Tugas Proses Industri Kimia II INDUSTRI PULP DAN KERTAS

Kelompok IV :1. 2. 3. 4. 5. (03081003004) (03081003028) (03081003071) (03081003024) (03081003060)

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 2011

KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan hidayah-Nya maka penulis dapat menyelesaikan makalah Proses Industri Kimia yang berjudul Industri Pembuatan Pulp dan Kertas, serta tak lupa junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan kerabatnya hingga akhir zaman. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas dan memperdalam ilmu pengetahuan pada mata kuliah Proses Industri Kimia. Sepenuhnya penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna sehingga tanpa bantuan dan bimbingan serta dorongan semangat dari berbagai pihak niscaya penulis tidak akan mendapatkan kemudahan dalam menyelesaikan makalah ini. Sebagaimana halnya penulis karya ilmiah lainnya, tentu harus berpijak pada ketentanketentuan yang bersifat ilmiah, namun dengan segala keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang ada, penulis menyadari adanaya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penyusunan makalah ini. Untuk itu penulis dengan penuh kesadaran hati menerima kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan makalah. Dan semoga makalah ini akan berguna serta bermanfaat bagi kita semua.

Palembang, 9 Maret 2012

BAB I LATAR BELAKANG

INDUSTRI PULP DAN KERTAS Selulosa merupakan komponen utama dari tanaman dan tidak dapat tergantikan. Industri pulp dan kertas menggunakan berbagai macam peralatan untuk mengubah menjadi produk kertas. Pada tahun 1981, total produksi pulp dan kertas mencapai 300 kg dan menggunakan tenaga kerja mencapai 650.000 dan 10.000 ilmuwan dan teknis, sehingga pada saat itu industri manufactur ini tergolong sulit dan tidah mudah dikontrol. Penggunaan operasi control digital meningkatkan efisiensi industry dan memperbaiki operasi. Tanpa peningkatan control yang baik, pembuatan kertas modern akan sulit direalisasikan. Pembuatan kertas dengan menggunakan banyak bahan kimia dapat dilihat pada tabel 33.1. Pembuatan kertas dan pulp tidak hanya menggunakan banyak bahan kimia tetapi juga energi yang besar. Indonesia berpotensi untuk mengembangkan industri pulp dan kertas, karena: 1. Indonesia masih memiliki potensi lahan atau hutan yang cukup luas untuk pengembangan HTI sebagai sumber bahan baku yang berkelanjutan. Akan tetapi dalam pengembangannya harus sesuai dengan kaidah-kaidah yang telah diatur oleh peratutan Menteri Kehutanan, sehingga dalam pengembangannya tidak akan merusak lingkungan, dan perusahan melakukan penenanaman kembali di setiap tanaman yang telah ditebang untuk kontuinitas suplai bahan baku bagi industri. 2. Di Indonesia juga terdapat sumber-sumber bahan baku alternatif dari limbah pertanian atau perkebunan. 3. Indonesia telah mempunyai pengalaman di bidang industri pulp dan kertas sejak tahun 1923. 4. Tersedia sumber daya manusia (SDM) yang mampu mengoperasikan industri pulp dan kertas, karena di Indonesia sudah ada Akademi Teknologi pulp dan Kertas (ATPK), serta sekolah-sekolah teknik lainnya yang mampu menyuplai kebutuhan SDM. 5. Tersedia Balai Besar Pulp dan kertas.

