Chlorine dioxide (ClO₂) dalam Pemutihan Pulp

 Pemutihan Pulp merupakan tahap yang sangat penting dalam industri Pulp dan kertas untuk menghilangkan lignin yang tersisa setelah pemasakan dan memberikan kecerahan pada Pulp. Lignin adalah komponen kayu yang berwarna gelap dan tidak diinginkan dalam produksi kertas berkualitas tinggi. Proses pemutihan ini bertujuan melarutkan dan membuang komponen-komponen yang berwarna dalam Pulp terutama lignin. Untuk menghasilkan kualitas Pulp putih yang bagus memerlukan bahan kimia pemutih dan tahapan proses pemutihan sehingga didapatkan derajat putih yang tinggi. Namun, penggunaan bahan kimia pemutih yang berlebihan dapat menyebabkan kualitas Pulp yang rendah dan memceramari lingkungan.

            Untuk menangani hal tersebut diperlukan suatu modifikasi teknologi pemutihan yang dapat menghasilkan Pulp berkualitas tinggi sekaligus meminimalkan dampak lingkungan. Modifikasi proses pemutihan dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi penggunaan klor, misalnya dengan menerapkan konsep ECF (Elementally Chlorine Free). ECF merupakan teknologi proses pemutihan Pulp, dimana tidak digunakan lagi klor bebas (Cl₂) tetapi masih digunakan klor dalam bentuk senyawa (ClO₂) sebagai bahan kimia pemutih utamanya.

            Chlorine dioxide (ClO₂) merupakan senyawa kimia yang terdiri dari satu atom klorin dan dua atom oksigen. Senyawa ini dikenal sebagai agen pengoksidasi yang kuat, dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi industri, terutama dalam industri pemutihan Pulp dan kertas. Chlorine dioxide (ClO₂) telah menjadi bahan kimia yang penting dalam proses pemutihan Pulp karena penggunaan klor (Cl₂) sebagai bahan pemutih Pulp mulai banyak ditinggaikan karena buangan klor sangat mencemarkan lingkungan.

            Substitusi ClO₂ pada tahap klorinasi pemutihan sistem ECF merupakan teknologi yang efektif untuk memperbaiki hasil dari proses pemutihan. Perbaikan yang dilakukan yaitu dengan efisiensi delignifikasi, dimana ClO₂ hanya bereaksi dengan lignin sehingga mengurangi kerusakan yang tejadi pada karbohidrat dan terhindarnya degradasi selulosa. Selain itu ClO₂  dipakai untuk mencapai derajat putih yang tinggi tanpa penurunan kekuatan Pulp dan dapat menekan kadar polutan dioxin dan furan seminimum mungkin.

            Chlorine dioxide (ClO₂) sudah lama diketahui sebagai bahan untuk mendelegnifikasi dan pemutihan Pulp. Tahap klordioksida ini menggantikan tahap klorin pada tahap pertama dari pemutihan bertingkat dan juga digunakan pada tahap akhir. Beberapa keuntungan pemakaian klordioksida dalam pemutihan yaitu penghilangan lignin yang efektif, pengurangan emisi limbah berbahaya, menaikkan sifat kekuatan Pulp, minimnya degradasi serat Pulp, serta kecerahan Pulp yang tinggi.

            Oleh karena itu, Chlorine dioxide (ClO₂) telah menjadi solusi efektif dalam industri pemutihan Pulp, karena kemampuannya untuk memberikan hasil pemutihan yang optimal sambil mengurangi dampak lingkungan. Penggunaan ClO₂ dalam proses Elemental Chlorine Free (ECF) membawa banyak manfaat dan seiring dengan meningkatnya tuntutan akan produksi yang berkelanjutan, peran ClO₂ dalam industri Pulp dan kertas diperkirakan akan semakin penting dalam menghadapi tantangan lingkungan di masa depan.

