The Importance of Expansion and Drain Structure in Hot Oil Systems

Pentingnya Ekspansi dan Struktur Kuras dalam Sistem Minyak Panas

Perencanaan awal selama desain dapat menghemat waktu dan uang selama shutdown yang direncanakan atau tidak terencana.

Ketentuan yang dibuat untuk ekspansi termal dan pengeringan minyak termal adalah faktor utama yang perlu dipertimbangkan untuk keberhasilan pemasangan sistem pemanas minyak termal. Prinsip-prinsip desain sistem yang penting seperti ini sering diabaikan; sebagai gantinya, fokus ditempatkan pada komponen tertentu seperti pompa, katup atau pemanas itu sendiri.

Karena sebagian besar sistem pemanas fluida termal adalah sistem loop tertutup, dan karena minyak termal mengembang dengan meningkatnya suhu, akomodasi harus dibuat untuk ekspansi itu. Tidak dapat dihindari bahwa beberapa bagian dari sistem akan membutuhkan layanan di masa depan. Pada saat itu, sistem perlu dikuras sebagian atau seluruhnya, tergantung pada sifat layanan yang diperlukan. Sedikit pemikiran dan perencanaan awal dapat membuat pengeringan sistem relatif mudah, berpotensi menghemat waktu dan uang selama shutdown yang direncanakan atau tidak terencana.

Ada banyak cara untuk merancang sistem ekspansi dan pengeringan, dan semuanya memiliki kelebihan dan kekurangan. Terlepas dari perbedaan, sebagian besar desain menggabungkan bagian standar dan teori terkait. Meskipun produsen pemanas fluida termal bekerja dengan sistem ini setiap hari dan memahami istilah-istilah kuncinya secara intim, para insinyur proses yang dibebankan pada operasi pemrosesan termal mungkin tidak. Sebagai penyegaran, komponen dan konsep yang paling umum digunakan dalam desain sistem ekspansi dan drain didefinisikan (lihat bilah samping di halaman 15).

Selanjutnya, pertimbangkan prinsip-prinsip desain untuk beberapa komponen sistem dan analisis bagaimana mereka digunakan selama commissioning dan operasi sehari-hari dari sistem minyak termal.

Volume Ekspansi Thermal Oil pada Sistem Boiler dan Heat Transfer Fluid

Dalam sistem thermal oil atau heat transfer fluid (HTF) loop tertutup, perubahan temperatur memiliki pengaruh langsung terhadap volume fluida. Ketika thermal oil dipanaskan dari kondisi awal atau cold fill hingga mencapai temperatur operasi, volumenya akan meningkat akibat ekspansi termal.

Ekspansi ini harus diperhitungkan sejak tahap desain sistem. Kapasitas tangki ekspansi (expansion tank) yang tidak memadai dapat menyebabkan thermal oil meluap, tekanan sistem meningkat, hingga menimbulkan risiko kerusakan pada peralatan.

Artikel ini membahas prinsip dasar perhitungan volume ekspansi thermal oil, termasuk contoh menggunakan Therminol 55.

Apa Itu Volume Ekspansi Thermal Oil?

Volume ekspansi adalah pertambahan volume fluida akibat kenaikan temperatur.

Pada sistem thermal oil tertutup, fluida dapat mengalami perubahan temperatur yang sangat besar. Thermal oil yang awalnya dimasukkan pada temperatur lingkungan akan mengalami pemuaian ketika sistem mencapai temperatur operasi.

Secara sederhana:

Volume ekspansi = Volume fluida pada temperatur operasi − Volume fluida pada kondisi awal

Nilai tersebut menjadi salah satu parameter penting dalam menentukan kapasitas dan level operasi expansion tank thermal oil.

Mengapa Ekspansi Thermal Oil Harus Diperhitungkan?

Walaupun volume thermal oil berubah akibat temperatur, massa fluida pada sistem tertutup pada prinsipnya tetap sama selama tidak terdapat kebocoran atau penambahan dan pembuangan fluida.

