TUGAS UMUM Kelompok : IV

Shift : JUMAT SIANG

SCRUBBER

1. Pengetian Scrubber

Sistem scrubber adalah kelompok beragam perangkat kontrol polusi udara

yang dapat digunakan untuk menghapus beberapa partikulat dan / atau gas dari

aliran buangan industri. Secara tradisional, istilah “scrubber” telah disebut

perangkat kontrol polusi yang menggunakan cairan untuk mencuci polutan yang

tidak diinginkan dari aliran gas. Baru-baru ini, istilah ini juga digunakan untuk

menggambarkan sistem yang menyuntikkan reagen kering atau bubur ke dalam

aliran gas buang kotor untuk “mencuci” gas asam. Scrubber adalah salah satu

perangkat utama yang mengontrol emisi gas, gas-gas terutama asam. Scrubber

juga dapat digunakan untuk pemulihan panas dari gas panas dengan kondensasi

gas buang.

Gambar 1. Scrubber

2. Fungsi Scrubber

Pada umumnya, scrubber terdiri dari 2 bagian, yaitu scrubber basah dan

scrubber kering yang  masing-masing memiliki fungsi sebagai berikut:

1. Scrubber Basah

Gas buang dari pembakaran mungkin mengandung zat-zat yang dianggap

berbahaya bagi lingkungan, dan scrubber dapat menghapus atau menetralisir zat.

Sebuah scrubber basah digunakan untuk membersihkan udara, gas buang atau gas

lain dari berbagai polutan dan partikel debu. Scrubber basah bekerja melalui

kontak senyawa target atau partikulat dengan solusi scrubbing. Solusi mungkin

hanya air (untuk debu) atau larutan reagen yang khusus menargetkan senyawa

tertentu.

Proses gas buang juga dapat mengandung racun larut dalam air dan / atau

gas korosif seperti hidrogen klorida HCl atau amonia NH3. Ini dapat dihilangkan

dengan sangat baik oleh scrubber basah. Penghapusan efisiensi polutan

ditingkatkan dengan meningkatkan waktu tinggal dalam scrubber atau oleh

peningkatan luas permukaan dari solusi scrubber dengan menggunakan nozzle

semprot, menara dikemas atau sebuah inspirator. Scrubber basah dapat

meningkatkan proporsi air dalam gas, sehingga segumpal tumpukan terlihat, jika

gas tersebut dikirim ke stack.

Parameter penting dalam sistem scrubber basah adalah laju aliran cairan.

Hal ini umum dalam terminologi scrubber basah untuk mengungkapkan aliran

cairan sebagai fungsi dari laju aliran gas yang sedang dirawat. Hal ini biasa

disebut rasio cair ke gas (L / G rasio) dan menggunakan unit galon per 1.000 kaki

kubik aktual atau liter/meter kubik (l /m³). Scrubber yang paling basah digunakan

untuk kontrol partikulat beroperasi dengan cairan ke gas rasio dalam kisaran 4

sampai 20 galon per 1.000 ft ³ aktual (0,5 sampai 3 liter per m³ sebenarnya).

Tergantung pada desain scrubber, volume minimal cairan yang dibutuhkan untuk

“basah” internal scrubber dan menciptakan target koleksi yang memadai. Setelah

titik optimal tertentu, menambahkan kelebihan cairan untuk scrubber partikulat

yang basah tidak meningkatkan efisiensi dan pada kenyataannya, bisa menjadi

kontra-produktif dengan menyebabkan kehilangan tekanan yang berlebihan. Cair

ke gas rasio untuk penyerapan gas sering lebih tinggi, di kisaran 20 sampai 40

galon per 1.000 ft ³ aktual (3 sampai 6 liter per m³ sebenarnya).

L/G rasio menggambarkan beberapa poin tentang pilihan scrubber basah

digunakan untuk penyerapan gas. Sebagai contoh, karena sistem gas buang

desulfurisasi harus berurusan dengan beban berat partikulat, terbuka, desain

sederhana (seperti venturi, semprot kamar dan tempat tidur bergerak) yang

digunakan. Juga, rasio cair ke gas untuk proses penyerapan lebih tinggi daripada

untuk menghilangkan partikel dan kecepatan gas tetap rendah untuk

meningkatkan proses penyerapan.

