Proses Sulfat

Proses sulfat juga dikenal dengan proses kraft. Dalam pemasakan kayu pada proses

sulfat (kraft), digunakan larutan pemasak alkali yaitu, NaOH, Na2^{S, dan Na}2^CO3^.

Selama proses pemasakan, berat larutan akan hilang dan digantikan oleh larutan Na2^SO4^{. Kombinasi penggunaan bahan kimia pemasak ini menghasilkan sifat pulp} yang berbeda dari proses sulfit dan proses soda. Setelah terjadi pemasakan akan terjadi pelepasan serat-serat kayu. Serat-serat kayu serta kotoran-kotoran serta komponen lainnya akan dipisahkan dengan pencucian dan penyaringan. Cairan pemasak bebas dari serat yang lazim disebut black liquor ( lindi hitam), dipekatkan

dengan penguapan dan dibakar pada unit pengambilan bahan kimia yang diperoleh kembali dan akan digunakan lagi sebagai cairan pemasak (Sjostrom, E. 1995).

2.8 Kimia Dasar Proses Pemutihan

Proses pemutihan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dapat

dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa pada pulp. Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu harus dihilangkan atau diputihkan.

Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisi-kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa lignin mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti Khlorin Dioksida, Peroksida, Magnesium Sulfat, dll. Kemudian molekul lignin terurai menjadi pertikel-partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu, temperatur, dan pH.

Dalam proses pemutihan pulp terdiri dari 4 (empat) tahapan yaitu :

a. Klorinasi (Do ^{stage), reaksi dengan klorin dioksida (ClO}2^{) dalam suasana} asam

b. Ekstraksi Oksidasi (E_op) ekstraksi oksidasi yang diperkuat dengan penambahan hidrogen peroksida (H2^O2⁾

c. Khlorin Dioksida (D1 stage), reaksi dengan klorin dioksida (ClO₂) dalam suasana asam.

d. Hidrogen Peroksida (D2 stage), reaksi dengan hidrogen peroksida (H2^O2⁾ dalam suasana asam

a. Tahap Klorinasi

Bubur pulp yang belum diputihkan diencerkan dengan air hingga konsistensinya menjadi 3,5-4 % dalam storage tank. Kemudian dari tanki ini bubur pulp dipindahkan ke menara Do^{. Pada saat pemindahan maka ditambahkan ClO}2 ^{sebanyak 14-20} liter/ton pulp. Bila konsistensinya lebih tinggi, harus ditambahkan air/dilusi. Penambahan pengencer dikontrol dengan menara paralel meter yang didasarkan atas residu klorin. Lamanya pencampuran berkisar 40-45 menit dengan temperatur 65-70^oC dan pH 1,8-2 dan konsistensinya 4-4,5% selanjutnya bubur pulp dicuci dengan

chlorination washer Eop ^{dan bubur pulp yang sudah dicuci dilakukan penambahan}

Natrium Hidroksida (NaOH) sebagai pembuat suasana basa. Disini sebagai pencuci digunakan adalah air sekaligus sebagai pengencer larutan untuk mengurangi konsistensi, sisa air pencuci ditampung dalam filtrat tank dan bubur pulp yang dicuci

dilewatkan ke proses ekstraksi, brightness 50-65%ISO.

b. Tahap Ekstraksi

Tahap ekstraksi merupakan tahap kedua pada bleaching plant dengan banyak tahapan dan ini merupakan tahap pemurnian dari tahap klorinasi. Tujuan utama dari alkali ekstraksi adalah melarutkan komponen-komponen penyebab warna yang kemungkinan besar larut dalam alkali yang hangat. Sebelum masuk ke menara ekstraksi, terjadi penambahan hidrogen peroksida (H2^O2^{), diikuti penambahan oksigen} (O2^{) dengan cara penyuntikan. Proses di menara E}op ^{berlangsung selama 60-70 menit} dengan temperatur 80-85^oC serta pH 10,8-11 dengan konsistensi dijaga kira-kira 10%. Aliran yang terjadi pada proses ini yaitu menanjak maka secara over flow pulp turun

dari menara E_op ke washer E_op yang diikuti dengan dilusi/pengenceran kemudian pulp dicuci dengan menggunakan filtrat tank washer D1 ^{dan sisa pencucian masuk ke filtrat}

