Silika tidak korosif, tetapi di boiler tekanan tinggi ia berubah menjadi “kaca” yang memaksa shutdown dan memangkas efisiensi. Kuncinya: dematerialisasi air makeup yang ketat dan program fosfat internal yang disiplin, plus troubleshooting kimia air yang waspada.
Di pabrik amonia/urea, high‑pressure boiler butuh feedwater ultrapure karena silika terlarut membentuk deposit keras dan isolatif pada tube boiler dan sudu turbin (Chemical Engineering; Veolia Water Technologies). Silika memang non‑reaktif, tetapi saat penguapan ia “terkaramelisasi” menjadi scale kaca yang menurunkan perpindahan panas dan memaksa penghentian untuk pembersihan (Chemical Engineering; Veolia Water Technologies).
Efeknya signifikan: film silika yang sangat keras dapat memangkas transfer panas hingga “tens of percent” (Chemical Engineering). Karena risiko hot spot dan fouling turbin, praktik modern menekan silika serendah mungkin: aturan mutu air berbasis ASME menuntut silika uap <0,02 ppm atau 20 ppb (ppb = parts per billion) untuk uap bertekanan tinggi (Saka.co.id). Batas silika di air boiler sendiri tipikalnya berkisar dari ratusan ppm (parts per million) pada tekanan rendah hingga ~2–8 ppm pada tekanan sangat tinggi (Saka.co.id; Eng‑Tips). Singkatnya: penghilangan silika adalah prioritas utama.
Deteksi Dini Kebocoran Amonia di Cooling Tower Pabrik Urea
Demineralisasi air makeup berlevel turbin
Semua air alam mengandung silika, sering kali 5–50 mg/L sebagai SiO₂ (Chemical Engineering). Maka skema pretreatment dan demineralisasi (DM) maju dibutuhkan: pelunakan, reverse osmosis/RO (reverse osmosis), dan ion exchange (pertukaran ion). Unit pelunakan dapat ditempatkan di hulu sebagai penjaga awal kekerasan seperti softener untuk menahan ion kalsium/magnesium.
Di tahap RO, teknologi membran modern menghilangkan sekitar 98–99% silika terlarut dan garam; Xylem menyebut RO “menghilangkan hingga 99% mineral terlarut” (termasuk silika) dari feedwater (Xylem Indonesia). Penerapan RO air payau seperti brackish-water RO lazim untuk make‑up. Agar RO awet dan stabil, pretreatment partikulat di hulu, misalnya filtrasi media silika seperti sand-silica filter atau pra‑membran ultrafiltration (UF), menjaga fouling tetap minimal.
Turunannya, polishing akhir dengan mixed‑bed DI atau CEDI (continuous electrodeionization) mendorong sisa silika ke rentang ppb; Xylem menekankan polishing “kritis untuk mencapai konduktivitas, silika, [dan] natrium rendah” (Xylem Indonesia). Solusi polishing ini biasa berupa mixed‑bed deionizer atau EDI dalam sistem DM modern.
Hasil praktiknya, kombinasi RO + DI menghasilkan silika make‑up jauh di bawah 0,1 ppm, memungkinkan “tens” siklus konsentrasi tanpa carryover berarti. Untuk sirkuit uap yang tertutup rapat, pemolesan kondensat juga digunakan guna menahan kebocoran pengotor balik, misalnya condensate polisher pada sisi kondensat.
Jika kapasitas DM tidak memadai, kendali operasional menjadi krusial. Analyzer silika kontinu sering dipasang karena jejak silika (ppm→ppb) yang lolos dapat mengkontaminasi siklus uap. Laporan di industri pupuk menegaskan “silica is in all water supplies, and membrane separation and ion exchange is needed to extract it,” sementara garansi turbin modern kerap menuntut batas silika level‑ppb dalam uap masuk (Chemical Engineering). Artinya, train resin DM atau RO harus ditata dan diregenerasi agar silika make‑up mendekati nol; train yang baik juga memasukkan karbon aktif dan degasifikasi—di sini activated carbon umum dipakai—namun metrik kuncinya tetap pemantauan kontinu silika dan konduktivitas.
