Kombinasi desain kolom yang tepat, advanced process control (APC), dan analyzer online memungkinkan kilang menahan NH3 di air hasil stripping pada level satu digit ppm dengan H2S non‑detect, seraya memangkas konsumsi uap hingga ~17% dalam studi simulasi.
Air “sour” dari kolom destilasi crude dan coker di kilang memuat H2S dan NH3—dua spesies volatil yang jadi momok mutu efluen. Untuk reuse sebagai wash water desalter/hydrotreater, target internal cenderung ketat: NH3 harus turun di bawah 10–20 ppmw (parts per million by weight; kira‑kira ≪20 mg/L) dan H2S praktis nol, menurut mdpi.com dan Metrohm. Bandingkan dengan baku mutu efluen industri di Indonesia yang menetapkan NH3–N ≤10 mg/L dan H2S terlarut ≤1,0 mg/L (id.scribd.com).
Artinya, untuk menyentuh “very low contaminant”, kolom sour water stripper (SWS—kolom stripping uap untuk memindahkan H2S/NH3 dari air) harus mencapai pembuangan NH3 nyaris tuntas (>99%) dan stripping H2S ~100%. Kegagalan memastikan level ini berisiko memukul biaya hilir atau izin lingkungan—karena itu banyak kilang mengoptimasi operasi agar konsisten pada NH3 < 5–10 mg/L dan H2S non‑detect.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Target mutu efluen stripper
Misi SWS sederhana namun ketat: mendorong ammonia ke uap overhead dan H2S ke “acid gas” sehingga air hasil stripping lolos spesifikasi reuse/discharge (mdpi.com; Metrohm). Untuk sour water non‑phenolic (tanpa fenol) yang akan dipakai ulang, tolok ukur NH3 adalah 10–20 ppmw dan H2S praktis nol, jauh melampaui batas baku mutu umum (id.scribd.com).
Konsekuensinya: kontrol pH, laju uap, dan efisiensi kolom harus agresif. Kinerja ini bukan “nice‑to‑have”, melainkan pagar biaya dan kepatuhan yang menentukan apakah kilang menghadapi perawatan hilir mahal atau pelanggaran izin.
Desain proses dan operasi SWS
Kebanyakan kilang mengandalkan satu kolom stripping uap ditopang kaustik kuat untuk menaikkan pH. Di sini, pH adalah tuas utama: H2S paling mudah di‑strip pada pH rendah (<5), sedangkan NH3 hanya terstrip bila pH tinggi (>10), papar Yokogawa. Praktiknya, banyak operator memilih kompromi pH ~8 dengan injeksi NaOH di bagian bawah kolom untuk menggeser NH4+ menjadi NH3 (fase gas)—pendekatan yang juga disorot Metrohm. Menjaga pH ≥8 menghindari terbentuknya NH4+ yang tak ter‑strip; Metrohm menegaskan pH “above 8, facilitating NH3 gas formation” diperlukan agar amonia sisa tidak tertinggal (sumber). Untuk injeksi kaustik yang presisi, pabrik lazim memasang pompa dosing seperti dosing pump guna menahan setpoint pH.
Di sisi mekanik, kunci desain meliputi jumlah tray/packing yang memadai, adanya reflux atau pump‑around heat exchanger guna mencegah entrainment cair, serta kendali profil tekanan/suhu kolom. Studi skala industri menunjukkan pump‑around (reflux heat exchanger) dipakai untuk menekan carryover uap dan korosi (mdpi.com). Strategi termal yang lazim adalah memaksimalkan reboiler duty (laju uap) tepat hingga NH3 menyentuh spesifikasi—tidak lebih.
Teknik baru seperti mechanical vapor recompression (MVR—kompresi ulang uap untuk hemat energi) atau split‑flow regeneration dilaporkan memotong kebutuhan uap sampai ~15–20% tanpa mengorbankan removal (mdpi.com). Dalam satu studi, SWS satu kolom yang dioptimasi via simulasi—menyetel feed split, tray penarikan, tekanan, dan profil suhu—berhasil menurunkan duty energi ~17% (sumber). Beberapa lokasi memang memilih dua tahap (menara acid‑gas plus stripper NH3 terpisah), tetapi kebanyakan mengoptimasi satu kolom yang ada.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Skema kontrol feedforward‑feedback
Variasi komposisi sour water menuntut kendali aktif yang memegang mutu efluen tetap rendah. Kontrol rasio uap‑umpan konstan kerap membuat over‑strip (boros uap) atau gagal saat feed berubah. Ho dkk. (2021) memodelkan stripper dan merancang feedforward berbasis suhu tray internal sensitif—misalnya tray tahap 29—alih‑alih sekadar ratio control (mdpi.com). Dengan skema “FFT” ini, target reboiler heat duty diinferensikan dari estimasi komposisi feed, lalu laju uap disetel mengejarnya.
