Proses Pengolahan Serat Rayon Viscose Disusun Oleh Krisna Pangersa 2613081013
BAB I PENDAHULUAN • I.1 Latar Belakang • Bahan baku utama kain tekstil adalah serat tekstil. Dalam hal ini serat yang akan di bahas lebih lanjut adalah serat viscose/serat rayon. Serat sintetik atau serat rayon terbuat dari selulosa yang berasal dari pulp wood, serat ini memiliki panjang 3mm dan tidak dapat langsung di pintal menjadi benang. • Dalam Industri serat pendek dilarutkan secara kimiawi membentuk larutan viscose,serat selulosa ini kemudian di regenerasi kembali dari larutan viscose membentuk serat panjang secara kontinyu yang di sebut serat rayon, kemudian serat rayon di potong potong seukuran dengan serat alam ( stafle fiber )
BAB I PENDAHULUAN
• I.2 Klasifikasi serat • Serat2 yang digunakan untuk pembuatan tekstil dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu serat alam dan serat sintetik. Setiap golongan dapat di bagi menjadi beberapa macam lagi menurut asalnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat skema di bawah ini
BAB I PENDAHULUAN Serat tekstil
Serat alam
1.Serat tumbuh-tumbuhan ( selulosa) 2.Serat Binatang ( protein )
Serat buatan
Organic
Polimer Alam
1.rayon viscose 2.rayon kupramonium 3.rayon asetat 4.rayon triasetat
Anorganic
Polimer Buatan
Polimer kondensasi
Polimer adisi
Pada saat ini produksi rayon telah menjadi bagian yang penting dalam pembuatan pakaian karena telah dapat menggantikan serat alam, hal ini terjadi karena rayon memiliki ke unggulan sifat di bandingkan dengan serat alam, di antaranya adalah lebih nyaman , murah,mudah bereaksi dengan pewarna dan raw material sudah tersedia.
BAB I PENDAHULUAN Bentuk Serat A. Panjang Serat Pada umumnya bentuk dan panjang serat di bedakan sebagai berikut : Stafel : Adalah serat serat yang panjangnya hanya beberapa inchi. Serat serat alam pada umumnya berbentuk stafel, kira kira 50% dari jumlah serat buatan juga di produksi dalam bentuk stafel dengan cara memotong filament menjadi serat-serat yang panjangnya 1-6 inchi. Filamen : Adalah serat yang sangat panjang, misalnya serat sutera, semua serat buatan mula-mula di bentuk dalam bentuk filament. Tow : adalah multi filament yang terdiri dari puluhan atau ratusan ribu filament dalam bentuk berkas atau silver ( filament yang tersusun sejajar ) sehingga mudah untuk di pintal menjadi benang setelah di potong-potong. Monofil : adalah benang yang terdiri dari satu helai filament, benang ini di buat untuk keperluan khusus seperti kaus kaki. B. Kekuatan Serat Kekuatan serat merupakan factor langsung yang berpengaruh terhadap produksi akhir, baik produksi itu berupa benang maupun kain, jika sifat lainnya tetap, maka makin kuat seratnya, makin kuat pula benang atau kainnya. I.3
C. Daya Serap Serat Setiap serat memilikki kemampuan tertentu menyerap air, tergantung pada sifatnya, serat yang mudah menyerap air disebut higroskopik. D. Mulur dan Elastisitas Elastisitas adalah kemampuan untuk kembali berbentuk semula setelah mengalami tarikan apabila serat mendapat tarikan, maka akan mengakibatkan mulur. E. Kehalusan Serat Pada umumnya serat-serat yang panjang cenderung halus dan serat yang pendek cenderung kasar. F. Kedewasaan Serat Kedewasaan serat adalah serat yang telah berkembang dengan sempurna, sebaliknya serat muda adalah serat yang perkembangannya tidak sempurna atau terhenti akibatnya pada saat dipintal tidak tahan terhadap gesekan.
