Reaktor urea

Jenis-Jenis Reaktor Urea

Reaktor urea, yang merupakan komponen utama dari sistem reduksi katalitik selektif (SCR), memainkan peran penting dalam mengurangi nitrogen oksida (NOx) pada gas buang dengan mengubah ammonium karbamat menjadi ammonium urea. Pada dasarnya, reaktor urea membantu menguraikan senyawa nitrogen untuk membuat jalan bagi air dan karbon dioksida yang kurang berbahaya. Secara umum, reaktor urea diklasifikasikan menjadi dua jenis utama: Reaktor Injeksi Urea dan Reaktor Pencuci Urea.

• Reaktor Injeksi Urea

  Reaktor Injeksi Urea (UIR) adalah elemen kunci dari sistem SCR. Dalam UIR, gas buang diesel diolah dengan urea yang telah dihidrolisis. Reaksi hidrolisis menghasilkan amonia, yang berfungsi sebagai pereduksi untuk NOx dalam katalis SCR. Reaktor injeksi urea dapat dibagi lagi menjadi reaktor pencampuran eksternal dan reaktor pencampuran internal. Reaktor pencampuran internal memiliki kecepatan ruang yang lebih tinggi, yang berarti lebih banyak gas buang dapat melewati reaktor dalam waktu tertentu. Oleh karena itu, reaktor pencampuran internal dapat memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan reaktor pencampuran eksternal.

• Reaktor Pencuci Urea

  Juga dikenal sebagai reaktor hidrolisis, reaktor hidrolisis urea mengubah urea menjadi amonia sebelum gas memasuki katalis SCR. Amonia adalah bahan yang diperlukan untuk reaksi reduksi NOx dalam katalis SCR. Reaktor pencuci urea dapat membantu menghindari kebocoran amonia dalam sistem, yang sangat penting untuk memastikan keamanan dan kepatuhan terhadap peraturan lingkungan. Dibandingkan dengan reaktor hidrolisis, reaktor pencuci urea memiliki kinerja yang lebih baik dalam pengurangan slip amonia.

Spesifikasi & Pemeliharaan Reaktor Urea

Spesifikasi

Beberapa detail spesifikasi untuk reaktor urea SCR yang khas adalah sebagai berikut.

• Ukuran: 1,5 m hingga 5 m panjang, 1,5 hingga 2 m lebar, dan 1,2 hingga 2 m tinggi. Ukuran biasanya disesuaikan agar sesuai dengan sistem buang kendaraan.
• Komponen Dalam: Inti utama dari reaktor urea adalah katalisator, yang terbuat dari bahan keramik, kordierit, atau mulit dengan luas permukaan yang besar. Porositas dan luas permukaan yang tersedia akan memengaruhi reaksi kimia. Selain itu, ada juga substrat, yang biasanya terbuat dari zirkonia atau alumina. Substrat menahan dan menyebarkan larutan urea untuk mendorong reaksi kimia yang lebih baik. Selanjutnya, perangkat pencampur atau swirler membantu mencampur secara homogen gas buang dengan larutan urea yang diinjeksikan. Perangkat ini juga memastikan bahwa gas yang bereaksi mengalir dengan lancar melalui katalis SCR, sehingga meningkatkan efisiensi reaksi dan meminimalkan risiko penyumbatan.
• Sistem Injeksi Urea: Sistem ini memiliki pompa urea, nosel injektor, dan sensor urea. Kapasitas pompa urea biasanya antara 2 hingga 10 liter/jam. Diameter nosel injektor biasanya antara 0,3 hingga 0,5 mm. Nosel ini memiliki lubang halus yang menciptakan kabut larutan urea dalam aliran gas buang. Sensor urea dapat mendeteksi konsentrasi urea dalam larutan dan memastikan jumlah urea yang tepat diinjeksikan ke dalam reaktor. Sistem injeksi bekerja di bawah rentang tekanan 3 hingga 5 MPa.