Digabung umpan balik (feedback) pada NH3 efluen—dengan jeda analyzer beberapa menit—hasilnya paling stabil dalam simulasi (sumber). “Soft sensors” (model inferensial) memperkirakan komposisi feed dari pH, densitas, dan suhu online; model seperti ini telah didemonstrasikan untuk memprediksi H2S dan NH3 feed secara real‑time (mdpi.com). Karena itu, susunan cascade yang efektif bisa meliputi: (1) feedforward pH/flow, (2) pengendali suhu menara, (3) katup NH3 sekunder atau trim uap untuk polishing akhir—skema yang dalam simulasi (FFT dengan umpan balik 3‑menit) mampu menajamkan pengendalian, memangkas deviasi amonia terintegrasi dan overshoot uap dibanding ratio control sederhana (sumber).
Bahkan tanpa model predictive control penuh (MPC), tuning loop yang ketat dan skema cascade/PID (proportional‑integral‑derivative) sudah terbukti menekan NH3/H2S di outlet. Pergeseran dari ratio konstan menuju kendali berbasis suhu—menarget tray di mana NH3 mulai “slip”—memotong puncak transien NH3, sekaligus mempercepat settling dan menurunkan galat steady‑state dalam studi simulasi (mdpi.com).
Analyzer online dan pemantauan real‑time
Kunci APC adalah pengukuran kualitas secara kontinyu. Analyzer NH3 dan H2S di air hasil stripping menyediakan umpan balik untuk menyetel operasi secara real‑time. Analyzer tipikal—titrasi wet‑chemical atau ion‑selective—membaca NH3 (sebagai N atau NH4+) dan sulfida (S2−) pada rentang 0–200 mg/L (Metrohm). Contohnya, 2060 Process Analyzer dari Metrohm dapat menitrasi NH3 (0–200 mg/L) dan H2S (0–50 mg/L) sekaligus dan mengirim data ke sistem kontrol (sumber).
Data kontinyu ini membuka closed‑loop control: katup uap atau dosing kaustik otomatis dikoreksi saat pembacaan NH3 mendekati setpoint—tanpa menunggu sampel lab. Studi vendor menekankan analisis NH3/S2− real‑time “guarantees stripping efficiency” dan secara nyata meningkatkannya (Metrohm; sumber). Dalam praktik, pemantauan online memungkinkan operasi “lean”: operator memangkas uap hingga bacaan analyzer nyaris menyentuh target NH3—yang menurut Metrohm “akan meningkatkan ‘stripper efficiency’ SWS, menghasilkan pengurangan uap signifikan dan penghematan energi” (sumber). Untuk keandalan instalasi analyzer, banyak pabrik menambahkan perangkat pendukung seperti panel sampling dan enclosure dalam kategori water treatment ancillaries.
Karena analyzer juga merekam tren, perawatan bisa proaktif: kenaikan bertahap NH3 dapat menandai fouling reboiler atau kebocoran tangki umpan. Ambang alarm (mis. NH3 > 5 mg/L) memberi peringatan atau memicu interlock guna menghindari pelanggaran izin. Meski studi kasus spesifik bersifat proprietary, laporan industri menyebut payback cepat dari pencegahan denda/biaya pengolahan. Satu kilang melaporkan bahwa penambahan pemantauan NH3/H2S kontinyu memungkinkan pemangkasan penggunaan uap ~10% tanpa melewati spesifikasi efluen (Metrohm).
Baca juga:
Dampak energi dan bisnis
Digabung, strategi di atas memberi hasil terukur. Studi simulasi melaporkan penurunan reboiler/steam duty hingga ~17% setelah re‑optimasi proses (mdpi.com)—langsung mengalir ke OPEX yang lebih rendah. Lebih penting bagi regulator, metrik kinerja membaik: skema kontrol maju memangkas separuh deviasi konsentrasi NH3 terintegrasi pada uji gangguan (mdpi.com).
Dengan analyzer online, kilang rutin menahan NH3 di air strip pada satu digit ppm (jauh di bawah target 10–20 ppmw) dan H2S pada level tidak terdeteksi. Dengan meminimalkan carryover kimia, korosi, dan emisi, kontrol ini juga menekan biaya perawatan. Di wilayah kekurangan air—termasuk Indonesia dan Timur Tengah—memaksimalkan efisiensi reuse dari stripper (sering >90% pemulihan H2O) bernilai besar: setiap tambahan 1% reuse berarti jutaan liter per tahun terselamatkan.
Kesimpulannya, mutu efluen yang sangat rendah menuntut integrasi erat antara desain proses (tray memadai, pump‑around, dosing kaustik), kontrol (APC loops), dan analitik (analyzer NH3/H2S online). Literatur menunjukkan skema feedforward‑feedback berbasis suhu tray internal plus umpan balik analyzer memberi respons tercepat dan paling akurat terhadap fluktuasi feed (mdpi.com). Pengalaman lapangan mengonfirmasi pemantauan kontinyu memungkinkan operator meminimalkan uap/biaya tanpa pernah menabrak batas lingkungan (Metrohm; sumber).