SEJARAH Kertas pertama kali digunakan antara tahun 2000-2500 SM oleh bangsa Mesir dipinggiran sungai Nil. Bangsa China memiliki produksi kertas yang lebih baik dengan bahan bakunya berasal dari bambudan cotton pada tahun 105 SM. Diikuti oleh bangsa Eropa yang memulai pembuatan kertas pada skala manufactur pada abad ke-14. Pabrik kertas pertama kali didirikan pada abad ke-17 di Inggris dan dikembangkan di Amerika Serikat pada tahun 1690. Pada saat itu, seluruh Eropa menggunakan kertas berbahan cotton dan Linen Rags. Pada tahun 1799, Robert, berkebangsaan Prancis menemukan proses pembuatan lembaran kertas dengan menggunakan wire screen. Kemudian di tahun 1809, 1830, dan 1826 berhasil ditemukan peralatan yang lebih modern dalam pembuatan kertas. Permintaan kertas yang meningkat diiringi dengan harga yang rendah, pada tahun 1857 ilmuwan Amerika, Tilghman, menemukan dan mematenkan sufite process dimana hasil produk kertas yang dihasilkan lebih baik. Setelah itu sulfate process menjadi primadona dalam industry pulp dan kertas. Penggunaan Rayon, cellulose ester dan ether, nitrat cellulose membuat produksi pulp kian berkualitas.

PENGGUNAAN DAN EKONOMIPada tahun 1980 produksi kertas dan paper board di Amerika mencapai 59,7x106 ton dan konsumsi kertas mencapai 10,1x106 ton dan 61000 ton woodpulp diproduksi. Hingga saat ini penggunaan kertas di Amerika mencapai dari produksi dunia.

PEMBUATAN PULPRaw material cotton dan linen rags adalah sumber utama pembuat kertas saat ini sekitar 20% pulp yang digunakan di Amerika adalah hasil daur ulang. Begitu juga dengan Eropa dan Jepang, Baik kayu lunak dan kertas banyak digunakan sebagai bahan pulp, tetapi jenis lunak lebih baik karena kurang serat dan sulit untuk diputihkan sehingga kulit kayu harus dipisahkan.

Proses Pembuburan / Pulping Semua proses pulping menuju hal yang sama yaitu menghasilkan Fibrious cellulose dari lignin dengan mempertahankan hemicellulosa dan cellolosa. Serat fiber banyak mengandung warna alami sehingga dilakukan proses pemutihan sebelum dibuat menjadi kertas. Pada proses ini, kertas yang baik adalah kertas yang dihasilkan warna yang baik tanpa mengalami degradasi pada product kertas.

Kraft Pulping Kraft dan sulfate, pulping dalam proses alkali yang merupakan proses pulp yang popular saat ini. Pada proses soda absolute dimana terjadi proses pemisahan dengan NaOH dan Na2CO3. Proses soda menghasilkan konversi yang kecil dan hanya bekerja optimal pada kayu yang keras dan serat pendek. Ketika pemasakan terjadi kontak Na2S, NaOH, dan Na2CO3 dari bagian preparasi dan pemasakan liquor. Potongan kayu dapat dimasak dengan prses kraft dan serat diputihkan. Hal yang sangat penting adalah bahan kimia yang digunakan dapat direcycle dan digunakan kembali. Pada proses pemasakan dihasilkan polutan udara yang tinggi dan susah dikontrol. Banyak proses kraft menggunakan kayu berjenis conifetous dan proses ini menghasilkan minyak dan resin kayu. Banyak proses yang telah digunakan dalam 10 tahun terakhir, menggunakan digester. Batch unit merupakan unit yang mudah dikontrol tetapi unit continuos menggunakan banyak investasi yang kecil dan penginstalan pengontrol polusi mudah dan kecil. Dimana towernya berukuran kecil. Gambar 33.1 menunjukkan secara lengkap proses kraft dengan bagian penting system recovery block liquor. Tabel 33.3 menunjukkan kondisi pemasakan yang digunakan pada prosedur pulping. Steam/uapnya selalu direcovery dari blow tank dan batch unit menunjukkan secara umum proses yang sekali. Pada proses pemasakan terjadi reaksi hidrolis dan penggumpalan lignin dan pelepasan serabut selulosa. Ketika menggunakan digester continuos, peralatan yang digunakan pada pulp sulfate chips yang masuk pada continuo digester dengan tekanan 100 kPa. Tekanan pada area pemasakan dengan tekanan 900 kPa dan temperature yang sesuai. Waktu pemasakan kira-kira 1,5 jam dengan suhu 170o C.nAliran countercurrent pada pencucian kimia dengan chip.

