Di balik reaktor urea 140–200 bar dan ≈180–200 °C, strategi material dan injeksi oksigen mikro membalikkan laju korosi dari 0,3–0,6 mm/tahun menjadi ≪0,01 mm/tahun—mengubah masa pakai dari “beberapa bulan” menjadi “puluhan tahun”.
Lingkaran sintesis urea bertekanan tinggi (HP urea synthesis) adalah salah satu lingkungan paling ganas untuk logam: operasi di kisaran 140–200 bar dan ≈180–200 °C (stainless-steel-world.net) dipenuhi ammonium karbamat—intermediat reaksi NH₃ + CO₂ → NH₄CO₂NH₂—yang bersifat basa kuat sekaligus pengoksidasi agresif (bcinsight.crugroup.com) (stainless-steel-world.net).
Solusinya membentang dari baja nirkarat super-austenitik 25‑22‑2 (≈25 Cr, 22 Ni, 2 Mo, 0,1 N) hingga duplex Safurex®, plus suntikan udara mikro untuk membentuk film Cr₂O₃ pelindung—passivation (pembentukan film oksida pelindung nanometer) yang menjaga peralatan tetap pasif.
Mash pH 5,2–5,6: Ilmu Buffer Malt dan Asam Pangan
Lingkungan korosif di bagian sintesis HP
Reaktor, kondensor, dan tube stripper di urea HP harus menahan ammonium karbamat yang “membakar” logam pada suhu/tekanan tinggi, sehingga memerlukan paduan tahan korosi tinggi (stainless-steel-world.net). Generasi awal memakai Titanium (Ti) atau 316L “urea grade”, namun sering gagal di kondisi oksigen rendah dan T/P tinggi (bcinsight.crugroup.com).
Dari pengalaman itu lahir standar baru: super‑austenitik (mis. 25‑22‑2), duplex stainless (Safurex® dan Safurex® Star), hingga desain bimetalik—bahkan cladding Ni‑alloy (mis. 625) atau lining kaca/keramik untuk zona tertentu.
Super‑austenitik 25‑22‑2 dan umur pakai puluhan tahun
Alleima 2RE69 (25.22.2) diformulasi khusus untuk layanan urea: ≈25 Cr, 22 Ni, 2 Mo, 0,1 N; ferrite sangat rendah; PREN ≈33 (pitting resistance equivalent number, indeks ketahanan pitting terhadap klorida) untuk ketahanan klorida (energy-fasteners.co.uk) (matweb.com).
Kasus IFFCO Kalol (India) mencatat tube stripper 2RE69 beroperasi >27 tahun tanpa korosi berarti (alleima.com)—melampaui 316L yang lazimnya 5–10 tahun. Data uji Huey (uji korosi siklus asam nitrat untuk stainless) menunjukkan 316L‑UG ≈0,6 mm/tahun vs 25‑22‑2 ≈0,3 mm/tahun (bcinsight.crugroup.com) (bcinsight.crugroup.com).
Kandungan Ni tinggi terbukti merugikan di kondisi urea ber‑O₂ rendah—meningkatkan pelarutan aktif—sehingga mendorong baja rendah‑Ni, tinggi‑Cr atau menjaga O₂ pasivasi yang cukup (meridian.allenpress.com) (meridian.allenpress.com).
Duplex Safurex® dan DP28W™ di zona terpanas
Duplex stainless (struktur ferrite + austenite) menyeimbangkan ketahanan korosi dan kekuatan. Sandvik/Stamicarbon mengembangkan Safurex® (UNS S32906, ~23 Cr‑7 Ni‑3 Mo) dan Safurex® Star (30 Cr‑7 Ni‑3 Mo) khusus untuk HP urea stripper (stainless-steel-world.net) (stainless-steel-world.net).
Di praktik, laju korosi Safurex nyaris “nol” (<0,01 mm/tahun) (stainless-steel-world.net), bahkan di dasar stripper (≈205–210 °C) tetap pasif tanpa O₂ tambahan (stainless-steel-world.net) (bcinsight.crugroup.com). Struktur duplex memberi koefisien muai rendah dan kekuatan mendekati baja karbon (stainless-steel-world.net).
