http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.104
Cara mensitasi artikel ini:
Zakaria,  Yanuardi,  D.,  Simanjuntak,  J.A.,  Sriana,  T.,  Nata,  I.F.  (2021)  Penggunaan  Injeksi Caustic  Soda untuk Troubleshooting Operasional Sour  Water  Stripper (SWS)  dengan  Adanya  Kontaminasi Cooling  Water di  Industri Pengolahan Minyak Bumi. Buletin Profesi Insinyur 4(2) 053-057
Injeksi Caustic  Soda untuk Troubleshooting Operasional Sour Water Stripper (SWS) di Industri  Pengolahan  Minyak Bumi
Adanya  kontaminasi cooling  water pada sour  water menyebabkan  terbentuknya  senyawa chloramine (NH 2 Cl,  NHCl2,  NCl3)  yang  menimbulkan  masalah  di treated water ex unit Sour Water Stripper (SWS), yaitu peningkatan  konsentrasi  ammonia  yang  melebihi ambang  batas  baku  mutu  limbah  serta  penurunan kinerja  bakteri  unit effluent  water  treatment .  Salah satu  metode troubleshooting untuk  meningkatkan kinerja stripping kloramina  dengan  penambahan caustic  soda  (NaOH)  pada  kolom  SWS.  Uji laboratorium dan aplikasi di lapangan telah dilakukan untuk mengetahui efek dari penambahan caustic soda terhadap  kualitas treated  water .  Hasil  injeksi  caustic soda dapat meningkatkan performa stripping chloramine sehingga  kualitas treated  water dapat memenuhi  spesifikasi  yang  dipersyaratkan  sebagai umpan Effluent Water Treatment Plant .
Kata  kunci : Chloramine , Sour  Water  Stripper ,  Water Treatment
Diajukan: 7 Juni 2021 Direvisi: 17 September 2021 Diterima: 1 Oktober 2021 Dipublikasikan online: 7 Oktober 2021
Zakaria 1* , Denis Yanuardi 1 ,
Jefri A. Simanjuntak 1 , Tun Sriana 2 ,
Iryanti Fatyasari Nata 3
1 Process Engineering Section, Department Engineering & Development, PT. Kilang Pertamina International, Refinery Unit VI Balongan Jawa Barat
2 Politeknik Energi dan Mineral Akamigas, Cepu, Jawa Tengah
3 Program Studi Teknik Kimia, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru, Kalimantan Selatan
 zakariakun@gmail.com