Gambar 33.1. Flowchart untuk proses pulp kraft atau sulfate dengan recovery dan reuse black-liquor Thickened pulp yang bleached berikutnya, teknik ini dalam keadaan klor dan hipoklorit. Bahan asli yang digunakan untuk mengoksidasi dan menghancurkan pewarna tannin dari kayu. Meninggalkan residu klorida dalam air pencuci dapat membahayakan selulosa dari klorida dioksida kurang merusak daripada Cl2 atau hipoklorit dan umumnya digunakan dalam setiap tahap proses pemutihan. Pemutihan sering dilakukan dalam larutan diizinkan oleh konsentrasi pulp dengan menyiram dan dapat menggunakan banyak air. Pemutihan dengan mengurangi agen biasanya menggunakan Na2S2O4, borohydridnatrium atau bisulfit. Pemutih oksidatif adalah ozon, Na2O2, H2O2, ClO2 dan klorin. Setelah pemutihan , pulp dicuci dan dipisahkan lagi untuk membuat lembaran kasar yang cukup kering, berbentuk bundle yang selanjutnya dipakai untuk membuat

kertas. Kraft pulp terbuat dari kayu jenis konifert yang memiliki serat terpanjang dari semua pulp.

Pemutihan Black Liqour Merupakan faktor penting pada proses kraft. Black liquor dihapus dari pulp di bagian pencuci pulp, atau diffuser, berisi 95% - 98% dari total bahan kimia digester. Senyawa sulfur organik yang ada berkombinasi dengan natrium sulfida, natrium karbonat terbentuk, seperti juga sejumlah kecil natrium sulfat, garam, silika, oksida besi, alumina, dan kalium. Biasanya sekitar 20% dari total padatan. Black liquor terkonsentrasi ini, dibakar dan dikapur seperti yang ditunjukkan pada gambar. 33.1. Pada tungku peleburan, setiap senyawa organik tersisa dipecah, karbon terbakar habis. Pada saat yang sama, reaksi Na2SO4 + 2C ------- Na2S + 2CO2 berlangsung. Karbon (zat pereduksi) berasal dari organik kayu. Thomlinson Kraft merekoveri pemanas untuk membakar black liquor terkonsentrasi. Black liquor terkonsentrasi sekitar 35% padatan pada evaporator efek ganda, kemudian disemprotkan secara langsung ke tungku pembakaran Thomlinson, ada yang terbakar, kemudian pengurangan sulfat untuk sulfide pun terjadi, uap terbentuk, dan campuran garam cair serta berbau pun diproduksi. Hal ini berbahaya karena ada bau dari zat cair tersebut dapat menyebabkan ledakan jika terjadi kontak dengan sedikit air. Hydropyrolysis kering padatan pada black liquor untuk menghasilkan gas yang mudah terbakar telah disarankan, dan fluidized-bed pembakaran dari 35% larutan untuk menghasilkan pelet kimia tidak berbau telah dicoba. Semua alternatif sistem yang ada sekarang memiliki beberapa kesulitan, tapi sepertinya energi pemulihan sistem yang lebih efisien dari yang sekarang akan segera direformasi. Bahan kimia larut segera memberikan black liquor hijau yang khas. Kotoran larut yang diizinkan untuk menetap, dan karbonat apapun kemudian dicausticize dengan menambahkan kapur mati dibuat dari kalsium karbonat. reaksi: Na2CO3 + Ca(OH)2 ------ 2NaOH + CaCO3 H= - 88,79 kJ

Soda Pulping Pulping soda disebabkan oleh prosedur yang sama dengan yang digunakan untuk pulp sulfat. kecuali bahwa agen pelarutan adalah NaOH/Na2CO3 dan make-up kimia adalah Na2CO3 bukan Na2SO4. Pentingnya terlalu kecil untuk menjamin rincian tambahan di sini.

