BAB III KAJIAN TEORI
3.7 Recausticizing & Lime Kiln Overview
Gambar 3.6 Recausticizing & Lime Kiln Overview
3.7.1 Slaker
Gambar 3.7 Slaking Compartment
Slaker adalah “jantung” atau “pusat saraf” dari unit recausticizing.
Reaksi kimia yang berlangsung di Slaker menentukan kualitas white liquor yang akan diproduksi. Pada slaker terjadi reaksi antara Green Liquor (GL) dengan Kapur (CaO), yang disebut sebagai reaksi slaking.
3.7.2 Causticizer
Gambar 3.8 Causticizer (Lime Kiln Department, 2023)
Causticizer adalah tangki multi-kompartemen yang dirancang untuk waktu retensi yang seragam dan dilengkapi dengan agitator berefisiensi tinggi, yang mengolah partikel dengan lembut. Dimana Causticizer ini berfungsi untuk menyempurnakan reaksi penyodaan yang sebelumnya telah terjadi pada slaker.
3.7.3 Clarifier Disc Filter (CD Filter)
Gambar 3.9 Clarifier Disc Filter (Lime Kiln Department, 2023)
Produk yang berasal dari causticizer yaitu WL Slurry akan dipompakan ke CD Filter dengan flow yang telah diatur, lalu terjadi proses pemisahan cairan (white liquor) dengan lumpur (lime mud) dengan adanya perbedaan tekanan di body CD Filter dengan filtrate tank.
3.7.4 ECO Filter
Gambar 3.10 ECO Filter
Di ECO Filter terjadi proses penyaringan (Filtration) lumpur atau impurities yang ada dalam white liquor, Sebelum cairan (white liquor) tersebut disimpan di tangki White Liquor Storage Tank.
3.7.5 Rotary Lime Kiln
Gambar 3.11 Rotary Lime Kiln (Lime Kiln Department, 2023)
Rotary Lime Kiln adalah merupakan tungku berputar yang berfungsi untuk mengeringkan, memanasi, lalu mengapuri lime mud (CaCO3) sehingga terbentuk kapur (CaO).
BAB IV
PELAKSANAAN PRAKTEK KERJA INDUSTRI
4.1 Data Pengamatan
Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan selama melaksanakan praktek kerja industri (PRAKERIND) di PT. Toba Pulp Lestari pada unit Clarifier Disc Filter (CD Filter), maka didapat data sebagai berikut :
Tabel 5. Data Flow masuk CD Filter Hari/Tanggal Flow WL Slurry
(m3/h)
Flow Lime Mud (m3/h)
Density WL Slurry
(g/cm3)
Density Lime Mud
(g/cm3) Senin/14
November 2023
100 28.8 1.2 1.36
Tabel 6. Data Komponen-komponen In / Out pada CD Filter
Komponen WL Slurry
(%)
Lime Mud (%)
NaOH 63 23,8
Na2S 2,5 2,1
Na2CO3 1,7 0,9
CaCO3 20 61
H2O 10 9
Impurities 2,5 3,2
4.2 Menghitung Flow masuk CD Filter dalam satuan massa 1. WL SLURRY
Diketahui : Flow Slurry = 100 m3/h
Density WL Slurry = 1,2 g/cm3 Ditanya : massa WL Slurry?
Penyelesaian : density WL slurry = 1,2 g/cm3
=
x
x
= 1.200 Kg/m3
Asumsikan flow WL Slurry sebagai volume per satu jam, maka : Density = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
⁄
Massa = density x volume
= 1.200 Kg/m3 x 100 m3/h
= 120.000 Kg/h (F1) 2. LIME MUD
Diketahui : Flow Lime Mud = 28,8 m3/h Density Lime Mud = 1,36 g/cm3 Ditanya : massa Lime Mud?
