Perbandingan teknologi MVR, evaporasi multi‑efek, dan TVR (rekompresi uap termal)

Teknologi MVR memampatkan uap sekunder yang sebelumnya harus dikondensasikan hingga mencapai tekanan yang lebih tinggi dengan menggunakan kompresor, sehingga meningkatkan energi internalnya. Hal ini memungkinkan sirkulasi berkelanjutan dan pemanfaatan kembali energi tersebut, menggantikan penggunaan uap segar. Dengan hanya memerlukan sedikit energi listrik, teknologi ini mampu merecovery dan memanfaatkan kembali energi internal yang besar dari uap bertekanan rendah.

Prinsip MVR

1. Energi listrik memungkinkan uap sekunder yang dihasilkan selama proses penguapan untuk dikompresi dan dimanfaatkan sepenuhnya, sehingga hampir tidak terjadi kehilangan uap dalam sistem.

2. Kondensat dan konsentrat dibuang untuk melakukan pertukaran panas dengan larutan umpan.

3. Gas yang tidak dapat mengembun dipertukarkan panasnya dengan cairan asal.

4. Motor kompresor menggunakan pengaturan kecepatan berbasis frekuensi variabel.

Teknologi MVR memampatkan uap sekunder yang sebelumnya harus dikondensasikan hingga mencapai tekanan yang lebih tinggi dengan menggunakan kompresor, sehingga meningkatkan energi internalnya. Hal ini memungkinkan sirkulasi dan pemanfaatan kembali energi tersebut secara berkesinambungan, menggantikan penggunaan uap segar. Dengan hanya memerlukan sedikit energi listrik, teknologi ini mampu merecovery dan memanfaatkan kembali energi internal yang besar dari uap bertekanan rendah.

Untuk mengurangi atau menghilangkan kebutuhan akan pasokan uap panas, memulihkan uap limbah, menurunkan konsumsi air pendingin, serta meningkatkan efisiensi sistem.

Perbandingan Teknologi MVR, Evaporasi Multi-Efek, dan TVR (Rekompresi Uap Termal)

Perbandingan Tiga Teknologi yang Digunakan dalam Alat Penguapan dan Distilasi

Peralatan penguapan, distilasi, kristalisasi evaporatif, serta pengeringan dengan penguapan semuanya memerlukan sejumlah besar energi.

Konsumsi energi menyumbang porsi yang signifikan terhadap biaya operasional perangkat-perangkat tersebut; oleh karena itu, pengurangan dan optimalisasi konsumsi energi spesifik sangat penting untuk menekan total biaya operasional.

Saat ini, terdapat tiga teknologi utama untuk meminimalkan konsumsi energi spesifik, yang dapat diterapkan secara tunggal maupun dalam kombinasi:

■ Evaporator Efek Ganda (MEE)

■ Teknologi Rekompresor Uap Termal (TVR)

■ Teknologi Kompresor Uap Mekanis (MVR)

1. Teknologi multi-efek

Pada sistem evaporasi multi‑efek, uap yang dihasilkan pada efek pertama melalui pemanasan dengan uap segar tidak dialirkan ke kondensor; sebaliknya, uap tersebut digunakan kembali sebagai media pemanas untuk efek kedua. Pendekatan ini mampu mengurangi konsumsi uap segar hingga sekitar 50%. Dengan menerapkan prinsip yang sama pada efek‑efek berikutnya, pengurangan lebih lanjut dalam pemakaian uap segar dapat dicapai. Selisih suhu total antara suhu pemanasan tertinggi pada efek pertama dan suhu didih terendah pada efek terakhir dibagi ke seluruh efek. Akibatnya, selisih suhu per efek semakin mengecil seiring bertambahnya jumlah efek. Untuk mempertahankan laju evaporasi yang ditetapkan, luas permukaan pemanas pun harus diperbesar. Perkiraan awal menunjukkan bahwa total luas permukaan pemanas yang diperlukan untuk semua efek meningkat secara proporsional dengan jumlah efek; oleh karena itu, meskipun penghematan uap secara bertahap menurun, investasi modal justru meningkat secara signifikan.

