Tugas Scrubber [PDF]

Citation preview

Oleh : Dody Guntama Cintiya Septa Hassannah Angge Dhevi Warisaura Novie Putri Setyaningrum











Sistem scrubber adalah ragam perangkat kontrol polusi udara yang dapat digunakan untuk menghilangkan beberapa partikulat dan/atau gas yang tidak diinginkan dari aliran buangan industri. Scrubber adalah salah satu perangkat utama yang mengontrol emisi gas, gas-gas terutama asam.



Terdiri dari 2 bagian penting : - proses terhadap partikel - proses terhadap gas • Untuk itu dikenal 2 macam scrubber antara lain : 1. Dry Scrubber 2. Wet Scrubber •



















Dry scrubber dapat di definisikan sebagai alat pemisahan suatu partikel solid (debu) yang ada di gas/udara dengan langsung memfiltrasi aliran gas/udara. Pada kondisi ini, dry scrubber tidak punya dampak spesifik terhadap proses pengendalian gas karena hanya bisa mengalami prose pengendalian pada partikel solid. Cara lain dalam mengendalikan emisi partikel solid dengan mengubah sifat aliran gas dari laminar menjadi turbulen atau mematahkan aliran dengan membenturkan ke sebuah pembatas sehingga terjadi impaction. Prinsip kerja : mengalirkan gas/udara dengan mengubah sifat alirannya kemudian aliran gas/udara tersebut terpisah partikel padatannya secara langsung.























Wet scrubber dapat di definisikan sebagai alat pemisahan suatu partikel solid (debu) yang ada di gas/udara dengan menggunakan cairan sebagai alat bantu. Wet scrubbers are PM control devices that rely on direct and irreversible contact of a liquid (droplets, foam, or bubbles) with the PM. Air adalah cairan yang pada umumnya digunakan dalam proses scrubbing, meskipun dapat juga digunakan cairan lainnya (seperti : asam sulfat, dll). Wet scrubber lebih efisien dari Dry Scrubber karena mampu menangkap partikel solid yang berukuran lebih kecil dan mampu mengikat emisi dalam bentuk gas. Prinsip kerja : mengalirkan fluida cair pada aliran gas/udara, sehingga aliran tsb akan difiltrasi oleh fluida cair.



1. Impingement (pengontakan) 



Suatu campuran gas – debu masuk dengan cepat melalui inlet lalu di kontakkan dengan cairan yang ada di dalam scrubber sehingga partikel debu akan tersangkut dalam cairan.



2. Difusi 



Partikel – partikel debu tersebut di aliri oleh gas yang kemudian menyebabkan partikel tersebut berupa tetesan – tetesan yang tersimpan melalui proses difusi.



3. Humidifikasi 



Tetesan debu tersebut lalu diflotasikan dengan cara humidifikasi, yaitu mengubah permukaan tetesan – tetesan tersebut menjadi elektrostatis. Lalu, memisahkan berdasarkan ukuran tetes ( besar dan kecil ) secara mekanik. Cara seperti ini biasanya digunakan untuk debu berkonsentrat tinggi dan tergantung pada kondisi spesifik debu dan gas – gas lain yang terlibat.



4. Kondensasi  Apabila tetesan – tetesan itu telah mencapai dew point (titik embun), maka akan terjadi peristiwa pengembunan (yang mana tetesan – tetesan berukuran kecil akan menjadi nukleus pengembunan). Proses yang dilakukan secara mekanik ini akan mengembunkan tetesan namun lebih efektif dan ukurannya lebih seragam atau uniform. Mekanisme ini penting untuk gas panas dengan konsentrasi debu yang kecil. Untuk konsentrasi yang lebih besar, perlu di tambahkan dengan jumlah proses kondensasi tersebut.  5. Wetting (pembasahan)  Proses ini sebenarnya tidak berperan penting dalam scrubber. Ini dilakukan agar tidak terjadi naiknya partikel debu setelah menjadi tetesan ( proses pembasahan dilakukan agar partikel – partikel yang yang telah menjadi tetesan tidak ikut keluar bersama gas lagi ).



6. Partisi gas  Jika pada suatu gas di lewatkan cairan atau busa, gas akan di pecah menjadi elemen – elemen yang kecil dimana jarak antara partikel yang tersuspensi dan cairan yang melingkupinya relatif kecil. Dalam beberapa proses terjadi pemisahan yang di akibatkan gaya gravitasi dan gerakan brown dalam elemen, dalam hal ini cairan bertindak sebagai awal pemisahan. 7. Dust disposal  Dalam beberapa scrubber, cairan tidak dipisahkan oleh gas tetapi mengalir sebagai pengisi di atas permukaan. Terkecuali dari efek humidifikasi dan wetting (pembasahan), kerja cairan yang demikian adalah untuk membersihkan permukaan dan mencegah debu naik kembali ke atas, hasil yang nyata terjadi juga karena melibatkan tindakan mekanik yang spesifik.