## Pendahuluan
Unit Sour  Water  Stripper (SWS)  merupakan  unit  yang berfungsi  untuk  membersihkan  air  sisa  proses  ( sour water )  dari  sisa  minyak  dan  gas-gas  yang  ada, khususnya gas amonia (NH 3 ) dan hidrogen sulfida (H 2 S) sehingga air tersebut memenuhi spesifikasi baku mutu limbah  yang  kemudian  dapat  diolah  lebih  lanjut  pada unit effluent water treatment . Unit SWS pada Refinery Unit VI Balongan memiliki kapasitas total 132.8 m 3 /jam yang terbagi atas 2 train. SWS Train 1 memiliki kapasitas 67 m 3 /jam dengan sumber sour water berasal dari unit Crude  Distillation  Unit , Atmospheric  Residue  Hydro Demetallization ,  Gasoil Hydro  treating  Unit ,  serta Kerosene Hydro  treating  Unit .  Sedangkan  SWS  Train  2 memiliki  kapasitas  65.8  m 3 /jam  dengan  konsentrasi kandungan H2S sebesar 50 ppm dan NH 3 sebesar 2000 ppm  dimana  sumber sour  water berasal  dari unit Residue  Catalytic  Cracking  Complex  ( Gambar  1 ) (JGC Corporation& Foster Wheeler, 1993).
Gambar 1 adalah skema diagram alir proses di unit SWS  Train  2. Sour  water dari  unit  RCC  Complex  akan ditampung  terlebih  dahulu  di  tangki  24-T-102, kemudian dialirkan ke surge drum 24-V-201. Pompa 24- P-201  akan  mengalirkan feed  sour  water ke  kolom stripper  24-C-201.  Temperatur bottom  kolom di-set dengan  mengatur  aliran  sumber  pemanas  yaitu Low Medium Pressure Steam (LMPS) pada reboiler 24-E-203. Temperatur top kolom  diatur  dengan  mengatur  aliran refluks yang melewati finfan cooler 24-E-202. Spesifikasi  dari  produk  unit  SWS  ( treated  water ) adalah  kandungan  NH 3 maksimal  25  ppm  (metode testing ASTM  D1426)  dan  H 2 S  maksimal  10  ppm
(metode testing SMS  304).  Pada  sebuah  periode tertentu, terdapat indikasi tidak tercapainya spesifikasi produk treated water dari SWS dimana kandungan NH 3 mencapai  peak  tertinggi  hingga  >100  ppm  dengan kondisi  operasi  system  SWS  masih  di  bawah kemampuan  desain  maksimumnya.  Beberapa  upaya troubleshooting telah dilakukan dengan hasil mengerucut  pada  dugaan  adanya  kontaminasi Cooling Water pada Sour  Water ex  RCC  Complex  yang menghasilkan senyawa chloramine .
Lenntech.com (1998)
menyatakan bahwa chloramine terbentuk  akibat  terjadinya  reaksi  antara chlorine (Cl 2 )  dan  ammonia  (NH3). Chloramine adalah amine yang  memiliki  minimal  1  (satu)  atom chlorine yang  berikatan  langsung  dengan  atom  Nitrogen  (N). Chloramine inorganic  akan  terbentuk  ketika  dissolved free chlorine (HOCl  atau  OCl - )  dan  ammonia  bereaksi yang  akan  membentuk  : monochloramine (NH 2 Cl), dichloramine (NHCl 2 ), dan trichloramine (NCl 3 ) Dalam kenyataan di lapangan yang terjadi pada saat terbentuknya  senyawa chloramine pada Sour Water adalah adanya kontaminasi cooling water ke sour water yang disebabkan adanya kebocoran Main Fractionator Column Overhead Trim Condenser unit RCC (Gambar 2). RU  VI  Balongan  memiliki open recirculating  cooling water  system dimana  dalam  normal  operasi  menggunakan injeksi  gas chlorine dalam  upaya  menjaga  kandungan free residual  chlorine (FRC)  pada  range  0.2-0.5  ppm  untuk mengendalikan laju pertumbuhan mikroorganisme, mengingat  gas chlorine tersebut  memiliki  sifat  desinfektan yang  sangat  kuat.  Gas chlorine yang  diinjeksi  didalam  air terhidrolisa  dengan  sangat  cepat  dan  membentuk hypochlorite (HOCl) dan hydrochloric acid (HCl)
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.104
sebagaimana reaksi pada Persamaan (1) berikut (https://www.suezwatertechnologies.com) :
Cl 2 + H 2 O -> HOCl + HCl………………………………………….…(1)
Jika terjadi kontaminasi cooling water pada sour water , maka  senyawa chloramine akan  terbentuk  sebagaimana reaksi berikut (Dan Askenaizer, 2003) :
NH 3 (aq) + HOCI -> NH 2 Cl + H 2 O (monochloramine)…(2) NH 2 Cl + HOCl -> NHCl 2 +H 2 O (dichloramine)…………….(3) NHCl 2 + HOCl -> NCl 3 + H 2 O (trichloramine)……..………(4)
Dengan terbentuknya senyawa c loramine pada sour water SWS Train 2, proses stripping NH 3 akan terganggu mengingat senyawa yang bersifat ionic dan stabil yang tidak  dapat  di- stripping dalam  kolom stripper dibandingkan senyawa NH 3 . Adanya residual chloramine pada treated water SWS,  maka  akan menimbulkan  interferensi  pada  hasil  analisa  NH 3 treated water terbaca  tinggi  >25  ppm  karena  pada
metode  ASTM  D1426 chloramine akan  terdeteksi sebagai NH 3 . Selain adanya inteferensi terhadap analisa NH 3 pada treated water , terdapat beberapa hal yang mengharuskan senyawa chloramine tidak ada di dalam treated water SWS, yaitu:
1. Chloramine memiliki  sifat  desinfektan  sehingga dapat  membunuh  bakteri  di  unit effluent  water facility  (downstream  Sour  Water  Stripper) dan menurunkan kinerja unit tersebut.
2. Chloramine dalam jumlah tertentu dapat membahayakan keberlangsungan hidup biota air. Untuk  mengatasi  adanya  kontaminasi  senyawa chloramine di Sour  Water ini,  diperlukan  rekayasa proses  operasional  dengan  melakukan  injeksi  caustic soda ke dalam kolom SWS.
Untuk  menanggulangi  kebocoran  ini,  diperlukan stop  unit  RCC  sehingga  dipertimbangkan  akan memberikan  dampak  yang  sangat  signifikan  terhadap kinerja  finansial  operasional  kilang  maupun  komitmen supply  BBM  Nasional  terutama  area  DKI  Jakarta,  Jawa Barat,  dan  sekitarnya.  Oleh  karena  itu  diperlukan
Gambar 1 Skema Diagram Alir Proses Unit SWS Train 2
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.104
tindakan  yang  cukup  terukur  untuk  menanggulangi permasalahan  tersebut  sehingga  Unit  RCC  dapat  terus beroperasi dan kinerja SWS untuk stripping H 2 S dan NH 3 dapat tetap terjaga optimal.

