makalah kraft pulp

24
TEKNOLOGI PULP DAN KERTAS SULFAT (KRAFT) PULPING DISUSUN OLEH : Nur Wahidun Kurniasih 1109065007 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK 1

Upload: kiki-sahat-panggabean

Post on 16-Dec-2015

89 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

proses pembuatan pulp

TRANSCRIPT

TEKNOLOGI PULP DAN KERTASSULFAT (KRAFT) PULPING

DISUSUN OLEH :Nur Wahidun Kurniasih1109065007

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MULAWARMANSAMARINDA2013BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKebutuhan kertas semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk. Pertumbuhan industri pulp dan kertas di Indonesia pun sungguh memperlihatkan angka yang menakjubkan. Data APKI (Asosiasi Pulp dan Kertas Indonesia) menunjukkan bahwa antara tahun 1987-1996 jumlah ekspor kertas Indonesia selalu lebih besar dari jumlah impornya, dengan tingkat pertumbuhan tahunan sebesar 26,11%. Namun, fenomena ini memberikan fakta bahwa tingkat penggunaan bahan baku, yang dalam hal ini adalah kayu, sangat besar. Hal ini mengakibatkan ketersediaan kayu yang semakin terbatas dan semakin parahnya degradasi yang terjadi di dalam hutan. Salah satu usaha dalam mengefisiensikan pemanfaatan kayu dalam penggunaannya sebagai bahan baku pulp dan kertas adalah menggantikan peranan kayu dengan bahan lain yang potensial.Proses dalam industri pulp dan kertas kebanyakan adalah menggunakan proses kimia, yaitu proses soda, sulfat (kraft), sulfit, dan organosolv. Metode kraft pertama kali digunakan secara komersil di Sweden pada tahun 1885. Kraft pulp diakui memiliki sifat-sifat kekuatan yang unggul dan merupakan jenis kertas baru. Pabrik-pabrik yang menggunakan proses kraft dimulai pada tahun 1930an dengan pengenalan tungku pemulihan oleh Tomlinson, dimana akhir penguapan dan pembakaran yang cepat dikombinasikan dengan pemulihan uap panas dan bahan kimia dalam proses tunggal. Akhirnya, perkembangan dan promosi klorin dioksida oleh Howard Rapson di akhir tahun 1940an dan awal tahun 1950an membuka jalan untuk mencapai tingkat kecerahan yang sama dengan pulp sulfit. Karena perkembangan proses kraft, maka makalah ini dibuat untuk lebih mengetahui bagaimana proses pembuatan pulp dan kertas dengan metode kraft tersebut.

