Di bidang pengolahan gas buang, sistem Reduksi Katalitik Selektif (SCR) memainkan peran penting dalam mengurangi emisi nitrogen oksida (NOx) dari sumber tidak bergerak. Sebagai pemasok terkemukaSistem SCR Stasioner, kami memahami pentingnya sistem injeksi amonia dalam kinerja sistem SCR secara keseluruhan. Blog ini akan mempelajari berbagai jenis sistem injeksi amonia yang digunakan dalam sistem SCR stasioner.
1. Sistem Injeksi Amonia Berbasis Urea
Sistem injeksi amonia berbasis urea adalah salah satu jenis yang paling umum digunakan dalam sistem SCR stasioner. Urea, dalam bentuk larutan berair (biasanya 32,5% urea dalam air, dikenal sebagai Diesel Exhaust Fluid - DEF), merupakan alternatif yang mudah dan aman untuk amonia murni.
Prinsip Kerja
Ketika larutan urea disuntikkan ke dalam aliran pembuangan panas, ia mengalami dekomposisi termal dan reaksi hidrolisis. Langkah pertama adalah dekomposisi termal urea menjadi amonia ($NH_3$) dan asam isosianat ($HNCO$):
$CO(NH_2)_2 \panah kanan NH_3+HNCO$
Kemudian, asam isosianat bereaksi dengan air di knalpot untuk membentuk tambahan amonia dan karbon dioksida:
$HNCO + H_2O \panah kanan NH_3+CO_2$
Keuntungan
- Keamanan: Urea adalah zat yang tidak beracun dan tidak mudah terbakar, sehingga lebih aman untuk ditangani dan disimpan dibandingkan dengan amonia murni. Hal ini mengurangi risiko kecelakaan selama transportasi dan penyimpanan.
- Tersedianya: Urea banyak tersedia di pasaran, sehingga mudah diperoleh bagi pengguna sistem SCR stasioner.
- Kesesuaian: Sistem berbasis urea dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam sistem SCR stasioner yang ada tanpa modifikasi besar.
Kekurangan
- Kompleksitas Sistem: Reaksi dekomposisi dan hidrolisis memerlukan kisaran suhu tertentu (biasanya di atas 180°C) agar dapat berlangsung secara efisien. Hal ini mungkin memerlukan elemen pemanas tambahan atau desain jalur aliran pembuangan yang cermat untuk memastikan dekomposisi urea yang tepat.
- Deposito: Dalam beberapa kasus, penguraian urea yang tidak sempurna dapat menyebabkan pembentukan endapan pada katalis SCR atau sistem pembuangan, yang seiring waktu dapat menurunkan kinerja sistem.
2. Sistem Injeksi Amoniak Anhidrat
Amonia anhidrat ($NH_3$) adalah pilihan lain untuk injeksi amonia dalam sistem SCR stasioner. Amonia anhidrat adalah bentuk murni amonia tanpa air.
Prinsip Kerja
Amonia anhidrat disimpan dalam tangki bertekanan. Ketika sistem SCR memerlukan amonia untuk reduksi NOx, amonia anhidrat diuapkan dan disuntikkan langsung ke aliran pembuangan di bagian hulu katalis SCR. Amonia kemudian bereaksi dengan NOx di knalpot dengan adanya katalis membentuk nitrogen dan air:
$4NH_3 + 4NO+O_2 \panah kanan 4N_2+6H_2O$
$8NH_3 + 6NO_2 \panah kanan 7N_2+12H_2O$
Keuntungan
- Reaktivitas Tinggi: Amonia anhidrat memiliki reaktivitas tinggi dengan NOx, yang dapat menghasilkan pengurangan NOx lebih efisien dibandingkan sistem berbasis urea.
- Tidak Ada Persyaratan Dekomposisi: Karena sudah dalam bentuk amonia, tidak diperlukan reaksi dekomposisi tambahan seperti pada urea. Hal ini menyederhanakan proses injeksi dan berpotensi mengurangi waktu respons sistem.
Kekurangan
- Masalah Keamanan: Amonia anhidrat adalah gas beracun dan mudah terbakar dalam kondisi tertentu. Hal ini memerlukan langkah-langkah keamanan yang ketat untuk penyimpanan, penanganan, dan transportasi. Peralatan dan pelatihan khusus diperlukan untuk memastikan pengoperasian sistem yang aman.
- Persyaratan Peraturan: Karena sifatnya yang berbahaya, penggunaan amonia anhidrat tunduk pada persyaratan peraturan yang lebih ketat dibandingkan dengan sistem berbasis urea.
3. Sistem Injeksi Amoniak Berair
Amonia berair adalah larutan amonia dalam air. Ini kurang terkonsentrasi dibandingkan amonia anhidrat dan juga digunakan dalam beberapa sistem SCR stasioner.
Prinsip Kerja
Mirip dengan amonia anhidrat, amonia berair disuntikkan ke aliran pembuangan. Air dalam larutan menguap dengan cepat dalam knalpot panas, dan amonia dilepaskan untuk bereaksi dengan NOx dengan adanya katalis SCR.