Pemeliharaan

Untuk memastikan fungsi yang tepat dan umur panjang reaktor urea, pemeliharaan rutin sangat penting. Berikut adalah beberapa tips pemeliharaan untuk reaktor urea:

• Inspeksi rutin: Reaktor harus diperiksa secara rutin untuk mencari tanda-tanda kerusakan atau kebocoran. Deteksi dini masalah dapat membantu mencegah perbaikan besar.
• Pembersihan: Reaktor urea harus dibersihkan secara berkala untuk menghilangkan penumpukan deposit atau kontaminan yang dapat memblokir tempat reaksi. Gunakan agen pembersih yang tepat dan ikuti rekomendasi pabrikan.
• Hindari kehilangan urea: Sebaiknya awasi tingkat urea dalam sistem agar injektor tidak terpengaruh oleh bentuk dry running.
• Penanganan yang tepat: Selama aktivitas pemeliharaan atau perbaikan, pastikan teknik penanganan yang tepat digunakan untuk mencegah kerusakan pada reaktor.
• Pilih urea berkualitas: Urea yang tercampur dapat merusak injektor dan SCR. Menggunakan konsentrasi (misalnya, 32,5%) dan kualitas urea yang tepat dapat memperpanjang umur reaktor.
• Pembaruan firmware: Jika memungkinkan, lakukan pemeriksaan berkala untuk pembaruan firmware pada pompa urea atau penggerak injektor. Pembaruan ini mungkin termasuk peningkatan kinerja atau perbaikan bug yang dapat meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem reaktor urea.

Skenario Penggunaan Reaktor Urea

Reaktor urea sangat penting untuk pembangkit listrik yang memanfaatkan batu bara, karena pembakaran batu bara biasanya menghasilkan tingkat sulfur dioksida yang tinggi. Untuk mengurangi emisi tersebut, pembangkit listrik biasanya memasang sistem penghilangan sulfur dioksida. Metode yang menonjol termasuk menggunakan proses desulfurisasi kering yang memanfaatkan kapur atau bahan berbasis kalsium. Dalam sistem desulfurisasi kering berbasis kapur, sesuai dengan reaksi kimia yang diperlukan, reaktor urea atau reaktor karbamat dapat diintegrasikan ke dalam sistem untuk memfasilitasi eliminasi karbon dioksida melalui senyawa kalsium karbonat padat. Selain itu, pembangkit listrik berbahan bakar batu bara seringkali menerapkan sistem penghilangan nitrogen reduksi katalitik selektif (SCR) untuk mengurangi kejadian reaksi amonia-nitrogen melalui reaktor. Prosedur seperti itu dapat lebih meningkatkan peran fungsional reaktor urea dalam mengurangi tingkat polusi udara secara keseluruhan dari pembangkit listrik.

Selain itu, reaktor urea digunakan dalam sektor kimia untuk produksi karbamat. Dengan bereaksi dengan amonia dan karbon dioksida, produk, ammonium karbamat, berfungsi sebagai produk ekonomis dan bahan baku yang penting. Ammonium karbamat memiliki banyak aplikasi di industri kimia dan pertanian. Selain itu, reaktor urea dapat digunakan dalam produksi karbon dioksida. Setelah selesainya reaksi, karbon dioksida dapat ditangkap dan disimpan. Kemudian digunakan di berbagai bidang seperti industri makanan dan minuman, rumah kaca, dan ekstraksi minyak, dan lain sebagainya.

Aplikasi penting lainnya dari reaktor urea terletak pada proses penangkapan dan penyimpanan karbon atau sekuestrasi karbon. Selama perjuangan global melawan perubahan iklim, karbon dioksida merupakan gas rumah kaca utama yang secara signifikan berkontribusi pada pemanasan global. Oleh karena itu, mengurangi konsentrasinya di atmosfer sangatlah penting. Sejumlah industri seperti ekstraksi minyak, industri makanan dan minuman, dan lainnya menggunakan karbon dioksida secara ekstensif. Akibatnya, permintaan karbon dioksida terus meningkat. Reaktor urea mampu memfasilitasi penangkapan karbon dioksida dari emisi industri, sehingga mengurangi konsentrasinya di atmosfer dan mengurangi dampak perubahan iklim.

Cara Memilih Reaktor Urea

Beberapa kriteria penting ketika memilih reaktor urea yang tepat adalah efisiensi, fleksibilitas operasional, komponen gas umpan, fitur keselamatan, desain reaktor, persyaratan pemeliharaan, dan pengalaman dan reputasi pabrikan.