2. Scrubber Kering

Sebuah sistem scrubber kering atau semi kering, tidak seperti scrubber

basah, tidak menjenuhkan aliran gas buang yang sedang diobati dengan

kelembaban. Dalam beberapa kasus tidak ada kelembaban yang ditambahkan,

sedangkan lainnya hanya jumlah kelembaban yang dapat menguap dalam gas

buang tanpa menambahkan kondensasi. Oleh karena itu, scrubber kering yang

umumnya tidak memiliki segumpal tumpukan uap atau penanganan / pembuangan

air limbah persyaratan. Sistem scrubber kering digunakan untuk menghilangkan

gas asam (seperti SO2 dan HCl) terutama dari sumber pembakaran.

Ada sejumlah desain sistem tipe scrubber kering. Namun, semua terdiri

dari dua bagian utama atau perangkat: perangkat untuk memperkenalkan bahan

gas asam sorben ke dalam aliran gas dan partikel perangkat kontrol untuk

menghapus produk reaksi. Sistem scrubbing kering dapat dikategorikan sebagai

injector sorben kering (DSIs) atau sebagai peredam semprot dryer (SDA).

Peredam spray dryer juga disebut semi-kering scrubber atau pengering semprot.

Sistem scrubber kering sering digunakan untuk menghilangkan gas berbau dan

korosif dari operasi pabrik pengolahan air limbah. Media yang digunakan

biasanya merupakan senyawa alumina aktif diresapi dengan bahan untuk

menangani gas tertentu seperti hidrogen sulfida. Media yang digunakan dapat

dicampur bersama-sama untuk menawarkan berbagai macam removal untuk

senyawa berbau lain seperti metil merkaptan, aldehida, senyawa organik yang

mudah menguap, dimetil sulfida, dan dimetil disulfida.

Sorben injeksi kering melibatkan penambahan bahan alkali (kapur

biasanya terhidrasi atau soda abu) ke dalam aliran gas untuk bereaksi dengan gas

asam. Sorben bisa disuntikkan langsung ke beberapa lokasi yang berbeda: proses

pembakaran, gas buang saluran (menjelang perangkat partikulat kontrol), atau

ruang reaksi terbuka (jika ada). Gas-gas asam bereaksi dengan alkali sorbents

untuk membentuk garam padat yang dibuang di perangkat kontrol partikulat.

Sistem ini sederhana dapat mencapai hanya gas asam terbatas (SO2 dan HCl)

efisiensi penghapusan. Efisiensi pengumpulan yang lebih tinggi dapat dicapai

dengan meningkatkan kelembaban gas buang (yaitu, menggunakan semprotan air

pendingin). Perangkat ini telah digunakan pada insinerator limbah medis dan

limbah pembakar beberapa kota.

Dalam peredam spray dryer, gas buang yang diperkenalkan ke sebuah

menara penyerap (dryer) dimana gas-gas dikontakkan dengan bubur halus alkalin

dikabutkan. Gas asam diserap oleh campuran bubur dan bereaksi untuk

membentuk garam padat yang dikeluarkan oleh perangkat kontrol partikulat.

Panas dari gas buang yang digunakan untuk menguapkan semua tetesan air,

meninggalkan gas buang tak jenuh untuk keluar menara penyerap. Pengering

semprot mampu mencapai tinggi (80+%) efisiensi gas asam penghapusan.

Perangkat ini telah digunakan pada boiler industri dan utilitas dan insinerator

sampah kota.

3. Macam-Macam Desain Scrubber dan Fungsi Kerjanya

Gambar 2. Contoh desain tower scrubber

1. Venturi Scrubber

Sebuah venturi scrubber adalah bagian konvergen / divergen dari saluran.

Bagian konvergen mempercepat aliran gas dengan kecepatan tinggi. Ketika aliran

cairan disuntikkan di tenggorokan, yang merupakan titik kecepatan maksimum,

turbulensi yang disebabkan oleh kecepatan gas yang tinggi atomizes cairan

menjadi tetesan kecil, yang menciptakan luas permukaan yang diperlukan untuk

transfer massa untuk mengambil tempat. Semakin tinggi penurunan tekanan di

venturi, semakin kecil tetesan dan semakin tinggi luas permukaan.