•



•



•



Wet scrubber digunakan untuk menggambarkan variasi alat yang menggunakan liquid untuk membuang polutan hasil proses. Wet scrubber membuang partikel dengan cara menangkapnya dalam tetesan atau butiran liquid. Wet scrubber untuk polutan gas dengan cara melarutkan atau menyerap polutan ke dalam liquid.



       



Wet scrubber terdiri atas komponenkomponen berikut ini : Ductwork dan sistem fan Saturation chamber Scrubbing vessel Mist eliminator Pumping Treatment scrubbing liquid yang terpakai Exhaust stack







    



Wet scrubber terdiri dari ruang yang berbentuk persegi panjang atau lingkaran dimana terdapat nozzel yang terpasang Aliran tetesan nozzel pada aliran gas yang masuk Tetesan harus berkontak dengan partikulat agar partikel gas dapat diserap Ukuran droplet atau tetesan harus berukuran optima; Ukuran partikel yang lebih nesar lebih mudah ditangkap daripada yang lebih kecil. Untuk pengumpulan atau pembuangan polutan gas, polutan harus mudah terlarut dalam larutan yang dipilih.



1. 2. 3. 4. 5. 6.



Kebutuhan tempat kecil Scrubber mengurangi temperatur dan volume arus gas produksi. Tidak ada sumber pengotor kedua Dapat mengatasi gas dengan temperatur tinggi dan humiditas tinggi Minimalkan akan kecelakaan ledakan Kemampuan untuk mengumpulkan kedua jenis pengotor gas dan partikel padat



1. 2. 3.



Masalah korosi Kebutuhan power tinggi Masalah pembuangan air











Spray tower merupakan tipe paling sederhana dari wet scrubber. Partikel yang ikut mengalir bersama aliran gas disemprot dengan air menggunakan nozzel.



1) 2) 3)



4) 5) 6)



Penurunan tekanan relatif rendah Dapat menangani debu yang mudah terbakar dan meledak dengan sedikit resiko Izin Konstruksi Fiberglass yang diperkuat plastik (FRP) yang beroperasi di atmosfer sangat korosif Modal biaya yang relatif rendah Kebutuhan ruang yang relatif rendah Memiliki kemampuan untuk mengumpulkan PM dan gas



1) 2) 3) 4) 5) 6)



Dapat menimbulkan permasalahan pembuangan berupa air atau cairan Produk limbah yang dihasilkan berbentuk basah Efisiensi relatif perpindahan massa rendah Tidak effisien untuk menghilangkan PM yang kecil Ketika Konstruksi FRP digunakan untuk suhu yang sensitif Biaya operasional yang relatif tinggi







Cyclone spray scrubber merupakan jenis dari pengendali kering (Dry Scrubber), biasanya digunakan untuk menyisihkan partikel dengan ukuran relatif besar dari suatu aliran gas.







Alat ini menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force pemisahan debu dari gas yang akan dihasilkan kegiatan suatu industri.











Cyclone sering digambarkan sebagai peralatan dengan efisiensi rendah. Namun dalam perkembangannya, tercatat, cyclone mampu menghasilkan efisiensi 98% bahkan lebih untuk partikel yang lebih besar dari 5 microns (Cooper, et al., 1986). Efisiensi lebih dari 98% juga tercatat pada cyclone untuk partikel yang diameternya lebih dari 346 microns (Funk, P.A., et al., 2000).











Kumpulan gas dan partikel ditekan ke bawah secara spiral karena bentuk dari cyclone. Gaya sentrifugal dan gaya inersia menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar cyclone. Gerakan spiral aliran gas berkembang sejalan dengan masuknya gas. Gas bergerak sepanjang dinding cyclone, berputar beberapa kali secara spiral dan bergerak kebawah, seperti gerakan dari topan tornado. Saat gas mencapai dasar cyclone, gerakan akan berputar kearah berlawanan dan menuju ke pusat tabung lalu bergerak keatas. Pada bagian silinder dari cyclone, partikulat akan terbawa oleh dinding, dengan kata lain partikel bergerak kearah dinding dengan gerakan yang dilakukan oleh gaya sentrifugal. Pada bagian cone, bentuk menyempit memberikan kesempatan terjadinya kecepatan rotasi yang cukup untuk mempertahankan gerakan partikel pada dinding. Hal ini dapat mencegah terjadinya gerakan partikel kembali memasuki aliran gas. Partikel yang jatuh kedasar akan terkumpul dan dapat dibersihkan secara periodik.







