Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)"— Transcript presentasi:

1

2 INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)

3 Boiler Water Treatment Untuk mencegah: –Kerak/deposit –Korosi –Carry over Agar: Menjamin kontinutas tersedianya steam untuk operasi pabrik-meminimalkan downtime Safety Memproteksi biaya capital

4 Condensate Receiver Blowdown flash tank Process Flash tank Low pressure steam Pre-Treatment Boiler

5 Kerak/Deposit

6 Mekanisasi Pembentukan Kerak u Presiptitasi dari hardness yang tidak larut/ insoluble Ca(HCO 3 ) 2 + Panas ---> CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Mg +2 + OH - ---> MgOH + H 2 SiO 3 ---> H + + HSiO 3 - MgOH + + HSiO > MgSiO 3 + H 2 O u Melebihi batas kejenuhan/kelarutan melalui evaporasi mengakibatkan terjadinya kristalisasi; contoh: CaSO 4, SiO 2

7 Boiler Deposit

8 Silica u Membentuk deposit pada boiler/waterside Terbentuk sebagai magnesium silicate atau silicic acid u Selective silica carryover Tidak dapat dikontrol secara mekanikal dengan steam separator

9 Selective Silica Carryover Silica terlarut pada steam Dikontrol dengan pembatasan kandungan silica pada air boiler Dikontrol dengan pembatasan tekanan operasi boiler Dikontrol dengan mempertahankan kontrol pH yang tinggi

10 Bentuk Kerak Besi/Iron Kerak besi biasanya ditemukan dalam boiler sebagai salah satu atau lebih bentuk berikut: u Bentuk kompleks dengan calcium u Bentuk kompleks dengan phosphate u Hematite Fe 2 O 3 u Magnetite Fe 3 O 4

11 Efek Kerak Pada Heat Transfer

12 Efek Kerak pada Temperatur Pipa

13 Contoh Efek Kerak

14 Problem Kerak u Boiler tube failure Disebabkan karena pengurangan heat transfer dan tube overheating u Under-deposit corrosion Disebabkan karena konsentrasi tinggi dari bahan bersifat korosif concentration of corrosive agents (dapat berupa NaOH)

15 Apa yang dapat dilakukan untuk mencegah kerak/deposit Kontrol secara ketat terhadap kualitas air umpan (sesuai dengan batas kontrol) Mengaplikasikan internal treatment Kontrol secara ketat terhadap kualitas air umpan (sesuai dengan batas kontrol) Mengaplikasikan internal treatment

16 Internal Treatment Options Presipitasi kontaminan Pelarutan (solubilize) kontaminan Pendispersian (disperse) kontaminan

17 Program Internal Treatment Secara Umum/Konvensional Coagulation programs Organic sludge conditioners Phosphate residual programs Phosphate-Polymer Programs Chelates & Chelate / Polymer programs All-Polymer program

18 Historical Overview of Nalco’s Internal Treatment Programs Soda ash, Sodium Aluminate, and Phosphates Chelation Synthetic organic polymers Transport-Plus

19 ONDEO Nalco’s Internal Treatment Programs Phosphate Residual Programs Phosphate Polymer Program All Polymer (Transport-Plus) Programs Supplemental Programs (dispersants and antifoam)

20 Program Pengendapan/Koagulasi

21 Perlakuan secara Koagulasi (Coagulation Treatments) Calcium hardness dipresipitasikan sebagai Calcium Carbonate. Magnesium hardness dipresipitasikan sebagai Magnesium Hidroksida atau Magnesium Silicate

22 Aplikasi Program Koagulasi: Program Koagulasi dapat diaplikasikan bila; u Tekanan operasi boiler < 350 psig u Hardness feedwater/air umpan > 60 ppm u Alkalinity air boiler < 500 ppm

23 Program Koagulasi Kebaikan: u Dapat diaplikasikan untuk air umpan dengan kandungan hardness yang tinggi. u Kekurangan: u Cycle operasi boiler rendah u TDS air boiler tinggi u Jumlah blowdown banyak – pembuangan panas (wastes heat) u Pembentukan kerak

24 Program Phosphate Calcium dipresitasikan sebagai calcium phosphate Magnesium dipresitasikan sebagai magnesium hydrosida