BAB 2DASAR TEORI

Proses kraft adalah suatu proses pembuatan pulp dengan proses kimia. Proses ini menghasilkan pulp dengan kekuatan yang lebih tinggi di banding proses mekanis dan semikimia, namun rendemen yang dehasilkan lebih kecil karena komponen yang terdegradasi lebih banyak. Proses kraft awalnya dipatenkan tahun 1854. Pada tahun 1865 mencakup pengabuan cairan soda untuk melindungi banyaknya alkali yang digunakan dalam proses. Keberhasilan pabrik soda pertama kali adalah ketika beroperasi pada tahun 1966. Sedikitnya pabrik soda dalam memproduksi pulp masih beroperasi di seluruh dunia dengan menggunakan bahan baku hardwood dan non kayu yang berserat. C.F Dahl dihargai dengan perkembangan proses kraft (atau sulfate) dalam upaya mencari pengganti akan mahalnya sodium karbonat (abu soda) sebagai rangkaian dari daur kimia proses soda, dia melakukan percobaan dengan menambahkan sodium sulfate (saltcake) untuk tungku pemulihan. Setelah itu Dahl menemukan bahwa sulfida selama pemasakan larutan yang dipercepat dengan proses delignifikasi dan menghasilkan pulp yang lebih kuat; dia memperoleh hak paten untuk prosesnya tersebut pada tahun 1884.Larutan utama yang digunakan dalam proses kraft adalah natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfida (NaS). Natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama yang berfungsi untuk mempercepat kelarutan lignin, sedangkan natrium sulfida merupakan komponen aktif tumbuhan yang berfungsi untuk menggantikan bahan alkali yang hilang selama proses pemasakan sehingga konsentrasi larutan pemasak alkali tetap stabil. Suhu pemasakan yang digunakan umumnya berkisar antara 170-180C. Suhu di bawah 170C tidak memberikan keuntungan terhadap nilai rendemen dan kualitas pulp yang dihasilkan. Selain itu terhadsuhu 180C akan menyebabkan degradasi selulosa semakin meningkat.Reaksi kimia yang terjadi pada proses kraft diantaranya bentuk lignin yang sebenarnya pada chip kayu merupakan hasil pemecahan dari ion-ion hidroksil (OH) dan hidrosulfid (SH). Pada saat pemasakan kira-kira sebanyak 80% lignin, 50% hemiselulosa dan 10% selulosa dihancurkan. Terjadi reaksi kondensasi dengan karbohidrat. Sehingga berakibat lignin sulit untuk dipindahkan dari serat. Ion hidrosulfid mengurangi reaksi kondensasi dengan memblok kelompok yang tidak aktif. Pada metode pulp terdapat dua tenaga pendorong seperti konsentrasi alkali dan suhu.Parameter dalam proses kraft diantaranya:Faktor faktor yang mempengaruhi proses pemasakan pulp kraft yaitu :1. Chip SizeKetebalan chip sangat berpengaruh dalam proses pulping, ketika cairan pemasak akan menembus chip pada semua sisi. Jika chip tebal, cairan pemasak tidak akan menembus bagian dalam chip, sehingga bagian tersebut tidak terjadi proses pemasakan.2. Chip Bulk DensityMerupakan parameter yang penting pada saat pengisian digester. Hal ini menentukan jumlah pulp yang dapat masukd dan dinyatakan dalam kg/m3 . Chip bulk density dipengaruhi oleh wood density dan chip size.3. Chip MoistureMempunyai pengaruh pada yield yang diperoleh, kappa number, dan kualitas pulp. Jika moisture terlalu rendah maka akan sulit untuk menghasilkan chip. Dengan mengetahui moisture content chip dapat dihitung wood input yang masuk kedalam digester. Supaya terjaga konsentrasi liquor dan alkali secara konstan. Moisture content sebaiknya dijaga dalam level 40-50%.4. Bark (Kulit kayu) dan kontaminasi lainnyaBark merupakan komponen yang tidak diinginkan dalam produksi pulp karena bark berisi 20-30% selulosa dan 20-30% ekstrktif dan selebihnya lignin. Bark sendiri akan menaikkan konsumsi alkali dan menguragi kekuatan pulp. Kandugan ekstraktif yang tinggi menyebabkan masalah di evaporator dan pitch pada pulp machine.5. White Liqour PropertiesWhite liqour merupakan bahan kimia pemasak pada metode sulfat (kraft cycle) dalam bentuk aqueous solution dimana kandungannya terdiri dari NaOH, Na2S, (Na2SO4.Na2CO3). White liquor digunakan untuk mengurangi kandungan lignin dalam digester dan juga untuk ekstraksi selulosa. Digester yang digunakan adalah digester continue.6. Cooking Control VariableVariabel yang digunakan yaitu waktu dan temperatur. Reaksi delignifikasi bergantung pada temperatur. Kenaikan temperatur yang kecil menyebabkan pengaruh yang besarpada reaksi delignifikasi seperti kenaikan 10oC dari 160oC menjadi 170oC akan menyebabkan dua kali delignifikasi.7. Alkali ChargeEfektifitas normal alkali charge memiliki nilai antara 10-18% Na2O dalam drywood tergantung dari jenis kayu, kondisi pemasakan dan derajat deligniikasi yang dibutuhkan. Kelebihan alkalli dapat menyebabkan kenaikan angka delignifikasi dan mengurangi yield.8. Liquor to wood ratioRasio liqour : wood (normal rasio 3 : 1 atau 5 : 1) kelebihan black liquor yang berasal dari digester ke chip untuk menaikkan rasio liquorwood.