Sumitomo/Toyo hadir dengan DP28W™ (super‑duplex mengandung W) yang menahan korosi urea/karbamat dan chloride SCC (stress corrosion cracking) sekaligus ber‑kekuatan tinggi (stainless-steel-world.net). Kontrol fasa kritis—menghindari Cr₂N dan sigma—serta kemudahan pengelasan menjadi kriteria desain utama (stainless-steel-world.net) (stainless-steel-world.net).
Cladding, bimetalik, dan zona transisi
Shell baja karbon kerap di‑clad/line dengan stainless, nickel alloy (mis. 625), atau kaca/keramik di area bawah. Solusi bimetalik seperti OmegaBond™ menggabungkan lapisan Zirconium (Zr) dan Titanium (Ti) (bcinsight.crugroup.com): zirconium (33 Cr) nyaris inert, Ti tahan celah; namun solusi ini mahal. Beberapa licensor (mis. Saipem) menyebut stripper OmegaBond dapat mencapai ~210 °C di dasar (bcinsight.crugroup.com).
Material Zr murni atau Ti (dengan niobium) dipakai di zona tersangar (sisi CO₂ stripper), namun ada isu erosi dan pengelasan (bcinsight.crugroup.com). Praktik modern memfavoritkan duplex (Safurex family, DP28W) atau austenitik berkadar tinggi (25‑22‑2) untuk tube/liner, plus cladding di zona transisi agar bebas perawatan jangka panjang.
Mekanisme korosi dan angka kunci
Korosi didorong oleh kondensasi ammonium karbamat dan produk dekomposisi urea (biuret, sianurat, dll.) (mdpi.com) (mdpi.com). Korosi seragam muncul di bawah deposit; beberapa produk padat—terutama cyanuric acid—menyerang batas butir yang terdeplesi Cr (mdpi.com) (mdpi.com).
Chromium (Cr) krusial: lapisan Cr₂O₃ yang terbentuk dalam kehadiran O₂ melindungi logam. Ni justru meningkatkan pelarutan di “active region” saat oksigen minim (meridian.allenpress.com) (meridian.allenpress.com). Studi elektro‑kimia di ≈195 °C, 20 MPa menunjukkan baja 25–26% Cr ber‑korosi rendah dan arus pasif lebih tinggi, sementara paduan Ni tinggi lebih aktif (meridian.allenpress.com).
Angkanya berbicara. Safurex: <0,01 mm/tahun (hampir tak terukur) (stainless-steel-world.net), dengan laju lokal ≈0,07–0,09 mm/tahun di zona terpanas (stainless-steel-world.net). 25‑22‑2 ≈0,3 mm/tahun; 316L ≈0,6 mm/tahun (bcinsight.crugroup.com) (bcinsight.crugroup.com). Ti ≈0,06 mm/tahun; Zr ≈0,005 mm/tahun (bcinsight.crugroup.com).
Implikasi praktis: dinding 10 mm dari 25‑22‑2 bisa bertahan ≈30 tahun pada 0,3 mm/tahun; 316L ≈16 tahun pada 0,6 mm/tahun—selaras dengan lapangan. Generasi awal 316L di kasus ekstrem bahkan “hanya beberapa bulan” (bcinsight.crugroup.com).
Granulasi Urea: Fluidized Bed vs Drum, Kontrol Moisture & Anti-Caking
Manajemen korosi: injeksi oksigen terkendali
Strategi inti: injeksi O₂ terkontrol untuk mem‑passivate stainless. Sejumlah kecil O₂ (via udara) dimasukkan ke loop CO₂/steam agar fasa cair urea/karbamat melarutkan ≈0,01–0,02 wt% O₂—“level normal” pasivasi (bcinsight.crugroup.com). Praktiknya, licensor meminta ≈0,2–0,6 vol% O₂ dalam aliran CO₂.
Contoh: pabrik Saipem beroperasi ~0,35 vol% udara (O₂) di CO₂ (bcinsight.crugroup.com), dan CF Industries melaporkan ~0,6 vol% O₂ via blower kompresor CO₂ (bcinsight.crugroup.com). Literatur paten menyebut 200–2000 ppm O₂ (0,02–0,2 vol%) ke feed CO₂ di dasar stripper CO₂ (patents.google.com).
Oksigen membentuk film tipis Cr₂O₃ stoikiometrik (ketebalan hanya beberapa nm) di seluruh permukaan SS yang dibasahi saat start‑up—penghalang yang menekan pelarutan logam. Waktu pemaparan penting: pedoman industri menyarankan ≈2 jam kondisi aerob sebelum operasi penuh (bcinsight.crugroup.com).