Karena itu berlaku prinsip konservasi massa:

Massa pada kondisi dingin = Massa pada kondisi panas

Karena:

Massa = Densitas × Volume

maka:

ρ₁ × V₁ = ρ₂ × V₂

Keterangan:

• ρ₁ = densitas thermal oil pada temperatur pengisian awal
• V₁ = volume thermal oil pada kondisi pengisian awal
• ρ₂ = densitas thermal oil pada temperatur operasi
• V₂ = volume thermal oil setelah mengalami pemanasan

Densitas thermal oil umumnya menurun ketika temperatur meningkat. Karena massa fluida tetap, penurunan densitas tersebut menyebabkan volumenya meningkat.

Cara Menghitung Volume Ekspansi Thermal Oil

Untuk memahami perhitungannya, kita dapat menggunakan Therminol 55 sebagai contoh heat transfer fluid.

Misalnya, sistem diisi Therminol 55 ketika temperatur fluida berada pada 60 °F (sekitar 15,6 °C). Sistem kemudian dipanaskan hingga mencapai temperatur operasi maksimum 550 °F (sekitar 287,8 °C).

1. Tentukan Total Volume Sistem pada Kondisi Dingin

Langkah pertama adalah menghitung seluruh volume thermal oil yang terdapat di dalam sistem pada saat cold fill.

Perhitungan sebaiknya mencakup seluruh komponen yang berisi thermal oil, antara lain:

• heater atau thermal oil boiler;
• seluruh jaringan perpipaan;
• heat exchanger;
• pengguna atau peralatan proses;
• pompa dan komponen terkait;
• header dan manifold; serta
• volume pengisian awal di expansion tank.

Misalkan total volume tersebut dinyatakan sebagai:

Vcold = volume total thermal oil pada kondisi cold fill

2. Tentukan Densitas Thermal Oil pada Kondisi Cold Fill

Selanjutnya, tentukan densitas Therminol 55 pada temperatur pengisian, yaitu 60 °F.

Massa thermal oil kemudian dapat dihitung menggunakan:

m = ρcold × Vcold

di mana:

• m = massa total thermal oil;
• ρcold = densitas Therminol 55 pada 60 °F;
• Vcold = volume thermal oil pada 60 °F.

Data densitas sebaiknya menggunakan technical data sheet atau data properti fluida dari produsen untuk memperoleh hasil perhitungan yang akurat.

3. Tentukan Densitas pada Temperatur Operasi Maksimum

Setelah mengetahui massa fluida pada kondisi awal, tentukan densitas Therminol 55 ketika mencapai temperatur operasi maksimum.

Dalam contoh ini, temperatur maksimum adalah 550 °F.

Nilainya dapat dinyatakan sebagai:

ρhot = densitas Therminol 55 pada 550 °F

Karena temperatur meningkat secara signifikan, nilai densitas pada kondisi panas akan lebih rendah dibandingkan densitas pada kondisi dingin.

4. Hitung Volume Thermal Oil pada Kondisi Panas

Prinsip konservasi massa memberikan:

ρcold × Vcold = ρhot × Vhot

Sehingga volume fluida pada kondisi operasi maksimum adalah:

Vhot = (ρcold × Vcold) / ρhot

Nilai Vhot menunjukkan perkiraan volume total thermal oil setelah fluida mencapai temperatur operasi maksimum.

5. Hitung Pertambahan Volume

Setelah volume pada kondisi dingin dan panas diketahui, ekspansi thermal oil dapat dihitung dengan:

Vexpansion = Vhot − Vcold

atau:

Vexpansion = [(ρcold × Vcold) / ρhot] − Vcold

Hasil tersebut menunjukkan jumlah tambahan volume yang harus dapat diakomodasi oleh sistem akibat pemuaian thermal oil.

Contoh Sederhana

Sebagai ilustrasi, anggap sebuah sistem memiliki volume thermal oil pada kondisi dingin sebesar 10.000 liter.

Jika berdasarkan data properti fluida diperoleh:

ρcold = 850 kg/m³

dan pada temperatur operasi:

ρhot = 700 kg/m³

maka massa thermal oil adalah:

m = 850 × 10 = 8.500 kg

Volume thermal oil pada kondisi panas:

Vhot = 8.500 / 700

Vhot ≈ 12,14 m³

atau sekitar:

Vhot ≈ 12.140 liter

Dengan demikian, pertambahan volumenya:

Vexpansion = 12.140 − 10.000

Vexpansion ≈ 2.140 liter

Artinya, berdasarkan angka ilustratif tersebut, sistem harus mampu mengakomodasi sekitar 2.140 liter pertambahan volume thermal oil.