G. Warna Serat Pada umumnya semakin putih warna serat maka serat akan semakin baik, serat yang berwarna krem,cokelat,abu-abu, biru atau bintik-bintik dapat terjadi karena gangguan iklim,hama,jamur, dan lainnya. I.4 Sifat Serat Rayon Viscose Rayon Viscose memiliki sifat-sifat sebagai berikut : Kekuatan serat rayon viscose berkisar 2,6 gr/denier dalam keadaan kering dan kekuatan basahnya berkisar 1,4 gr/denier Mulurnya sekitar 15% dalam keadaan kering dan 25% dalam keadaan basah Berat jenis rayon viscose adalah 1,52 gr/cm3 Dalam keadaan kering sifat listriknya merupakan isolator Penyiaran dapat menyebabkan kekuatan Rayon viscose berkurang Rayon viscose tahan terhadap penyetrikaan tetapi pemanasan dalam waktu yang lama menyebabkan rayon berubah menjadi kering Sifat kimia rayon viscose lebih cepat rusak oleh asam di bandingkan dengan kapas, terutama dalam keadaan panas Sifat biologi rayon viscose akan berkurang kekuatanya serta berwarna jamur ini biasanya tumbuh pada kanji yang menempel pada benang.Jika kanji di hilangkan kemungkinan pengrusakan oleh jamur akan berkurang. Penggunaan rayon viscose baik untuk kain lapis karena tahan gesekan, berkilau dan licin. I.5 Pembuatan Rayon Viscose I.5.1 Steeping Pulp dilarutkan dalam NaOH 18% pada temperature 25 0C. reaksi utama yang terjadi antara selulosa dan NaOH adalah sebagai berikut : + (C6H9O4.OH)n + nNaOH (C6H9O4.ONa )n + nH2O Pada proses steeping terjadi reaksi- reaksi kimia yang menghasilkan allotropi dari alkali selulosa. Reaksi-reaksi ini bergantung pada alkalnitasi dan temperature.
Temperature pada proses steeping menentukan jumlah kalor yang di berikan untuk reaksi kimia. Pada proses steeping terjadi penurunan angka derajat polimerisasi rata-rata dari selulosa.Hal ini disebabkan oleh degradasi secara oksidasi yang di sebabkan larutan dengan NaOH, Penyerapan udara oleh selulosa serta dengan adanya gugus karbon yang sensitie, terhadap alkali dalam rantai karbon selulosa. Proses degradasi kemudian lebih lambat karena terjadi hidrolisis alkali,mekanisme degradasi ini menghasilkan molekul yang memiliki berat molekul rendah dan rantai selulosa pendek.
I.5.2 Pressing dan shreeding Proses pressing dan shreeding bertujuan untuk memadatkan alkali selulosa kemudian diuraikan (shreeding) dengan ukuran seragam untuk mengeluarkan udara dan karbon disulfide. Variable Proses yang disesuaikan untuk tipe pulp yang berbeda adalah waktu, temperature dan perlakuan mekanik. Pada proses shreeding terjadi pencabikan alkali selulosa. Temperature shreeding dan perlakuan mekanis dikontrol untuk depolimerisasi pada proses aging. I.5.3 Aging Viskositas larutan viscose merupakan parameter yang sangat penting, sifatsifat produk rayon yang dihasilkan tergantung pada panjang rata-rata rantai selulosa atau tingkat polimerisasi selulosa. Paling sedikit terjadi dua reaksi kimia yang menghasilkan pengurangan rantai selulosa yaitu hidrolisis dan oksidasi. Proses mekanisme depolimerisasi secara hidrolisis berjalan lebih lambat di banding secara oksidasi.Proses polimerisasi dipercepat dengan katalis Fe,Mn,CO serta oksida-oksida seperti besi (III) sulfat,penkorat dan besi ( II ) oksida.