tank washer Eop^{. Brightness yang dihasilkan pada tahap ini yaitu 78-80%ISO.}

c. Tahap D1

Setelah melewati washer Eop ^{pulp masuk kedalam HD mixer untuk mencampurkan}

steam dengan pulp, kemudian pulp masuk kedalam feed tank dan dilakukan

penambahan klorin dioksida (ClO2^{) kemudian dihomogenkan di mixer lalu}

dipompakan ke tube D₁ dan secara over flow pulp akan masuk ke D1 tower. Pada

menara ini pH dijaga 3,5-4,0 dan suhu 75^oC serta konsistensi 10%. Kemudian pulp akan ditarik dengan menggunakan pompa MC menuju washer D1 yang diikuti dengan dilusi sebelum dilakukan pencucian pada washer D1. Setelah melewati washer D1 temperatur pulp dijaga dengan cara mencampur steam dengan menggunakan HD

mixer. Setelah itu pulp masuk kedalam feed tank selanjutnya menuju menara D2.

Brightness yang dihasilkan pada tahap ini adalah 80-88%ISO.

d. Tahap D2

Sebelum menuju menara D2 terlebih dahulu dilakukan penambahan klorin dioksida (ClO₂) sebagai pemutih terakhir, pulp dari tube D2 akan jatuh secara over flow

kedalam tower D2. Temperatur pada proses ini adalah 75-80^oC dan berlangsung pada pH 3-3,5. Pada menara D2 bubur pulp yang sudah putih dicuci kembali dengan menggunakan white water dan hot water dari pulp machine di washer D2 dan air hasil

pencucian di tampung di dalam filtrat tank D2. Pada tahap ini target brightness yang

harus dicapai adalah 88-90%ISO.

2.8.1 Khlorin Dioksida (ClO2)

Khlorin dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses pemutihan ini umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan berwarna lainnya. Ini digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas sebab ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang bukan selulosa dengan kerusakan pada selulosa yang minimum. Brightness tinggi yang dihasilkan dengan

khlorin dioksida adalah stabil. Pada bleaching plant, khlorin dioksida digunakan sebagai gas di dalam air.

2.8.2 Tahap Khlorin Dioksida

Kimiawi Proses Pemutihan Dengan Khlorin Dioksida :

Pada saat pulp diberikan perlakuan Khlorin Dioksida ini bereaksi dengan air dan komponen-komponen pulp, umumnya lignin dan resin menghasilkan reaksi, Khlorin Dioksida bereaksi dengan air sesuai dengan persamaan reaksi berikut ini :

2ClO2 ^{+ H}2^O → HClO3 ^{+ HClO}2

Reaksi ini lambat pada kondisi asam, agak baik pada temperatur tinggi, akan tetapi kecepatan reaksi meningkat dengan suatu kenaikan terhadap pH 1.

Asam Khlorus tidak reaktif diatas pH 6, akan tetapi menjadi suatu zat pemutih yang efektif seperti berkurangnya pH dan sangat reaktif dibawah pH 3.

Bagaimanapun kecepatan reaksi antara khlorin dioksida dan komponen-komponen pulp adalah lebih cepat. Langkah pertama adalah satu elektron memindahkan khlorin dioksida yang tereduksi menjadi sebuah ion khlorit dan mengoksidasi lignin pada pulp.

ClO₂ + e^- → ClO2

-Selama pH turun dibawah 7,0 ion khlorit bereaksi dengan sebuah ion hydrogen membentuk asam khlorus pada kesetimbangan reaksi berikut :

ClO₂ + H⁺ → HClO2

Dibawah pH 3, asam khlorus bereaksi lebih cepat, ini disertai reaksi dengan lignin pada pulp. Sebagian asam khlorus dikonversikan ke asam khlorida yang tidak reaktif diatas pH 1. Khlorat pada filtrat menunjukkan suatu kehilangan sebagian kekuatan pengoksidasi dari khlorin dioksida. Kendatipun kehilagan ini khlorin dioksida merupakan pemutih yang sangat efektif. Menggunakan kondisi-kondisi yang memperkecil pembentukan khlorat dan sisa-sisa khlorit, (khususnya pH diatas 3,8) meningkatkan efesiensi terhadap proses pemutihan dengan khlorin dioksida.

2.8.3 Variabel-Variabel Proses Pada Tahap Khlorin Dioksida