Angka densitas pada contoh ini hanya digunakan untuk menjelaskan metode perhitungan. Untuk desain aktual, gunakan data densitas resmi sesuai jenis fluida dan temperatur operasi yang digunakan.

Hubungan Volume Ekspansi dengan Expansion Tank

Hasil perhitungan volume ekspansi sangat penting dalam menentukan kapasitas expansion tank thermal oil.

Expansion tank tidak sekadar berfungsi sebagai tempat menampung kelebihan volume. Tangki ini merupakan bagian penting dari pengoperasian sistem thermal oil karena memungkinkan perubahan volume fluida antara kondisi dingin dan panas berlangsung dengan aman.

Tangki juga tidak seharusnya dipilih dengan kapasitas yang persis sama dengan hasil perhitungan ekspansi. Desain perlu mempertimbangkan beberapa faktor tambahan, seperti:

• level minimum dan maksimum fluida;
• ruang kosong atau ullage;
• temperatur fluida di expansion tank;
• konfigurasi sistem;
• kebutuhan venting;
• kemungkinan nitrogen blanketing;
• kondisi startup dan shutdown;
• volume operasional; dan
• margin desain yang sesuai.

Karena itu, volume ekspansi fluida bukan otomatis sama dengan kapasitas total expansion tank.

Risiko Jika Expansion Tank Terlalu Kecil

Kesalahan menentukan kapasitas expansion tank dapat menimbulkan masalah serius ketika thermal oil mencapai temperatur tinggi.

Jika ruang ekspansi tidak mencukupi, thermal oil dapat mencapai level yang terlalu tinggi atau meluap melalui jalur tertentu. Pada sistem yang tidak dirancang dengan benar, kondisi ini juga dapat meningkatkan risiko tekanan berlebih dan mengganggu kestabilan operasi.

Thermal oil bertemperatur tinggi yang keluar dari sistem merupakan risiko keselamatan karena dapat menyebabkan cedera, kebakaran, pencemaran area kerja, dan kerusakan peralatan.

Sebaliknya, desain expansion tank yang tepat membantu sistem beroperasi secara aman pada seluruh rentang temperatur yang direncanakan.

Faktor Penting dalam Perhitungan Expansion Tank Thermal Oil

Perhitungan engineering sebaiknya tidak hanya melihat volume nominal sistem. Temperatur pengisian dan temperatur operasi maksimum harus ditentukan secara jelas karena keduanya menentukan perubahan densitas fluida.

Jenis thermal oil juga sangat berpengaruh. Setiap heat transfer fluid memiliki karakteristik densitas terhadap temperatur yang berbeda. Oleh sebab itu, perhitungan Therminol 55 tidak boleh langsung digunakan untuk thermal oil dengan spesifikasi berbeda.

Selain itu, volume seluruh jaringan harus dihitung secara menyeluruh. Mengabaikan volume perpipaan, heat exchanger, heater, atau peralatan proses dapat menyebabkan estimasi ekspansi lebih kecil daripada kondisi sebenarnya.

Kesimpulan

Perhitungan volume ekspansi thermal oil merupakan bagian penting dalam desain sistem heat transfer fluid loop tertutup. Ketika temperatur meningkat, densitas thermal oil menurun dan volumenya bertambah, sementara massanya pada sistem tertutup tetap.

Dasar perhitungannya adalah:

ρcold × Vcold = ρhot × Vhot

Kemudian volume ekspansi dapat ditentukan dengan:

Vexpansion = Vhot − Vcold

Dengan mengetahui volume sistem, temperatur pengisian, temperatur operasi maksimum, serta data densitas thermal oil pada kedua kondisi tersebut, engineer dapat memperkirakan besarnya ekspansi fluida yang perlu diakomodasi.

Perhitungan tersebut selanjutnya menjadi salah satu dasar dalam menentukan kapasitas expansion tank thermal oil yang aman dan sesuai dengan kebutuhan sistem.

Untuk desain aktual, perhitungan perlu diverifikasi menggunakan data properti thermal oil dari produsen serta mempertimbangkan konfigurasi, kondisi operasi, standar, dan persyaratan keselamatan sistem yang berlaku.