Penyelesaian : density Lime Mud = 1,36 g/cm3
=
x
x
= 1.360 Kg/m3
Asumsikan flow lime mud sebagai volume per satu jam, maka : Density = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
⁄
Massa = density x volume
= 1360 Kg/m3 x 28,8 m3/h
= 39.168 Kg/h (F2)
4.3 Perhitungan Neraca Massa
WL Slurry yang masuk ke CD Filter akan difiltrasi menjadi 2 produk yaitu white Liquor dan Lime Mud. Produk White Liquor yang belum diketahui komposisinya akan dihitung dengan prinsip neraca massa, dimana massa yang masuk sama dengan massa yang keluar. Berikut ini adalah perhitungan neraca massa untuk WL Slurry :
Gambar 4.1 Skema Neraca Massa Pada CD Filter
Keterangan Flow :
F1 : Flow WL Slurry masuk F2 : Flow Lime Mud keluar F3 : Flow White Liquor keluar
CD Filter F
1= 120.000 Kg/h
X
11
= 63%
X
21
= 2,5%
X
31= 1,7%
X
41= 20%
X
51
= 10%
X
61
= 2,8%
X
12= 23,8%
X
22
= 2,1%
X
32
= 0,9%
X
42= 61%
X
52= 9%
X
62
= 3,2%
F
2= 39.168 Kg/h
F
3= ? X
13
= ? X
23
= ?
X
33= ? X
43= ? X
53
= ?
Keterangan Komponen :
X11 : Komponen NaOH dalam aliran pertama X21 : Komponen Na2S dalam aliran pertama X31 : Komponen Na2CO3 dalam aliran pertama X41 : Komponen CaCO3 dalam aliran pertama X51 : Komponen H2O dalam aliran pertama X61
: Komponen Impurities dalam aliran pertama X12
: Komponen NaOH dalam aliran kedua X22
: Komponen Na2S dalam aliran kedua X32
: Komponen Na2CO3 dalam aliran kedua X42
: Komponen CaCO3 dalam aliran kedua X52
: Komponen H2O dalam aliran kedua X62
: Komponen Impurities dalam aliran kedua X13
: Komponen NaOH dalam aliran ketiga X23
: Komponen Na2S dalam aliran ketiga X33
: Komponen Na2CO3 dalam aliran ketiga X43
: Komponen CaCO3 dalam aliran ketiga X53
: Komponen H2O dalam aliran ketiga X63 : Komponen Impurities dalam aliran ketiga 4.3.1 Menghitung Neraca Massa Total
Input = Output
F1 = F2 + F3
120.000 Kg/h = 39.168 Kg/h + F3 F3 = (120.000-39.168) Kg/h F3 = 80.832 Kg/h
4.3.2 Menghitung Neraca Massa Komponen a. Neraca Massa Komponen NaOH
Menghitung kadar NaOH yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah NaOH yang masuk sama dengan jumlah NaOH yang keluar.
(X11. F1) = (X12. F2) + (X13. F3)
(63% x120.000 Kg/h) =(23,8% x 39.168 Kg/h) + (X13
x 80.832 Kg/h) 75.600 Kg/h = 9.321,984 Kg/h + X13
x 80.832 Kg/h X13
= ( )
X13 = 0,81994774
X13 = 81,994774 %
b. Neraca Massa Komponen Na2S
Menghitung kadar Na2S yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah Na2S yang masuk sama dengan jumlah Na2S yang keluar.
(X21
. F1) = (X22
. F2) + (X23
. F3)
(2,5% x120.000 Kg/h) = (2,1% x 39.168 Kg/h) + (X23
x 80.832 Kg/h) 3.000 Kg/h = 822,528 Kg/h + X23
x 80.832 Kg/h X23
= ( )
X23 = 0,02693824
X23 = 2,693824 %
c. Neraca Massa Komponen Na2CO3
Menghitung kadar Na2CO3 yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah Na CO yang masuk sama dengan jumlah Na CO yang keluar.
(X31. F1) = (X32. F2) + (X33. F3)
(1,7% x120.000 Kg/h) = (0,9% x 39.168 Kg/h) + (X33 x 80.832 Kg/h) 2.040 Kg/h = 352,512 Kg/h + X33 x 80.832 Kg/h
X33 = ( )
X33
= 0,02087648 X33
= 2,087648 % d. Neraca Massa Komponen CaCO3
Menghitung kadar CaCO3 yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah CaCO3 yang masuk sama dengan jumlah CaCO3 yang keluar.
