Pengendalian Korosi pada Geothermal Plantdisusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Audit EnergiDosen Pembimbing : Ir. Mukhtar Ghozali, MSc.Disusun oleh :

Ahmad Hanif Pratama

121424007

PROGRAM STUDI DIV-TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015Penyebab Korosi pada Geothermal Plant

Brine di geothermal mengandung konsentrasi garam yang terlarut tinggi terutama ion klorida dan ion sulfat, yang merupakan ion agresif. Jumlah ion-ion tersebut relatif dibandingkan terhadap karbonat dan bikarbonat. Secara umum komposisi kimia brine mengandung unsur-unsur sebagai berikut: Natrium (Na), Kalium (K), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Klor (Cl), Sulfat (SO2), Silikat (SiO2), dan asam Bikarbonat (HCO3).

Berdasarkan unsur kimia tertentu, air dapat menimbulkan terjadinya scaling, korosi atau keduanya. Faktor komposisi kimia brine yang mempengaruhi sifat korosi, antara lain adalah salinitas dan konsentrasi oksigen yang terlarut (DO). Salinitas mempengaruhi konduktivitas listrik dari brine.

Berbagai jenis agen korosif dan proses yang terjadi pada brine geothermal:

a. Hidrogen Sulfida (H2S)

Hydrogen sulfide merupakan reduktor, beracun, dan asam korosif yang berasal dari sumur hydrothermal lewat pembentukan asam secara alami. Pada baja dan besi tuang nodular, reaksi dengan H2S yang terjadi adalah sebagai berikut:

Fe + H2S ( FeS + H2Pembentukan deposit FeS yang hitam, menandakan adanya serangan fluida.

b. Oksigen (O2)/Karbon dioksida (CO2)

Korosi pada logam aktif seperti besi dan baja tergantung dari konsentrasi oksigen yang terlarut (dissolved oxygenDO), menghasilkan permukaan yang terkorosi:

3Fe + H2O + 1,5 O2 ( Fe2O3.3H2O

c. Ammonia (NH3)

Gas NH3 dihasilkan dari dekomposisi kimia senyawa yang mengandung nitrogen seperti kerogen. Ammonia dan garam ammonium mengkorosi paduan tembaga, kuningan, dan perunggu pada pipa sumur.

I. PENCEGAHAN KOROSI MATERIAL PADA GEOTHERMAL PLANT MENGGUNAKAN SISTEM PEMISAHAN UAP

Pada beberapa tipe Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP), terutama pada plant yang memilki karakteristik uap basah, proses pemisahan uap dan air memilki peranan yang sangat penting. Hal ini dikarenakan pada umumnya uap basah yang terdistribusi dari sumur-sumur panas bumi biasanya mengandug zat-zat pengotor (belerang & silika) yang dapat menimbulkan korosi material pada geothermal plant sehingga dapat menimbulkan kerugian. Proses pemisahan uap bertujuan memisahkan uap dan air untuk menghasilkan uap bersih dan kering yang bebas dari senyawa pengotor yang biasanya larut dalam air.

Setelah melalui proses pemisahan. Fraksi uap kering yang dihasilkan dari separator tersebut kemudian dipakai pada perhitungan daya turbin. Oleh karena itu, sistem konversi energi ini dinamakan Siklus Uap Hasil Pemisahan. Siklus ini banyak digunakan pada reservoir panas bumi dominasi yang terdominasi air. Secara umum proses pemisahan antara fase uap dan fase cair pada geothermal plant sebagai berikut:

Dapat dilihat,berdasarkan ilustrasi diatas pada sistem PLTP menggunakan sistem separasi uap cair, ouput dari separator, yaitu air diinjeksikan kembali kedalam sumur geothermal, sedangkan residu pengotor yang dihasilkan, seperti silika, belerang, dll dipisahkan tersendiri. Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pencemaran lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, serta recharge water bagi reservoir.