• Efisiensi reaksi: Efisiensi reaktor urea biasanya direpresentasikan oleh konversi dan hasil CO2. Pembeli dapat merujuk pada laporan pengujian yang diterbitkan oleh lembaga pihak ketiga untuk mengetahui kinerja reaktor.
• Fleksibilitas operasional: Beberapa reaktor urea dapat beradaptasi dengan parameter operasional yang berbeda (seperti tekanan dan suhu) untuk mengolah berbagai komposisi gas umpan. Reaktor seperti itu memberi operator potensi untuk menyesuaikan reaktor dengan kebutuhan pabrik yang berubah atau permintaan pasar, yang menjadikannya pilihan yang bagus bagi pembeli bisnis.
• Komponen gas umpan: Jenis gas umpan yang ditangani oleh reaktor urea juga merupakan faktor penting bagi pembeli untuk dipertimbangkan. Jika komposisi gas umpan berbeda dengan yang dirancang untuk reaktor, hal itu akan berdampak negatif pada kinerja reaktor.
• Fitur keselamatan: Fitur keselamatan reaktor, termasuk sistem pelepas tekanan, katup pemutus darurat, dan bangunan penahan yang kuat, melindungi pekerja dan lingkungan dari potensi bahaya.
• Persyaratan pemeliharaan: Kebutuhan pemeliharaan reaktor yang ditetapkan oleh pabrikan dapat memengaruhi biaya operasional pabrik dalam jangka panjang. Memilih reaktor yang mudah dipelihara dan memiliki komponen yang tahan lama dapat mengurangi biaya pemeliharaan dan perbaikan.

Selain itu, pembeli perlu memeriksa pengalaman dan reputasi pabrikan dalam produksi reaktor urea. Pabrikan dengan pengalaman industri yang kaya dan reputasi pasar yang baik dapat memberikan produk dan layanan yang lebih andal.

Tanya Jawab Reaktor Urea

T: Apa perbedaan antara reaktor urea dan reaktor termolisis SCR urea?

J: Mereka melakukan tugas yang berbeda dalam proses keseluruhan. Reaktor urea (sering disebut sebagai reaktor SCR) adalah tempat larutan urea benar-benar terurai menjadi amonia dan menjalankan fungsinya untuk mengurangi nitrogen oksida. Di sisi lain, reaktor termolisis terutama mengelola dekomposisi termal urea.

T: Apakah semua reaktor urea sama?

J: Tidak, ada berbagai desain dan konfigurasi reaktor urea, termasuk variasi dalam ukuran, bentuk, dan katalis spesifik yang digunakan. Pilihan desain reaktor urea dapat bergantung pada faktor-faktor seperti jenis bahan bakar yang dibakar mesin dan seberapa ketat peraturan mengenai emisi nitrogen oksida.

T: Bagaimana operator tahu apakah reaktor urea bekerja dengan benar?

J: Ada beberapa tanda bahwa injektor urea bekerja dengan baik. Ini termasuk laju konversi amonia, pengurangan nitrogen oksida, keadaan katalis, dan tidak adanya zat beracun dalam produk sampingan. Beberapa sistem SCR juga memiliki perangkat pemantauan yang menunjukkan seberapa baik reaktor urea berfungsi dan jika ada masalah.

T: Apa saja komponen utama dari reaktor urea dalam mesin?

J: Reaktor urea yang khas terdiri dari sistem injeksi untuk larutan buang diesel (DEF), katalis (sering terbuat dari vanadium, tungsten, atau zirkonium oksida yang didukung pada titanium dioksida), kotak pencampur, dan peredam suara.

T: Apa tren untuk reaktor urea di masa depan?

J: Tren di masa depan mungkin termasuk desain yang lebih ringkas (untuk menghemat ruang dalam mesin), sistem pemantauan nirkabel (untuk pemeriksaan jarak jauh), katalis yang dapat membersihkan sendiri, dan bahan yang digunakan dalam reaktor urea yang dapat menahan suhu yang lebih tinggi dan menahan keausan yang lebih banyak.