BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.5. proses Produksi Pulp (Kraft Pulping)
2.5.2. Pemasakan (Digester)
Digester adalah sebuah bejana bertekanan yang di dalamnya serpihan kayu dimasak dengan sejumlah tertentu larutan kimia serta dengan panas tekanan untuk memisahkan bagian - bagian yang berupa serat kayu dari bagian - bagian yang bukan serat dengan cara melarutkan bagian yang terakhir itu. Prosesnya dinamai “cooking”. Ada beberapa tahap – tahap pemasakan yang terjadi pada digester yaitu :
2.5.2.1. Chip Filling (Pengisian Chip)
Chip diangkut ke digester dari tempat penyimpanan atau lapangan chip dengan menggunakan conveyor. Pengisian chip ke dalam digester merupakan langkah awal dari proses pemasakan dan merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting pada proses pembuatan pulp. Digester yang tidak penuh misalnya akan mengurangi jumlah pulp yang dihasilkan oleh digester. Sebaliknya digester yang terlalu penuh akan mengakibatkan kesulitan pada peredaran liquor dan pada saat blow. Jumlah chip dalam digester harus betul betul sesuai sehingga ada cukup ruang untuk tempat liquor dan edarannya. Penggunaan chip packer dimaksudkan untuk menggoyang dan memadatkan chip sehingga jumlah chip yang terisi ke dalam digester akan semakin banyak.
Chip packer menggunakan steam bertekanan rendah (low pressure steam) yang akan menyebabkan tumbukan dan memadatkan chip secara seragam. Udara dan steam yang digunakan selama chip pack dikeluarkan dari digester melalui alat yang disebut air evacuation fan. Chip packer akan menambah jumlah chip yang masuk ke dalam digester sebanyak kira –kira 20 % bila dibandingkan dengan isi digester tanpa menggunakan chip packer. Agar dapat dicapai keseragaman pada setiap pemasakan, maka harus diketahui berapa berat serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam digester, kandungan air pada chip dan berat jenis keseluruhan kayu. Weightometer untuk chip ditempatkan di bawah conveyor yang menuju digester yang secara terus - menerus mengukur berat chip yang bergerak di atas conveyor. Jumlah total dari chip yang masuk ke dalam digester tampak pada DCS (Distribution Control and System). Kandungan air dalam chip dan berat jenisnya dipantau oleh chip moisture analyzer yang mengambil sendiri sampel dari jalur masuk chip ke digester dan mengubah nilainya ke DCS.
Uap yang dikeluarkan dari digester setelah selesai blow dan abu kayu yang terbawa selama pengisian chip dibersihkan pada system air evacuation untuk mengurangi dampak - dampak lingkungan (seperti : terkontaminasinya udara, mengurangi bau, dan suhu sekitar). Sebelum udara itu dibuang ke udara bebas terlebih dahulu diproses di scrubber system. Debu dan uap air dipisahkan pada cyclone dengan menyemprotkan black liquor ke dalam alat itu sehingga debu - debu akan terikut oleh liquor yang selanjutnya dipompakan ke tangki penampungan di bagian washing / screening untuk dimanfaatkan kembali. Dari cyclone, uap yang panas dilewatkan dalam scrubber agar berkontak langsung dengan white liquor untuk memisahkan atau menyerap TRS (Total
reduce sulfur) dan kemudian dilewatkan menuju alat penukar panas type shell dan tube untuk menyerap panasnya sebelum uap itu dibuang ke udara bebas (Anonim, 2003).
2.5.2.2. Tahap Prehydrolysis
Pada proses DKP (Dissolving pulp kraft), prehydrolysis merupakan tahapan awal dari proses pemasakan setelah pengisian chip. Untuk membuat serat rayon dibutuhkan pulp dengan kemurnian yang sangat tinggi. Prehydrolisis dimaksudkan untuk mengolah terlebih dahulu serpihan kayu sebelum dimasak dengan alkali. Pada proses ini, kandungan-kandungan yang bukan sellulosa yang terdapat dalam kayu, seperti sellulosa yang terpotong - potong dan karbohidrat rantai pendek yang disebut dengan hemisellulosa akan dikeluarkan dari dalam serpihan kayu. Pada proses pemasakan alkali di tahap berikutnya akan diperoleh pulp dengan kemurnian yang lebih tinggi.
Proses prehidrolysis dilakukan dalam fase uap memakai steam. Dengan menginjeksikan langsung steam (LP) melalui bagian bawah digester sehingga mencapai temperatur 125°C. Katup control untuk gas relief yang dihubungkan pengontrol tekanan pada digester akan mengeluarkan udara dan gas dan gas - gas lain yang tidak terkondensasi yang sekaligus mengontrol tekanan dalam digester. Untuk menaikkan temperatur dari 125°C sampai temperatur 165°C dipakai MP steam (medium pressure steam) yang dimasukkan melalui katup control. Pada temperatur 145°C, dilakukan pembuangan gas melalui katup HV-078 untuk beberapa saat. Hal ini akan memastikan bahwa hubungan antara tekanan dan temperatur dalam digester sudah tepat. Pada
umumnya pengeluaran gas turpentine sudah maksimum terjadi pada awal proses dan mencapai puncaknya pada temperatur 125°C.