Hasilnya nyata: dengan pretreatment mutakhir, breakthrough silika jarang; feed bisa <0,05–0,1 ppm SiO₂, sehingga memenuhi pedoman ASME (silika uap ≤0,02 ppm atau 20 ppb) (Saka.co.id). Studi lapangan menunjukkan saat silika dikendalikan di level ini, outage tak terencana akibat silika turun drastis; sebuah cogeneration di pupuk melaporkan “dramatic drop” insiden silika usai memasang analyzer kontinu yang menangkap kebocoran resin sedini mungkin (Chemical Engineering). Tanpa DM, silika akan terkonsentrasi di drum dan berubah menjadi silikat Ca/Mg yang sulit.
Program fosfat untuk kekerasan sisa
Meski DM kuat, jejak hardness (Ca/Mg) bisa lolos atau masuk via kebocoran kondensat. Di sinilah program fosfat presipitasi bekerja: fosfat alkali (mis. trisodium phosphate) dikondisikan pada pH tinggi guna mengubah hardness menjadi padatan jinak, jauh dari permukaan pemanas (Veolia Water Technologies). Untuk dosing yang akurat dan stabil, penggunaan pompa injeksi kimia seperti dosing pump membantu menjaga setpoint.
Kalsium bereaksi dengan fosfat menjadi kalsium fosfat (Ca₃(PO₄)₂) yang praktis tidak larut. Boiler dijaga pada pH 10,5–11,5 sehingga Ca₃(PO₄)₂ mengendap halus dan tidak melekat (Veolia Water Technologies). Seperti diringkas, “Calcium phosphate is virtually insoluble in boiler water... memastikan presipitasi di bulk water—menjauh dari heating surface” (Veolia Water Technologies). Program terintegrasi pencegah kerak untuk boiler seperti scale-control lazim mendampingi fosfat.
Magnesium berbeda: pada pH tinggi, Mg umumnya membentuk Mg(OH)₂. Kritisnya, jika silika hadir, Mg(OH)₂ “lebih disukai” bereaksi lagi menjadi magnesium silikat—menggandeng Mg dan silika keluar dari larutan, dan endapannya tidak mudah melekat (Chemical Engineering). Namun bila pH jatuh di bawah spesifikasi, magnesium fosfat yang lebih lengket bisa terbentuk; karena itu alkalinitas perlu dijaga. Pengkondisian polimer ditambahkan agar sludge fosfat tetap terdispersi hingga blowdown—Skiles menekankan fosfat “disuplementasi polimer agar padatan tetap tersuspensi” (Chemical Engineering). Bahan pendispersi seperti dispersant membantu mencegah flok menempel.
Kinerja program yang baik menahan hardness hampir nol di fasa air; target praktisnya bisa <0,1 ppm Ca sebagai CaCO₃ dengan Mg yang juga sepele (Veolia Water Technologies). Fosfat residual dipertahankan beberapa ppm (sebagai P); pH kerja 10,8–11,5 efektif mencegah CaCO₃/CaSO₄ scale (Veolia Water Technologies). “Dengan membentuk Ca₃(PO₄)₂ di alkalinitas tinggi, pengenalan fosfat mengeliminasi problem scale kalsium karbonat” (Veolia Water Technologies). Pengendalian alkalinitas juga bisa dibantu paket alkalinity-control yang konsisten.
Mengubah Blowdown Cooling Tower Jadi Sumber Air Baru di Pabrik Urea
Parameter kimia dan batas operasional
Spesifikasi kimia mencakup feedwater dan drum. Secara umum, konduktivitas dan hardness feedwater harus mendekati nol (Veolia Water Technologies). Untuk program fosfat, total alkalinitas drum tipikal ~250–300 ppm sebagai CaCO₃ guna mempertahankan pH ~11; beberapa pedoman juga menyebut ≈200–250 ppm CaCO₃ bersama dosing fosfat (Saka.co.id; Veolia Water Technologies). Beberapa referensi menyarankan rasio minimal 3:1 antara alkalinitas hidroksida terhadap silika untuk menekan volatilitas silika (Scribd). Monitor kemurnian uap (konduktivitas/fosfat) memastikan carryover minimal. Di sisi kondensat, amina penetral bisa dipakai di siklus untuk kontrol pH, misalnya paket neutralizing-amine.