Pada separator yang digunakan di PLTP, prinsip pemisahan terjadi dengan memanfaatkan prinsip gravitasi dimana fase cair yang memilki masa yang tinggi jatuh ke bagian bawah tanki separator. Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat menjelang permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira dengan fraksi 20 % uap dan 80 % air. Penguapan cairan secaraflashmerupakan proses yang isenthalpic atau sering disebut juga sebagai prosesflashadiabatik.Jika di dalam fase liquidnya hanya mengadung satu komponen, misal hanya air murni maka pesamaan kesetimbangan masa yang dapat didekati adalah:

Sedangkan pada umumnya pada plant panas bumi, pada fase liquid terdapat beberapa senyawa lain bukan air, misalnya silika dan belerang. Persamaan kestimbangan masa untuk proses ini hanya bisa diselesaikan dengan proses iterasi

Kualitas uap di berbagai sumber panas bumi di dunia biasnya berbeda-beda, begitu pula yang terjadi pada senyawa pengotor yang terlarutnya. Dibawah ini merupakan deskripsi treatment pemisahan dan pemurnian uap dari senyawa pengotor, yakni silika pada PLTP California, dimana pada PLTP ini silika yang dihasilkan sebagai residu juga dimanfaatkan sebagai produk pertambangan

Sedangkan pada contoh geothermal plant lainnya dimana kandungan uap basahnya mengandung belerang, seperti yang terjadi pada PLTP Nesjavellir, Eslandia, treatment pemisahan sulfur yang dilakukan adalah dengan memanfaatkan metode hybrid Fe-CL. Pada metode Fe-Cl ini terdapat dua proses kimia yang terlibat yakni absorpsi dan elektrolisis. Secara konsep, proses rekasi proses adalah sbb:

Skema Proses Pemisahan H2S dengan Metode hybrid Fe-CL

Deskripsi proses pemisahan sulfur yang terkandung dalam uap basah di PLTP Nesjavellir, Islandia adalah:

Pertama-pertama non condensable gas dipanaskan sehingga suhunya naik dari C -C.

Setelah melewati fase tersebut, sulfur akan terabsorsi secara kimiawi setelah masuk ke tabung absorsi yang terbuat dari campuran , dan HCl solution. Sulfur yang terabsopsi ini kemudian dipanaskan kembali sehingga suhunya meningkat dari C -C. dan masuk ke sistem filtrasi.

Pada sistem filtrasi yang mampu terbuang hanyalah yang berupa padatan sedangkan uap yang lewat masih mengandung sedikit konsentrasi . Pemisahan zat sulfur murni dari senyawa kemudian dilakukan dengan cara elektrolisis dimana hasilnya adalah sulfur dan gas dibagian katodanya.

Beberapa cara lain untuk memaksimalkan upaya pencegahan korosi pada geothermal plant yang mengandung zat pengotor berupa silika atau belerang adalah dengan memilih dan menggunakan jenis pipa anti korosi, yang biasanya berbahan polypropylene atau polyethylene. Peralatan khusus yang harus sangat dipertimbangkan dalam desain materialnya adalah sudu turbin uap. Selain hal yang harus diperhatikan lainya adalah pengontrolan berkala pada peralatan yang berisiko terjadi korosi.

REFERENSI:

Mathiasdottir, K. 2006. Removal of Hydrogen Sulfide from Non-Condensable Geothermal Gas at Nesjavellir Power Plant. Department of Chemical Engineering, Lund Instituted of Technology, Sweden.

Bourcier, B. 2005. Mining Geothermal Resources . Lawrence Livermore National Laboratory, USA.

Safitri, W. 2008. Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

http://en.wikipedia.org/wiki/Flash_evaporationTimotius, Chris. 2010. Potensi Energi Panas Bumi di Indonesia. Pendidikan Teknik Elektro UPI.

Suparno, Supriyanto. 2009. Energi Panas Bumi : A Present from the Heart of the Earth. Departemen Fisika-FMIPA Universitas Indonesia.