I.5.4 Xanthation Alkali selulosa xanthat di bentuk oleh reaksi antara selulosa dan karbon disulfide.Proses xanthasi secara normal dilakukan dengan menempatkan alkali selulosapada rector vakum kemudian di masukan karbon di sulfide dikonsumsi pemakuman di hentikan. Karbon di sulfide yang di tambahkan dalam bentuk cairan mula mula dilarutkan dalam larutan alkali.reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : ( C6H9O4.OH)n + nOH- (C6H9O4.O-)n + nH2O ( C6H9O4.OH)n + nCS2 (C6H9O4.OCS2)n Biasanya waktu dan temperature reaksi di control pada waktu xanthasi,karbon di sulfide juga bereaksi dengan alkali membentuk sodium trithiokarbonat dan sulfide, reaksi samping terjadi : 2CS2 + 6 NaOH NaCS3 + Na2 CO3+ Na2 +3H2O3 Konsentrasi xanthat yang akan di hasilkan maksimum kemudian berkurang ketika produk samping yang dihasilkan meningkat, xanthasi adalah reaksi kesetimbangan : (C H O .OCS )n ( C6H9O4.OH)n + nCS2 6 9 4 2
• I.5.5 Mixing • Dapat proses mixing ,xanthat dilarutkan dalam NaOH 5-8% ,selama proses reaksi xanthasi dan reaksi samping terus berjalan.Karbon di sulfide dapat ditambahkan pada proses mixing untuk meningkatkan kualitas viscose. • I.5.6 Filtrasi • Larutan viscose akan melalui blender untuk menghomogenkan larutan viscose di filtrasi untuk memisahkan partikel tak larut dan kontaminannya. • I.5.7 Ripening • Proses Ripening di perlukan untuk menyiapkan larutan viscose yang baik dan memperoleh serat rayon yang berkualitas tinggi, selama ripening terjadi proses kimia dan fisika,larutan menjadi lebih gelap,viskositas larutan juga berubah awalnya, viskositas meningkat dengan lamban,kemudian cepat membentuk gel.tingkat ripening di control oleh waktu dan temperature hingga didapat kematangan ( ripeness) yang di inginkan. (C6H9O4O-SC-SNa)n + nH2O ---> (C6H10O5)n + nCS2+ nNaOH
•
• • • •
•
Reaksi yang terjadi di spinneret adalah koagulasi,netralisasi,dan regenerasi.Koagulasi menghasilkan larutan viscose terbentuk merupakan struktur primer,struktur yang kedua menyebabkan dehidrasi,desinifikasi,orientasi,regenerasi,dan kristalisasi yang di sebabkan oleh kondisi fisik dan kimia dan proses spinning. Untuk memperoleh kualitas serat yang baik dan meningkatkan waktu yang di butuhkan untuk meregenerasi selulosa secara sempurna dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain Kondisi spinning dan komposisi larutan spinbath khusus : Konnsentrasi asam,garam, dan temperature spinbath yang rendah akan memperlambat regenerasi selulosa Modifikasi viscose Penambahan senyawa organic pada larutan viscose akan memperlambat proses regenerasi ,keefektifan zat adiktif tersebut dalam modifikasi larutan viscose tergantung kepada kemampuan kerjasama zat-zat tersebut dengan komponen lain dalam system untuk dapa mengontrol pengembangan struktur serat yang berlebih. Dengan kombinasi modifikasi viscose dan kondisi larutan spinbath khusus maka setiap struktur yang terbentuk dalam filament akan di masuki asam dengan lju difusi yang lambat,zat untuk memodifikasi larutan viscose di antaranya senyawa yang mengandung nitrogen atau oksigen.dalam proses spinning kondisi harus diperhatikan seperti temperature larutan spinbath, komposisi,laju pembentukan filament, dan jarak filament.
I.6.2 Streching Sebelum proses regenerasi sempurna,filament di regangkan untuk mendapatkan orientasi molekul filament yang teratur dan unit unit struktur parallel terhadap sumbu serat. Dengan cara ini, hasil yang maksimum dapat di capai. Proses stretching mempengaruhi kekuatan serat sehingga dengan kondisi yang terkontrol dapat mengurangi kerusakan serat untuk menghilangkan kontaminan.
BAB II UNIT PROSES
II.1 Jenis Bahan Baku Bahan baku adalah bahan dasar pembuat produk untuk memproduksi serat buatan (Rayon) terdapat dua macam bahan baku, yaitu : II.1.1 Bahan Baku Utama Bahan baku utama pembuat rayon adalah pulp, berdasarkan kelarutan NaOH 18% pulp mengandung 3 jenis selulosa yaitu : α selulosa, tidak larut pada temperature 20 °C β selulosa, larut tetapi mengendap apabila di tambah asam ϒ selulosa, larut dan mengendap apabila di tambah alcohol. Pulp yang baik adalah pulp yang mempunyai kandungan alpha selulosa dengan kadar tinggi ( 90 %) , sedangkan kandungan lainnya yang mudah larut dalam NaOH berkadar rendah (10%).