Dimensi Tangki

Sekarang kita tahu berapa banyak fluida akan berkembang, kita harus memilih ukuran tangki ekspansi yang tepat untuk mengakomodasi ekspansi. Secara umum, Anda akan memerlukan beberapa volume berlebih (biasanya 20 hingga 25 persen) untuk memperhitungkan kemungkinan kesalahan perhitungan (tidak mungkin!) Atau jika sistem memiliki kunjungan suhu di atas suhu pengoperasian yang diantisipasi.

Perlu diingat bahwa memiliki volume ruang uap (area pelepasan uap) di bagian atas tangki sangat penting untuk deaerasi dan pembuangan uap selama startup atau ketika cairan baru ditambahkan. Selain itu, semua sistem harus menyertakan sakelar level untuk mempertahankan level cairan minimum di tangki ekspansi. Faktor-faktor tersebut akan mengurangi volume yang tersedia di tangki; oleh karena itu, mereka harus diperhitungkan dalam pemilihan ukuran tangki akhir.

Sebagai contoh, melanjutkan contoh sebelumnya (menghitung ekspansi fluida), kami akan menganggap bahwa ukuran tangki standar berikutnya dan terbesar adalah 400 gal. Juga asumsikan pengisian minimum dalam tangki (untuk memenuhi sakelar level) adalah 35 gal (biasanya ditentukan oleh pabrikan).

Sebagai persentase, ini membuat Anda memiliki sekitar 21 persen volume yang tersisa di tangki.

Memilih Lokasi Tank

Sekarang kita telah mengukur ukuran tangki, kita harus memikirkan di mana kita ingin meletakkannya. Beberapa faktor mengatur lokasi tangki ekspansi. Faktor-faktor ini penting dan harus dibahas secara menyeluruh ketika meletakkan sistem. Secara umum, banyak dari faktor-faktor ini bersifat spesifik instalasi (mis., Lokasi penyimpanan aman yang tersedia, akses pemeliharaan). Keselamatan operator dan personil instalasi juga harus dipikirkan dengan baik. Tangki ekspansi terkadang penuh dengan minyak panas – membuat keduanya terbakar dan berbahaya.

Ketinggian ideal untuk tangki ekspansi berada di atas level cairan tertinggi dalam sistem. Ini bisa berupa perpipaan sistem, pemanas atau terkadang ruang fluida termal di dalam pengguna (misalnya, penukar panas, gulungan kalender atau pelat tekan). Bagian bawah tangki harus beberapa kaki di atas titik tertinggi (5 ‘adalah aturan praktis yang baik). Ini memberikan beberapa manfaat, termasuk:

• Membuat kepala statis di atas inlet pompa untuk mencegah kavitasi pompa.
• Membantu degassing sistem.

Apa yang terjadi jika tangki tidak dapat ditempatkan pada titik tertinggi? Jangan tinggalkan semua harapan. Meskipun tidak ideal, ada beberapa cara untuk mengakomodasi ini, termasuk:

• Menggunakan sistem selimut inert-gas (biasanya nitrogen).
• Menggunakan tangki ekspansi bergaya kandung kemih (hanya mungkin pada sistem suhu yang lebih rendah).
• Menyegel tangki dengan nitrogen di ruang uap.

Kami akan mengeksplorasi setiap opsi.

Sistem Selimut Inert-Gas. Jika sistem selimut gas lembam digunakan, nitrogen tanaman (jika tersedia) atau nitrogen botol dapat digunakan untuk mengisi ruang uap di tangki ekspansi ke tekanan yang relatif rendah (khas 5 hingga 10 psig). Ini akan bervariasi tergantung pada persyaratan net positive suction head (NSPH) pompa dan tekanan uap fluida. Jumlah nitrogen yang digunakan akan tergantung pada seberapa sering suhu sistem bersepeda. Ingat, perubahan suhu akan mengubah volume sistem. Jika sistem didinginkan, fluida akan berkontraksi, dan level cairan dalam tangki ekspansi akan turun. Perubahan level ini (dan, karenanya, volume) harus dibuat dengan menambahkan lebih banyak nitrogen. Sebaliknya, jika sistem dipanaskan, tingkat cairan akan naik dan mendorong sebagian nitrogen keluar.

Tangki Ekspansi Gaya Kandung Kemih. Menggunakan tangki ekspansi gaya-kandung kemih memisahkan cairan di dalam tangki dari ruang uap. Ruang uap kemudian diisi dengan udara ke beberapa tekanan. Saat sistem mengembang, udara di ruang uap meningkat dalam tekanan.