(X41. F1) = (X42 . F2) + (X43 . F3)
(20% x 120.000 Kg/h) = (61% x 39.168 Kg/h) + (X43 x 80.832 Kg/h) 24.000 Kg/h = 23.892,48 Kg/h + X43
x 80.832 Kg/h X43
= ( )
X43 = 0,00133016
X43 = 0,133016 %
e. Neraca Massa Komponen H2O
Menghitung kadar H2O yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah H2O yang masuk sama dengan jumlah H2O yang keluar.
(X51
. F1) = (X52
. F2) + (X53
. F3) (10% x120.000 Kg/h) = (9% x 39.168 Kg/h) + (X53
x 80.832 Kg/h) 12.000 Kg/h = 3.525,12 Kg/h + X 3 x 80.832 Kg/h
X53 = ( )
X53
= 0,10484560 X53
= 10,48456 % f. Neraca Massa Komponen Impurities
Menghitung kadar Impurities yang terdapat pada white liquor, dimana jumlah Impurities yang masuk sama dengan jumlah Impurities yang keluar.
(X61. F1) = (X62. F2) + (X63. F3)
(2,8% x120.000 Kg/h) = (3,2% x 39.168 Kg/h) + (X63 x 80.832 Kg/h) 3.360 Kg/h = 1.253,376 Kg/h + X63 x 80.832 Kg/h
X63
= ( )
X63
= 0,02606175
X63 = 2,606175 %
Tabel 7. Kesetimbangan Massa masuk dan Keluar CD Filter
Komponen
Masuk (Kg/h)
Keluar (Kg/h)
WL Slurry Lime Mud White Liquor
NaOH 75.600 9.321,984 66.278,0157197
Na2S 3.000 822,528 2.177,47181568
Na2CO3 2.040 352,512 1.687,48763136
CaCO3 24.000 23.892,48 107,51949312
H2O 12.000 3.525,12 8.474,8795392
Impurities 3.360 1.253,376 2.106,623376
Total 120.000 39.168 80.831,9975751
Balanced 120.000 120.000
4.4 Pembahasan
Department Recausticizing & Lime Kiln merupakan plant yang memiliki peranan penting dalam pembuatan pulp di PT. Toba Pulp Lestari,Tbk.
Dimana unit Recausticizing berfungsi untuk mengubah Sodium Carbonate (Na2CO3) yang ada pada green liquor menjadi Sodium Hydroxide (NaOH / White Liquor) dengan menambahkan kapur (CaO). Sedangkan unit Lime Kiln berfungsi untuk mengeringkan, memanasi lalu mengapuri/mengkalsinasi lime mud (CaCO3) yang berasal dari produk samping unit recausticizing, sehingga terbentuk kapur (CaO).
Neraca massa suatu sistem proses dalam industri merupakan perhitungan kuantitatif dari semua bahan-bahan yang masuk, keluar, yang terakumulasi (tersimpan) dan yang terbuang dalam suatu sistem. Perhitungan neraca digunakan untuk mencari variabel proses yang belum diketahui, berdasarkan data variable proses yang telah diketahui dengan variabel proses yang dicari. Variabel proses yang berhubungan dengan bidang teknik kimia anatara lain adalah massa, volume, kecepatan aliran, komposisi kimia, tekanan, dan temperatur. Neraca massa sangat dibutuhkan dalam proses kimia diantaranya dugunakan untuk perhitungan kebutuhan bahan baku, merancang peralatan, merancang peralatan unit operasi, dan menghitung efisiensi ataupun konversi suatu reaksi kimia. Persamaan yang digunakan pada konsep neraca
massa disusun berdasarkan hukum kekekalan massa (law conservation of mass), yaitu suatu zat tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan.
