Di balik kinerja penyerapan CO2, amina rapuh: panas, oksigen, dan impurities membentuk heat‑stable salts, memicu foaming dan korosi. Panduan ini merangkum mekanisme degradasi, filtrasi partikel, dan opsi reclaimer—plus kewajiban B3 di Indonesia.
Agar unit CO2 capture (penyerapan berbasis amina) di pabrik amonia/urea tetap efisien, kesehatan solvent adalah segalanya. Amina seperti MEA (monoethanolamine) dan MDEA (methyldiethanolamine) bisa terdegradasi, membentuk impurities korosif dan “heat‑stable salts”/HSS (garam stabil panas yang tidak terregenerasi di stripper) yang menurunkan kapasitas, mendorong foaming, dan mempercepat korosi [www.researchgate.net] [www.researchgate.net]. Praktiknya jelas: pahami rute degradasi, singkirkan padatan dan garam secara kontinu, dan patuhi regulasi limbah B3 Indonesia.
Solvent Amina CO₂ Removal: Cara Menjaga Kinerja di Pabrik Amonia/Urea
Mekanisme degradasi termal dan oksidatif
Degradasi utama terjadi secara termal dan oksidatif. Degradasi termal (thermal degradation) dominan di reboiler stripper (umumnya 100–120 °C) saat tekanan parsial CO2 tinggi. Pada MEA, MEA‑karbamat dapat tersiklisasi menjadi 2‑oksazolidon, lalu bereaksi membentuk oligomer (dimer/trimer) dan N,N′‑di(2‑hydroxyethyl)urea [www.researchgate.net]. Produk kondensabel ini bisa terpolimerisasi menjadi “resins” (padatan tak larut) pada suhu tinggi [www.researchgate.net]. Efek termal kecil jika suhu reboiler dijaga di bawah ~110 °C, namun di atas ambang ini degradasi MEA meningkat tajam [www.researchgate.net] [www.researchgate.net]. MDEA (amina tersier) jauh lebih stabil—hampir tanpa kerusakan termal hingga ~200 °C [www.researchgate.net].
Degradasi oksidatif (oxidative degradation) dipicu O2 terlarut dalam gas proses dan katalis logam transisi (Fe/Cr dari korosi), menghasilkan aldehida dan asam organik. Studi pasca‑pembakaran di TCM Mongstad dengan 30 wt% MEA menunjukkan asam format naik hingga ~3.000 mg/L pada lean solvent selama ~1.850 jam operasi—menjadi komponen HSS dominan [tcmda.com]. Skema sederhana menggambarkan O2 → glikosal/glikolat → format/glikolat → amonium format, serta pelepasan NH3 dan aldehida secara simultan [tcmda.com]. Nitrosilasi oleh NOx kecil menghasilkan nitrosamine jejak. Jalur ini membentuk anion karboksilat (format, asetat, glikolat, oksalat, dll.) yang mengikat amina residual menjadi garam amonium yang sulit diurai [www.researchgate.net] [www.researchgate.net].
Impurities seperti SO2, H2S, atau CO memperburuk HSS: reaksi amina‑SO2 membentuk sulfat/sulfit, sedangkan HCl jejak (dari air makeup kotor) membentuk klorida. HSS bersifat non‑regenerable di stripper konvensional; begitu terbentuk, ia terakumulasi dan menurunkan kualitas solvent [www.researchgate.net]. Daftar HSS umum pada unit MEA meliputi amonium format, asetat, glikolat, oksalat, malonat, suksinat, sulfat, dll. [www.researchgate.net]. Garam‑garam ini menurunkan kapasitas CO2, menaikkan vapor pressure (loss amina), dan memicu korosi logam, menghasilkan partikulat kaya besi (karbonat, sulfida) yang memfouling sistem [www.researchgate.net] [www.researchgate.net].
Secara kuantitatif, operasi kontinu MEA dapat mengumpulkan ~1–3 g/L HSS (0,3–1% w/w) setelah beberapa ribu jam [tcmda.com]. Tanpa mitigasi, studi DOE menyiratkan kehilangan MEA ≈1–2% inventory per bulan. Secara mekanistik, amina primer (MEA) cenderung lebih boros dibanding amina tersier atau sterically hindered (mis. MDEA).
Partikulat dan strategi filtrasi solven
Degradasi juga menghasilkan insolubles (sludge/resin) dan membawa cairan/partikel halus yang memperparah foaming. Partikel meliputi oligomer amina terpolimerisasi, hidroksida/karbonat logam dari korosi, dan hidrokarbon terikut. Bahkan sub‑ppm hidrokarbon atau padatan dapat sangat memicu foam: catatan industri menyebut “liquid hydrocarbons and solid particles are foaming promoters…even in small sizes”, sehingga harus disingkirkan hingga “very low levels” [www.pall.com]. Pada satu kasus lapangan, carry‑over cairan >1000 ppmw (parts per million by weight) usai separator standar jelas memicu foaming [www.pall.com].