25 Phosphate Technology Ortho phosphates u Mono-, di-, tri- sodium phosphates Poly Phosphates u Sodium hexa meta phosphate u Sodium hepta meta phosphate u Sodium tripoly phosphate u Tetra sodium pyro-phosphate

26 Phosphate Technology Titik Injeksi u Ortho phosphate Diinjeksikan lansung ke drum boiler u Poly phosphate Diinjeksikan ke line air umpan

27 Phosphate Technology Kelebihan u Mudah dimonitor dan dikontrol u Tidak memerlukan air umpan dengan kemurnian tinggi u Dapat diaplikasikan pada boiler tekanan tinggi u Dikenal luas u Memiliki perizinan FDA dan USDA u Fluktuasi hardness air umpan dapat ditangani u Residual PO 4 tidak bersifat korosif u PO 4 residual yang tinggi - buffer untuk ekskursi u Biaya relatif murah

28 Phosphate Technology Kekurangan u Menghasilkan presipitasi/endapan pada sistem u Kelebihan alkalinity dapat menyebabkan korosi u Memerlukan lebih banyak blowdown u Jika demikian, lebih banyak panas hilang dan lebih banyak pemakaian bahan kimia u Kemungkinan dapat menyebabkan terjadi kerak u Umumnya diaplikasikan bersama sludge dispersant

29 Phosphate Technology Detailed Chemistry u (poly) Na 5 P 3 O NaOH -> 3Na 3 PO 4 + 2H 2 O u (ortho) Na 2 HPO 4 + NaOH -> Na 3 PO 4 + H 2 O u 3CaCO 3 + 2Na 3 PO 4 -> Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3Na 2 CO 3 u 3CaSO 4 + 2Na 3 PO 4 -> Ca 3 (PO 4 ) 2 +3Na 2 SO 4 u Mg(HCO 3 ) 2 + 4NaOH -> Mg(OH) 2 + 2Na 2 CO 3 + 2H 2 O u MgCl 2 + 2NaOH -> Mg(OH) 2 + 2NaCl

30 Sludge Conditioning u Padatan Calcium Phosphate dan Magnesium Hydroxide yang tidak terlarut terbentuk (Sludge) u Particulate Iron Oxide kembali ke kondensat u Padatan mengendap pada permukaan panas boiler u Transfer panas tidak seimbang, dapat beresiko pipa pecah

31 Tipe Sludge Conditioners u Synthetic polymers u Tannins u Lignins u Starches

32 Pengaplikasian Sludge Conditioners Produk Starch Organic u Jika Mg:SiO 2 ratio < 2 u Jika minyak mengkontaminasi air boiler u Dalam pabrik pengolahan makanan Produk Lignin Organic u Untuk mengkondisi Calcium Phosphate & Iron Oxide

33 Titik Injeksi Sludge Conditioners u Tangki Deaerator u Jalur air umpan boiler u Lansung ke steam drum

34 Solubilizing Program

35 Chelants u Melarutkan ion logam u Membentuk senyawa kompleks yang sangat larut u Ion-ion bersaing (PO 4, SiO 2, OH) mengurangi efetivitas

36 Chelant yang Umum EDTA (Ethylene diamine tetracetic acid) u Memiliki 6 sisi logam kompleks termasuk atom nitrogen dan oksigen NTA (Nitrilo triacetic acid) u Memiliki 4 sisi logam kompleks

37 Perbandingan Kedua Jenis Chelant u NTA lebih stabil secara thermal – 900 psig max. untuk NTA, – 600 psig max. untuk EDTA u Biaya NTA lebih murah dari pada EDTA u EDTA memkompleks Magnesium lebih baik dari pada NTA u EDTA memkompleks besi lebih baik dari pada NTA u EDTA memiliki perizinan FDA

38 Aplikasi Chelants u Harus diinjeksikan secara kontinu pada jalur air umpan memakai injection quill & piping stainless steel u Tidak boleh ada oksigen u Konsentrasi residual pada air boiler harus dijaga di bawah 10 ppm sebagai CaCO 3 untuk meminimalkan korosi u Akurasi kontrol pemakaian diperlukan

39 Chelant Control Ranges Boiler Pressure Chelant Residual psig(Bar) ppm as CaCO 3 400(30) ( ) ( )3 - 5

40 Kelebihan Chelant u Tidak terbentuk endapan u Permukaan perpindahan panas lebih bersih u Frekwensi acid cleaning lebih sedikit u Terkadang dapat mengurangi jumlah blowdown