## Metode
Pada kondisi basa, chloramine akan bereaksi dengan ion hidroksida sesuai persamaan reaksi berikut:
3NH 2 Cl + 3OH -  NH 3 + N 2 + 3Cl - + 3H 2 O…………….(5) Dengan terkonversinya chloramine menjadi ammonia, maka proses stripping di kolom stripper 24-C- 201  diharapkan  akan  lebih  baik  dibanding  saat  masih dalam bentuk chloramine .
Sebelum  implementasi  dilapangan,  dilakukan  uji coba  skala  laboratorium  untuk  proses  pembentukan senyawa chloramine serta  pengaruhnya  terhadap proses stripping NH 3 dari air secara batch . Larutan NH3 digunakan  sebagai  blanko,  dimana  pembentukan chloramine dilakukan  dengan  menggunakan calcium hypochlorite (kaporit)  yang  ditambahkan  kedalam larutan NH3 tersebut. Pemilihan penggunaan kaporit ini secara umum typical dengan operasional cooling water system yang dipersyaratkan untuk  menjaga parameter Free  Residual  Chlorine (FRC)  pada  range  0.2-0.5  ppm. Didalam  air,  kaporit  akan  melepaskan  senyawa hypochlorite yang merupakan senyawa FRC sebagaimana reaksi berikut ini (smart-fertilizer.com) :
Ca(OCl)2 + 2H 2 O <–> 2HOCl + Ca+2 + 2OH - ….………….(6)
Ion hypochlorite yang  terbentuk  tersebut  akan bereaksi dengan NH 3 membentuk chloramine . Selanjutnya  salah  satu  sampel  larutan  NH 3 +  kaporit ditambahkan caustic soda (50-100 ppm) sesuai dengan rencana implementasi dilapangan.
Langkah terakhir, seluruh sampel dipanaskan hingga temperature 100 O C selama  15  menit sebagai simulasi proses stripping secara batch dan kemudian dilakukan analisa  kandungan  NH 3 didalamnya  dan  dilakukan evaluasi terhadap hasil simulasi laboratorium.
Gambar 3 Preparasi Sampel Larutan NH 3

## Hasil Kerja

## Hasil Simulasi Laboratorium
Perlakukan  terhadap  sampel  larutan  di  laboratorium dihasilkan data yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Hasil analisa sampel Larutan NH 3 Sampel Perlakuan Analisa Blanko Larutan NH 3 - 61 ppm Larutan NH 3 + Kaporit Dididihkan selama 15 menit 57 ppm Larutan NH 3 + Kaporit + Caustic soda Dididihkan selama 15 menit 22 ppm
Dari tabel di atas terlihat bahwa pada sampel yang tidak  diberikan  caustic  soda,  hasil  pembacaan  NH 3 hanya  berkurang  sedikit  setelah  dididihkan  sebagai simulasi  NH 3 stripping yaitu  dari  61  ke  57  ppm. Sedangkan  pada  sampel  yang  diberikan  penambahan caustic soda, hasil pembacaan NH 3 menurun signifikan dari  61  ppm  menjadi  22  ppm.  Hal  ini  membuktikan bahwa  penambahan  caustic  soda  akan  mendegradasi Chloramine menjadi  bentuk  NH 3 yang  lebih  mudah  di stripping . Dengan hasil ini, terbukti bahwa caustic soda dapat membantu proses stripping Chloramine sehingga layak digunakan untuk aplikasi dilapangan.
Aplikasi Injeksi Caustic Soda di Sour Water Stripper Unit
Sumber ion hidroksida yang paling mudah diperoleh adalah caustic soda (NaOH). Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan injeksi caustic soda pada sistem umpan unit SWS Refinery Unit VI Balongan.
Gambar 4 adalah skema jalur injeksi caustic ke unit SWS.  Larutan  NaOH  diinjeksikan  langsung  ke  sistem umpan SWS dengan dosis 50-100 ppm untuk membantu proses stripping chloramine .