Read More

Proses Pemasakan Pulp ( Cooking) Pada Continuous Digester

 Proses yang ada di tahap cooking adalah steaming dan impregnasi di impbin, pemasakan/delignifikasi di digester, serta pencucian pulp di pressure diffuser.

1.     Impbin

Chip dari chip yard diumpankan ke dalam chip buffer yang terdapat pada ujung belt conveyor. Chip buffer merupakan wadah penampungan kecil yang berfungsi sebagai penampungan chip sementara sebelum ditransfer melalui chip meter masuk ke dalam Impbin dan diukur laju alir chipnya.

Impbin (Impregnation Bin) merupakan sebuah vessel yang memiliki tekanan sama dengan tekanan atmosfer serta memiliki fungsi steaming sekaligus fungsi impregnasi. Tujuan dari steaming adalah untuk menghilangkan udara di dalam dan di luar chip dengan menggunakan low pressure steam sebelum bercampur dengan cairan pemasak (black liquor dan white liquor), guna mendapatkan distribusi penyerapan yang baik dan merata dari cairan pemasak kedalam chip. Sementara itu, impregnasi berfungsi untuk mengkondisikan reaksi yang seragam dari semua chip guna mendapatkan pemasakan yang homogen. Pada fase impregnasi, liquor didistribusikan ke seluruh bagian chip sebelum fase heating cooking dilakukan secara penuh. Steaming yang baik akan menghasilkan distribusi penetrasi dan difusi liquor ke dalam chip merata.

Level chip di dalam impbin dipertahankan diatas level liquor, yang diperlukan untuk steaming, evakuasi udara dan retention time agar mengurangi dampak variasi aliran chip. Selain itu, knot dari knotting system dikembalikan ke impbin untuk dimasak lagi di digester. Temperatur di impbin dibatasi pada suhu titik didih air dan pada tekanan atmosfer.

2.     Digester

Pemasakan chip dilakukan pada digester jenis Cooking Compact^TM. Proses delignifikasi pada digester bertujuan untuk menghilangkan/melarutkan kandungan lignin yang terkandung di dalam chip, sehingga menghasilkan serat selulosa dan hemiselulosa. Kondisi pemasakan di digester dijalankan pada temperatur 150- 170°C.

Proses pembuatan pulp sulfat (kraft) secara kimia menggunakan bahan kimia pemasak mengandung senyawa utama natrium hidroksida (NaOH), natrium sulfida (Na₂S), dan berbagai senyawa alkali (garam) lainnya. NaOH sebagai pereaksi utama untuk melarutkan (degradasi) lignin pada serpihan kayu sementara Na₂S berfungsi untuk meningkatkan reaksi cairan pemasak. Reaksi NaOH lebih selektif pada lignin dan menghindari degradsi selulosa.

Chip dari Impbin dialirkan ke digester dengan menggunakan high pressure feeder (HPF) dan dibantu dengan dua buah pompa. Pada proses pemasakan, medium pressure steam disuplai dari atas digester.

Digester terdiri atas top separator, screen section, dan zona pencucian. Chip yang masuk ke bagian top separator akan dipisahkan dari liquor pembawanya. Liquor dipisahkan kemudian dialirkan melalui transfer circulation return line, untuk membawa kembali chip keluaran impbin. White liquor ditambahkan di ring header tepat di bawah top separator.

Di digester, terdapat beberapa zona screening guna mengekstrak liquor dari tumpukan chip yang bergerak turun. Zona screening tersebut yaitu trim extraction, old extraction, MCC extraction, new extraction, ITC extraction, dan bottom extraction. Liquor yang diekstrak dari ekstraksi screening bagian atas akan dialirkan ke pipa sentral dan bagian bawah Impbin, dan sebagian kecil akan dialirkan ke transfer circulation line dan ke unit evaporasi via flash tank. Aliran dari ekstraksi screening bagian bawah digunakan untuk mengontrol liquor to wood ratio di bagian bawah digester.