BAB 3PEMBAHASAN

3.1 Proses KraftPada proses Kraft mula kayu dipotong-potong dengan mesin pemotong hingga ukuran kurang lebih 5cm, potong-potongan ini kemudian diayak. Kayu yang halus dimasukkan kedalam tempat penampung yang kemudian akan digester (dimasak). Setelah potongan-potongan kayu tersebut di masukkan ke dalam digester, kemudian dimasukkan pula natrium sulfida dan NaOH, kemudian dipanaskan dengan uap dan di aduk dengan suatu alat pengaduk yang terdapat dalam digester tersebut. Digester ini dibuat dari logam steel dan tekanan uap 110lb/in2. Pulp yang telah jadi dikeluarkan dan dicuci dengan air dalam tanki pencuci sehingga liquornya akan terpisah. Liquor yang dihasilkan dimasukkan ke dalam tanki penampung untuk direcovery. Pulp yang sudah dicuci disaring lagi dengan saringan rotary drum filter, kemudian hasilnya diputihkan dengan kalsium hipoklorit sehingga hasilnya sudah agak putih. Selanjutnya diinetralkan dengan CaO atau NaOH, dicuci dan dikeringkan. Hasilnya terbentuklah pulp kering.

Gambar 3.1 Proses Kraft Pulp

3.2 Alat Digester (Cooking) yang digunakan pada Proses KraftDigester adalah alat pemasak chip/serpihan kayu yang berbentuk silinder yang disusun tegak, yang dirancang untuk tekanan dan temperatur tinggi dan terdapat 2 saringan yang dilas di dalam digester. Dimana tempat saringan terletak di bagian atas digester yang disebut relief strainerdan yang satunya terletak di bagian tengah digester yang disebut middle strainer. Fungsi dari strainer adalah untuk menjaga agar serat kayu yang sedang dimasak tidak keluar dari digester pada waktu mensirkulasikan cairan masak dan pada waktu membuang gas yang ada di digester.Digester terdiri dari :a. Conveyoralat pengangkut serpihan kayu dari chip pile ke digester bagian atasb. Liquor heaterMerupakan alat penukar panas yang berbentuk tegak yang diletakkan berdampingan dengan digester. Cara kerjanya adalah cairan pemasak mengalir melewati pipa sedangkan steam masuk di luar pipa sehingga menjadi panas secara tidak langsung.c. Pompa sirkulasi Alat yang digunakan untuk mensirkulasikan cairan pemasak dari dalam bagian tengah digester ke bagian atas dan bawah.d. Blow tankAlat ini adalah tangki untuk menampung bubur kayu yang sudah siap dimasak dari digester dan dilengkapi alat pengaduk. Agitator mencampur pulp dari digester dengan black liquorsehingga bubur pulp dapat dipompa. Panas yang dihasilkan dari gas oleh blow tank diproses kembali oleh blow heat accumulatorsebesar alat penukar panas yang besar.e. Accumulator tank Alat ini adalah tangki untuk menampung panas yang dihasilkan dari blow tank yang dihasilkan oleh blowing. Panas tersebut diproses kembali dengan memanaskan air yang hangat yang akhirnya air tersebut digunakan pada bagian washing dan bleaching.f. Relief CondenserAlat untuk mengembunkan panas dari digester bagian atas pada waktu proses pemasakan.g. Air evacuation scrubber Alat untuk menyerap sisa panas dari digester sesudah digester blowing.h. Heating up white liquor and black liquor system Alat untuk memanaskan cairan pemasak sebelum memasak.Terdapat dua tipe digester yang yaitu: Batch digester