Untuk penghapusan simultan SO2 dan fly ash, venturi scrubber dapat

digunakan. Bahkan, banyak dari natrium berbasis sistem industri pakai yang

venturi scrubber awalnya dirancang untuk menghilangkan partikulat. Unit ini

sedikit dimodifikasi untuk menyuntikkan minuman keras menggosok berbasis

natrium. Meskipun pengangkatan kedua partikel dan SO2 di satu kapal bisa

ekonomi, masalah penurunan tekanan tinggi dan menemukan media menggosok

untuk menghapus beban berat abu terbang harus dipertimbangkan. Namun, dalam

kasus di mana konsentrasi partikel rendah, seperti dari unit berbahan bakar

minyak, dapat lebih efektif untuk menghilangkan partikulat dan SO2 secara

bersamaan.

Gambar 3. Contoh desain venturi scrubber

2. Scrubber Packed Bed

Sebuah scrubber packed bed terdiri dari sebuah menara dengan kemasan

bahan di dalam. Ini bahan kemasan bisa dalam bentuk sadel, cincin, atau beberapa

bentuk yang sangat khusus dirancang untuk memaksimalkan bidang kontak antara

gas kotor dan cair. Menara dikemas biasanya beroperasi pada penurunan tekanan

jauh lebih rendah daripada venturi scrubber dan karena itu lebih murah untuk

beroperasi. Mereka juga biasanya menawarkan efisiensi penyisihan yang lebih

tinggi SO2. Kekurangannya adalah bahwa mereka memiliki kecenderungan lebih

besar untuk plug up jika partikel-partikel yang hadir dalam kelebihan dalam aliran

udara knalpot.

3. Spray Tower

Spray tower memadai untuk pengumpulan partikel kasar lebih besar dari

10 sampai 25 pM diameter, meskipun dengan peningkatan tekanan nosel inlet

cair, partikel dengan diameter 2,0 pM dapat dikumpulkan. Tetesan kecil dapat

dibentuk oleh cairan tekanan tinggi di nozzle. Koleksi efisiensi tertinggi dicapai

ketika tetesan kecil diproduksi dan perbedaan antara kecepatan tetesan dan

kecepatan dari partikel bergerak ke atas tinggi. Tetesan kecil, bagaimanapun, telah

menetap kecepatan kecil, sehingga ada berbagai ukuran tetesan optimal untuk

scrubber yang bekerja dengan mekanisme ini.

Gambar 4. Spray Tower

Spray tower dapat digunakan untuk penyerapan gas, tetapi mereka tidak

seefektif menara packed bed atau plate. Spray tower dapat sangat efektif dalam

menghilangkan polutan jika polutan sangat larut atau jika reagen kimia

ditambahkan ke cairan. Sebagai contoh, spray tower digunakan untuk

menghilangkan gas HCl dari ekor gas buang di bidang manufaktur asam klorida.

Dalam produksi pupuk superfosfat yang digunakan dalam manufaktur, SiF4 dan

gas HF dilepaskan dari berbagai titik dalam proses.

Spray tower telah digunakan untuk menghilangkan senyawa ini sangat

larut. Spray tower juga digunakan untuk menghilangkan bau di makan tulang dan

industri manufaktur lemak dengan menggosok gas buang dengan larutan KMnO4.

Karena kemampuan mereka untuk menangani volume gas besar di atmosfer

korosif, spray tower juga digunakan dalam sejumlah sistem desulfurisasi gas

buang sebagai tahap pertama atau kedua dalam proses penghapusan polutan.

Keuntungan utama dari spray tower lebih dari scrubber lain adalah desain mereka

benar-benar terbuka, mereka tidak memiliki bagian internal kecuali nozel semprot.

4. Contoh Penerapan Sistem Scrubber

Kelompok-kelompok kontaminan target untuk scrubber adalah HCl,

H2SO4, Klor, SO2, uap dan uap asam basa. Kebanyakan scrubber untuk insinerator

penanganan uap atau limbah cair desain packed bed. Gas asam biasanya

merupakan target operasi scrubber.

Berikut merupakan contoh penerapan sistem scrubber :

1. Mengontrol H2S

Hidrogen sulfida (H2S) adalah gas beracun dan mudah terbakar yang

memiliki bau busuk EGS. Treshold bau itu sangat rendah: 0,0005 PPM. Di sini,

tahap sistem scrubber diperlukan. Tahap pertama, menggunakan bahan kimia

murah untuk menyerap dan mengubah sebagian besar H2S. Untuk menghapus

semua jejak H2S, bahan kimia yang dapat digunakan jauh lebih kuat (dan mahal)

dalam tahap berikutnya. Berkat metode ini, gas tidak berbau lebih banyak

dilepaskan ke lingkungan. Tidak adanya H2S pada aliran gas yang keluar,

dikonfirmasi dan dilakukan pengukuran sederhana dengan tabung deteksi atau

dengan analisis kromatografi.