Keluaran pulp dari digester sangat penting untuk dikendalikan karena berpengaruh pada cooking time. Outlet device yang digerakkan secara hidrolik melalui rotasi scraper arm dengan variabel kecepatan. Di sini terjadi liquor displacement dimana liquor panas pada proses pemasakan digantikan dengan liquor dingin yang diinjeksikan melalui nozzle vertikal dan horizontal. Dengan penurunan konsistensi dan temperature sekitar 95^oC, pulp dilepaskan ke pressure diffuser. Beberapa parameter yang mempengaruhi proses pemasakan antara lain temperatur, waktu tinggal, alkali charge, L/W ratio, dan residual alkali.

Cairan sisa pemasakan (black liquor) dari proses pulping kraft berisi sebagian besar komponen anorganik asli (dalam bentuk yang berbeda) dan konsentrasi organik terlarut yang tinggi, cairan yang mengandung padatan terlarut dari kayu, lignin, karbohidrat dan beberapa HS, OH, filtrat dari washing. Black liquor ini akan dialirkan ke unit recovery dengan terlebih dahulu dilakukan pemisahan fiber guna menghindari penyumbatan di evaporator. Fiber kemudian dikembalikan ke Impbin. Target produk pada keluaran digester memiliki kappa number sebesar 16 – 17 dan viscosity sebesar 850 – 900 cm³/g.

 

3.     Pressure Diffuser

Pulp hasil pemasakan kemudian dicuci di pressure diffuser yang disusun secara paralel. Pressure diffuser merupakan sebuah vessel bertekanan dengan inner movable screen. Pulp masuk di bagian atas diffuser dan didistribusikan oleh penangkap pulp ke lapisan diluar screen secara rata. Screen dan pulp bergerak secara simultan kebawah, sementara cairan pencuci (wash liquor) masuk melalui shell dan menggantikan liquor yang dibawa oleh pulp. Target produk pada keluaran pressure diffuser memiliki kadar COD <300 kg/ODT. Pulp yang telah dicuci akan masuk ke blow tank dan akan menjalani proses screening dan washing serta diakhiri pada proses  bleaching.

Read More

STOCK PREPARATION PROCES

 Secara umum, proses produksi kertas di paper machine dibagi menjadi 2 bagian berdasarkan kondisi kertas, yaitu Wet End dan Dry End. Wet end adalah proses persiapan, pencampuran aditif, dan pembentukkan lembaran kertas dimana kadar air yang terkandung masih cukup tinggi. Sedangkan Dry end adalah proses lanjutan yang bertujuan untuk mengeluarkan kandungan air yang tersisa melalui proses dewatering.

Sebelum masuk ke paper machine, buburan kertas harus melewati unit stock preparation terlebih dahulu. Stock preparation merupakan unit yang berfungsi untuk mempersiapkan buburan kertas sebelum masuk ke paper machine. Di unit ini, pulp akan mengalami perlakuan seperti digiling, dicuci, dan disaring supaya terhindar dari kontaminan. Selain itu, pulp juga dicampur dengan bahan kimia supaya dapat mencapai kualitas atau parameter tertentu. Ruang lingkup stock preparation antara lain: Pulper, High density cleaner, Screen, Refiner, Mixing chest & Machine chest.

1. Pulper

Proses pertama yaitu penguraian pulp menggunakan Pulper. Pulp yang dikirim dari produsen umumnya sudah berbentuk lembaran. Lembaran pulp ini kemudian diuraikan sehingga menjadi individual fiber. Penguraian ini terjadi karena bantuan agitator dan dinding yang ada di dalam mesin pulper. Agitator yang berada di dasar pulper akan memutar pulp sehingga dapat terurai. Pada proses ini, beberapa parameter yang harus diperhatikan antara lain: stock level, kecepatan agitator, serta konsistensi stock. Konsistensi pada pulper biasanya sekitar 5%.