41 Kekurangan Chelant u Biaya lebih mahal u Memerlukan kontrol yang sangat ketat terhadap mutu air umpan u Lebih sulit untuk test kontrol u Residual berlebih bersifat korosif u Ion-ion yang bersaing dapat bersifat korosif

42 Program Phosphate-Polymer Mempresipitasikan hardness dan besi Polymer mendispersikan sludge hasil reaksi, untuk menghindari pengendapan pada pipa Boiler lebih bersih daripada program phosphate konvensional

43 Aplikasi Program Phosphate- Polymer u Hardness air umpan lebih rendah dari 3 ppm u Softener atau air baku dengan hardness rendah

44 Program Phosphate-Polymer Kelebihan Perizinan FDA/USDA Dapat diaplikasikan pada air umpan dengan T.hardness tinggi. Boiler lebih bersih Lebih mudah ditest/dikontrol. Tidak mahal. Tidak bersifat korosif Disadvantage u Requires much stricter control of feedwater hardness and chemical program

45 Program Phosphate-Polymer Kekurangan Memerlukan kontrol yang ketat terhadap hardness air umpan dan residual bahan kimia

46 Program All-Organic Polymer u All-polymer program, polymeric blend u Tidak mengandung chelant atau phophate, tidak memerlukan tambahan dispersan u Berfungsi dengan melarutkan Calcium & Magnesium dan mendispersi besi dan partikulat lainnya u Tidak bersifat agresif terhadap metal boiler

47 Program All-Organic Polymer u Diinjeksikan ke tangki deaerator untuk boiler bertekanan < 600 psig dan menggunakan air softener u Program/dosis injeksi berdasarkan batas atas kontrol untuk hardness dan besi, bukan nilai rata-rata u Kekurangan dosis (<20% dari yang diperlukan) dapat membentuk deposit Calcium Acrylate pada boiler

48 Program All-Organic Polymer u Tidak bersifat korosif untuk internal boiler u Memberikan hasil boiler yang lebih bersih - clean boilers – meningkatkan heat transfer u Transport 100% of hardness u Tidak bersifat volatil – aman untuk turbin u Hardness air boiler dapat ditest u Test produk sederhana/mudah u Program passivasi yang baik

49 Program All-Organic Polymer u Pengaplikasian terbatas untuk tekanan boiler <1000 psig u Memerlukan air umpan dengan hardness rendah u Beberapa formulasi mengkontribusikan ammonia ke steam

50 Definisi Korosi Korosi adalah proses elektrokimia, dimana metal (teroksidasi) kembali ke bentuk alamiahnya (natural state). Sell Korosi (corrosion cell) : anoda, katoda dan elektrolit harus ada 2 e - + 1/2 O 2 + H 2 O 2OH - 2OH - + Fe Fe(OH) e - Cathodic (reduction) half cell reaction Anodic (oxidation) half cell reaction

51 Korosi pada Boiler Tipe korosi u Korosi akibat oksigen/oxygen corrosion u Konsentrasi alkalinity/alkalinity concentration u Korosi akibat caustic/caustic corrosion u Korosi akibat asam/Acid corrosion u Korosi akibat chelant/Chelant corrosion u Erosi/korosi

52 Korosi Akibat Oksigen Oksigen yang terlarut di air merupakan materi dasar terjadinya reaksi di katoda

53 Korosi Akibat Oksigen ANODE:Natural MetalElectrically Charged MetalElectrons Fe 0 Fe +2 +2e - CATHODE:ElectronsOxygenWaterCharged Ion 2e - +1/2 O 2 +H 2 O2(OH - ) Metal Ions Dissolve Hydroxide or Oxide Corrosion Products Active Anodic Area Electron flow O2O2 OH - Less Active Cathodic Area Hydroxyl Ions Form

54 Korosi akibat Oksigen/Oxygen Corrosion u Dapat terjadi pada sepanjang sistem u Mekanisme sama seperti sel korosi akibat oksigen u Mekanisme korosi dipengaruhi oleh: – Konsentrasi oksigen – Temperatur – pH

55 Korosi Akibat Oksigen

56 Bahan kimia : Oxygen Scavenger

57 Oxygen Scavenger yang Umum Dipakai Sulfite Hydrazine Hydroquinone DEHA (Diethyhydroxylamine) MEKO (Methylethylketoxime) Carbohydrazide Erythorbic acid