2. Aliran Gas Buang

Aliran gas buang adalah istilah yang digunakan untuk aliran udara atau

gas, sarat dengan komponen berbahaya, yang dikeluarkan ke udara terbuka. Aliran

gas buang dapat ditemukan dalam banyak aplikasi industri:

a) proses kimia

b) penggunaan pelarut

c) proses pembakaran

d) penggunaan lem

e) penggunaan gas berbahaya

Emisi dari aliran gas harus sesuai dengan standar emisi polusi udara yang

ketat yang diterapkan ke banyak negara. Dengan demikian, perusahaan lebih

beradaptasi dengan proses produksi mereka, sehingga mereka dapat memenuhi

standar emisi tersirat oleh organisasi internasional dan hukum nasional.

a. Gas scrubber

Gas scrubber umumnya diterapkan di mana komponen berbau berbahaya,

korosif atau buruk di udara atau aliran gas buang harus dihilangkan atau

dinetralkan. Dimana mereka juga digunakan untuk menghilangkan partikel debu

dari aliran gas buang ini. Pada kenyataannya, gas scrubber sering dipakai, dan

tidak jarang dikombinasikan dengan teknologi lain. Salah satu alasan yang paling

penting adalah bahwa gas scrubber memiliki sejarah panjang reliabilty dan

keselamatan. Selain itu, mereka dapat digunakan dalam keadaan yang luas dan

bahkan luar biasa, membuat mereka solusi pilihan untuk kebanyakan aplikasi.

Keuntungan :

a) Gas scrubber menangani volume gas yang sangat berfluktuasi dan konsentrasi

poluent

b) Gas scrubber  mencapai koefisien efisiensi tinggi

c) Beberapa komponen berbahaya dapat dihilangkan pada saat yang sama,

bahkan bersama-sama dengan partikel debu

d) Dapat digunakan untuk pendingin aliran gas panas

b. Kondensasi gas buang

Kondensasi gas buang adalah proses, dimana gas buang didinginkan di

bawah titik embun air dan panas yang dilepaskan oleh kondensasi yang dihasilkan

dari air kembali sebagai panas suhu rendah. Pendinginan dari gas buang dapat

dilakukan baik secara langsung dengan penukar panas atau tidak langsung melalui

scrubber kondensasi.

Kondensasi air melepaskan lebih dari 2 gigajoules (560 kWh) per ton air

terkondensasi, yang dapat dipulihkan dalam pendingin. Kelebihan air

terkondensasi terus harus dihilangkan dari proses. Kondensasi gas buang biasanya

diimplementasikan pada boiler biomassa  dan insinerator limbah yang terhubung

grid pemanasan dengan suhu relatif rendah kembali (di bawah sekitar 55 ° C (131

° F)).

Salah satu contoh aliran gas buang adalah gas buang desulfurisasi : Sulfur

dioksida adalah salah satu elemen pembentuk hujan asam. Desulfurisasi gas

cerobong (FGD) adalah teknologi yang digunakan untuk menghilangkan sulfur

dioksida (SO2) dari gas buang knalpot bahan bakar fosil pembangkit listrik, dan

produsen kimia oksida belerang

c. Metode 

Di bawah ini adalah salah satu metode umum yang digunakan:

a) Scrubber basah menggunakan bubur dari basa sorben, biasanya batu kapur atau

kapur, atau air laut untuk menggosok gas;

b) Scrubber semprot-kering menggunakan bubur sorben serupa;

c) Asam sulfat proses pemulihan basah sulfur dalam bentuk asam sulfat kualitas

komersial;

d) SNOX desulfurisasi gas cerobong menghilangkan sulfur dioksida, nitrogen

oksida dan partikulat dari gas buang;

e) Keringkan sistem injeksi sorben.

Untuk pembangkit listrik berbahan bakar batubara khas, FGD akan menghapus 95

persen atau lebih dari SO2 dalam gas buang.

d. Prinsip-prinsip dasar

Kebanyakan sistem FGD mempekerjakan dua tahap: satu untuk penghapusan

fly ash dan yang lainnya untuk penghilangan SO2. Namun, sistem ini

mengalami masalah pemeliharaan berat dan efisiensi penyisihan rendah.

