Target emisi kini di kisaran puluhan mg/Nm³; proyek terbaru sudah menembus satu digit. Kuncinya: wet scrubber multi-tahap yang menangkap debu urea dan gas NH₃, lalu mendaur ulang nitrogen kembali ke proses.
Unit prilling/granulation urea identik dengan dua “musuh” udara: debu urea berukuran halus dan uap amonia. Regulasi global menempatkan limit tipikal di kisaran puluhan mg per Nm³ (mg/Nm³; miligram per normal meter kubik—konsentrasi pada kondisi standar). Panduan industri kerap mengutip batas ≈50 mg/Nm³ untuk partikulat urea dan ≈50 mg/Nm³ untuk NH₃ (bcinsight.crugroup.com; scribd.com), sementara regulasi Indonesia mewajibkan CEMS (continuous emissions monitoring system — pemantauan emisi kontinu) untuk partikulat dan NH₃ di pabrik urea (world.moleg.go.kr).
Praktiknya, operator membidik jauh di bawah batas. Dengan scrubbing canggih, proyek mutakhir mencatat TPM (total particulate matter) di cerobong <10 mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com). Di Indonesia, satu pabrik besar (Kaltim No.5) menggunakan water scrubber satu tahap dan mencapai ~21 mg/Nm³—tanpa kewajiban acid scrub (bcinsight.crugroup.com). Saat satu tahap asam ditambahkan—misalnya di pabrik 4.000 tpd (tons per day; ton per hari) di Nigeria—debu turun lagi ke <10 mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com). Target amonia serupa ketatnya, pada orde 20–50 mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com), sehingga penyerapan asam menjadi standar desain modern.
MDEA vs Hot Potash vs PSA: Teknologi Penghilangan CO₂ Amonia
Batas emisi dan kepatuhan operasional
Limit ≈50 mg/Nm³ untuk partikulat urea dan NH₃ berasal dari pedoman industri yang luas dipakai (bcinsight.crugroup.com; scribd.com). Di tingkat nasional, aturan yang mensyaratkan CEMS untuk partikulat dan NH₃ pada pabrik urea diberlakukan di Indonesia (world.moleg.go.kr). Karena itu, banyak proyek kini menargetkan hasil akhir di cerobong dalam satu digit mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com).
Konfigurasi scrubber basah multi-tahap
Udara proses yang panas-lembap dan mengandung NH₃ membuat wet scrubber (scrubber basah) menjadi pilihan utama—umumnya tipe packed-bed (kolom berkemasan) atau venturi. Skema terkini menggabungkan beberapa tahap: quench spray (semprot pendingin untuk menjatuhkan debu kasar), venturi ber-efisiensi tinggi untuk partikel sub-mikron, mist eliminator (penangkap kabut), dan tahap packed asam untuk menyerap sisa NH₃. Contoh khas adalah sistem MicroMist-and-Venturi (MMV) besutan Stamicarbon (bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com).
Satu tahap air: fokus debu urea
Kolom packed-bed berbasis air (“dust scrubber”) lazimnya mampu mencapai debu ≤30 mg/Nm³. Debu urea halus larut ke air sirkulasi, menghasilkan larutan urea ~40–45 wt% (wt% = persen berat) (bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com). Sistem Toyo beroperasi pada penurunan tekanan hanya 50–150 mm H₂O (mm kolom air; satuan tekanan) berkat packing polipropilena (bcinsight.crugroup.com). Aplikasinya luas (termasuk Kaltim No.5), dengan hasil ~21 mg/Nm³ pada kasus Indonesia tersebut (bcinsight.crugroup.com). Catatan: tahap air ini sendiri tidak banyak menyerap NH₃.
Uap Lebih Rendah, Biaya Turun: Efisiensi Energi Regenerasi Solven CO₂
Satu tahap asam: penyerapan amonia
Penyuntikan asam mineral (H₂SO₄ atau HNO₃) ke sirkuit packed-bed memungkinkan penangkapan NH₃ sekaligus. Satu desain komersial mencatat NH₃ <20 mg/Nm³ dengan debu tetap <30 mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com). Reaksi utamanya: 2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ (patents.google.com). Produk samping berupa larutan pupuk yang larut air—UAS (urea–ammonium sulfate) atau UAN (urea ammonium nitrate)—yang perlu dikelola terpisah; pendekatan ini umumnya tidak mengembalikan urea yang tertangkap ke loop urea (bcinsight.crugroup.com).
Dalam praktik desain, penginjeksian asam dilakukan via peralatan injeksi yang presisi; pemilihan dosing pump dan pasokan bahan kimia proses seperti chemical menjadi bagian dari rekayasa paket scrubbing.
Dua tahap air + asam: pisah debu dan NH₃
Desain dua tahap memisahkan fungsi: tahap bawah water-packed untuk menangkap/melarutkan debu urea (mendapat larutan ~45 wt%), tahap atas menyemprotkan asam atau packed-bed asam untuk NH₃. Hasilnya dua aliran: larutan urea yang relatif murni dan larutan garam amonium. Dalam skema Toyo, larutan urea dikirim ke unit evaporasi untuk rekonsentrasi, sementara larutan garam NH₄ diproses terpisah (bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com).