2. High Density Cleaner

High density cleaner adalah alat yang bertujuan untuk memisahkan kotoran dari pulp berdasarkan perbedaan berat jenis dengan bantuan gaya sentrifugal. Pada proses ini pulp yang sudah melewati pulper akan masuk ke mesin HDC, kemudian pulp akan diputar di dalam mesin ini dengan bantuan air. Karena adanya gaya sentrifugal, partikel dengan berat jenis yang lebih besar akan terdorong ke luar yang akhirnya akan turun ke bagian bawah HDC sebagai reject. Sedangkan fiber yang memiliki berat jenis lebih kecil kemudian akan keluar sebagai accept di bagian atas HDC. Kontaminan yang dipisahkan biasanya berupa kawat, pasir, dll. Umumnya proses cleaning ini dilakukan sebanyak 5-6 kali untuk menjamin kebersihan pulp.

3.  Screen

Screening Pulp berfungsi sebagai pemisahan padatan dengan mengggunakan screen dalam suspensi pulp. Prinsip kerjanya adalah memisahkan kontaminan dari stock berdasarkan ukuran partikel. Di dalam screen. Stock akan di putar dengan bantuan rotor untuk melewati filter yang disebut screen basket. Screen basket umumnya memiliki 2 tipe, yaitu slot dan hole.

Partikel partikel yang lebih besar dari ukuran screen basket akan tertahan di dalam screen dan akan keluar sebagai reject, sedangkan partikel yang lebih kecil (fiber) secara selektif akan melewati screen basket dan keluar sebagai accept. Ada 3 tahapan screening, yaitu primary screen, secondary screen, dan tertiary screen. Accept dari primary screen akan langsung dialirkan ke headbox sedangkan rejectnya akan dialirkan ke secondary screen dan seterusnya.

4. Refiner

Refiner merupakan alat yang berfungsi untuk memberi perlakuan secara mekanikal kepada serat sehingga dapat terjadi fibrilasi yang mana bisa meningkatkan strength properties dari kertas yang akan diproduksi. Pada proses refining, stock masuk dari titik tengah di antara stator dan rotor. Stock yang masuk ikut berputar karena adanya putaran dari rotor & mengalami gaya sentrifugal. Gaya ini membuat stock terus berputar mengelilingi blade, sehingga fiber melewati banyak bar & grove yang mana menyebabkan fiber tergerus. Gap clearance antara rotor dan stator haruslah sedikit lebih besar dari fiber agar proses refining efektif.

Proses refining dapat mengakibatkan beberapa hal antara lain, serat terpotong (cutting), serat terbelah (splitting), dan serat yang tergerus (bruishing). Dalam proses refining, konsistensi stock yang masuk ke refiner adalah sebesar 5%. Apabila konsistensi kurang dari 5%, maka akan sulit terjadi fibrilasi karena jumlah fiber terlalu sedikit.

5.  Mixing and Machine Chest

Setelah dari refiner chest, stock akan memasuki proses selanjutnya, yaitu ke mixing chest. Fungsi mixing chest adalah untuk mencampurkan berbagai jenis pulp (NBKP, LBKP, BCTMP, Broke) secara proporsional sesuai dengan jenis kertas yang akan diproduksi. Proses pengadukan di mixing chest dibantu oleh agitator yang bertujuan untuk menghasilkan stock yang lebih homogen dan mencegah penggumpalan stock sebelum masuk ke paper machine. Level dari machine chest harus dijaga supaya pressure di suction pump selalu konstan. Oleh karena itu, jika mixing chest mengalirkan stock berlebih ke machine chest, stock ini akan di alirkan kembali ke mixing chest. Sehingga level dari machine chest konstan.

Setelah melewati unit stock preparation, proses selanjutnya adalah di unit approach flow system/stock approach. Di unit ini stock akan dibersihkan kembali dan kemudian dicampurkan dengan beberapa bahan kimia seperti internal sizing, OBA, filler, retention aid, starch, dan zat pewarna (dye).

x

Read More

MAHASISWA TEKNOLOGI PENGOLAHAN PULP DAN KERTAS 2024

Read More