi: spray cenderung one‑vessel, lebih rendah dan sederhana dipasang (www.stork.com). Tray kerap two‑vessel atau kubah tinggi yang butuh dukungan struktur tambahan (www.stork.com). Biaya sway dilaporkan sedikit lebih rendah pada spray, namun tray—lebih robust—cenderung berumur operasi lebih panjang (mis. 30+ tahun vs ~5–15 tahun untuk spray) (deaerator.com).
- Perawatan dan keselamatan: spray punya internal lebih sedikit (tanpa tray) dan temperatur seragam (satu zona tekanan), sehingga tegangan termal rendah. Tray mengalami dua zona tekanan/suhu dengan lebih banyak komponen (tray, seal) yang bisa menua; perlu inspeksi fatik las di area tray dan sambungan bejana. Secara historis, hingga 30–50% deaerator industri menunjukkan cracking pada las selubung akibat corrosion‑fatigue (www.nationalboard.org). Spray lebih sederhana dirawat namun perlu perhatian ke pengaturan vent; tray lebih berat namun intrinsik melindungi shell bawah dan memenuhi banyak standar heavy‑duty (deaerator.com).
- Penggunaan uap dan venting: keduanya membuang uap/gas non‑kondensabel. Spray lebih mudah diinsulasi dan butuh hardware vent lebih sedikit karena satu tekanan; tray perlu bukaan antar‑bagian untuk aliran uap (www.stork.com). Minimalkan kehilangan uap dengan vent condenser: satu studi kasus menunjukkan venting tidak efisien bisa “membakar” sekitar US$30.000/tahun, sementara pemasangan vent condenser hampir seluruhnya memulihkan energi itu (ro.scribd.com; ro.scribd.com).
Ringkasnya, spray‑type unggul saat ruang terbatas atau beban fluktuatif—mencapai 7 ppb dengan turndown lebar dan mekanik sederhana. Tray‑type cocok untuk pabrik besar/kapasitas stabil; kontak multi‑tray memberi scrubbing O₂ maksimal dan potensi usia layanan lebih panjang, meski kapital lebih tinggi (contoh vendor: umur tipikal 30+ tahun untuk tray vs ~10 tahun untuk spray) (deaerator.com). Pada akhirnya, desain disetarakan dengan ukuran pabrik, laju alir air umpan, dan profil beban.
Kontrol suhu–tekanan untuk DO single‑digit ppb
Kunci deaerasi dalam adalah menjaga tekanan dan suhu uap sehingga air umpan hampir jenuh. Praktiknya, air keluar biasanya tidak lebih dari 3–5°F di bawah suhu jenuh (joinoilandgas.com). Mengoperasikan pada tekanan desain menjamin suhu jenuh tertentu (mis. ~105–115 °C untuk 2–3 psig). Menjaga tekanan itu—via katup kontrol tekanan respons cepat—penting: penurunan suhu air umpan 2–3 °C saja bisa melipatgandakan kelarutan O₂ beberapa orde.
Secara kuantitatif: pada 1 atm, air 85–90 °C memegang ~2 mg/L O₂ (www.spiraxsarco.com); pada 100 °C jenuh, efektifnya 0 mg/L (www.spiraxsarco.com). Dekat 100 °C, tiap kenaikan ~10 °C memangkas O₂ sekitar faktor 2–5. Fluktuasi kecil tekanan (dan suhu jenuh) berdampak besar: kontrol yang buruk hingga tekanan turun 0.2 bar—bersesuaian penurunan beberapa °C—dapat melompatkan DO signifikan dan menggagalkan target <7 ppb.
Karena itu, pemasukan uap dan venting harus dimodulasi cermat. Pedoman industri meminta katup kontrol uap modulating berbasis loop tekanan: “akurasi kontrol tekanan sangat penting… itu basis kontrol suhu di deaerator” (www.spiraxsarco.com). Hotwell perlu hangat seragam—cold spot atau pemanasan tak merata bisa memicu re‑entry gas atau tegangan termal. Rekomendasi industri menegaskan shell harus di-spesifikasi menanggung beban, dan “temperatur shell harus seragam… cold spots harus dihindari” (www.nationalboard.org).