Gambar 3.2 Batch Dgester Digester batch adalah sebuah digester besar, biasanya 70-350 m3(2.500 sampai12.500 ft3), yang diisi dengan chip dan cairan pemasak. Biasanya pabrik memiliki enam sampai delapan digester sehingga sementara beberapa memasak, yang lain dapat mengisi, masuk ke dalam blow tank, dan lain-lain. Pemanasan dengan uap dapat secara langsung, di mana uap ditambahkan langsung ke digester yang mengencerkan cairan memasak, atau secara tidak langsung, di mana uap melewati bagian dalam tabung di dalam digester yang memungkinkan penggunaan kembali uap dan memberikan pemanasan lebih seragam. Urutan proses pemasakan adalah sebagai berikut: 1. Pertama, digester dibuka dan diisi dengan chip, cairan pemasak putih (white liquor), dan cairan pemasak hitam (black liquor)2. Setelah sirkulasi awal dari penambahan cairan pemasak, chip ditambahkan sebagai isi tetap.3. Digester tersebut kemudian ditutup dan pemanasan dengan uap dimulai. Suhu akan naik selama sekitar 90 menit sampai suhu pemasakan dicapai.4. Suhu pemasakan dipertahankan selama sekitar 20-45 menit untuk proses kraft. Selama waktu pemanasan, udara dan gas lain yang tidak dapat dikondensasikan dari digester tersebut dibuang.5. Ketika pemasakan selesai, isi dari digester dibuang untuk dipindahkan ke blow tank.

Continous Digester

Gambar 3.3 Continous Digester

Digester kontinu adalah digester berbentuk tabung di mana chip dipindahkan melalui suatu aliran yang mengandung tahap presteaming, impregnasi cairan pemasak, pemanasan, pemasakan dan pencucian. Chip masuk dan keluar digester secara terus menerus. Digester kontinu cenderung lebih efisien dalam hal ruang, lebih mudah untuk mengontrol dan memberikan hasil yang lebih baik, serta mengurangi penggunaan bahan kimia, hemat tenaga, dan lebih efisien dari digester batch dalam hal energi. Karena digester kontinu selalu dalam kondisi bertekanan, pengumpan khusus harus digunakan untuk memungkinkan chip pada tekanan atmosfer untuk memasuki digester bertekanan tanpa membiarkan isi digester akan hilang. Katup rotary bekerja seperti pintu putar. Sebuah pocket diisi dengan serpihan kayu atau sumber serat lainnya pada tekanan atmosfer. Ketika katup diputar maka akan tersegel dari atmosfer dan kemudian membuka ke digester dimana isinya disimpan. Dalam prosesnya, chip diangkut oleh feed sekrup. Chip melewati pengumpanan bertekanan tinggi dimana cairan pemasak akan membawanya ke digester. Sebagian besar cairan dikembalikan ke pengumpan bertekanan tinggi. Impregnasi terjadi selama sekitar 45 menit pada suhu 130C sehingga pemasakan akan jauh lebih seragam.

3.3 Proses Chemical Recovery Proses ini memiliki tiga fungsi utama 1. Meminimalisir dampak lingkungan limbah liqour dari proses pembuatan pulp2. Daur ulang bahan kimia pembuatan pulp yaitu NaOH dan Na2S3. Co-generating

Gambar 3.4 Proses Recovery Kraft

Evaporation (Penguapan)Black liqour yang keluar dari proses pembuatan pulp adalah padatan sekitar 10-15%. Agar efisiensi pembakaran yang keluar dari recovery boiler maksimal maka

Gambar 3.5 Highdry solids evaporators

black liqour tadi harus ditingkatkan menjadi 60-80%. Hal ini dilakukan didalam evaporator (multiple evaporator). Evaporator berfungsi untuk menghilangkan atau menguapkan air yang ada secara seri dengan tekanan berbeda disetiap evaporator. Uap dari satu operator akan menjadi pasokan steam bagi evaporator selanjutnya.

Recovery BoilerRecovery boiler adalah hal yang paling utama dalam proses recovery chemical pada proses kraft. Fungsi utamanya yaitu :1. Menguapkan sisa kelembaban dari padatan liqour2. Pembakaran bahan organik3. Menyediakan panas untuk pembangkit uap4. Pengurangan senyawa sulfur dioksidasi menjadi sulfida5. Pemulihan bahan kimia anorganik dalam bentuk cair6. Pengkondisian produk pembakaran untuk meminimalisir produk yang terbawa bahan kimia.