Sulfit Pulping Jumlah pulp yang dibuat oleh proses ini terus berkurang meskipun kualitasnya tinggi, karena masalah yang menyebabkan pencemaran air. Meskipun cemara adalah kayu yang paling sering digunakan, jumlah yang cukup banyak berupa hemlock dan balsem juga digunakan. Kayu yang menyalak, dibersihkan, dan dikelupas seperti yang dijelaskan untuk pulp sulfat, chip yang dihasilkan menjadi sekitar 1,5 cm. Kemudian diletakkan ke keranjang penyimpanan di atas digester agar menjadi matang. Proses sulfit biasanya terdiri dari pencernaan kayu dalam larutan air yang mengandung kalsium bisulfit dan kelebihan belerang dioksida. Proses sulfit melibatkan dua jenis reaksi utama bersamaan: 1) sulfonasi dan pelarutan lignin dengan bisulfit 2) pemecahan hidrolitik dari kompleks selulosa-lignin. yang hemiselulosa juga dihidrolisis senyawa sederhana.

Gambar 33.2. Flowchart pulping magnefite dan recovery magnesium oxide. Pertama-tama sulfur dipanaskan hingga meleleh dalam tank pemanas dengan metode burner agar terjadi reaksi oksidan. Sulfur yang menguap akan masuk kedalam combustion chamber dimana sulfur akan dioksidasi sulfur trioksida. Liquor terdiri dari beberapa sulfur dioksida dimana sulfur ditingkatkan akhir dari liquor dimasukkan ke digester untuk menghilangkan 4,5% kadar kalsium, magnesium, dan ammonium bisulfate. Digester dipanaskan dengan steam. Kondisi pada saat digester tergantung dari komposisi berapa banyak acid dan kualitas pulp yang dihasilkan. Tekanan pada saat digester berkisar antara 1100 kPa, tergantung dari konstruksi alat yang didesain. Waktu lamanya pemasakan liquor berkisar antara 6-12 jam dan temperature berkisar antara 170- 70o C. Hasil dari pemasakan pulp digester dikeluarkan dari bawah tannin dan langsung dicuci dengan air bersih. Kemudian liquor dimasukkan ke evaporator dan dibakar boiler steam sehingga menghasilkan pulp.

Pulp yang dihasilkan dipompakan dari bawah tank ke screens yang disusun secara seri. Hasil dari ayakan dikirim ke centrifuge untuk menghilangkan zat-zat pengotor. Untuk mendapatkan pure pulp, pulp ditingkatkan konsentrasinya didalam thickener. Dimana ukuran cylindrical frame 80-mesh hasilnya akan berupa lapisan, air diatas dan slurry pulp dibawah. Pulp dimasukkan kedalam bleacher untuk menambahkan chloride dioksida setelah itu dimasukkan milk oflirine untuk menetralizir massa. Hasilnya dicuci kemudian di thickener dan dikeringkan kedalam stoch chist. Pulp dichest dihilangkan kadar airnya sebesar 35 % dan dibentuk menjadi kepingan fiber kemudian dikeringkan kembali dlam steam heated, sehingga kadar air dihilangkan sebesar 80-90%.

Waste Sulfite Liquor Calcium sulfit liquor bisa direcovery dan dibuang kandungan Ca dan S nya. Magnesium dan ammonium dari liquor dapat direcovery secara sederhana tapi amoniumnya tidak bisa direcovery. Umumnya digunakan kalsium untuk waste liquor ini.