Saat sistem mendingin, tekanan dalam ruang uap akan turun (tetapi tidak pernah di bawah tekanan muatan semula). Juga, seperti yang disebutkan sebelumnya, tangki kandung kemih hanya dapat digunakan pada suhu yang lebih rendah karena mereka biasanya dibuat dari beberapa jenis senyawa karet. Umumnya, mereka ditemukan dalam sistem glikol air. Mereka juga dapat digunakan dalam sistem minyak termal jika bahan kandung kemih kompatibel dengan minyak dan suhu operasi.

Menyegel Tangki dengan Nitrogen di Ruang Uap. Menyegel tangki dengan nitrogen di ruang uap mirip dengan menggunakan tangki ekspansi gaya-kandung kemih, tetapi tidak ada penghalang antara ruang fluida dan uap. Untuk menjaga agar cairan tidak teroksidasi, gas inert harus digunakan.

Meskipun ketiga metode dapat digunakan, pertimbangan yang cermat harus digunakan jika salah satu dari dua opsi terakhir dipilih untuk memastikan kenaikan level cairan tidak meningkatkan tekanan di tangki di atas peringkat desainnya. Katup pengaman tekanan sangat penting untuk melindungi tangki jika tidak terbuka ke atmosfer.

Sistem Degassing Thermal Oil dan Cara Mencegah Degradasi Fluida

Sistem degassing thermal oil merupakan bagian penting dalam menjaga kestabilan dan keandalan sistem pemanas fluida termal. Ketika thermal oil pertama kali dimasukkan ke dalam sistem, fluida dapat membawa udara, air, serta komponen dengan berat molekul rendah. Unsur-unsur tersebut perlu dikeluarkan agar tidak mengganggu sirkulasi dan kinerja sistem.

Proses degassing juga diperlukan setelah penambahan thermal oil baru atau setelah pekerjaan maintenance yang memungkinkan udara dan kontaminan masuk ke dalam sistem.

Jika gas dan uap tidak dikeluarkan dengan benar, sistem dapat mengalami ketidakstabilan aliran, kavitasi pompa, penurunan performa perpindahan panas, hingga gangguan operasional.

Apa Itu Sistem Degassing Thermal Oil?

Degassing adalah proses mengeluarkan gas, udara, uap air, dan komponen volatil dari thermal oil yang bersirkulasi dalam sistem.

Pada saat pengisian awal atau commissioning, thermal oil dapat mengandung beberapa unsur yang tidak diinginkan, terutama:

• udara;
• air atau kelembapan;
• komponen thermal oil dengan berat molekul rendah (low boilers).

Konstituen tersebut perlu dikeluarkan dari sistem untuk membantu menghasilkan sirkulasi thermal oil yang stabil.

Air menjadi salah satu unsur yang perlu mendapat perhatian khusus. Ketika temperatur sistem meningkat, air yang terperangkap dapat berubah menjadi uap. Pembentukan uap tersebut dapat menyebabkan perubahan volume secara cepat dan mengganggu kestabilan aliran.

Mengapa Degassing Thermal Oil Penting?

Sistem thermal oil membutuhkan aliran fluida yang stabil agar perpindahan panas berlangsung secara efektif.

Gas atau uap yang terperangkap di dalam jaringan perpipaan dapat membentuk kantong gas pada titik-titik tertentu. Kondisi tersebut dapat mengganggu sirkulasi dan berpotensi menimbulkan masalah pada pompa.

Salah satu masalah yang perlu dihindari adalah kavitasi pompa thermal oil.

Kavitasi dapat terjadi ketika kondisi tekanan menyebabkan terbentuknya gelembung uap di dalam fluida. Gelembung tersebut kemudian dapat runtuh ketika memasuki daerah bertekanan lebih tinggi.

Dalam jangka panjang, kondisi yang tidak sesuai dapat menurunkan performa pompa dan mengganggu keandalan operasi sistem.

Karena itu, desain sistem degassing perlu menjadi bagian dari perencanaan sistem thermal oil, bukan hanya tindakan korektif setelah terjadi gangguan.

Peran Desain Perpipaan dalam Proses Degassing

Keberhasilan proses degassing sangat dipengaruhi oleh desain perpipaan thermal oil dan posisi expansion tank.