Gambar 3.6 state of the art recovery boiler

Cairan heavy black liqour dari evaporator kemudian dimasukkan kedalam tungku. Di dalam recovery unit, black liquor akan terpapar oleh gas panas sehingga mengalami beberapa kejadian. Kejadian itu antara lain, pengeringan (drying), pirolisis (pyrolysis), dan char conversion.

Gambar 3.7 Proses yang terjadi pada black liqour didalam reovery boiler

Pemanasan menyebabkan mencairnya garam natrium yang baru dibentuk yang tersaring ke dasar tungku. Bahan cair kemudian mengalir ke dalam tangki pelarutan membentuk cairan hijau (green liqour).

Recausticizing PlantTujuan dari recaustcizing plant adalah untuk mengkonversi natrium karbonat (Na2CO3 ) menjadi natrium hidroksida ( NaOH ) dan menghapus sebagian besar kotoran yang berasal dari tungku dan lime kiln. Cairan hijau disaring untuk menghilangkan Insolubles (ampas) dan bereaksi dengan kapur (CaO) untuk membentuk cairan putih. Cairan putih kemudian disaring untuk menghilangkan lumpur endapan kapur (CaCO3). Pada titik ini cairan putih dapat dimasukkan ke digester untuk chip delignifikasi. Lumpur kapur dibakar kembali untuk membentuk CaO dalam lime kiln, dan bahan dapat digunakan kembali dalam mengkonversi NaCO3 ke NaOH .

Gambar 3.8 Lime Kiln with Lime Mud Dryer

BAB 4KESIMPULAN

1. Proses kraft adalah suatu proses pembuatan pulp dengan proses kimia. Proses ini menghasilkan pulp dengan kekuatan yang lebih tinggi di banding proses mekanis dan semikimia, namun rendemen yang dehasilkan lebih kecil karena komponen yang terdegradasi lebih banyak.2. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses kraft antara lain: Chip Size Chip Bulk Density Chip Moisture Bark (Kulit kayu) dan kontaminasi lainnya White Liqour Properties Cooking Control Variable Alkali Charge Liquor to wood ratio3. Digester adalah alat pemasak chip/serpihan kayu yang berbentuk silinder yang disusun tegak, yang dirancang untuk tekanan dan temperatur tinggi dan terdapat 2 saringan yang dilas di dalam digester. Dimana tempat saringan terletak di bagian atas digester yang disebut relief strainerdan yang satunya terletak di bagian tengah digester yang disebut middle strainer.4. Digester terdiri dari conveyor; Liquor heater; Pompa sirkulasi; Blow tank; Accumulator tank; Relief Condenser; Air evacuation scrubber ; Heating up white liquor and black liquor system. Dan mempunyai dua tipe yaitu batch digester dan continous digester.5. Pada proses chemical recovery terdiri dari Evaporation (Penguapan); Recovery Boiler; Recausticizing Plant.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim, A. Pengertian Proses Kraft. http://kintanprameswari.blogspot.com /2011/08/pulp-dan-kertas.html. Diakses tanggal 08 Desember 2013 pukul 09.54 WITA di Samarinda.

2. Anonim, C. Proses Kraft Pulping. http://rizkizuriadi.blogspot.com/2011/07/ makalah-pulp-and-paper.html. Diakses tanggal 08 Desember 2013 pukul 09.54 WITA di Samarinda.

3. Anonim, C. Proses Recovery Kraft. http://www.tappi.org/content/events/ 08kros/manuscripts/1-1.pdf. Diakses tanggal 08 Desember 2013 pukul 09.54 WITA di Samarinda.

4. Anonim, D. Chemical Recovery Kraft. http://dwb4.unl.edu/Chem/CHEM 869E/CHEM869ELinks/www.chem.vt.edu/chemdept/helm/3434WOOD/notes2/recovery.html. Diakses tanggal 08 Desember 2013 pukul 11.10 WITA di Samarinda.

5. Biermann, C. J. 1996. Handbook of Pulping and Papermaking Second Edition. USA: Elsevier Science & Technology Books.

1