Skema desain penyerap dari FGD SO2 adalah gas asam, dan, oleh karena itu,

bubur sorben khas atau bahan lain yang digunakan untuk menghapus SO2 dari gas

buang bersifat alkali. Reaksi berlangsung di scrubber basah menggunakan CaCO3

(kapur)  menghasilkan CaSO3 (kalsium sulfit) dan dapat dinyatakan sebagai:

CaCO3 (padat) + SO2 (gas) → CaSO3 (padat) + CO2 (gas)

Ketika scrubber basah dengan bubur Ca(OH)2 (kapur), reaksi juga memproduksi

CaSO3 (kalsium sulfit) dan dapat dinyatakan sebagai:

Ca(OH)2 (padat) + SO2 (gas) → CaSO3 (padat) + H2O (cair)

Ketika scrubber basah dengan bubur (OH) Mg 2 (magnesium hidroksida), reaksi

menghasilkan MgSO3 (magnesium sulfit) dan dapat dinyatakan sebagai:

Mg(OH)2 (padat) + SO2 (gas) → MgSO3 (padat) + H2O (cair) CaSO3 (kalsium

sulfit) selanjutnya dioksidasi untuk menghasilkan CaSO4

dipasarkan • 2H2O (gipsum). Teknik ini juga dikenal sebagai oksidasi paksa:

CaSO3 (padat) + H2O (cair) + ½ O2 (gas) → CaSO4 (padat) + H2O

Sebuah basa alami dapat digunakan untuk menyerap SO2 adalah air laut. SO2

yang diserap di dalam air, dan ketika oksigen ditambahkan bereaksi untuk

membentuk ion sulfat SO4-dan bebas H +. Surplus H + diimbangi oleh karbonat

dalam air laut mendorong ekuilibrium karbonat untuk melepaskan gas CO2:

SO2 (gas) + H2O + ½ O2 (gas) → SO42-(padat) + 2H + HCO3-+ H + → H2O +

CO2 (gas)

3.  Etilen Oksida Propylene Oxide dan Penghilangannya

EO (Etilen Oksida: C2H4O) dan PO (Propylene Oxide: C3H6O) adalah

komponen yang sangat mudah terbakar dan beracun. Keduanya bertindak sebagai

karsinogen dan mutagen. Karena memiliki efek pada manusia dan lingkungan,

banyak negara mencanangkan standar emisi yang sangat ketat. EO dan PO adalah

komponen dasar yang penting dalam banyak sintesis organik, misalnya produksi

glikol dan alkohol dalam jumlah besar. Glikol digunakan untuk produksi otomotif

anti-beku, plastik, resin poliester, serat sintetis dan karet, dan cairan hidrolik.

Etilen Oksida juga digunakan sebagai agen sterilisasi untuk peralatan medis di

rumah sakit dan di industri farmasi. Oksida Propylene kadang-kadang digunakan

dalam industri pati untuk meningkatkan aplikasi beku. Reaksi kimia dengan

komponen ini memakan waktu sangat lama, bahkan ketika  katalis digunakan.

Banyak faktor lain menentukan efisiensi dari proses reaksi ini. EO dan scrubber

PO memiliki konsentrasi poluent di bawah 1 mg / Nm ³ (kurang dari 1 ppm).

4.  Amonia Scrubber

Amonia (NH3) adalah gas yang sering digunakan dengan bau yang khas.

Gas ini merusak tembaga dan paduan, dan karena itu harus dijauhkan dari

konduktor tembaga. Aplikasi yang paling penting dari amoniak adalah

pendinginan, sintesis kimia (misalnya produksi pupuk) dan pengerasan logam.

Amonia sangat larut dalam air dan juga dijual sebagai larutan air (biasanya 25%).

Selain scrubber produksi klasik, menjual scrubber darurat sangat efisien

dan menguntungkan harga. Scrubber darurat ini digunakan di  mana ruang

kompresor pendingin amonia besar berada. Begitu detektor Amonia menunjukkan

kebocoran, scrubber darurat secara otomatis dimulai. Amonia scrubber mencegah

amonia keluar ke lingkungan. Untuk ruang penyimpanan dan kompresor dimensi

lebih kecil, operasi scrubber secara manual dapat dikendalikan oleh remote.

Keuntungan unik dari amonia scrubber adalah bahwa mereka segera operasional.

Tidak perlu pemanasan, dan dengan demikian mereka tidak memiliki waktu start-

up.

Gambar 5. Sistem keamanan pada scrubber amonia