Di balik uap bertekanan tinggi yang menggerakkan paper machine, ada satu syarat non‑negosiasi: air makeup ultrapure dan program kimia yang disiplin. Inilah panduan operasional — dari RO hingga fosfat — untuk kimiawan dan insinyur pabrik.
Targetnya tegas: air makeup hampir tanpa mineral, oksigen terlarut di kisaran ppb (bagian per miliar), pH ketat, dan sludge (endapan) yang tetap terdispersi. Di pabrik pulp & paper modern, reverse osmosis (RO) kerap jadi tulang punggung, menghasilkan permeat di bawah 10 µS/cm sebelum dipoles menjadi “nyaris nol” konduktivitas (<0,05 µS/cm; resistivitas >10 MΩ·cm), sebagaimana dipaparkan Filtox. Sasarannya praktis: silika <0,1–0,2 mg/L, kekerasan/alkalinitas di bawah batas deteksi, klorida ± sulfat <0,01 mg/L, dan konduktivitas ≈0,1 µS/cm atau lebih rendah (Filtox; BQUA).
Hasilnya bukan sekadar kualitas uap: kemurnian makeup yang konsisten mendorong cycles of concentration tinggi (rasio pengentalan padatan terlarut dalam drum ketel), misalnya >10–15x, sehingga blowdown turun ke kisaran ~7–10%. Pada 10 siklus, blowdown tipikal sekitar 10% dari feed (Water Technology Report). Ini krusial di industri yang rata‑rata menarik ~54 m³ air baku per ton produk (WaterTech Online), karena pengurangan blowdown berarti hemat air dan energi.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Target kemurnian makeup water
Ketel bertekanan tinggi menuntut makeup demineralisasi nyaris sempurna untuk mencegah scale (kerak) dan korosi. Rantai pengolahan tipikal berangkat dari koagulasi/flokulasi dan filtrasi multimedia, lalu ke pemurnian efisien seperti RO yang diikuti mixed‑bed ion exchange atau electrodeionization (EDI). Banyak unit memakai RO dua tahap atau RO + EDI untuk mencapai spesifikasi ini (Filtox; BQUA).
Untuk pretreatment, clarifier (unit pengendap) seperti clarifier membantu menurunkan padatan tersuspensi sebelum filtrasi. Lapisan media ganda sand‑silica dan anthracite, misalnya melalui sand/silica filter dan media antrasit, membentuk tahapan filtrasi multimedia yang konsisten. Arang aktif granular pada activated carbon filter relevan saat air baku mengandung organik/klorin, sedangkan kation penukar pada softener mengeliminasi Ca-Mg untuk mencegah scale.
Pemolesan utama dilakukan oleh RO industri. Untuk air baku payau (TDS hingga ~10.000 mg/L), konfigurasi seperti brackish‑water RO lazim dipakai; banyak pabrik pulp menunjukkan recovery RO ~75–80% dengan permeat <50 µS/cm, kemudian mixed‑bed polishing mencapai <0,1 µS/cm. Alternatif tanpa regenerasi kimia adalah EDI, atau sistem demineralisasi lengkap seperti demineralizer berbasis kation/anion kuat/lemah dan mixed‑bed sebagai guard/polisher.
Standar praktis (mis. ABMA/APAVE, dirujuk dalam literatur industri) untuk ketel bertekanan tinggi (>60–70 bar) mengarah pada silika feed <0,1–1 ppm, natrium/klorida dan anion lain nyaris tak terdeteksi (Filtox; BQUA). Sebagai pembanding, ketel 20–30 bar kadang masih toleran puluhan µS/cm dan ~5–20 ppm silika, sementara kategori bertekanan tinggi menuntut kendali berorde besaran lebih ketat (sumber sama).
Kemurnian makeup yang demikian memungkinkan pengentalan tinggi. Pabrik yang menargetkan >10–15x cycles (blowdown ~7–10%) meminimalkan air segar dan volume blowdown. Ilustrasi populer: pada 10 siklus, sekitar 10% dari feed menjadi blowdown (Water Technology Report). Filtox mencatat tren konduktivitas pada makeup/boiler sebagai indikator kunci untuk menata blowdown dan “measurable reductions in specific water consumption” (Filtox). Untuk rangkaian membran industri skala utilitas, rujukan teknologi keluarga dapat dilihat pada membrane systems (RO/NF/UF).
Pengendalian oksigen terlarut (deaerator & scavenger)
Oksigen terlarut (DO) bersifat sangat korosif bahkan pada tingkat ppb. Deaerator — pemanas/pengupas gas terlarut secara mekanik — mampu menurunkan ~95–99% O₂ masuk, menyisakan ~0,01–0,03 ppm (10–30 ppb) tergantung tekanan. Sisa O₂ ini harus disapu “sebelum” masuk ketel memakai oxygen scavenger seperti natrium sulfite/bisulfite, hydrazine, atau organik (hydroquinone, ascorbate), sebagaimana dirinci oleh Veolia Water Handbook.