58 ONDEO Nalco’s Oxygen Scavengers Sulfite/Catalyzed Sulfite Carbohydrazide (Elimin- Ox) Erythorbic acid (SUR- GARD) ONDEO Nalco Patents

59 Sodium Sulfite - Inorganic Oxygen Scavenger 2Na 2 SO 3 + O > 2Na 2 SO 4 8,6 ppm per 1 ppm oxygen terlarut Pada temperatur kamar sodium sulfite mengurangi oxygen sebesar 30 % dalam 10 menit Pada temp.> 120 o C, masih dibutuhkan waktu reaksi lebih dari 30 detik Di atas 150 °C,oxygen mengkorosi permukaan metal/besi lebih cepat dari pada waktu reaksi sulfite dengan oksigen Catalyzed Sulfite ( dengan katalis Cobalt Salt ) lebih baik

60 Kelebihan Sulfite Reaksi cepat Lebih murah Lebih mudah dianalisa Perizinan FDA/USDA

61 Kekurangan Sulfite Menambah solid/padatan ke air boiler Kemungkinan dapat menambah jumlah blowdown Tidak ada efek passivasi pada metal boiler Tidak sesuai untuk boiler dengan tekanan operasi > 600 psi (40 bar) Terurai menjadi H 2 S & SO 2

62 Elimin-Ox Oxygen Scavenger Bersifat volatil/tidak menambah solid Mempasivasi permukaan metal

63 Reaksi Elimin-Ox Elimin-Ox * + 2O 2 2N 2 + 3H 2 O + CO 2 ** <150 C + H 2 O < 150 C + 2N 2 H 4 + CO 2 ** >205 C + 2O 2 2N 2 + 4H 2 O 2NH 3 + N 2 + H 2 ** Maximum 29 ppb/ppm Elimin-Ox Fed *As Carbohydrazide

64 Sur-Gard Non-volatile Oxygen Scavenger Menghilangkan Dissolved Oxygen Mengurangi potensi korosi Bereaksi dengan oksigen secara kimiawi Mempasivasi permukaan metal Food Grade Approval

65 Surgard, Eliminox - Organic Oxygen Scavengers Kelebihan Tidak menambah solid/padatan ke air boiler, sehingga tidak menaikkan jumlah blowdown. Mempasivasi permukaan metal, sehingga dapat melindungi dari korosi. Surgard sudah diizinkan FDA/USDA Kelebihan Tidak menambah solid/padatan ke air boiler, sehingga tidak menaikkan jumlah blowdown. Mempasivasi permukaan metal, sehingga dapat melindungi dari korosi. Surgard sudah diizinkan FDA/USDA Kekurangan Reaksi lebih lambat Lebih mahal Kekurangan Reaksi lebih lambat Lebih mahal

66 Hydrazine toxic material - safe storage and handling issues become paramount N 2 H 4 + O 2 ---> 2 N 2 + 2H 2 O 3 N 2 H 4 ---> 4 NH 3 + N 2 at temp. > 390°F (200°C)

67 Hydroquinone reacts quickly with oxygen at room temperature decomposition -> acetates, CO 2, and H 2 O some toxicity issues C 6 H 4 (OH) 2 + 1/2O 2 ---> C 6 H 4 O 2 + H 2 O

68 Diethylhydroxylamine volatile neutralizing amine hydroquinone may be added to increase low temp. scavenging rate decomposition > 148°C (300°F) is rapid (seconds) acetic acid, CO 2, acetaldehyde, ethylamine, low mwt organics, and NH 3 at temperatures above 275°C 4 (CH 3 CH 2 ) 2 NOH + 9 O 2 ---> 8 CH 3 COO H + + 2N H 2 O

69 Condensate Receiver Condensate System Blowdown flash tank Process Flash tank Low pressure steam Pre- Treatment DEAERATOR

70 Condensate Corrosion Destroys capital equipment –repair, maintenance, loss of efficiency Can affect end products –if condensate contacts final products Will lead to increased boiler deposits of corrosion products (metal oxides)

71 Primary Causes of Condensate Corrosion Carbon dioxide Oxygen Ammonia

72 Condensate Corrosion Carbonic acid corrosion –dissolved carbon dioxide and the resulting carbonic acid, is the most common source of condensate corrosion CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - Fe + 2 H HCO > Fe(HCO 3 ) 2 + H 2 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - Fe + 2 H HCO > Fe(HCO 3 ) 2 + H 2