Venturi multi-tahap: emisi satu digit
Sistem venturi berkecepatan tinggi seperti MMV (MicroMist-and-Venturi) menangkap partikulat sangat halus dengan efisiensi tinggi. Di pabrik 1.000 tpd Dakota Gasification Co., konfigurasi quench + 28+ tabung venturi + mist stages + acid stage menghasilkan total partikulat <10 mg/Nm³ (uji EPA; visibilitas nol/zero visible emissions) (bcinsight.crugroup.com). Dua blowdown yang dihasilkan: satu larutan urea pekat, satu lagi (NH₄)₂SO₄ pekat (bcinsight.crugroup.com).
Laporan lain menyebut produk akhir yang mengandung urea hanya memiliki ~0,2–0,3 wt% AS (ammonium sulfate) dari proses scrubbing (bcinsight.crugroup.com). Pengalaman operasi di Dakota Gasification menunjukkan tweak perangkat keras—menambah tabung venturi dan memodifikasi seal “chimney hat”—menurunkan carry-over NH₄SO₄ dari 0,28% menjadi hanya 0,002% dari larutan yang direcover (bcinsight.crugroup.com).
Parameter desain dan material konstruksi
Perancang biasanya memakai L/G ratio 2–10 L/m³ (L/G = perbandingan laju cairan terhadap gas) (torch-air.com). Pressure drop (penurunan tekanan) umumnya moderat—puluhan hingga beberapa ratus mm H₂O—sehingga daya fan tetap terkelola (bcinsight.crugroup.com). Material harus tahan korosi oleh urea/acid; praktiknya polipropilena untuk packing dan baja tahan karat untuk bagian logam. Demister bertipe chevron atau mesh pad serta baffle “chimney hat” dipasang guna mencegah carry-over kabut/asam (bcinsight.crugroup.com).
Dari sisi kinerja, wet scrubber yang dirancang baik mampu menghilangkan >95–99% debu urea halus dan NH₃ (torch-air.com; bcinsight.crugroup.com). Pedoman EPA juga mencatat packed-bed NH₃ scrubber dapat mencapai ~99% penghilangan amonia (torch-air.com). Detail-detail ini didukung oleh perangkat penunjang seperti water treatment ancillaries untuk demister, nozzle, dan internals pendukung lainnya.
Pengolahan liquor scrubber dan daur ulang nitrogen
Air pencuci (wash water) bukan limbah—ia membawa nitrogen berharga. Dalam desain modern, kedua stream didaur ulang.
• Urea-laden water: Tahap dust-scrub menghasilkan larutan urea 30–45 wt% yang dialirkan ke evaporator pabrik: unit evaporasi sekunder mengonsentrasikan kembali ke ~95+ wt% urea, lalu dipompa balik ke feed granulator/prilling (patents.google.com). Skema ThyssenKrupp secara eksplisit menyalurkan ~45% larutan scrub ini ke evaporator kedua (terpisah dari loop utama) dan mengembalikan konsentrat >95% ke seksi granulation—dua tahap evaporasi ini mencegah kontaminasi loop utama (patents.google.com). Dengan demikian, nitrogen dari debu yang tertangkap pada dasarnya kembali menjadi produk.
• Ammonium-salt solution: Tahap acid-scrub menghasilkan larutan garam amonium, umumnya (NH₄)₂SO₄ atau NH₄NO₃. Stream ini didaur ke aliran asam, lalu di-bleed untuk dikonsentrasikan—biasanya melalui evaporasi/kristalisasi—menjadi produk pupuk ammonium sulfate (atau nitrate) murni (bcinsight.crugroup.com). Beberapa licensor mengizinkan blending: memakai HNO₃ menghasilkan campuran urea + NH₄NO₃ (UAN), sedangkan H₂SO₄ membentuk UAS (urea–ammonium sulfate) (patents.google.com). Toyo bahkan menawarkan mode “tanpa by‑product”: larutan UAS dikonsentrasikan di evaporator kecil dan dikembalikan ke feed urea (bcinsight.crugroup.com). Intinya: nitrogen tidak dibuang, melainkan diubah menjadi stream pupuk lain—(NH₄)₂SO₄ atau UAN—sehingga scrubber water pada dasarnya menjadi sumber produk.
APC & MPC di Reformer Amonia: Hemat Energi 1–2%, Output Naik 4%
Ringkasan kinerja dan sumber teknis
Plant urea modern memakai loop scrubbing terintegrasi yang membersihkan udara sekaligus mendaur ulang hampir seluruh nitrogen. Packed-bed maupun venturi ber-efisiensi tinggi secara konsisten menekan emisi cerobong ke satu digit mg/Nm³ (bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com). Urea yang tertangkap (di air) dan amonia (sebagai garam amonium) lalu dikonsentrasikan dan dikembalikan—meningkatkan yield N keseluruhan. Pendekatan ganda debu+NH₃ ini memenuhi standar emisi ketat sekaligus memulihkan nilai produk, sebagaimana didokumentasikan di laporan industri terbaru (bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com).
Catatan sumber: ringkasan ini merujuk pada literatur teknis dan laporan industri tentang scrubbing pabrik urea (proyek Toyo, Stamicarbon, thyssenkrupp) serta regulasi lingkungan: bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com; patents.google.com; bcinsight.crugroup.com; world.moleg.go.kr; bcinsight.crugroup.com; bcinsight.crugroup.com.