## Kualitas Treated Water Pasca Injeksi Caustic Soda
Pasca  dilakukan  injeksi  caustic  soda  pada  sistem umpan  unit  SWS  train  2,  terjadi  perbaikan  kualitas treated water seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Sebelum  dilakukan  injeksi  caustic  soda,  NH 3 pada treated water terbaca pada rata-rata 58 ppm, melebihi batasan  maksimal  25  ppm.  Setelah  dilakukan  injeksi caustic soda, proses stripping chloramine menjadi lebih baik dengan rata-rata NH 3 12,1 ppm.
Catatan operasional yang perlu diperhatikan dalam implementasi adalah adanya potensi kenaikan Chemical Oxygen Demand (COD) pada treated water SWS akibat injeksi  caustic  soda  tersebut  sehingga  dosis  injeksi caustic  perlu  dimonitor  secara  ketat  sehingga  masih dapat  diolah  di Effluent  Water  Treatment yang menggunakan  proses  secara biological (bakteri).  Dari Gambar  5  di  atas,  dapat  diketahui  bahwa  dengan pengendalian  dosis  injeksi  caustic  soda,  trending kandungan  COD  pada Treated  Water ex  SWS  tidak mengalami fluktuasi kenaikan.
Selain  itu,  diperlukan planning untuk  pelaksanaan cleaning  system SWS  (Kolom  dan Heat Exchanger ) secara  periodic  sebagai  konsekuensi  dengan  adanya injeksi  caustic  soda  ini  akan  meningkatkan scalling tendency mengingat  kontaminasi cooling  water tidak
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.104
hanya  memberikan  dampak  pada  terbentuknya chloramine , melainkan juga berdampak pada peningkatan kandungan  mineral pada sour water yang akan  membentuk scalling pada  kondisi  temperature dan  pH  yang  tinggi.  Namun  demikian,  proses cleaning ini dipertimbangkan tidak akan mengganggu operasional kilang minyak secara keseluruhan, mengingat secara umum System Sour Water dilengkapi dengan buffer tank yang  dapat  menampung  produksi Sour Water selama periode tertentu, sehingga Unit Sour Water Stripper dapat dilakukan shut down untuk proses cleaning dan perbaikan.
Dengan mempertimbangkan beberapa aspek terkait dengan operasional, bisnis, keuangan, dan pemenuhan kebutuhan  BBM  nasional  Kilang  Minyak  dari Refinery Unit VI Balongan, maka penggunaan caustic soda untuk troubleshooting operasional Sour  Water  System dipertimbangkan  memberikan  dampak  yang  lebih positif jika  dibandingkan dengan  melakukan perbaikan pada kebocoran di Heat Exchanger Trim Condenser yang mengharuskan shut  down pada  Unit  RCC.  Program  ini dapat  dilaksanakan  hingga  pelaksanaan  m aintenance Unit  RCC  dilaksanakan  sesuai  dengan  jadwal  yang seharusnya.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  aplikasi  lapangan  pada  unit  SWS Refinery Unit VI Balongan, diperoleh kesimpulan bahwa injeksi  caustic  soda  pada  sistem  umpan sour  water
terbukti efektif untuk meningkatkan performa stripping kloramina  sehingga  kualitas treated  water dapat memenuhi  spesifikasi  yang  dipersyaratkan  sebagai umpan Effluent Water Treatment Plant yaitu kandungan  NH 3 rata-rata  12,1  ppm  vs  maksimal  25 ppm.

## Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih kami tujukan kepada seluruh rekan Process  Engineering  serta  Production  RU  VI  Balongan yang  telah  membantu  proses  uji  coba  lapangan.  Juga kepada  bagian  Laboratorium  yang  telah  membantu melakukan  analisis  kualitas  fluida  proses  selama  uji coba berlangsung.

## Referensi
Askenaizer , Dan. 2003. Encyclopedia  of Physical  Science and Technology (Third  Edition). California: Academic Press . ASTM  D1428  -  Standard  Test  Methods  for  Ammonia Nitrogen  In  Water.  2008.  Pennsylvania:  ASTM International.
Exor  I  Project  -  Pedoman  Operasi  Unit  Sour  Water Stripper (Unit 24). 1993. Balongan : JGC Corporation & Foster Wheeler.
Lenntech  Company.  1998.  “Disinfectants  Chloramines”, https://www.lenntech.com/processes/disinfection/c
Gambar 4 Skema Jalur Injeksi Caustic ke SWS
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.104
hechemi/disinfectants- chloramines.htm#ixzz6vN3FWZDW,  diakses  pada  18 Mei 2021 pukul 16.00.
Smart  Fertilizer  Company.  2020.  “Chlorine  Chemicals Used  For  Water  Disinfection”,  https://www.smart- fertilizer.com/articles/chlorine/, diakses pada 18 Mei 2021 pukul 17.00.
Suez  Company.  2021.”  Handbook  of  Industrial  Water Treatment,  Chapter  27  -  Chlorine  And  Chlorine Alternatives”,
https://www.suezwatertechnologies.com/handbook
/hahandbo-industrial-water-treatment, diakses  pada 18 Mei 2021 pukul 19.00.