Secara umum, jalur perpipaan sebaiknya dirancang untuk meminimalkan titik tinggi lokal yang memungkinkan udara atau uap terperangkap.

Apabila terdapat titik tinggi yang tidak dapat dihindari, sistem dapat dilengkapi dengan high-point vent valve sehingga gas yang terkumpul dapat dikeluarkan.

Posisi expansion tank juga perlu diperhatikan. Dalam konfigurasi tertentu, expansion tank ditempatkan pada elevasi yang mendukung pelepasan gas dari sistem.

Apabila konfigurasi sistem tidak memungkinkan gas bergerak secara efektif menuju expansion tank, titik ventilasi tambahan atau metode degassing lainnya mungkin diperlukan.

Fungsi Expansion Tank dalam Sistem Degassing

Selain mengakomodasi perubahan volume thermal oil akibat temperatur, expansion tank thermal oil dapat berperan dalam proses pelepasan gas dan uap.

Ketika thermal oil diarahkan atau disirkulasikan melalui expansion tank selama proses commissioning, gas yang terbawa bersama fluida dapat terlepas dari fase cair.

Gas dan uap kemudian bergerak menuju bagian atas tangki untuk dikeluarkan melalui sistem ventilasi yang sesuai.

Konsep dasarnya adalah menyediakan lokasi di mana fase gas dan cair dapat dipisahkan secara efektif.

Dalam sistem tertentu, expansion tank dapat beroperasi dengan hubungan ke atmosfer. Pada konfigurasi lainnya, tangki menggunakan inert gas blanketing, misalnya nitrogen.

Pemilihan konfigurasi harus mempertimbangkan temperatur, karakteristik fluida, desain sistem, serta rekomendasi engineering dan produsen thermal oil.

Metode Degassing Thermal Oil

Terdapat beberapa konfigurasi yang dapat digunakan untuk membantu mengarahkan gas dan uap menuju titik pelepasan.

Salah satunya adalah pengaturan perpipaan yang memungkinkan sebagian atau seluruh aliran thermal oil melewati expansion tank selama proses commissioning.

Dengan memaksa sirkulasi melalui tangki, gas dan uap yang terdapat di dalam sistem memiliki kesempatan untuk terpisah dari thermal oil.

Metode lain menggunakan heat-up line. Konfigurasi ini menggunakan jalur perpipaan yang relatif lebih kecil serta memanfaatkan perbedaan tekanan pada bagian tertentu dari sistem untuk menghasilkan aliran menuju expansion tank.

Tujuannya tetap sama, yaitu membawa gas dan uap keluar dari sirkulasi utama agar dapat dilepaskan secara terkendali.

Deaerator Thermal Oil

Selain expansion tank, sistem dapat menggunakan deaerator thermal oil untuk membantu proses pemisahan gas dan cairan.

Deaerator biasanya ditempatkan sebagai bagian dari jalur pengembalian (return line) sistem. Peralatan ini dirancang agar gas dan uap dapat terpisah dari thermal oil sebelum fluida kembali menuju sisi hisap pompa.

Prinsip kerjanya relatif sederhana:

Gas dan uap bergerak ke atas menuju jalur pelepasan atau expansion tank, sedangkan thermal oil bergerak ke bawah dan kembali menuju sirkulasi sistem.

Salah satu desain yang umum digunakan adalah deaerator sentrifugal. Namun, terdapat berbagai konfigurasi deaerator yang dapat dipilih berdasarkan kapasitas, karakteristik fluida, dan desain sistem.

Apakah Deaerator Menggantikan Expansion Tank?

Tidak selalu.

Deaerator dapat memberikan deaeration secara kontinu selama sistem beroperasi, tetapi fungsinya tidak otomatis menggantikan seluruh peran expansion tank maupun konfigurasi perpipaan degassing pada saat commissioning.

Dalam beberapa desain, mengalirkan volume thermal oil yang lebih besar melalui expansion tank selama proses awal dapat memberikan proses pelepasan gas yang efektif.

Karena itu, deaerator, expansion tank, heat-up line, dan konfigurasi perpipaan lainnya sebaiknya dilihat sebagai bagian dari satu sistem yang saling mendukung.

Hubungan Degassing dengan Umur Thermal Oil

Selain menjaga kestabilan sirkulasi, desain sistem yang tepat juga berperan dalam mempertahankan kualitas thermal oil.

