Unit sour‑water stripper (SWS) adalah “fouling service” kelas berat. Kuncinya: kendalikan suhu, kimia, dan pretreatment agar garam amonium tidak pernah mencapai titik presipitasi—dan bersihkan secara kimia saat shutdown tanpa memicu kebakaran piroforik.
Sour‑water stripper (SWS, kolom pengupasan air asam untuk melepas H₂S dan NH₃) menangani limbah kilang yang sarat asam organik seperti fenol, amonia, hidrogen sulfida, dan kadang senyawa tak terduga seperti oksigenat atau inhibitor korosi. Layanan ini diakui “highly fouling”—operator menyebut SWS sebagai “fouling service” (digitalrefining.com).
Ketika deposit menumpuk, perpindahan panas dan massa anjlok. Satu kilang melaporkan kinerja stripper ber‐packing “steeply decreasing” hanya dalam hitungan hari, memaksa clean‑out darurat pada turnaround lima hari (chemengonline.com). Pada tray yang kotor, efisiensi kontak (Murphree efficiency, ukuran efektivitas kontak gas‑cair pada tray) merosot—sering di kisaran 15–45% (Scribd).
Menunda pembersihan mahal: amonia di efluen sering >100 ppm, jauh di atas target 10–20 ppm untuk reuse di desalter (digitalrefining.com). Ada pula bahaya piroforik: kerak besi sulfida (FeS) yang kering dan terpapar udara dapat menyala sendiri, mencapai ≈2000 °F dan melengkungkan kolom (chemengonline.com).
Kategori foulant dan risikonya
Lima kategori foulant dominan (digitalrefining.com):
(1) Hidrokarbon—heavy oils atau naphtha yang terikut di feed membentuk sludge hitam lengket, terutama di heat exchanger (digitalrefining.com).
(2) Partikulat—debu, serbuk kokas, atau partikel korosi yang dapat menyumbat tray atau packing.
(3) Skala garam—garam anorganik (mis. CaCO₃, Mg(OH)₂) atau “acid–gas salts” seperti ammonium sulfide/bisulfide (NH₄HS) dan ammonium chloride yang mengendap saat konsentrasi/temperatur lokal mendukung pembentukan padatan (digitalrefining.com) (digitalrefining.com).
(4) Sulfur elemental—terbentuk dari oksidasi H₂S atau recycle Claus, mengendap sebagai serbuk halus.
(5) Polimer—pada sour water “phenolic” (efluen coker/visbreaker), fenol terlarut dapat berpolimerisasi menjadi padatan resin bila ada oksigen (patents.google.com).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Pretreatment umpan dan kontrol oksigen
Pretreatment agresif menekan sumber foulant. Filtrasi partikulat perlu disiplin—packed atau tray halus rawan tersumbat, sehingga tambahan filtrasi atau cyclone direkomendasikan (digitalrefining.com). Pada tahap awal, debris >1 mm dapat dipisahkan dengan sistem automatic screen sebelum polishing.
Free hydrocarbons harus di‑skim di sour‑water tank, karena oil terikut memicu sludge berat (digitalrefining.com) (digitalrefining.com). Di lini minyak‑air, pemisah minyak bebas dapat diintegrasikan menggunakan solusi oil removal untuk menurunkan carryover ke SWS.
Feed perlu dilucuti hardness: Ca²⁺/Mg²⁺ diturunkan (mis. softening atau demin) agar skala CaCO₃ atau Mg(OH)₂ tidak terbentuk; uji mutu air “no appreciable hardness” disarankan (digitalrefining.com). Untuk ini, resin tukar ion bisa diterapkan melalui unit softener atau demineralizer, termasuk pemilihan ion exchange resin yang kompatibel dengan matriks kimia sour water.
Hindari masuknya alkali/acid kuat: limbah kaya kaustik memicu presipitasi garam; SWS umumnya tidak untuk caustic effluent industri (digitalrefining.com). Jika sour water mengandung CaCO₃ (mis. dari gasifikasi batubara), pH dijaga ~6,0–6,5 dengan HCl encer agar di bawah kelarutan CaCO₃; catatan: asam kuat—terutama H₂SO₄—dapat mengganggu stripping amonia (digitalrefining.com). Dosis asam atau scavenger dapat dikendalikan presisi menggunakan dosing pump.
Oksigen adalah pemicu polimerisasi. Deaerasi ketat wajib: nitrogen blanketing dan oxygen scavenger (mis. sodium sulfite) di tanki sangat dianjurkan—bahkan O₂ terlarut rendah memicu polimerisasi fenol pada sour water asam (patents.google.com). Pada sistem proses, paket oxygen/H₂S scavengers relevan untuk menjaga kondisi reducing dan menekan penggumpalan organik.
Desain kolom dan skema operasi
Tray lebih disukai daripada random packing. Sieve tray dengan kecepatan aliran vertikal tinggi membantu “menyapu” cairan dari dasar tray dan menghambat adhesi deposit (MDPI) (chemengonline.com). Literatur kasus menekankan “trays should be preferred… because trays are easier to clean and less prone to metal fire” (chemengonline.com). Desain yang ramah fouling dan heat exchanger paralel dengan isolasi/bypass memungkinkan online cleaning tanpa shutdown total (digitalrefining.com). Sedikit oversize (tray tambahan) memperpanjang runtime antar cleaning.