A Produk B Uap Sisa C Konsentrat D Uap Langsung

E Kondensat uap daya F Kondensat uap sekunder V Kehilangan panas

Diagram aliran panas pada evaporator pemanasan langsung efek kedua

2. Teknologi Rekompresi Uap Termal

Dalam rekompresi uap termal, yang berdasarkan prinsip pompa panas, uap dari ruang didih dikompresi hingga tekanan yang lebih tinggi di ruang pemanas, sehingga menambah energi pada uap tersebut. Karena suhu jenuh yang sesuai dengan tekanan ruang pemanas yang ditingkatkan ini lebih tinggi, uap dapat digunakan kembali untuk pemanasan. Untuk tujuan ini, digunakan kompresor jet uap. Beroperasi berdasarkan prinsip pompa jet, kompresor ini tidak memiliki bagian yang bergerak, memiliki desain yang sederhana namun efektif, serta menjamin keandalan operasional yang maksimal. Penggunaan satu unit kompresor uap termal memberikan manfaat penghematan uap dan efisiensi energi yang sama seperti penambahan satu efek tambahan pada evaporator. Operasi kompresor uap termal memerlukan sejumlah uap segar, yang disebut sebagai uap penggerak. Uap penggerak ini harus dialirkan ke efek berikutnya atau dibuang ke kondensor sebagai uap sisa. Energi sisa yang terkandung dalam uap sisa tersebut kira-kira setara dengan energi yang disuplai oleh uap penggerak.

Sebuah produk B uap sekunder B1 uap sisa C cairan pekat

D Uap daya E Kondensat uap daya V Kehilangan panas

Diagram aliran panas dari evaporator rekompresi uap termal

3. Teknologi Rekompresi Uap Mekanis

Dalam rekompresi uap mekanis, sebuah kompresor yang digerakkan secara mekanis memampatkan uap yang dihasilkan di dalam evaporator hingga mencapai tekanan yang lebih tinggi. Dengan demikian, rekompresor juga berfungsi sebagai pompa panas, sehingga meningkatkan kandungan energi dari uap tersebut. Berbeda dengan pompa panas kompresi yang menggunakan fluida proses sirkulasi—yaitu sistem tertutup yang beroperasi berdasarkan siklus refrigerasi—rekompresor uap beroperasi sebagai sistem terbuka dan oleh karena itu dapat dianggap sebagai jenis khusus dari pompa panas kompresi. Setelah uap dipampatkan dan uap yang telah dipanaskan tersebut mengalami kondensasi, kondensat keluar dari siklus. Uap pemanas (sisi panas) dan uap sekunder (sisi dingin) dipisahkan oleh permukaan perpindahan panas pada evaporator. Perbandingan antara pompa panas kompresi sistem terbuka dan sistem tertutup menunjukkan bahwa pada sistem terbuka, permukaan evaporator pada dasarnya berperan seperti katup ekspansi pada sistem tertutup. Dengan hanya membutuhkan sejumlah energi yang relatif kecil—yaitu energi mekanis dari impeler kompresor pada pompa panas kompresi—energi ditransfer ke media pemanas proses dan dipertahankan dalam suatu siklus berkelanjutan. Dalam kondisi ini, tidak diperlukan uap primer sebagai media pemanas.

Sebuah produk B uap sekunder B1 uap sisa C cairan pekat

D Energi listrik E Kondensat uap bertekanan V Kehilangan panas

Diagram aliran panas dari evaporator rekompresi uap mekanis

Dalam sistem rekompresi uap termal multi‑efek, panas kondensasi yang harus dibuang tetap cukup besar. Pada konfigurasi multi‑efek dengan n efek, besarnya panas kondensasi kira-kira sebesar 1/n dari energi primer yang masuk. Selain itu, kompresor jet uap hanya mampu mengompresi sebagian uap sekunder, sementara sisa energi dari uap penggerak harus dibuang sebagai panas buangan ke air pendingin. Namun, dengan menerapkan prinsip pompa panas kompresi siklus terbuka, panas yang dibuang melalui kondensor dapat dikurangi secara signifikan atau bahkan dihilangkan. Untuk mencapai kesetimbangan termal secara keseluruhan, masih mungkin diperlukan sejumlah kecil energi sisa atau kondensasi uap sisa, sehingga memungkinkan rasio tekanan yang konstan dan kondisi operasi yang stabil. Alasan untuk menerapkan rekompresi uap mekanis antara lain:

■ Konsumsi energi spesifik yang rendah

■ Perbedaan suhu yang rendah memastikan penguapan produk yang lembut.

■ Karena menggunakan evaporator satu efek, waktu tinggal produk menjadi singkat.

■ Proses yang sederhana dan sangat praktis

■ Karakteristik operasi pada beban parsial yang sangat baik

■ Biaya operasional yang rendah