Berdasarkan hasil perhitungan diatas diketahui komposisi White Liquor pada tanggal 14 November 2023 adalah sebagai berikut NaOH sebesar 81,994774%, Na2S sebesar 2,693824%, Na2CO3 sebesar 2,087648%, CaCO3 sebesar 0,133016%, H2O sebesar 10,48456 %, dan impurities sebesar 2,606175
%. Dan jika di hitung jumlah keseluruhan massa yang masuk akan sama dengan massa yang keluar sesuai dengan prinsip neraca massa, dimana massa yang masuk adalah sebesar 120.000 Kg/h dan massa yang keluar berdasarkan hasil perhitungan diatas adalah sebesar 120.000 Kg/h.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari data pengamatan dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa :
1. Neraca massa sangat dibutuhkan dalam proses kimia diantaranya dugunakan untuk perhitungan kebutuhan bahan baku, merancang peralatan, merancang peralatan unit operasi, dan menghitung efisiensi ataupun konversi suatu reaksi kimia. Berdasarkan hasil perhitungan diatas diketahui komposisi White Liquor pada tanggal 14 November 2023 adalah sebagai berikut NaOH sebesar 81,994774%, Na2S sebesar 2,693824%, Na2CO3 sebesar 2,087648%, CaCO3 sebesar 0,133016%, H2O sebesar 10,48456 %, dan impurities sebesar 2,606175 %. Dan jika di hitung jumlah keseluruhan massa yang masuk akan sama dengan massa yang keluar sesuai dengan prinsip neraca massa, dimana massa yang masuk adalah sebesar 120.000 Kg/h dan massa yang keluar berdasarkan hasil perhitungan diatas adalah sebesar 120.000 Kg/h.
5.2 Saran
Saran saya sebaiknya sebaiknya sebelum melaksanakan prakerind mahasiswa yang akan melaksanakan praktek kerja industri (prakerind) diberikan materi pembelajaran yang berkaitan dengan pabrik tempat mahasiswa tersebut melaksanakan praktek kerja industri (prakerind). Dan memberikan arahan kepada mahasiswa baik melalui via zoom maupun datang mengunjungi ke tempat prakerind.
DAFTAR PUSTAKA
Sugihartono. 2009. Pendidikan Sistem Ganda.
Syahroni, Fitria. 2020. Persepsi Siswa Terhadap Manfaat Pelaksanaan Praktek Kerja Industri Di SMK N 1 Lembah Gumanti. Jurnal Bahana Manajemen Pendidikan.
Tim Prokja Prakerin. 2010. Buku Panduan dan Jurnal Prakerin SMK 1 Lembah gumanti Tahun Pelajaran 2009/2010. Solok: Sekolah Menengah Kejuruan.
Anonymous. 2000. Pulp Mill Overview. PT. Riau Andalan Pulp and Paper.
Indonesia
Kvaerner, Aker. 2006. Product description, COMPACT COOKING G2. PT.
Riau Andalan Pulp and Paper. Indonesia
Reeve, D.W. 2002. The Kraft Recovery Cycle. Tappi Kraft Recovery Operations Short Course, Tappi Press.
Vakkilainen, E.K. 2005. Kraft Recovery Boilers – Principles and Practice.
Suomen Soodakattilayhdistys r.y. Finland.
Abdillah, F. 2020. Pengaruh penambahan burnt lime dan fresh lime terhadap efisiensi kaustisasi. Tugas Akhir Program Studi Teknologi Pengolahan Pulp dan Kertas. Indonesia: Institut Teknologi Sains Bandung (ITSB).
Job Training. 2016. Proses Reausticizing & Lime Kiln. Perawang.
[TAPPI] Technical Association of The Pulp and Paper Industry. 2008. TAPPI Test Method. Atlanta : TAPPI Press.
R. Sanchez, Dale. 2007. Recausticizing – Principles and Practice. Vector Process Equipment Inc.Burlington.
Biermann, C. J. 1996. Handbook of Pulping and Papermaking (2nd ed.).
Cambridge: Academic Press.
Maulia, G. 2020. Pembuatan PCC (Precipitated Calcium Carbonate) Menggunakan Bahan Baku Lime Mud Dengan Metode Kaustik Soda.
Jurnal Vokasi Teknologi Industri (JVTI). 2(2).
Perry, R.H. and Green, D.W. 1997. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7 th ed. New York: Mc. Graw-Hill Book Company.
Perry, R.H. and Green, D.W. 1997. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7 th ed. New York: Mc. Graw-Hill Book Company.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Coating Condtion Before And After Shutdown
Lampiran 2. Recaust Lime Kiln Overview
Lampiran 3. Parameter Operational Lime Kiln
Lampiran 4. Parameter Komposisi GL RB, WL Causticizer & WL CD Filter