Proses prehidrolysis dipertahankan pada temperatur 165°C dan tekanan 6,0 kg/ cm2 gauge selama 60 menit. Setelah itu dilakukan pengeluaran gas (gas blow) selama kira-kira 15–20 menit dengan membuka katup HV-078 sampai tekanan dalam digester turun menjadi 1,0 kg/ cm2 gauge. Gas - gas yang dilepaskan selama gas blow dilewatkan ke sistem daur ulang panas dimana panasnya dipakai untuk memanaskan larutan pemasak pada proses kraft (Anonim, 2003).
2.5.2.3. Pengisian Liquor (liquor filling)
Pada proses DKP pengisian liquor dilakukan setelah prehidrolysis dimana pada proses BKP (bleached kraft pulp) pengisian liquor dilakukan segera setelah pengisian chip. Larutan pemasak panas yang dimasukkan ke dalam digester didapat dari relief heat recovery system dengan temperatur 120°C harus dengan perbandingan yang sesuai sebagaimana dibutuhkan untuk pemasakan dan black liquor penambah sebagai pengencer juga harus dengan perbandingan yang sesuai. Penambahan white liquor didasarkan pada persentase bahan kimia yang dibutuhkan untuk memasak dengan berat kering (bone dry atau oven dry) kayu yang dimasukkan. Persentase ini juga tergantung dari seberapa jauh kita akan mengurangi kandungan lignin dari dalam kayu (degree 0f delignification). Misalnya untuk memproduksi pulp DKP dengan kemurnian tinggi, alkali yang dimasukkan per berat kering kayu = 19 % active alcali (NaOH + Na2S), dimana untuk
Aktif alkali (AA) yang dimasukkan dalam digester adalah untuk melarutkan komponen atau kotoran yang bukan sellulosa yang ada dalam kayu. Bertambahnya jumlah alkali yang dimasukkan akan melarutkan lebih banyak lagi komponen – komponen itu. Sebaliknya berkurangnya jumlah alkali yang dimasukkan akan menyebabkan kayunya tidak masak (hard cook) yang berakibat banyaknya kayu yang bakal terbuang berupa reject atau serpihan kayu yang hanya sebagian saja yang masak yang disebut knots. Harus diingat bahwa untuk penambahan alkali yang terlalu tinggi disertai dengan pemasakan pada temperatur tinggi (170°C) maka di dalam digester, proses penghilangan lignin tidak henti – hentinya sehingga bahan kimia pemasak tadi juga akan menyerang serat sellulosa. Hal ini akan berakibat lemah dan rendahnya rendemen pemasakan. Degree of delignification dapat ditunjukkan dari hasil percobaan pemasakan yang disebut kappa number. Kappa number menyatakan berapa jumlah lignin yang masih tersisa dalam pulp setelah pemasakan.
Kekuatan atau konsentrasi dan sulfidity dari pada white liquor juga merupakan hal yang sangat tinggi. Konsentrasi atau strength dinyatakan gram per liter (gpl) dari aktif alkali. Kalau strength white liquornya rendah maka proses penghilangan lignin akan menjadi kurang baik sehingga menghasilkan banyak reject. Sebaliknya kalau strength white liquornya tinggi maka serat sellulosa juga akan terserang dan rusak yang berakibat pada rendahnya strength dan rendemen pulp. Besar - kecilnya persentase sulfidity dalam white liquor akan mempengaruhi kecepatan reaksi penghilangan lignin, namun sulfidity di atas 30 % tidak menguntungkan karena ia akan lebih banyak menyerang dan memutus rantai sellulosanya (Anonim, 2003).
2.5.2.4. Pemasakan dengan Proses Alkali (Kraft)
Proses pemasakan secara kraft dilakasanakan setelah penambahan white liquor dan black liquor ke dalam chip. Digester yang berisi chip dan larutan pemasak dipanaskan hingga temperatur 170°C dan tekanan mencapai 7 kg/cm2 gauge. Pada temperatur dan tekanan ini, chip dimasak dengan alkali untuk periode waktu tertentu.
Waktu dan temperatur selama pemasakan sangat berpengaruh terhadap kualitas dari pada pulp. Jika chip dimasak dalam jangka yang terlalu lama maka akan dihasilkan pulp dengan kualitas rendah dan dengan rendemen yang rendah pula. Temperatur yang optimum untuk reaksi pemasakan adalah 170°C dan temperatur ini harus dikontrol secara seksama. Temperatur di bawah 170°C tidak berpengaruh apa-apa terhadap kualitas dan rendemennya tetapi di atas 180°C akan mulai terjadi pemutusan rantai rantai dari serat – serat sellulosa dan pada temperatur 200°C akan sangat jelas pengaruhnya sehingga temperatur yang diinginkan pada pemasakan adalah 170°C.
Cara pemasakan dengan sistem pemanasan tidak langsung yang dilakukan dalam digester jenis batch. Larutan pemasak diedarkan dari bagian tengah digester dan disebarkan ke bagian atas dan bawah melalui alat penukar panas yang disebut liquor heater. Larutan pemasak dipanaskan secara tidak langsung di dalam liquor heater oleh steam yang bertekanan sedang (MPS) dari 100°C ke 170°C. Kira-kira 35 ton steam dipakai untuk memasak satu digester atau setara dengan 175 ton steam per ton pulp yang diproduksi. Sebagaimana embunan steam dari liquor heater sudah terkontaminasi, ia tidak dapat digunakan lagi sebagai air boiler atau untuk pencucian. Kondensat ini
ditampung pada tanki kondensat kotor dan selanjutnya dibuang ke parit sehingga akan menimbulkan warna, bau, dan menambah suhu sekeliling (Anonim, 2003).