Penyulingan air laut ( Desalinasi )

Desalination

Desalination dalam bahasa Inggris atau desalinasi dalam bahasa Indonesia memiliki makna secara harafiah adalah proses pemisahan kandungan garam ( de salt ), dimana produk dari proses desalinasi adalah air tawar ( fresh water ). Ada banyak metode yang digunakan pada proses desalinasi ini, diantaranya : destilasi, dan osmosis, kedua metode tersebut adalah metode yang paling banyak digunakan. Dalam postingan  ini akan diterangkan proses desalinasi dengan metode destilasi.

Secara umum dapat diterangkan beberapa tahap dari proses desalinasi, yaitu :

Vaccum up

Adalah proses penarikan udara keluar dari suatu ruangan ( chamber ), dalam proses desalinasi atau desalt plant, keadaan vaccum merupakan hal penting yang pertama dilakukan, dimana bagian yang mengalami proses vaccum up adalah : evaporator chamber dan brine heater chamber Adapun maksud di lakukan vaccum up adalah untuk mempercepat proses terbentuknya uap atau vapour, karena titik didih pada tekanan rendah ( vaccum ) adalah lebih rendah daripada titik didih pada ruang bertekanan. Misal :  

Saturation Temp ( °C )                         Saturation Press ( MPa )

            90                                                            0.070182

            95                                                            0.084608    

         100                                                             0.10142

Pada tekanan udara 1 atm atau 0.1 MPa titik didih air adalah 100 °C, sedang pada tekanan yang lebih rendah ( vaccum ) titik didih air adalah < 100 °C.

Evaporasi

Evaporasi adalah proses penguapan dalam hal ini adalah air laut. Sedangkan air laut adalah suatu campuran NaCl + H2O + mineral lain. Pada proses ini dilakukan pemanasan dengan suatu heater pada titik didih H2O. Beberapa komponen penyusun air laut diantaranya NaCl memiliki titik didih lebih tinggi dari H20, sehingga pada tahapan evaporasi ( penguapan ) yang terjadi hanyalah H2O.

Destilasi

Destilasi adalah proses pengembunan, dimana pada H2O yang telah berubah bentuk menjadi uap ( evaporasi ) akan dilakukan proses pengembunan melalui suatu system cooler. Hasil dari proses destilasi adalah distillate, yaitu H2O ( fresh water ). Dengan daya hantar ( conductivitiy ) kurang dari 25 uS/cm, serta kandungan Cl ( Chlor ) kurang dari 1000 ppb.

Drainasi

Yaitu proses pembuangan komponen air laut yang tidak terevaporasi ke system pembuangan ( Brine blow down ).

Desalinasi dengan flash evaporator

Flash evaporator adalah suatu alat yang digunakan untuk menguapkan suatu fluida cair dalam hal ini air laut, dengan tekanan rendah, sehingga pada tekanan rendah tersebut diharapkan terjadi penguapan lebih cepat.

Multi stage flash evaporator

Pada flash evaporator, jika terlalu banyak komponen yang tidak menguap atau yang akan dibuang ( drain ) akan menyebabkan kerugian panas yang ikut terbuang. Untuk mengurangi kerugian panas ini, maka diterapkan system multi stage flash evaporator, yaitu system aliran seri bertingkat. System ini dimaksudkan agar panas yang diserap oleh air laut ( brine ) dari heater bisa effisien ( temperature ± 100°c ),dengan cara pertukaran panas, yaitu evaporator melepas panas untuk proses destilasi dan inlet air laut  menyerap panas.

Gambar 1: Single flash evaporator dengan arah pertukaran panas

Gambar 2: Multi stage flash evaporator dengan 3 flash evaporator

Effisiensi

Seperti kita ketahui tolok ukur unjuk kerja suatu mesin, apakah itu elektrik ataupun mekanis adalah seberapa besar perbandingan out put atau produk yang dihasilkan, terhadap input energy yang digunakan

η(%)  =   Out x 100

              In

 Dalam hal ini desalinasi ( desalt plant ) memiliki tolok ukur atau parameter : distillate sebagai produk ( out put ) dan condensate sebagai energi ( input ), atau dalam proses desalinasi ini dikenal dengan rasio distillate/condensate

Ratio =           Distillate

                      Condensate

Berikut ini ditampilkan table kapasitas suatu mesin desalinasi pada suatu power plant.

Load (%)   Sea water ( T/h )     Temp (°C )    Dist( T/h )   Cond ( T/h )

100                     358                           113             41                   6.8

90                       334                           109             37                   6.2

80                       310                           106             33                   5

70                       285                           102             29                   4.5

60                       260                             98             25                   3.5

50                       235                             94             20                   3

                       

Dari table di atas bisa dilihat bahwa mesin desalinasi ini didisain dengan ratio ± 7, artinya kondisi ideal atau mesin bekerja optimal jika ratio tidak lebih dari 7. Jika terjadi penyimpangan atau ratio lebih dari 7 bearti produk condensate terlalu besar, ini bisa disebabkan oleh beberapa factor, diantaranya :

·        Nilai enthalpy  dari steam heater rendah, sehingga diperlukan flow steam heater besar dan produk condensate juga besar. Biasanya diikuti nilai vaccum yang rendah juga.

·  Proses heat transfer tidak optimal.  Rendahnya heat transfer ini bisa disebabkan oleh scale ( kerak ) pada sisi dalam tube. Ini disebabkan proses injeksi anti scale tidak berjalan dengan baik, juga proses tube ball cleaning yang tidak dilaksanakan.

Permasalahan yang sering terjadi

Selain unjuk kerja atau effisiensi, pada mesin desalinasi perlu mendapatkan perhatian untuk mencermati gangguan serta penyebab agar dapat dilaksanakan tindakan yang tepat sehingga proses produksi fresh water ( distillate ) berjalan optimal. Berikut ini adalah gangguan yang sering muncul pada desalinasi dengan metode multi stage flash evaporator.

                   Gangguan                                                    Penyebab

Conductivity high tapi tidak range over    Kandungan Amonia (NH3) dalam air laut tinggi, biasanya terjadi saat air laut surut.

Conductivity range over (≥100us/cm)           Terjadi carry over air laut ( brine ) , foaming air laut yang memasuki distillate chamber, kebocoran tube.

Kandungan Cl ( Chlor ) tinggi (≥1000ppb) Retakan ( kebocoran kecil ) tube, kerak (garam) yang menempel di dinding flash evaporator.