Baca juga: Dissolved Air Flotation
Dampak pada kimia oxygen scavenger
Dosis kimia mengikuti stoikiometri sederhana: sekitar 8 ppm sodium sulfite dibutuhkan untuk menetralisasi 1 ppm O₂ (watertechnologyreport.wordpress.com). Maka, O₂ 0.01 ppm (10 ppb) setelah deaerator menuntut ~0.08 ppm sulfite; menjaga O₂ sekitar ~7 ppb meminimalkan pemakaian kimia. Sebaliknya, bila air hanya dipanaskan ke 90 °C (alih‑alih 100 °C) pada 1 atm, kandungan O₂ ~2000 ppb (www.spiraxsarco.com)—yang berarti kira‑kira 16 ppm sulfite diperlukan, atau risiko korosi meningkat. Untuk polishing pasca‑deaerator, opsi bahan kimia industri tersedia seperti oxygen scavengers.
Praktik operasi dan venting
Pengoperasian efektif menuntut monitoring berkelanjutan. Praktik industri adalah mengukur DO keluaran secara kontinu/periodik (dengan feed oxygen scavenger dihentikan sementara) untuk memverifikasi performa. Satu pedoman menyarankan uji DO minimal triwulanan, memastikan efluen deaerator memenuhi <7 ppb (ro.scribd.com). Jika DO tinggi, inspeksi hambatan tray/nozzle, vent malfungsi, atau pasokan uap yang kurang. Peringatan penting: “meningkatkan laju alir uap [tanpa venting yang benar]… tidak membantu menghilangkan lebih banyak gas” (ro.scribd.com); penyetelan vent yang salah justru memboroskan uap.
Port vent harus cukup terbuka untuk membuang gas non‑kondensabel, tidak lebih. Vent berlebihan adalah kehilangan uap murni—biayanya bisa puluhan ribu dolar per tahun (ro.scribd.com). Banyak pabrik memasang vent condenser (penukar panas shell‑tube) untuk memulihkan energi dari uap vent (ro.scribd.com). Praktik baik: gunakan “tell‑tale” vent kecil dengan orifice sesuai OEM, bukan by‑pass valve besar (ro.scribd.com; ro.scribd.com).
Penataan pipa dan integritas mekanik
Seluruh perpipaan di sekitar deaerator harus meminimalkan re‑kontaminasi. Kondensat dan make‑up water sebaiknya dipanaskan dan dicampur hulu sehingga air dingin kaya O₂ tak pernah masuk langsung; rekomendasi standar menyebut campur semua kondensat masuk dengan return yang lebih hangat sebelum pompa deaerator atau di header spray (www.nationalboard.org). Valve spray, tray, dan seal sebaiknya stainless steel atau terlindungi, mengingat lingkungan scrubbing uap sangat korosif. Pemeriksaan rutin rumah boiler termasuk memeriksa tray dan las (terutama pada tray‑type) untuk tanda corrosion‑fatigue; catatan historis: 30–50% unit industri pernah menunjukkan cracking pada las shell (www.nationalboard.org).
Baca juga: Apa itu Chemical?
Garis bawah performa
Deaerator yang terpelihara baik dan dioperasikan pada tekanan/suhu desain menghasilkan kandungan oksigen nyaris nol di air umpan. Kegagalan menjaga kondisi ini langsung berarti biaya kimia lebih tinggi dan korosi lebih agresif. Pilihan desain (tray vs spray) mengikuti kapasitas dan kebutuhan turndown, namun sasaran tetap: air umpan pada atau di atas kondisi jenuh sehingga O₂ terlarut turun ke bawah beberapa ppb (www.spiraxsarco.com; www.watertechnologies.com). Setiap data menguatkan: pada suhu/tekanan tinggi, DO ~0; pada kondisi moderat, bisa ribuan ppb. Menjaga spesifikasi ketat itu—dan memverifikasinya dengan pengukuran (ro.scribd.com)—langsung diterjemahkan ke lebih sedikit outage dan umur komponen yang lebih panjang.
