Fouling di preheat train kilang menggerus UA, mengerek duty furnace, dan memakan jutaan dolar per tahun. Inilah panduan ringkas pencegahan dan pembersihan—dari antifoulant hingga prosedur kimia online/offline—berdasarkan studi dan praktik industri.
Crude unit preheat train adalah mesin uang. Namun, lapisan fouling yang membandel—campuran 50% anorganik (scale besi/silika) dan 50% organik (asphaltenes/wax) menurut DigitalRefining dan FQE Chemicals—pelan tapi pasti memangkas performa. Dampaknya terasa langsung: UA (overall conductance, indikator kemampuan perpindahan panas) turun, temperature approach menyempit, pressure drop naik, dan duty furnace melonjak.
Hitung-hitungan Coletti et al. menunjukkan satu crude unit menanggung biaya bahan bakar tambahan sekitar US$5,4 juta per tahun akibat fouling, plus penalti throughput yang lebih besar lagi (ResearchGate). Dalam praktik, tambahan duty beberapa derajat Celsius saja bisa memotong kapasitas distilasi beberapa persen—sebuah hantaman berlapis ke energi dan pendapatan (DigitalRefining, ResearchGate).
Penyebab fouling dan jalur perpindahan panas
Crude yang masuk ke kilang kerap membawa air, garam terlarut, padatan tersuspensi (pasir, lumpur), serta organik berat seperti asphaltenes dan wax (DigitalRefining, FQE Chemicals). Saat dipanaskan, garam/padatannya mengendap—sering kali di sisi shell ketika crude berada di shell—sementara asphaltenes dan polimer bermassa molekul tinggi menempel pada permukaan panas (Cheresources, FQE Chemicals). Asphaltenes (fraksi organik berat yang mudah menggumpal saat stabilitas crude terganggu) dan wax inilah yang membentuk lapisan organik di atas scale.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Desalter dan kompatibilitas crude
Baris pertama pertahanan adalah perawatan hulu: desalting menyeluruh (electric‑pulse water wash) untuk meminimalkan carryover klorida dan partikel, plus removal padatan (DigitalRefining, Cheresources). Kualitas wash water juga krusial (contoh: padatan <5 mg/L) agar tidak memperparah scale di preheat train.
Uji kompatibilitas—seperti uji pelarutan/precipitation dan “solubility blending number” (SBN; indikator solvasi asphaltene dalam campuran crude)—mengarahkan strategi blending untuk mencegah pengendapan asphaltene. Campuran yang tidak kompatibel (mis. heavy dengan light crude dengan rasio resin/asphaltene berbeda) memicu flokulasi. Stabilitas crude, yakni kemampuan menjaga asphaltene tetap larut, menjadi kunci. Crude aromatik tinggi atau “heat‑solvent” (SBN >80) bisa melarutkan asphaltene yang terpresipitasi dan mengurangi fouling (patents.google.com).
Contoh dari paten ExxonMobil: blending fraksi kecil aromatic crude ber‑SBN tinggi (HSP solvent oil) untuk menjaga asphaltene tetap larut dan menyapu deposit; satu uji menunjukkan perendaman HSP blend menaikkan performa preheat feed sekitar 15 kBtu/bbl (≈100 kJ/L) secara rata‑rata (patents.google.com). Prinsipnya, desain blend dengan rasio SBN/Insolubility number (Iₙ) di atas ~1,0, atau injeksikan diluen aromatik (mis. pyrolysis oil/solven) untuk menstabilkan crude (patents.google.com).
Antifoulant kimia dan titik injeksi
Injeksi kontinyu antifoulant upstream preheat train dapat mendispersikan foulant sebelum menempel (ResearchGate). Kebanyakan adalah molekul aktif permukaan (surfactant/polimer) yang mensolvasi atau mengenkapsulasi partikel asphaltene/wax agar tetap tersuspensi; contoh kelas yang sering disebut: alkylphenol ethoxylates, olefin sulfonates, polyamide amines, polyisobutylene succinimides, turunan naphthenic acid (banyak berupa proprietary blend yang dipasok vendor specialty, terkait kategori oilfield chemical).
Dalam pilot, dispersant tertentu menekan akumulasi deposit secara drastis: magnesium‑sulfonate surfactant dengan aditif nanokarbon memangkas massa deposit ~90% (terkumpul ~1 g vs ~23 g tanpa aditif) dan menurunkan pressure drop setengahnya (1,1 vs 2,5 psi) (ResearchGate). Setelah pemasangan, runability membaik: penghematan fuel dan kenaikan konversi crude ~2–3 wt% (ResearchGate). Namun hasil sangat bergantung kasus; seorang engineer berpengalaman mencatat antifoulant tipikal kadang hanya mengurangi fouling 10–15% kecuali jika sangat cocok dengan crude (Cheresources), sehingga uji lapangan pada kondisi proses (continuous loop) jauh lebih kredibel dibanding kupon lab yang kerap over‑predict manfaat (ResearchGate, DigitalRefining).