Tray Tower Scrubber atau Plate Tower Scrubber merupakan scrubber vertikal yang dilengapi dengan beberapa pelat berlubang yang ditempatkan secara horizontal pada bagian dalamnya.







Fungsi Tray adalah sebagai tempat berlangsungnya proses perpindahan, tempat terbentuknya keseimbangan, dan alat pemisah dua fasa seimbang.



Syarat penggunaan Tray Tower •Sebagai alat pemisah, tray tower dipilih jika : 1. Diameter kolom lebih dari 3 ft. sebab pembuatan tray dengan ukuran kecil relatif sulit dan sebagai konsekwensinya harga tray menjadi lebih mahal. 2. Campuran yang akan dipisahkan tidak mudah membentuk buih, tidak korosif, dan mengandung suspensi padatan. 3. Proses pemisahan disertai dengan reaksi kimia, sehingga koil pendingin dapat dipasang di antara dua tray berurutan (reaksi eksotermis) dan pemasangan koil pemanas dapat dilakukan jika reaksinya bersifat endotermis.



Penting untuk diperhatikan : •Jika memungkinkan, operasi kolom pada tekanan 1 atmosfer. Tekanan tinggi atau tekanan vakum sebisa mungkin harus dihindari. •Suhu dan tekanan puncak kolom, harus di bawah suhu dan tekanan kritis masing-masing komponen yang dapat terjadi pada hasil puncak. •Suhu dan tekanan puncak kolom, lebih rendah dari suhu dan tekanan dasar kolom. •Kondisioperasi kolom, ditentukan dengan mempertimbangan utilitas yang ada atau harus diadakan serta beda suhu yang diijinkan.



•



•



•



Cairan dimasukkan dari puncak kolom dan setiap tray akan terjadi kontak fasa antara fasa cairan dengan fasa uap yang dimasukkan dari dasar kolom. Kecepatan aliran uap/gas juga akan berpengaruh terhadap keberhasilan proses pemisahan. Jika kecepatan gas terlalu rendah, maka gelembung-gelembung gas akan mengembang, sehingga luas permukaan bidang kontak tiap satuan volume menjadi kecil. Hal tersebut akan mempengaruhi efisiensi pemisahan. Sebaliknya, gas dengan kecepatan tinggi cenderung akan terdispersi lebih sempurna sehingga efisiensi pemisahan meningkat. Namun, aliran gas dengan kecepatan tertentu akan membawa percikan cairan masuk kedalam tray yang ada di atasnya. Peristiwa ini disebut “liquid entrainment”. Jika entrainment yang terjadi berlebihan maka akan terjadi banjir atau flooding. Peristiwa ini tidak diharapkan karena justru akan menyebabkan efisiensi pemisahan turun.  



5. DYNAMIC SCRUBBE



 Gas yang sarat dengan debu memasuki bilik yang lebih rendah dari scrubber tangential dan masuk kecyclonic action.  artikel kasar akan dihapus oleh kombinasi dari kekuatan sentrifugal dan gravitasi.  Aliran pertemuan Lumpur turun dari ruang atas dan sebagian dibasahi lalu memulai aglomerasi. Sebagai aliran berputar melalui serangkaian baling-baling scrubber, partikel berukuran menengah menimpa pada permukaan yang dibasahi baling-baling.  Partikel-partikel ini kemudian dicuci ke bawah. Aliran gas yang mengandung debu halus sisa ditarik ke dalam ruang yang berdekatan  Cairan menggosok tercerai disemprotkan ke mata Fan. Tetesan ini mengumpulkan partikel debu halus, sehingga meningkatkan aglomerasi.  Aliran gas kemudian mengalir ke ruang atas tangential pada kecepatan tinggi. Partikel diaglomerasi basah dipaksa oleh aksi siklon terhadap dinding ruang dan mengalirkan ke kerucut debit internal. Aliran gas, bebas dari tetesan cairan, berputar keluar melalui outlet atas scrubber.