Troubleshooting kimia boiler
- Silika/Caustic carryover: jika konduktivitas uap naik atau analyzer silika melonjak, curigai silika atau caustic carryover. Periksa performa unit DM atau RO (regenerasi/integritas membran), dan setel blowdown (purging) dengan tepat. Kurangi siklus atau naikkan blowdown sementara jika silika di atas spesifikasi. Periksa demister/separator (tray rusak). Jika carryover tetap, lakukan cold blowdown untuk menyapu film silika. Analyzer silika online sangat direkomendasikan untuk deteksi perubahan ppb (Chemical Engineering).
- Hardness di boiler: hardness seharusnya nol. Temuan Ca/Mg (titrasi EDTA) menandakan kegagalan external treatment atau kebocoran. Cek softener/regenerasi atau integritas RO. Naikkan sementara dosis fosfat (“hardness shock”) untuk mempresipitasi garam lolos, lalu bilas melalui blowdown. Pulihkan alkalinitas sesuai kebutuhan. Jika hardness bertahan, pertimbangkan pembersihan resin di water plant. Dosi kimia akurat dibantu dosing-pump.
- Alkalinitas atau kaustik tinggi: kelebihan NaOH bisa memicu caustic gouging. Jika ditemukan penipisan/alur lokal pada tube saat outage, turunkan kaustik (mungkin beralih ke rejimen amina yang lebih lemah). Setel keseimbangan scavenger (mis. hidrazin/sulfit) untuk menarget pH 10,5–11,5 dan menghindari >200–300 ppm NaOH bebas.
- Gejala scale/fouling: steam slugging, penurunan tekanan, atau output panas turun mengindikasikan deposit. Matikan boiler dan inspeksi. Lakukan descaling kimia bila perlu. Analisis komposisi sludge boiler: kandungan SiO₂ tinggi atau silikat Ca/Mg menandakan masalah feedwater (lihat atas). Sesuaikan treatment. Paket bahan kimia boiler dapat menyertakan program terintegrasi untuk skala dan dispersi.
- Korosi & oksigen: pastikan deaerator/scavenger oksigen menahan O₂ <7 ppb di feed (rekomendasi ASME) (Chemical Engineering). Verifikasi DO feedwater dengan sensor dan pertahankan laju scavenger yang dipersyaratkan (hidrazin atau carbohydrazide untuk unit tekanan tinggi) (Chemical Engineering; Chemical Engineering). Di sisi kimia, penggunaan oxygen‑scavengers membantu mencapai batas ppb tersebut.
Setiap aksi koreksi harus berbasis data—sampling periodik air/uap, tren analyzer, dan ketaatan pada pedoman (Chemical Engineering; Veolia Water Technologies). Dengan kombinasi makeup ultrapure, program fosfat‑polimer yang seimbang, dan monitoring ketat, operasi boiler di pabrik pupuk terbukti berjalan efisien tanpa scale silika atau hardness—dengan shutdown terkait silika yang praktis nihil bila target silika uap <0,02 ppm dipenuhi (Saka.co.id; Veolia Water Technologies).
Pengendalian Legionella di Menara Pendingin Pabrik Pupuk ala ASHRAE 188
Ringkasan troubleshooting
- High silica or conductivity in steam: Check DM (resin exhaustion, membrane leaks), increase blowdown, recalibrate silica analyzer (Chemical Engineering).
- Silica in drum water: Add phosphate to drive any Mg(OH)₂ to Mg‑silicate, increase blowdown. Verify silica analyzer calibration.
- Detected hardness (Ca/Mg) in boiler: Regenerate water softener/clarifier; treat with high‑dose phosphate to precipitate hardness, then drain.
- High NaOH/pH: Lower alkali feed, possibly switch to neutralizing amine; watch for caustic gouging indicators (pH 12+ local). Pertimbangkan paket neutralizing-amine untuk kontrol pH kondensat.
- Foaming or carryover: Ensure proper steam drum levels, add antifoam (e.g. silicone), remove any oil contamination, and verify demister condition.
- Alarms (DO, pH, conductivity): Investigate feedwater unit operation; correct chemical feeds or mechanical faults.
Catatan: seluruh data, batas, dan rujukan dalam artikel ini merujuk ke sumber industri yang tercantum inline—termasuk Chemical Engineering, Chemical Engineering, Veolia Water Technologies, Xylem Indonesia, Saka.co.id, Eng‑Tips, dan Scribd.