Semichemical atau NSCC Pulping NSCC pulping adalah salah satu proses pulping yang menggunakan sedulet kimia dibandingkan dengan yang menggunakan full reaksi kimia. Pada proses ini hasil akhir yang didapat lebih tinggi sehingga pulp yang dihasilkan lebih banyak. Tetapi pulp yang dihasilkan tidak terlalu putih dan kualitasnya buruk. Tapi inilah salah satu cara untuk meningkatkan pencegahan logging.

New Pulping Processes Solvent untuk proses pulping ini ada beberapa jenis seperti etanol, fenil dan solvent lain yang tidak mengndung sulfur. Proses holopulping dikembangkan oleh Institute of paper chemistry menggunakan clorine dioksida sebagai agent pulping straight oksigen dan asam nitrat pulping juga disarankan pada proses new pulping ini.

Secondary Fiber Pulping Saat ini lebih dari 20% kertas di Amerika serikat didapatkan dari proses daur ulang kertas menjadi pulp. Biasanya digunakan proses batch. Kumpulan material di repulp didalam air dibersihkan dari kotoran dan dicuci dengan menggunakan alkali (NaOH, Na2CO3, Na2O(SiO2)2), kemudian dimasak dengan alkali ringan, lalu dibleaching, discreening, kemudian ditangani seperti pada kebanyakan pulp. Secondary fiber 5 kali lebih baik dari buangan kertas. 6 kualitas terbesar dari fiber ini yaitu : chipboard folding boxboard, combination manila board, container board, dan setup board.

Rag Pulping Material tua digunakan untuk membuat kertas adalah kapas dalam bentuk rag atau cotton linters. Old rag cocok untuk membuat pulp. Campuran fiber yang mengandung sintetik tidak diinginkan disini, tetapi rayon sangat cocok.

Dissolving Pulp Dimana pulp digunakan untuk membuat derivate selulosa. Pada dasarnya murni selulosa. Cotton linters hampir terdiri dari selulosa murni tetapi pensuplyannya tidak cukup untuk ditemukan atau ditentukan. Dissolving pulp dibuat dengan post treatment dari pulp kualitas sulfite tinggi dengan NaOH atau dari prehydrolized sulfate pulp.

PEMBUATAN KERTASProses basah beberapa pulp walaupun sering dibuat dalam lembaran-lembaran kasar. Tetapi komposisi ini sangat diinginkan dalam proses akhir pembuatan kertas. Seperti permukaan, opacitiy, kekuatan dan rasa. Persediaan pulp dibuat untuk pembentukan kertas dengan 2 proses yaitu beating dan rifing.

Gambar 33.4. Conical refiner atau mesin Jordan Sizing (lem) ditambahkan pada kertas untuk mengurangi hambatan atau penetrasi menjadi liquids atau cairan. Lem ini juga bias ditambahkan pada furnish (campuran pulp cair yang siap dimasukkan ke mesin kertas) atau diletakkan pada permukaan kertas yang sudah selesai. Persediaan lem ditambahkan di beater kemudian diendapkan dengan pembuat kertas, yakni : alum, Al2SO4 . 18 H2O. Lem ini berbentuk seperti agar-agar atau serat yang tidak ada air (hidrasi) untuk menghasilkan permukaan yang mengeras. Umumnya tub ukuran lem dibuat dari pati dan material plastic. Biasanya digunakan pada akhir pengeringan dan mesin kertas itu sendiri. Bagian yang dipisahkan ditekan sebelum digunakan. Kertas konvensional memiliki kekuatan basah kurang dari 10% dari kekuatan kering. Dua tipe dari proses basah konvensional pada mesin kertas digunakan pada mesin fourdrinier dan mesin silinder.

Gambar 33.5. Emerson claflin refiner

Keterangan gambar A : mesin pengaturan pulp B : bantalan assemblies C : keluaran (outlet) D : box penyimpanan E : masukan (inlet) F : cleanout G : minyak pelumas H : kopel

Mesin Fourdrinier Berdasarkan gambar 33.6 menunjukkan bagian terpenting dari mesin fourdrinier. Sebelum pengoperasian, cairan dalam tangki mengandung % serat sehingga dilewatkan pada saringan sementara bagian air juga dilewatkan. Ayakan kemudian diletakkan sepanjang jalur dan digerakkan untuk menghasilkan serat fiber yang lebih baik dan kuat.