Thermal oil dapat digunakan dalam jangka waktu panjang apabila sistem dirancang, dioperasikan, dan dirawat dengan benar. Namun, kondisi operasi yang tidak sesuai dapat mempercepat degradasi thermal oil.

Dua faktor yang perlu mendapat perhatian adalah oksidasi dan kontaminasi.

Oksidasi Thermal Oil

Oksidasi terjadi ketika thermal oil bereaksi dengan oksigen.

Laju oksidasi dapat meningkat ketika fluida terpapar oksigen pada temperatur yang tinggi. Proses tersebut dapat menghasilkan produk degradasi yang mengubah karakteristik thermal oil.

Dalam kondisi tertentu, oksidasi juga dapat menghasilkan senyawa asam dan produk degradasi lainnya yang berpotensi menyebabkan pembentukan deposit atau memengaruhi komponen sistem.

Karena itu, pengendalian kontak antara thermal oil panas dan oksigen merupakan salah satu aspek penting dalam desain sistem.

Menggunakan Inert Gas Blanketing

Salah satu metode untuk mengurangi paparan oksigen adalah menggunakan inert gas blanketing pada expansion tank.

Nitrogen merupakan salah satu gas inert yang umum digunakan untuk aplikasi tersebut.

Gas inert membentuk lapisan pada ruang di atas permukaan thermal oil sehingga kontak langsung antara fluida dan udara dapat dikurangi.

Penerapan nitrogen blanketing perlu dirancang dengan mempertimbangkan tekanan tangki, sistem ventilasi, kontrol tekanan, kebutuhan purging, dan aspek keselamatan lainnya.

Kontaminasi Thermal Oil

Selain oksidasi, kontaminasi thermal oil juga dapat menyebabkan penurunan kualitas fluida.

Salah satu kontaminan yang paling umum adalah air. Air dapat masuk ketika pengisian, pekerjaan maintenance, penyimpanan fluida, atau melalui bagian sistem yang tidak terlindungi dengan baik.

Kontaminasi juga dapat berasal dari sisi proses, misalnya akibat kebocoran pada:

• tube heat exchanger;
• reactor jacket;
• coil;
• gasket atau seal; dan
• komponen pemisah antara thermal oil dan fluida proses.

Jika terjadi kebocoran internal, material proses dapat bercampur dengan thermal oil dan mengubah sifat fisik maupun kimianya.

Cara Mencegah Degradasi Thermal Oil

Pencegahan degradasi harus dilakukan melalui kombinasi desain sistem, pengoperasian yang benar, dan preventive maintenance.

Beberapa tindakan penting meliputi pengendalian temperatur thermal oil sesuai batas operasi, mengurangi kontak dengan oksigen pada temperatur tinggi, mencegah masuknya air dan kontaminan, memastikan proses degassing berjalan baik, serta melakukan pemeriksaan kondisi thermal oil secara berkala.

Analisis sampel fluida dapat digunakan untuk memantau perubahan karakteristik thermal oil dan membantu menentukan tindakan maintenance yang diperlukan.

Pentingnya Commissioning Sistem Thermal Oil

Proses commissioning thermal oil system sangat menentukan kondisi awal sistem.

Setelah pengisian, temperatur sebaiknya dinaikkan mengikuti prosedur commissioning yang telah ditetapkan. Selama proses tersebut, udara, kelembapan, dan komponen volatil perlu dikeluarkan secara terkendali.

Pompa, tekanan, temperatur, level expansion tank, dan kondisi aliran juga perlu dipantau.

Pemanasan yang dilakukan tanpa memperhatikan keberadaan air dan gas di dalam sistem dapat menyebabkan ketidakstabilan operasi. Karena itu, prosedur commissioning harus mengikuti desain sistem, rekomendasi produsen peralatan, dan rekomendasi produsen heat transfer fluid yang digunakan.

Kesimpulan

Sistem degassing thermal oil memiliki peran penting dalam mengeluarkan udara, air, uap, dan komponen volatil dari sistem heat transfer fluid.

Desain perpipaan yang baik, penempatan expansion tank, penggunaan high-point vent, heat-up line, maupun deaerator thermal oil dapat membantu menghasilkan proses degassing yang efektif.