Stoikiometri praktis: 7,9 mg Na₂SO₃ menetralkan 1,0 mg O₂; aturan lapangan yang dipakai adalah ~10 ppm sulfite per 1 ppm DO dengan residual feed ~20–40 ppm (Water Technology Report; Water Technology Report). Contoh: jika DO feed 0,7 ppm, kebutuhan teoritis sekitar ~7 ppm sulfite (sumber sama). Hydrazine secara massa ~3× lebih kuat; ~1 mg/L hydrazine untuk 1 mg/L O₂ dan residual kecil di boiler ~1–3 ppm kerap cukup untuk menekan DO ~0 (Water Technology Report; Water Technology Report). Varian organik seperti carbohydrazide lazim diberi 0,2–2 ppm untuk menuntaskan sisa ppb DO (sumber Veolia di atas).
Strategi injeksi: scavenger diumpankan kontinu ke feed deaerator atau storage (drop‑leg umum dipakai) agar waktu tinggal cukup. Bisulfite terkatalisis mempercepat reaksi; katalis logam berat diketahui meningkatkan laju reaksi secara signifikan (Veolia Water Handbook). Untuk operasi bertekanan tinggi dengan banyak kondensat balik, scavenger volatil (hydrazine atau organik) lebih disukai; catatan: beberapa wilayah membatasi hydrazine karena keselamatan/toksisitas. Hydrazine/amine juga membentuk film volatil yang melindungi paduan tembaga — kemampuan yang tidak dimiliki sulfite (sumber Veolia). Rangkuman pilihan ini ada pada literatur “Leonard (industrial boiler handbook)” yang menekankan sulfite, bisulfite, hydrazine, varian katalis, dan organik (Veolia).
Pada program pabrik pulp bertekanan tinggi: gunakan deaerator untuk pengambilan O₂ massal, lanjutkan scavenger volatil untuk mendekati DO ~0. Sasaran operasional: O₂ <0,02 ppm (20 ppb) sebelum masuk ketel, dengan validasi melalui monitor korosi (misal besi terlarut <0,1 mg/L, BQUA). Dosing yang stabil biasanya mengandalkan pompa injeksi terukur seperti dosing pump, sementara paket kimia scavenger tersedia sebagai oxygen scavengers. Untuk perlindungan pH/korosi di kondensat, kategori amina netralisasi tersedia sebagai neutralizing amine.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Program pH dan alkalinitas terkoordinasi
Pengendalian alkalinitas mencegah korosi asam sekaligus serangan kaustik. Standar industri untuk ketel daya adalah program fosfat terkoordinasi (coordinated phosphate). Di sini ortofosfat (PO₄³⁻) bereaksi dengan sisa kekerasan membentuk sludge kalsium fosfat non‑adheren, idealnya hydroxyapatite (Ca₅(PO₄)₃OH), sambil menahan keseimbangan OH⁻. Karena feed harus praktis bebas kekerasan, fosfat terakumulasi di air drum.
Untuk ~1000–1500 psig (~70–105 bar), residual fosfat yang direkomendasikan adalah 5–15 ppm sebagai PO₄, dengan dosis tipikal 10–30 ppm di feed untuk mencapai kisaran tersebut di drum (Water Technology Report). Rasio molar natrium:fosfat dijaga ~2,85–3,0:1 untuk berada di sisi aman kurva fosfat/kaustik (sumber sama). Praktiknya memakai campuran trisodium phosphate (Na₃PO₄·12H₂O), disodium phosphate (Na₂HPO₄), dan NaOH sesuai kebutuhan. Keseimbangan kunci: PO₄³⁻ + H₂O ⇌ HPO₄²⁻ + OH⁻. “Coordinated phosphate treatment limits the amount of free hydroxide alkalinity” sehingga bebas kaustik praktis nol (Water Technology Report).
Target pH drum ~10,0–10,5 (ukur 25 °C; ekuivalen ~11–11,5 pada suhu operasi). Program ini efektif hingga ~1500 psig; di atas ~10 MPa (1500 psig) beberapa fasilitas memakai “congruent phosphate” atau all‑volatile, namun untuk ketel pulp 70–100 bar, praktik terkoordinasi sudah tepat (Water Technology Report). Hasil tipikal: total alkalinitas (sebagai CaCO₃) ≈50–200 ppm, sebagian besar sebagai “P‑alk”, OH bebas <1 ppm, rasio Na:PO₄ ≈3:1. Panduan kualitas air ketel untuk 75–100 bar menyebut pH ≈10,5–12, fosfat ~5–20 ppm, dan TDS ~100 mg/L (BQUA).
Singkatnya: ko‑feed fosfat + alkali untuk menjaga PO₄ 5–15 ppm dan pH ~10,5–11, sambil memantau rasio Na:PO₄ agar tetap di sisi aman. Paket bahan kimia kontrol alkalinitas tersedia sebagai alkalinity control dalam lini boiler chemicals.