Gambar 33.6. Mesin Fourdrinier

Lem dimasukkan pada lembaran dititik ini sehingga dapat melewati roll pengeringan sebelum memasuki calendar stack. Proses fourdrinier merupakan proses yang kompleks. Salah satu yang menjadi masalah adalah membuat kecepatan yang pas dari roll yang bervariasi saat kertas dikeringkan. Kecepatan operasi mesin bervariasi dari 60-1800 m/s. control dari temperature, kecepatan dan konsistensi mesin sangat kompleks dan selalu diperhatikan oleh computer pengontrol.

Mesin silinder dipergunakan untuk manufactur kertas khusus, cardboard, dan kertas yang tidak sama. Mesin ini memiliki silinder mesin 4-7 paralel rat, masuk di dilute kertas. Beberapa layer yang mirip atau tidak mirip dijadikan satu lembar. Kertas dideposite pada turning screen didalam air pada silinder yang dibuang Prose terbaru dikombinasikan antara pressing dan pengeringan dari fourdrinier, menggunakan pulp dari kayu yank keras dan pengeringan dibawah tekanan telah dikembangkan. Proses ini dikembangkan di US forest products laboratory di Madison dan komersialisasinya sedang dalam pengembangan.

Proses Kering Proses ini jarang dipergunakan karena harganya yang mahal dan kompleksivitas dari alat pengeringnya. Terdapat beberapa masalah yang cukup sulit ketika sebuah pilot plant untuk membuat kertas dibangun dengan menggunakan proses kering.

Pelapis Kertas (Coated Paper) Beberapa kertas khusus sering dilapisi dengan wax atau plastic untuk meningkatkan kemampuan cetaknya (printability) dan resistansinya terhadap fluida. Tipe peralatan dan proses yang dibutuhkan untuk bahan pelapis telah didiskusikan dalam Technical Association of the Pulp and Paper Industry Monographs.

Kertas Khusus (Speciality Papers) Terdapat ratusan kegunaan kertas dan ratusan pula tipe proses produksinya. Semua tergantung dimana mereka digunakan. Beberapa industry kertas khusus memproduksi cigarette, filter, glasin, piring kertas, cuo, plastic, dan aluminium coil untuk mempertahankan rasa dan teksture serta ketahanan terhadap kontaminasi ataupun kelembapan dan clupak. Beberapa pembuat kertas bekerja dengan alat tekstil untuk mengembangkan proses lebih lanjut dalam pembuatan kertas.

Syarat bahan baku yang dapat dijadikan pulp dan kertas adalah bahan baku yang mempunyai serat yang panjang, luas dengan kadar hemiselulosa tinggi Sifat : Sifat penting pada selulosa yang penting untuk pembuatan kertas : 1. gugus aktif alkohol (dapat mengalami 2. derajat polimerisasi (serat menjadi oksidasi) panjang) dan tahan terhadap

Makin panjang serat, kertas makin kuat degradasi (panas, kimia dn biologi)

DP : http://www.google.co.id/imgres?q=blok+diagram+pembuatan+pulp+dan+kertas&um=1 &hl=id&sa=N&biw=1024&bih=410&tbm=isch&tbnid=zeSZAiYgfMQPAM:&imgrefu rl=http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/produksi_furfural_dan_turunannya_alternati f_peningkatan_nilai_tambah_ampas_tebu_indonesia/&docid=0obtb8UI3FonuM&imgur l=http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/diagramalirbig.gif&w=750&h=460&ei=d-BMT_SYEYrSrQfbp_2hDw&zoom=1

http://kuliah.wikidot.com/pulp-kertas