73 Condensate CO 2 Corrosion Sources of CO 2 –thermal decomposition of carbonate alkalinity in the boiler –in-leakage of air into the condensate system 2 NaHCO 3 ---> Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Na 2 CO 3 + H 2 O 2 NaOH + CO 2 2 NaHCO 3 ---> Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Na 2 CO 3 + H 2 O 2 NaOH + CO 2

74 Condensate CO 2 & O 2 Carbonic acid and oxygen –in the presence of oxygen 2 cathodic reactions are possible –oxygen may react with other corrosion products 2 Fe + O 2 + 4H + ---> 2 Fe H 2 O 4 Fe +2 + O 2 + 4H + ---> 4 Fe H 2 O 4 Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 ---> 2 Fe 2 O 3 + 4H 2 O + 8 CO 2 2 Fe + O 2 + 4H + ---> 2 Fe H 2 O 4 Fe +2 + O 2 + 4H + ---> 4 Fe H 2 O 4 Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 ---> 2 Fe 2 O 3 + 4H 2 O + 8 CO 2

75 Chemical Condensate Treatment Neutralizing amines Filming amines ACT Program

76 Neutralizes carbonic acid and increases pH Effective against other acids Neutralizing Amines

77 Neutralization of carbonic or other acids Basicity or pKa cyclohexylamine10.6 diethylaminoethanol 9.6 morpholine 8.4 RNH 2 + H 2 CO 3 ---> (RNH 3 ) + + (HCO 3 ) - pKa is a function of solution temperature keep pH above 8.8

78 Simple Acid/Base Neutralization Amine hydrolysis in water: R-NH 2 + H 2 O « R-NH OH - Neut. amine water Neut. amine hydroxide CO 2 hydrolysis in water: CO 2 + H 2 O « H 2 CO 3 « H + + HCO 3 - carbon dioxide water carbonic acid bicarbonate Net reaction: R-NH 2 + H 2 CO 3 « R-NH HCO 3 - Neut. Amin carbonic acid Neut. amine bicarbonate

79 Optimum pH Control Increases copper corrosion 8.0 Increases mild steel corrosion Optimum pH

80 Prefer Water Prefer Vapour Amine AAmine B a blend of amines is typically required Neutralizing Amines

81 Not effective against oxygen corrosion Expensive in high alkalinity systems Distribution can cause problems – a blend of amines is typically required Difficult to test Disadvantages

82 Filming Amines Metallic wall Protective filming amine layer O2O2 CO 2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 CONDENSATE O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 CO 2 O2O2 Long chain amines that absorb onto the metal surface Function at the lower pH range of 6.5 to 9.0

83 A filmed metal surface promotes dropwise condensation

84 Filming Amines Protect against acids, O 2, and ammonia Dosage dependent on surface area and not contaminant concentration Cost effective in high CO 2 systems

85 Filming Amines Limitations/Considerations Film formation takes time pH control still necessary Overfeed may cause sticky deposits and “gunk” ball formation Should be fed after turbines and condensate polishers Will clean up old deposits

86 Advanced Condensate Treatment (ACT) ACT is an innovative condensate corrosion program that uses new technology to prevent operational problems.

87 Innovative Approach Instead of neutralizing carbonic acid or using a filming amine, Nalco researchers discovered safe emulsifiers which provide a barrier to corrosion in the condensate system. Brand New Approach!

88 So Safe, it is in the stuff you eat... Nalco’ ACT program is made from food grade materials used in many food products. The ACT program has received U.S. FDA clearance under 21 CFR Part 173 for Secondary Direct Food Additives Permitted in Food for Human Consumption; Boiler Water Additives.

89 Provides Safe Corrosion Barrier to Metal Surfaces no filmer

90 ACT Program It serves the regulatory needs It serves the safety needs It serves the technical needs It serves the economic needs

91 Benefits Effective against carbonic acid Effective against oxygen corrosion Effective against erosion corrosion Easy to test for Dosage dependent on surface area and not contaminant concentration Cost effective in high CO2 systems Operate at lower pH and not alter pH

92 Disadvantages Must be fed to the steam header Not volatile


Download ppt "INTERNAL BOILER WATER TREATMENT (PRODUCT & CHEMISTRY)"

Presentasi serupa


Iklan oleh Google