Kondisioner sludge dan dispersi
Meski makeup ultra‑murni, jejak Fe, silika, atau kekerasan dapat membentuk partikel halus di drum. Untuk mencegah scale keras dan under‑deposit corrosion, kondisioner sludge berbasis polimer modern — polyacrylic acid (PAA) atau kopolimer sulfonat — diumpankan kontinu dosis rendah, tipikal 5–20 ppm sebagai polimer aktif (Water Technology Report). Beberapa polimer berperforma tinggi efektif pada 1–10 ppm dan aman hingga ~1500 psig (Water Technology Report).
Efeknya adalah menjaga partikel terdispersi sehingga blowdown mampu mengangkutnya; target kekeruhan air ketel yang terjaga bisa <5 NTU. Na₃PO₄ sendiri membantu dengan membentuk hidroksiapatit non‑adheren. Jika silika menjadi perhatian, sebagian fasilitas menambahkan “silica conditioner” (umpan aluminat larut) pada ekonomiser. Karena polimer non‑volatil dan akan terakumulasi, kontrol blowdown memastikan residu polimer moderat (5–10 ppm tipikal). Alarm sludge berat dapat memicu ekstra blowdown atau soot‑blow sesuai kebutuhan. Rangkaian produk dispersi tersedia sebagai dispersant chemicals.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Pemantauan parameter dan capaian terukur
Program efektif bertumpu pada monitoring disiplin. Sasaran tipikal untuk ketel ≥100 bar: DO feed <0,02 ppm (20 ppb); konduktivitas feed ≈0,1–1,0 µS/cm; silika <0,1 mg/L; pH air ketel ~10,5–11,5 (25 °C); PO₄ 5–15 ppm; OH bebas ~0; TDS air ketel ~50–100 mg/L (BQUA). Klorida dan sulfat harus <50 ppb di uap (praktis nol di drum) untuk menghindari stress‑corrosion; konduktivitas kondensat harus “virtually zero”, yang berarti bahan kimia non‑volatil seperti sulfite/polimer dijaga rendah dan tidak ada kontaminasi (klorida di makeup dapat diabaikan).
Instrumen kontinu atau sampling rutin mencakup pH, konduktivitas, O₂ (atau redoks), fosfat (PO₄), natrium (proksi alkali), dan silika. Filtox menekankan tren konduktivitas sebagai indikator primer kebutuhan blowdown (Filtox). Probe in‑boiler untuk level/tekanan/resistivitas hidrostatik membantu mendeteksi carryover. Kupon korosi atau probe elektrokimia di ekonomiser memverifikasi bahwa kontrol DO dan kekerasan efektif (laju korosi target ~0,01–0,02 mm/tahun atau lebih rendah).
Dari sisi hasil, paket lengkap — dari RO‑IX hingga kimia terkoordinasi — biasanya mengurangi failure pipa, menstabilkan kondisi drum, dan menaikkan efisiensi bibit uap. Laporan lapangan menyebut “fewer sheet breaks” di mesin kertas (indikator tidak langsung kualitas uap) dan penghematan air terukur (lihat Filtox). Secara kuantitatif, peningkatan siklus dari 5× ke 15× memangkas blowdown ~67% (dari 20% ke ~6,7% feed), menghemat air sekaligus panas yang terbuang (Water Technology Report).
Konteks air dan regulasi
Analisis industri menempatkan pabrik pulp & paper di antara penarik air industri terbesar — ~50+ m³ per ton produk — dengan tren menuju peningkatan reuse karena pengetatan izin pembuangan (WaterTech Online). Di Indonesia, blowdown/efluen ketel wajib memenuhi izin lingkungan (mis. PermenLH 8/2009 untuk pembangkit termal). Artinya, siklus tinggi dan/atau daur ulang blowdown menjadi keunggulan taktis; bagaimanapun, pastikan pH, TDS, fosfat, dan logam pada blowdown/RO reject memenuhi baku mutu setempat.
Catatan sumber teknis kunci
Referensi profesional yang mendasari panduan ini termasuk white paper Filtox dan panduan BQUA untuk kualitas air feed ketel bertekanan tinggi — menyarankan feed praktis demineralisasi, kekerasan/ion nyaris nol, silika <0,1 mg/L, dan konduktivitas 0,1–1 µS/cm (Filtox; BQUA). Handbook Veolia merangkum scavenger umum (sulfite/bisulfite, hydrazine, varian katalis, dan organik) dan efek katalis pada laju reaksi (Veolia; Veolia). Water Technology Report mengulas stoikiometri sulfite (~10 ppm/ppm DO), hydrazine (~1 ppm/ppm DO), residual kontrol (sulfite 20–40 ppm; hydrazine 1–3 ppm), serta program fosfat terkoordinasi (PO₄ 5–15 ppm; Na:PO₄ ~2,85–3:1; pH 10,0–10,5 di 25 °C) dan keamanan polimer dispersi hingga ~1500 psig (Water Technology Report; Water Technology Report; Water Technology Report; Water Technology Report; Water Technology Report; Water Technology Report; Water Technology Report). Panduan BQUA tentang pH/PO₄/TDS drum (pH ≈10,5–12; PO₄ ~5–20 ppm; TDS ~100 mg/L) menjadi rujukan operasi 75–100 bar (BQUA).