Operasikan pada temperatur stabil agar garam tetap larut. Bottom dan overhead dijaga panas; lanjutkan full steam reboil saat upset atau pra‑shutdown purge (digitalrefining.com). NH₄₂CO₃/NH₄HCO₃ mensublim pada 55–75 °C, sehingga seluruh pipa/fitting overhead dijaga >≈85 °C, steam‑traced dan insulated, agar tidak drop‑out (digitalrefining.com). Hindari titik dingin (shell exchanger, gauge taps, knuckle points), spike hidrokarbon/steam, dan thermal shock yang memicu kondensasi.
Kontrol flow untuk liquid hold‑up memadai: praktik industri (mis. pencucian gas asam) menjaga ~20% volume cairan tersisa agar garam amonium tetap larut (AFPM). Jika perlu, injeksi air bersih/kondensat di feed atau inlet steam/mist untuk menyapu garam berat. Rekomendasi Western Refining: cukup wash water agar ~20% tetap cair, menargetkan ~5 wt% NH₄HS dalam larutan—menjaga jauh di bawah saturasi (AFPM). Praktiknya, “water‑wash” heat exchanger selama 1–2 jam sekitar dua kali per minggu (AFPM). Pemantauan pH, konduktivitas, dan amonia kontinu memberi peringatan dini saturasi garam.
Pada lintasan filtrasi akhir sebelum SWS, polishing partikulat halus bisa dilakukan dengan cartridge filter; untuk ketahanan korosi dan kebersihan proses, housing 316L dari stainless steel relevan untuk layanan asam.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Kontrol proses untuk mencegah garam amonium
Sasaran utama adalah mencegah supersaturasi NH₄⁺ salts secara lokal:
- Pressure/Temperature: tekan operasi moderat; cukupkan steam agar bottom 100–120 °C dan overhead tetap steaming ≥85 °C (digitalrefining.com) (digitalrefining.com).
- Dewpoint management: identifikasi dew point NH₄HS/NH₄Cl sesuai komposisi; hindari pendinginan uap melampaui dew point oleh control valve/exchanger; pertahankan slight positive pressure (dengan purge gas bila perlu) agar acid gases ter‑strip sempurna (digitalrefining.com) (digitalrefining.com).
- Chemistry monitoring: analisis rutin klorida, amonia, H₂S. Jika ada HCl, injeksi amonia terkontrol upstream untuk membentuk NH₄Cl secara terkendali—praktik umum di hydrocracker—lalu di‑wash di titik flash cair (AFPM). Jika NH₃ berlebih memicu presipitasi NH₄HS, sesuaikan steam atau tambahkan asam lemah (CO₂) untuk rebalance.
- Hindari spike kaustik/asam: jaga pH normal (sour water biasanya ~pH 7). Pedoman praktis: never feed stray caustic to the SWS, dan hindari penambahan asam berlebihan di luar kebutuhan netralisasi H₂S (digitalrefining.com).
Untuk konservasi kimia dan keselamatan dosing, integrasi dosing pump mendukung injeksi amonia, CO₂, atau inhibitor sesuai kebutuhan kontrol komposisi.
Spesifikasi efluen dan target kinerja
Target harus selaras dengan reuse. Jika bottoms dipakai sebagai wash desalter, amonia efluen ~10–20 mg/L (ppm) (digitalrefining.com). Nilai di atas ~100 ppm biasanya indikasi stripping tak memadai (sering karena fouling). Praktik terbaik menjaga >98% removal amonia, dengan kontrol laju steam dan tekanan stripping agar tidak terjadi “shortcut” gas yang meninggalkan NH₃/H₂S.
Prosedur cleaning saat shutdown
Ketika cleaning diperlukan (turnaround terjadwal atau darurat), protokol kimia yang ketat diperlukan:
1) Pre‑shutdown purge (keselamatan): alirkan overhead ke flare atau Claus dan turunkan feed perlahan. Lanjutkan steam stripping sampai H₂S/NH₃ di air sangat rendah (monitor off‑gas). Panduan menyarankan menutup valve untuk menjaga steam di reboiler bottoms agar H₂S/NH₃ ter‑drive ke flare (digitalrefining.com) (digitalrefining.com). Saat H₂S/NH₃ rendah (tipikal 1–2 jam steam stripping lanjutan), isolasi overhead blowdown dan dinginkan kolom perlahan. Jangan biarkan udara masuk sebelum kolom benar‑benar ter‑wash—oksigen pada FeS yang panas dan kering akan menyala. Praktiknya, tekan kolom dengan nitrogen (atau pertahankan tekanan flare) dan jaga permukaan tetap basah (water spray) sepanjang shutdown (digitalrefining.com) (chemengonline.com). Skim “blanket” hidrokarbon dari sour tank terlebih dulu agar tidak memicu foaming dan carryover (digitalrefining.com).