Praktiknya, antifoulant didosis rendah kontinu (sering puluhan–ratusan ppm) ke suction pompa atau charge tank; titik injeksi harus menjamin mixing menyeluruh dan masuk ke exchanger terpanas. Penentuan laju dosis mengikuti panduan vendor dan karakterisasi crude, dengan monitoring perbaikan UA/pressure drop untuk fine‑tuning. Overdosis berisiko menimbulkan emulsi atau carryover berlebih ke unit hilir; residu harus kompatibel dengan proses katalitik dan batas wastewater. Untuk akurasi injeksi, operator lazim menggunakan pompa dosis presisi seperti dosing pump, sementara paket bahan kimia dispersant tersedia di dispersant chemicals.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Teknik operasi pendukung
Selain bahan kimia, disiplin operasi membantu. Laju pemanasan yang seragam dan menghindari superheat tube‑wall berlebihan mencegah polimerisasi termal. Throughput dijaga agar exchanger terpanas beroperasi sedikit di atas ambang fouling (menahan temperatur dinding di bawah onset presipitasi asphaltene). Pembersihan ringan on‑stream juga bermanfaat: sebagian operator mengalirkan wash water atau steam ke exchanger crude saat on‑stream untuk melelehkan wax dan mengikis salt scale (Cheresources).
Beberapa memasang transduser ultrasonik di shell exchanger; ultrasound berdaya rendah kontinu dilaporkan “mengusik” fouling agar lepas, memperpanjang uptime. Sistem USP milik Orange Clean Tech mengklaim disrupsi deposit 24/7 dan hingga ~100% cleanability tanpa shutdown (DigitalRefining).
Prosedur pembersihan kimia online (CIP)
Ketika UA merosot atau ΔP melonjak melewati limit, pembersihan kimia bisa dilakukan tanpa mematikan proses jika desain memungkinkan. CIP (clean‑in‑place; sirkulasi cairan pembersih di tempat) dilakukan dengan melengkapi setiap train ke loop resirkulasi tertutup sehingga larutan pembersih bisa dialirkan tanpa melepas exchanger dari layanan (EPCM Holdings).
Formulasi disesuaikan jenis foulant: pelarut ringan atau deterjen alkali untuk organik, lalu fase asam/chelant terinhibisi untuk scale anorganik. Contoh, operator dapat mensirkulasikan campuran pelarut hidrokarbon/glycol panas untuk melarutkan asphaltene, lalu beralih ke asam encer terinhibisi (mis. fosfat/nitrat) untuk mengkelat garam besi—sementara aliran crude dibypass (EPCM Holdings). Penggunaan asam terinhibisi ini lazim dipadukan dengan program inhibitor korosi, selaras dengan kategori corrosion inhibitor.
Dalam satu studi kasus, perendaman in‑line dengan “soak oil” solvansi tinggi (light crude ber‑aromatik) memulihkan temperatur umpan furnace sebesar 15 kBtu/bbl (patents.google.com). Pasca‑pembersihan, perlu flushing final dengan hidrokarbon bening (atau air jika bebas minyak) untuk mengusir residu sebelum crude normal mengalir lagi.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Prosedur pembersihan kimia offline (turnaround)
Bila exchanger harus dibuka atau fouling sudah parah, pekerjaan shutdown menyeluruh dijadwalkan. Praktik standar adalah siklus fill‑and‑soak berjenjang untuk menuntaskan lapisan organik dan anorganik:
1) Pre‑flush (pelarut): isi dengan hidrokarbon panas (mis. kerosin/diesel daur ulang) atau emulsi surfaktan untuk melunakkan “black pancake” asphaltene/wax. Sirkulasikan beberapa jam.
2) Rendam alkali: tiriskan lalu isi dengan deterjen alkali (mis. NaOH dengan surfaktan atau amine detergent) untuk menyabunkan/mencuci minyak, grease, dan organik terfragmentasi, dengan resirkulasi hangat 50–80 °C sampai effluent jernih (Xylem Heat Transfer).