6. VENTURY SCRUBBE



 Desain MikroPul Venturi Scrubber terdiri dari venturi yang diikuti oleh pemisah entrainment cair.  Debu sarat gas masuk ke venturi dan langsung membuat kontak dengan tangential yang dikenal untuk menggosok cairan berputarputar ke bawah dinding konvergen venturi itu.  Di tenggorokan venturi, aliran gas dan cairan bertabrakan dan cairan terurai menjadi tetesan yang mengangkap partikel debu. Campuran gas cair ini melewati siku banjir, dan kemudian memasuki pemisah entrainment melalui inlet tangensial.  Tindakan sentrifugal menghilangkan partikel dibasahi yang berat dari aliran gas.  Sebagai alternatif, ketika pemisah diameter yang diperlukan sangat besar, cairan dipisahkan dengan melewati sungai chevron-jenis kabut eliminator baffle. Campuran debu cair dibuang dari saluran bawah pemisah dan gas dibersihkan daun melalui bagian atas dari pemisah.



 Venturis adalah scrubber paling umum digunakan untuk pengumpulan partikel dan mampu mencapai efisiensi pengumpulan partikel tertinggi dari setiap menggosok basah sistem.  Kebanyakan venturis biasanya beroperasi dengan penurunan tekanandalam kisaran 50 sampai 150 cm (20 sampai 60 di) air. Pada ini penurunan tekanan, kecepatan gas di bagian tenggorokan biasanya antara 30 dan 120 m / s (100-400 ft / s), atau sekitar 270 mph pada akhir tinggi. Ini tinggi penurunan tekanan mengakibatkan biaya operasi yang tinggi.



•



•



•



Orifice scrubbers are also known as self-induced spray scrubbers, gas-induced spray scrubbers, and entrainment scrubbers. Prinsip : Removal of air pollutants by inertial and diffusional interception. Polutan yang bisa diproses : Particulate Matter (PM)  PM10 dan PM2,5(EPA, 1998).



Karakteristik aliran emisi yang masuk ke orifice : a. Kecepatan aliran gas/udara: 0.47 to 24 standard cubic meters per second(sm 3/sec) b. Suhu: 150° C atau 300° F c. Pollutant Loading: Scrubber orifice dapat menerima emisi yang mengalir dengan beban PM hingga 23 gram per standar meter kubik (g/sm3) atau lebih tinggi, tergantung pada sifat dari PM dikendalikan (Josephs, 1999). •



Prinsip Pengoperasian : memaksa aliran gas partikel bermuatan melewati di atas permukaan kolam scrubbing liquid karena memasuki sebuah orifice.



• Karena kecepatan gas masuk yang tinggi dalam tipe scrubber ini, cairan dari pool menjadi terikut dalam aliran gas sebagai droplet. • Kecepatan alir gas dan turbulensi yang meningkat dengan berlalunya gas melalui lubang sempit, menyebabkan interaksi antara PM dan tetesan cairan juga meningkat. • Partikulat dan tetesan kemudian dikeluarkan dari aliran gas dengan cara menumbukkannya pada serangkaian baffle setelah orifice. • The collected liquid dan butiran PM dari hasil tumbukan baffle



Orifice scrubbers jarang dikuras secara kontinu karena static pool of scrubbing liquid diperlukan setiap saat selama pengoperasian. Removal lumpur yang terkumpul di bawah scrubber dengan cara : Dihilangkan dengan sludge ejector yang beroperasi seperti conveyor belt. Ketika lumpur sudah mengendap di dasar scrubber, mendarat di ejector dan diangkut oleh conveyor sehingga keluar dari scrubber..



Keuntungan : 1.Dapat menangani debu mudah terbakar dan meledak dengan sedik 2.Dapat menangani kabut; 3.Tingkat resirkulasi air yang relatif rendah; 4.Efisiensi pengumpulan dapat bervariasi; 5.Memberikan pendinginan untuk gas panas; dan 6.Gas dan debu korosif dapat dinetralkan.



Kerugian : 1.Limbah cairnya dapat menciptakan masalah pencemaran air; 2.Limbah padat brupa sludge/ kondisi basah; 3.Potensi tinggi untuk masalah korosi; 4.Perlindungan terhadap pembekuan droplet diperlukan; 5.PM yang terkumpul mungkin terkontaminasi dan tidak bisa didaur u 6.Pembuangan limbah lumpur mungkin sangat mahal.







Mekanisme Kerja Scrubber







Jenis-jenis Scrubber antara lain :



1.



Wet Scrubber



2.



Spray Tower



3.



Cyclonic Scrubber



4.



Tray Tower



5.



Dynamic Scrubber



6.



Ventury Scrubber



7.



Orifice Scrubber



antara lain : 1. Impingement (pengontakan) 2. Difusi 3. Humidifikasi 4. Kondensasi 5. Wetting (pembasahan) 6. Partisi gas 7.Dust disposal 8. Elektronik precipitation