Praktik terbaik memasang multi‑stage filter pada loop solvent (umumnya sisi lean/recirculation) serta coalescer di inlet gas. Particulate filter berbasis cartridge/bag berpori ~1–5 µm menangkap debris korosi dan organik halus; desain yang dianjurkan adalah mem‑bypass ~10–20% aliran lean amine melalui skid filter partikulat/karbon berkapasitas tinggi [www.digitalrefining.com]. Ini efektif menangkap partikel FeS dan tar oligomer penyebab foam [www.digitalrefining.com]. Pada praktik, cartridge polipropilena terpisah di jalur rich dan lean membantu menjaga kejernihan [www.feature-tec.com.sg]. Untuk layanan partikulat halus, cartridge seperti cartridge filter memberikan cut‑off 1–100 mikron yang konsisten pada side‑stream filtrasi.
Activated‑carbon polishing penting untuk menangkap hidrokarbon jejak, kontaminan berminyak, dan by‑product surfaktan. Menyaring ~10–20% aliran lean amine melalui unit karbon aktif direkomendasikan untuk menahan heavy hydrocarbons dan tar ringan—langkah yang terbukti mengurangi emulsi foam secara signifikan [www.digitalrefining.com] [www.feature-tec.com.sg]. Media karbon granular atau cartridge seperti activated carbon lazim dipakai sebagai tahap polishing setelah filter partikulat.
Pada sisi gas, coalescer efisiensi tinggi sebelum absorber mengurangi droplet dan aerosol sub‑mikron. Upgrade separator ke coalescer terbukti efektif: pada plant dengan foaming berat, carry‑over hidrokarbon ditekan ke target ~500–1000 ppmw dengan pemasangan coalescer [www.pall.com]. Dalam studi kasus Pall, cartridge coalescer (SepraSol™) pada vessel ID 3,5 m menurunkan cairan inlet dari >1000 ppmw ke level dapat diterima (setpoint ~1965 ppmw) [www.pall.com]. Untuk keandalan industri, housing stainless 316L bertekanan seperti SS cartridge housing membantu menjaga integritas filter di layanan korosif.
Reklamasi untuk heat‑stable salts (HSS)
Produk terdegradasi terlarut (HSS) akan menumpuk dan perlu dikendalikan lewat bleed‑makeup atau reclamation. Standar industri menargetkan total HSS di bawah beberapa ribu ppm; panduan kerap menetapkan batas format sekitar 0,5–1,0 g/L. Satu referensi industri menampilkan batas format 500 ppm menurut AFPM versus 1000 ppm dalam praktik [www.digitalrefining.com].
Opsi yang paling luas dipakai adalah vacuum distillation (“amine reclaimer”, kolom distilasi vakum). Di unit ini, lean/rich solvent diuapkan: air dan amina murni menguap ke overhead, sementara HSS dan residu tarry tertahan di bottoms [www.researchgate.net]. Studi lab dan plant mengonfirmasi >90% amina dapat dipulihkan ke fasa uap, meninggalkan sebagian besar HSS di bawah [www.researchgate.net]. Simulasi reclaimer industri menunjukkan pada vakum moderat kebutuhan panas hanya ~12 kWh per kg HSS yang dihilangkan—jauh lebih rendah dibanding membran atau elektrodialisis—sehingga cost‑effective untuk plant besar [www.researchgate.net]. Menurunkan tekanan reclaimer lebih lanjut menekan energi per unit HSS, dengan implikasi ukuran peralatan lebih besar [www.researchgate.net]. Secara praktik, mengoperasikan kolom reclamation mingguan/dua mingguan dapat memotong HSS ~80–90% dibanding strategi bleed saja. Studi Tavan (2019) menilai vacuum distillation umumnya lebih ekonomis (energi dan CAPEX) ketimbang electro‑dialysis untuk HSS removal [www.researchgate.net].
Alternatif lain yaitu ion exchange atau electrodialysis. Resin penukar anion (bentuk klorida) menyerap anion HSS (format, asetat, dll.) dan diregenerasi basa; electrodialysis (dengan membran bipolar) menyingkirkan anion HSS dengan input listrik. Keduanya efektif untuk spesies ionik namun tidak menyentuh tar polimer netral; biaya mencakup regenerasi resin atau listrik. Tinjauan menyatakan ion‑exchange dan EDI hanya mengangkat garam ionik, sementara tar/organik netral tertinggal—jadi biasanya sebagai pelengkap, bukan pengganti thermal reclamation [www.digitalrefining.com]. Untuk aplikasi ini, pilihan resin anion khusus bisa disejajarkan dengan platform ion-exchange resin yang tersedia industri.