3) Rendam asam/chelating: tiriskan dan flush, lalu isi dengan asam terinhibisi (umumnya campuran fosfat/nitrat) atau chelant organik (mis. campuran sitrat/acetate dari paten WO2015044709) untuk melarutkan scale—target besi oksida, kalsium karbonat, dan garam metalik di tube (Xylem Heat Transfer, FQE Chemicals). Rendam hingga laju reaksi melambat, lalu sampling effluent untuk hardness.
4) Bilas akhir: flush menyeluruh dengan air segar (jika sudah demulsified) atau pelarut untuk mengusir residu kimia; langkah netralisasi (mis. dengan bikarbonat) dapat diperlukan antar‑tahap untuk menghindari reaksi keras.
5) Rakit dan uji: setelah pengeringan/purging, start up dan pantau performa.
Deposit dari crude train terkenal keras—“bukan coke, tetapi karbonat dan resin yang sangat liat” (FQE Chemicals). Hydroblasting/steam cleaning dapat melengkapi kimia, namun kehati‑hatian diperlukan untuk mencegah korosi/kerusakan tube. FQE Chemicals menekankan bahwa melarutkan “binder” organik sering menjadi langkah pembatas; setelah organik terurai, debris anorganik lebih mudah di‑flush atau dilarutkan asam (FQE Chemicals). Dalam praktik, kru sering mengombinasikan brushing manual dan kimia di atas untuk benar‑benar menuntaskan bundle. DigitalRefining melaporkan satu unit memulihkan 80–85% kapasitas pertukaran yang hilang hanya dengan flushing hidrokarbon ringan (kerosin/diesel) selama outage (DigitalRefining).
Penanganan limbah wajib patuh pada regulasi lingkungan. Di Indonesia, larutan pembersih bekas dan sludge berminyak tergolong limbah B3; itu berarti netralisasi pasca‑pembersihan dan pembuangan yang benar atau melalui kontraktor berizin sesuai izin setempat.
Ringkasan praktik terbaik
- Monitoring fouling: gunakan model perpindahan panas atau alarm fouling pada ΔT/pressure drop agar intervensi dijadwalkan sebelum kinerja tergerus berat.
- Optimasi desalting: jaga kandungan air/garam crude serendah mungkin; pastikan kualitas wash water (contoh: padatan <5 mg/L) untuk membatasi carry‑through.
- Blending untuk stabilitas: hindari mixing ΔT tinggi pada crude yang tidak kompatibel; pertimbangkan diluen aromatik atau stream ber‑SBN tinggi untuk heavy feed (patents.google.com).
- Dosis antifoulant kontinu kecil: pilih antifoulant (lipofilik surfactant/dispersant) yang tepat dan injeksikan di suction pompa untuk memperpanjang run length—validasi klaim vendor dengan uji lapangan (ResearchGate, ResearchGate). Kategori produk relevan termasuk dispersant chemicals.
- Taktik water wash: flushing periodik on‑line dengan air desalter/steam dapat melepaskan salt scale dari exchanger (Cheresources).
- Desain CIP: jika memungkinkan, lengkapi loop preheat dengan circuit sirkulasi dan isolation valve agar exchanger dapat dibersihkan on‑stream dengan deterjen/asam (EPCM Holdings). Penggunaan asam terinhibisi dapat disejajarkan dengan program corrosion inhibitor.
- Rencana turnaround: selama TA, jalankan sekuens fill/soak secara disiplin. Mulai dengan pelarut/deterjen untuk organik, lalu asam untuk anorganik (FQE Chemicals, Xylem Heat Transfer).
- Kuantifikasi manfaat: dokumentasikan UA/ΔP sebelum‑sesudah dan pantau ROI. Menghilangkan fouling bisa memulihkan puluhan kJ/kg nilai pemanasan (patents.google.com) dan menaikkan throughput 2–3% (ResearchGate), sering kali melampaui biaya kimia.
Kombinasi inhibisi fouling agresif, disiplin operasi, dan pembersihan kimia periodik memungkinkan kilang memangkas penalti energi dan produktivitas dari preheat‑train fouling (ResearchGate, patents.google.com). Pemilihan antifoulant dan rejimen cleaning harus disesuaikan dengan komposisi crude dan konfigurasi pabrik, dan divalidasi melalui uji pilot serta monitoring untuk memastikan manfaat yang terukur dan andal.
Sumber: studi peer‑review dan data industri tentang fouling preheat‑train dan pembersihan kimia (DigitalRefining, FQE Chemicals, ResearchGate, ResearchGate); studi kasus dan paten intervensi solvent‑soak (patents.google.com, ResearchGate); pengalaman industri dan best practice (DigitalRefining, Cheresources, EPCM Holdings). Semua angka dan klaim berasal dari sumber‑sumber tersebut.