“Blocking in” loop (oksigen masuk dihentikan) menguras O₂ oleh oksidasi pasif; setelah ≈72 jam korosi meningkat (bcinsight.crugroup.com). Start‑up yang terputus sebelum dua jam memerlukan drain dan re‑passivate (bcinsight.crugroup.com); satu studi kasus tanpa O₂ menunjukkan pinhole akibat korosi cepat, sementara injeksi O₂ “normal” melindungi liner (bcinsight.crugroup.com).
Kebutuhan O₂ kecil: 0,35 vol% O₂ dalam 2500 lb/jam CO₂ setara hanya beberapa ratus standard liter/menit udara. Risiko over‑oxidation rendah; justru kekurangan O₂ yang berbahaya: “burn‑off” Cr‑oxide pada steam panas bisa mengupas film pasif. Karena itu prosedur mengharuskan injeksi O₂ ko‑arus saat pemanasan awal (sering dengan meter tersendiri dari CO₂) dan pemantauan ketat—banyak pabrik memasang analyzer O₂ di kompresor CO₂. Dengan O₂, baja seperti 25‑22‑2 atau 316L‑UG mempertahankan film oksida hingga ≥205 °C (bcinsight.crugroup.com).
Praktik pendamping dan inspeksi
Laju pemanasan dikendalikan (≈30–50 °F/jam) untuk mencegah tegangan termal dan passivation tak merata (bcinsight.crugroup.com) (bcinsight.crugroup.com). Urutan start‑up memastikan pemanasan awal dengan steam saja (hampir tanpa O₂) lalu sesegera mungkin memperkenalkan CO₂ dengan udara sesuai resep licensor (bcinsight.crugroup.com) (bcinsight.crugroup.com).
Dosing inhibitor online (mis. inhibitor korosi untuk carbon steel) juga dikenal, meski di HP urea jarang digunakan; peralatan metering dapat mengandalkan solusi akurat seperti corrosion inhibitor jika diperlukan di sirkuit pendukung. Ujung las/potongan kritis digrinding/pickling untuk menghilangkan heat tint/oksida yang bisa “memakan” O₂ dan menghambat pasivasi (bcinsight.crugroup.com) (bcinsight.crugroup.com).
Inspeksi rutin (mis. eddy current untuk ketebalan dinding) menuntun perawatan; banyak pabrik tetap melakukan re‑lining reaktor/stripper tiap 10–20 tahun meski materialnya unggul.
Trade‑off material vs manajemen O₂
Pemilihan paduan dan kendali oksigen berjalan beriringan. 316L‑UG berbiaya lebih rendah dapat memadai jika >0,5% O₂ terjaga; namun kehilangan O₂ (mis. shutdown lama) berisiko serangan cepat. Sebaliknya, duplex Safurex hampir kebal bahkan jika pasivasi terganggu (stainless-steel-world.net), dengan biaya modal lebih tinggi.
Secara ekonomi, 25‑22‑2 yang lebih mahal dari 316L umum menggandakan atau melipatgandakan umur korosi/erosi (alleima.com) (bcinsight.crugroup.com). Injeksi “beberapa ratus ppm” udara mengubah rezim korosi dari ≈0,3–0,6 mm/tahun (tak stabil) menjadi <0,01 mm/tahun (pasif stabil), menggeser umur liner reaktor dari “beberapa tahun” ke “puluhan tahun” (alleima.com) (bcinsight.crugroup.com).
MDEA vs Hot Potash vs PSA: Teknologi Penghilangan CO₂ Amonia
Catatan sumber dan parameter acuan
Parameter operasi dan material di atas didukung oleh makalah teknis Sandvik/Stamicarbon dan Stainless Steel World; datasheet 25.22.2 dari energy-fasteners.co.uk dan matweb.com; diskusi lapangan UreaKnowHow di bcinsight.crugroup.com dan bcinsight.crugroup.com; review mekanisme oleh MDPI; studi NACE tentang perilaku elektro‑kimia baja rendah‑Ni di O₂ rendah (meridian.allenpress.com) (meridian.allenpress.com); serta paten injeksi O₂ 200–2000 ppm (patents.google.com). Data lapangan 25‑22‑2 >27 tahun di IFFCO Kalol dirilis oleh alleima.com.