2) Mechanical draining & flushing: setelah inert, drain kolom/exchanger/pipa (gunakan nitrogen push bila perlu). Lakukan water flush awal dengan air demin panas untuk melepaskan padatan longgar dan melarutkan garam yang water‑soluble—sekalian menjaga FeS tetap basah. Tampung flush untuk disposal/treatment.
3) Chemical soak ber‑tahap:
- H₂S/NH₃ scavenging: sirkulasikan reduktor (mis. sodium bisulfite/metabisulfite) untuk mengikat H₂S; netralisasi amonia dengan asam ringan (asetik atau sulfamat) atau CO₂, mengubah NH₃ menjadi ion amonium—menekan uap dan bahaya kerja. Catatan pemasok: netralisasi in‑situ kunci “rapid elimination” bahaya tersebut (fqechemicals.com).
- Pengangkatan hidrokarbon/organik: sirkulasikan deterjen alkali panas (contoh 2–4% NaOH dengan surfaktan) beberapa jam; lanjutkan water rinse.
- Pasivasi FeS piroforik: oksidasi FeS dengan hidrogen peroksida (beberapa persen) atau oksidator stabil (mis. sodium hypochlorite tersetabilkan). Laporan kasus menyebut penggunaan bahan kimia “PYROPHORIC” untuk membuat FeS inert (fqechemicals.com). Jalankan dengan kelebihan air dan temperatur lebih rendah untuk menghindari reaksi berlebih.
- Penghilangan skala mineral: lakukan rendaman HCl encer (≈1–5%) atau chelant (EDTA, NTA, atau “scale‑solvers” proprietari) pada 40–60 °C beberapa jam untuk melarutkan CaCO₃, FeCO₃, siderit, dan residu FeS; bilas hingga pH netral (fqechemicals.com).
Sepanjang langkah, jaga internal tetap basah dengan sirkulasi/spray. Wet cleaning is mandatory—membuka kolom dalam keadaan kering pernah berujung kebakaran FeS yang katastrofik (chemengonline.com) (chemengonline.com). Purge inert juga dianjurkan selama/sesudah cleaning. Paket chemical proses dapat disiapkan untuk tahap reduksi, oksidasi, dan chelation.
4) Inspeksi & mechanical cleaning: buka manway, inspeksi tray, packing, tube reboiler, dan channel exchanger. Lakukan scraping atau pressure‑wash untuk padatan bandel; lepas dan bersihkan tray/ring bila perlu. Pilihan desain tray (alih‑alih packing) mempercepat pembersihan dan menekan risiko “metal fire” (chemengonline.com). Evaluasi korosi/kerusakan (mis. pit akibat FeS) untuk perbaikan.
5) Final flush & drying: bilas dengan air bersih hingga residu kimia di bawah batas; keringkan dan inertkan bejana, atau naikan suhu dengan nitrogen sweep. Udara hanya diizinkan masuk setelah aman; beberapa plant melakukan “air introduction test” dengan gas analyzer.
Outcome: decontamination kimia mengurangi downtime dibanding metode manual. Satu studi kasus mencatat 50% reduksi waktu pre‑inspection cleaning dengan oksidator/penetral modern dibanding permanganat lama (fqechemicals.com). Panduan industri menyebut chemical decontamination sebagai cara “most efficient” untuk membersihkan SWS (fqechemicals.com). Seusai cleaning, verifikasi kinerja lewat NH₃/H₂S di efluen; saat start‑up ulang dengan tray/packing bersih, target outlet (mis. <20 ppm NH₃ bila disyaratkan) dan duty steam harus kembali ke baseline.
Baca juga:
Menjaga garam amonium tetap terlarut
- Maintain temperature: kolom dan jalur di atas ambang kristalisasi; overhead >≈85 °C dan tracing/pelapisan untuk mencegah “cold finger” pembentuk padatan (digitalrefining.com).
- Control composition: rasio NH₃ terhadap acid gas menentukan garam yang mungkin terbentuk; kelebihan steam dan throttling reboiler yang hati‑hati membantu menghindari supersaturasi lokal; hindari pencampuran mendadak sour water segar yang dingin dengan liquor kolom.
- Avoid cycle drift: kebocoran air umpan boiler yang alkali dapat memicu presipitasi NH₄HCO₃; pastikan drain/vent rapat, dan reclaim water terfiltrasi dengan benar. Untuk polishing fisik di hulu, sistem strainer dan pemisahan awal physical separation membantu mengurangi beban padatan.
- Level/entrainment control: monitor zona entrainment agar garam tidak terkonsentrasi pada sump/tray bottom; kontrol level mencegah “puddle” yang memekatkan amonia; sebagian unit melakukan “steam‑blow” singkat periodik pada bottom tray atau small bottom blowdown.
- Feedback online: analyzer daring untuk NH₃/H₂S di overhead/efluen memberi sinyal dini blockage garam (tray/reboiler). Tindakan cepat: naikkan temperatur atau lakukan flushing exchanger singkat. Sistem kontrol ahli menjaga margin aman dari dew point garam amonium dengan mengatur aliran steam/reflux. Sebagai prinsip, pencegahan bersifat proaktif: jaga ~20% liquid hold‑up agar garam amonium tetap terlarut (AFPM).