Keuntungan
- Risiko Keamanan Lebih Rendah dibandingkan Amoniak Anhidrat: Dibandingkan dengan amonia anhidrat, amonia cair memiliki tekanan uap yang lebih rendah dan kecil kemungkinannya untuk membentuk campuran yang mudah meledak. Hal ini mengurangi risiko keselamatan sampai batas tertentu.
- Penanganan Lebih Mudah: Lebih mudah untuk ditangani dan disimpan dibandingkan dengan amonia anhidrat, meskipun masih lebih berbahaya dibandingkan sistem berbasis urea.
Kekurangan
- Konsentrasi Amonia Lebih Rendah: Kehadiran air dalam larutan berarti konsentrasi amonia efektif lebih rendah dibandingkan amonia anhidrat. Hal ini mungkin memerlukan volume larutan yang lebih besar untuk diinjeksikan untuk mencapai tingkat pengurangan NOx yang sama.
- Korosi: Air dalam larutan amonia berair dapat menyebabkan korosi pada sistem injeksi dan komponen pembuangan seiring waktu, terutama jika sistem tidak dirancang atau dipelihara dengan benar.
4. Sistem Injeksi Amonium Karbamat
Amonium karbamat ($NH_4CO_2NH_2$) adalah senyawa padat yang dapat digunakan sebagai sumber amonia dalam sistem SCR stasioner.
Prinsip Kerja
Amonium karbamat terurai ketika dipanaskan menghasilkan amonia dan karbon dioksida:
$NH_4CO_2NH_2 \panah kanan 2NH_3+CO_2$
Amonia yang dilepaskan kemudian disuntikkan ke aliran gas buang untuk mereduksi NOx.
Keuntungan
- Keadaan Padat: Karena berbentuk padat, amonium karbamat lebih mudah disimpan dan diangkut dibandingkan dengan sumber amonia berbentuk gas atau cair. Ia juga mempunyai umur simpan yang relatif lama.
- Keamanan: Ini kurang berbahaya dibandingkan amonia anhidrat dan memiliki volatilitas yang lebih rendah dibandingkan dengan amonia berair.
Kekurangan
- Persyaratan Dekomposisi: Penguraian amonium karbamat memerlukan kisaran suhu tertentu, dan prosesnya perlu dikontrol dengan hati-hati untuk memastikan penguraian sempurna dan pelepasan amonia yang efisien.
- Ketersediaan Terbatas: Amonium karbamat tidak tersedia secara luas seperti urea atau amonia, sehingga mungkin menimbulkan tantangan dalam pengadaannya bagi sebagian pengguna.
Pertimbangan Memilih Sistem Injeksi Amonia
Saat memilih sistem injeksi amonia untuk sistem SCR stasioner, beberapa faktor perlu dipertimbangkan:
- Persyaratan Emisi: Tingkat pengurangan NOx yang disyaratkan oleh pihak berwenang akan mempengaruhi pilihan sistem injeksi amonia. Sistem efisiensi tinggi seperti injeksi amonia anhidrat mungkin diperlukan untuk standar emisi yang ketat.
- Keamanan: Keamanan sistem adalah yang paling penting. Jika pemasangan dilakukan di kawasan berpenduduk atau fasilitas dengan peraturan keselamatan yang ketat, sistem berbasis urea mungkin merupakan pilihan yang lebih sesuai.
- Biaya: Biaya sumber amonia, penyimpanan, dan peralatan penanganan, serta biaya pengoperasian, harus diperhitungkan. Sistem berbasis urea umumnya lebih hemat biaya dalam hal keamanan dan ketersediaan, tetapi mungkin memiliki biaya pengoperasian yang lebih tinggi karena kompleksitas sistem.
- Kompatibilitas Sistem: Sistem injeksi amonia harus kompatibel dengan katalis SCR yang ada dan desain sistem SCR stasioner secara keseluruhan. Beberapa sistem mungkin memerlukan katalis atau pola aliran gas buang tertentu untuk kinerja optimal.
Sebagai pemasok terkemukaSistem SCR Stasioner, kami memiliki pengalaman luas dalam menyediakan solusi injeksi amonia khusus untuk berbagai aplikasi stasioner. Tim ahli kami dapat membantu Anda memilih sistem injeksi amonia yang paling sesuai berdasarkan kebutuhan spesifik Anda. Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang produk kami atau ingin mendiskusikan kemungkinan pengadaan, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami juga menawarkanSistem SCR Kelautanuntuk aplikasi kelautan, yang mengikuti prinsip serupa tetapi dengan pertimbangan desain khusus untuk lingkungan laut.
Referensi
- Johnson, TV, & Sarangapani, S. (2007). Urea - SCR: teknik yang menjanjikan untuk mengurangi emisi NOx dari mesin diesel otomotif. Katalisis Hari Ini, 123(1 - 2), 172 - 186.
- Lietzke, ST, & Stoughton, RW (1964). Tekanan uap amonium karbamat dan campuran amonium karbamat dan urea. Jurnal Data Referensi Fisika dan Kimia, 3(3), 687 - 700.
- Koci, M., & Harold, MP (2009). Pemodelan sistem urea - SCR untuk after - treatment knalpot otomotif. Ilmu Teknik Kimia, 64(13), 2933 - 2946.