Selain itu, kualitas thermal oil harus dijaga dengan mengendalikan oksidasi dan kontaminasi. Penggunaan inert gas blanketing, pencegahan masuknya air, pemeriksaan kebocoran, serta monitoring kondisi fluida dapat membantu memperpanjang masa pakai thermal oil dan mempertahankan performa sistem.

Dengan desain, commissioning, operasi, dan maintenance yang tepat, sistem thermal oil dapat bekerja lebih stabil, aman, dan andal untuk mendukung kebutuhan pemanasan proses industri.

Jika Anda tidak memiliki kemampuan untuk mematikan tangki ekspansi, dan langsung terbuka ke atmosfer, menghilangkan panas adalah satu-satunya solusi.

Sebagai aturan, tangki ekspansi dan pipa yang menuju tangki tidak boleh diisolasi. Ini memungkinkan cairan panas apa pun yang mengembang ke dalam tangki untuk mendingin sebelum menyentuh ruang pelepasan uap di bagian atas tangki. Paling sering, pipa ekspansi saja tidak memungkinkan area permukaan yang cukup untuk mendinginkan cairan yang mengembang sebelum sampai ke tangki. Dalam kasus tersebut, penggunaan penyangga termal memungkinkan fluida mendingin dengan menciptakan lebih banyak area permukaan dan waktu tinggal dibandingkan pipa ekspansi saja.

Mencegah kontaminasi bisa rumit. Ini tidak selalu merupakan peristiwa dramatis yang terlihat. Kotoran sering menyusup ke sistem dari waktu ke waktu, dan mereka tidak serta merta menciptakan peningkatan volume sistem atau perubahan kinerja yang nyata. Karena ada banyak sumber kontaminasi yang potensial, dan karena mungkin sulit untuk dideteksi dengan pengamatan saja, pertahanan terbaik adalah dengan menguji cairan setidaknya setahun sekali. Sebagian besar produsen cairan menawarkan layanan ini tanpa biaya. Berdasarkan hasil, produsen cairan biasanya dapat menentukan akar penyebab kontaminasi.

Tiriskan Ukuran Tangki

Tidak dapat dihindari, pada suatu saat dalam kehidupan sistem fluida termal, sistem harus dikeringkan untuk melakukan perawatan atau untuk melakukan perbaikan. Ada juga manfaat untuk merutekan hal-hal seperti pelepasan katup pengaman tekanan (PSV) dan saluran pembuangan darurat ke lokasi di mana oli termal terkandung dengan aman. Merutekan perangkat ini ke drum kecil atau wadah penahanan yang tidak memadai mungkin tidak cukup. Banyak sistem yang lebih kecil tidak memiliki tangki pembuangan khusus, dan ini bisa menjadi masalah jika perbaikan darurat diperlukan atau peristiwa bantuan keselamatan dipicu.

Sangat disarankan untuk memiliki ukuran tangki drainase untuk seluruh volume sistem (misalnya, sistem yang lebih kecil hingga 10.000 galon) atau mengadopsi desain yang membagi sistem sedemikian rupa sehingga bagian-bagian dapat diisolasi dan dikeringkan secara independen. Ini biasa terjadi pada sistem yang lebih besar. Biasanya Anda menginginkan penyangga 20 hingga 25 persen dengan ukuran tangki pembuangan. Tergantung pada operator asuransi Anda, tangki pembuangan biasanya akan ditempatkan jauh dari gedung atau area proses utama.

Juga patut dicatat bahwa pompa pengisian dan drainase berbiaya relatif rendah tersedia. Mereka akan membuat pengisian dan pengeringan sistem menjadi lebih mudah. Saat merancang perpipaan sistem, pastikan untuk memberikan perhatian khusus untuk membuat saluran pembuangan rendah dan menghubungkan pipa kembali ke tangki saluran pusat. Sejumlah kecil investasi dalam tangki kuras, pompa isi-dan-tiriskan dan perpipaan drainase yang terencana dengan baik dapat menghemat berjam-jam atau bahkan berhari-hari selama kegiatan commissioning dan pemeliharaan.

PT Indira Mitra Boiler
Office: (021) 352 95874
WhatsApp: +62 813-8866-6204 (Ratman Bejo)
www.indiramitraboiler.co.id
www.burner.co.id
info@indira.co.id
idmratman@gmail.com
Workshop: Tangerang – Indonesia
https://www.youtube.com/@Bejoburnerindonesia