Strategi paling sederhana adalah bleed‑and‑replace: membuang fraksi lean amine (mis. 0,5–3% inventory per hari) agar HSS terkendali lalu menggantinya dengan amina baru. Namun praktik ini tidak ekonomis saat degradasi tinggi; kini strategi modern lebih mengutamakan reclaiming dan filtrasi. Catatan industri menegaskan bahwa pembuangan penuh atau penggantian amina yang lazim dekade lalu “uneconomical” di masa kini [www.digitalrefining.com].
Batas 5 ppm COx: Peran Metanasi dalam Melindungi Katalis Amonia
Operasi, parameter, dan batasan kinerja
Monitoring differential pressure (ΔP) filter dan penggantian elemen tepat waktu krusial; karbon aktif jenuh akan kehilangan kapasitas adsorpsi, dan filter partikulat perlu diganti sebelum blinding. Pengalaman lapangan juga menyarankan lean amine dijaga ~5–10 °C di atas suhu gas masuk untuk mencegah kondensasi hidrokarbon (sumber fouling/foaming yang mudah) [www.digitalrefining.com]. Sebagai aturan praktis, kandungan cairan pasca‑filtrasi sebaiknya jauh di bawah (≪) 1000 ppmw; deviasi berkelanjutan di atas ~500 ppmw menandakan underperformance dan risiko foaming/carry‑over [www.pall.com] [www.pall.com].
Dari sisi HSS, target konservatifnya di bawah ~0,1–0,2 wt% (≲1000 ppm untuk anion mayor) [www.digitalrefining.com]. Kinerja reclamation yang efektif menurunkan kebutuhan makeup drastis: jika kehilangan amina sebesar 1%/bulan akibat HSS, memulihkan 80% melalui still dapat mendekati pengurangan lima kali lipat pembelian amina baru. Dalam angka kasar, simulasi menyiratkan ~0,5–3 kg MEA segar/ton CO2 tanpa reclamation, versus ~0,1–0,5 kg/ton dengan praktik reclaimer yang baik (hasil sangat tergantung proses).
Dampak lingkungan dan regulasi Indonesia
Begitu dikeluarkan, limbah degradasi wajib dikelola benar. Di Indonesia, spent amine dan sludge terkait tergolong limbah B3 menurut PP No. 27/2020 [www.hhp.co.id]. Setiap perusahaan “penghasil limbah B3”—termasuk solvent rusak atau reclaimer sludge—wajib memiliki izin pengelolaan limbah B3 jika melakukan daur ulang [www.hhp.co.id]. Praktiknya: proses di lokasi sendiri (dengan izin) atau serahkan ke fasilitas pengelolaan berizin; pembuangan tanpa kontrol adalah ilegal.
Kebijakan nasional juga mendorong penangkapan karbon. Regulasi CCS baru (Perpres 14/2024) memasukkan emitor industri (kilang, petrokimia, dll.) ke dalam cakupan [bsd-kadin.id], dan ada rencana ~16 proyek CCS/CCUS lintas sektor hingga 2030 [bsd-kadin.id]. Pabrik amonia/urea—sebagai titik emisi besar sekaligus pengguna CO2 untuk urea—adalah kandidat alami; manajemen solvent yang baik mengurangi OPEX dan sejalan dengan agenda net‑zero.
Standar Kemurnian CO₂ Urea-Grade dan Teknologi Pemurniannya
Rangkuman kendali proses dan hasil
Intinya: jaga integritas solvent dengan (a) meminimalkan suhu tinggi dan oksigen di regenerator, dan (b) memurnikan amina sirkulasi secara aktif. Pasang filter partikulat halus dan penangkap hidrokarbon—umumnya side‑stream 10–20% lean amine—serta coalescer di inlet absorber [www.digitalrefining.com] [www.digitalrefining.com] [www.pall.com] [www.pall.com]. Gunakan adsorber karbon aktif dan langkah deaerasi; jadwalkan reclamation berkala—vacuum distillation tipikalnya 10–12 kWh/kg‑HSS [www.researchgate.net]. Bersama‑sama, kendali ini dapat memangkas kebutuhan makeup amina hingga separuh atau lebih, mengurangi insiden korosi/foaming >50%, dan memastikan kepatuhan limbah berbahaya [www.researchgate.net] [www.digitalrefining.com]. Untuk polishing akhir atau integrasi ke skid, rangkaian housing baja bertekanan seperti steel filter membantu menjaga rating tekanan dan keselamatan operasi.