II.1.1 Bahan Baku Penunjang Natrium Hidroksida ( NaOH ) Pembuatan larutan viscose membutuhkan larutan NaOH dengan berbagai konsentrasi, Larutan NaOH di gunakan untuk melarutkan hemi selulosa (β dann ϒ selulosa ) sekaligus untuk merubah selulosa pada proses alkalisa. Karbon Disulfida ( CS2) Karbon Disulfida digunakan untuk pembentukan larutan selulosa xanthat dalam xanthator,gas karbon disulfide di dapatkan dari hasil reaksi uap belerang dengan arang aktif dalam tanur. Asam Sulfat ( H2SO4) Asam sulfat di gunakan untuk pembuatan larutan spin bath, asam sulfat ini di produksi sendiri dari bahan baku sulfur. Seng Sulfur ( ZnSO4 ) Seng sulfat di gunakan dalam pembuatan larutan spinbath, seng sulfat berguna untuk menambahkan kekuatan tarik serat yang di hasilkan. Natrium Sulfat (NaSO4) Zat ini berfungsi sebagai koagulan larutan larutan viscose, di produksi sendiri di spinbath sebagai hasil samping proses pembuatan serat. Soft Water Softwater adalah air yang telah mengalami pengolahan terlebih dahulu sehingga tidak mengandung unsure logam dan mineral.
BAB III SISTEM PROSES Rayon viscose dip roses oleh departemen viscose dan spinning plant, departemen viscose bertanggung jawab pada pembuatan larutan viscose dan bahan baku wood pulp, sedangkan departemen spinning bertangggung jawab pada pengolahan larutan viscose tersebut menjadi serat rayon viscose dan pengepakannya hingga siap di pasarkan. Departement Viscose Tugas utama dari department viscose adalah mengubah bahan baku utama pulp dan NaOH menjadi larutan viscose. Pengubahan dilakukan dengan dua tahap proses yaitu alkalizing dan sulphurizing.sedangkan soda stasion adalah tempat penampungan larutan soda dan Caustic Absorbtion Chiller adalah tempat untuk persiapan bahan baku NaOH serta sebagai system pendingin Soda Station Soda station adalah tempat penampungan larutan soda dengan konsentrasi bervariasi sesuai dengan penggunaan Caustic Absorbtion Chiller (CAC) CAC berfungsi untuk menurunkan temperature soft water dan memperkecil konsentrasi larutan NaOH dari 48%, selain itu CAC bertugas menekan suhu soft water menjadi 16 0C Alkalizing Alkalizing adalah pembentukan alkali selulosa ,tujuanya adalah mengubah pulp menjadi alkali selulosa, adapun rangkaian prosesnya melibatkan peralatan sebagai berikut:
Pulp feeder Umpan pulp dalam bentuk lembaran-lembaran terkumpul menjadi bale, satu bale kurang lebih 200 Kg. Pulp yang di gunakan adalah jenis Long Fiber dan Short Fiber. Penggunaanya dikombinasikan dengan long fiber dan short fiber skala 1:5, pulp feeder berupa belt conveyor yang dibagi menjadi beberapa kompartemen. Selanjutnya pulp di letakan di atas pulp feeder yang akan di umpankan ke dalam pulper ( mixer ) Pulper (Mixer) Pulper di lengkapi dengan stirrer yang di pasang di dasar tangki pengadukan di lakukan sampai terbentuk slurry yang cukup homogeny dan terjadi reaksi antara selulosa dan NaOH menjadi alkali selulosa Slurry Tank ( intermediate tank ) Slurry dan mixer akan di tamping pada slurry tank dan mengalami pengadukan dengan stirrer yang terpasang di bagian tangki dengan temperature tangki 52-540 C. level ketinggian slurry di tangki di atur agar mendapatkan kondisi slurry yang baik saat di press yaitu : high leel 5060 % dan low level : 40 % , proses ini menghasilkan slurry alkali selulosa dengan reaksi sebagai berikut : (C6H9O4.OH)n + nNaOH ==== (C6H9O4.ONa+)n + nH2O Selulosa dari pulp Alkali selulosa Untuk mempercepat reaksi, ke dalam mixer tank di tambahkan katalis larutan MnSO4 ( Mangan Sulfat), yang berfungsi untuk mencegah lengketnya slurry pada tangki. Slurry alkali selulosa yang terbentuk dalam mixer tank, kemudian di aduk lagi dalam intermediate slurry tank agar di dapat slurry yang homogeny. Dan tangki slurry dip roses oleh slurry press, agar alkali selulosa terpisah dengan kelebihan soda coustic nya.
Alkali Celluloce Press Kelebihan soda coustic ( press lye ) ini di tamping dalam sleeping lye dan konsentrasinya di tambah dengan cara mengalirkan drossing lye dan soft water, sehingga di hasilkan steeping lye yang dapat di pergunakan kembali untuk pada proses di mixer tank. Slurry di tumpahkan ke dalam mesin press sehingga terpisah antara padatanya dan cairanya (filtrate). Slurry berupa alkali yang di pisahkan dan hemi selulosa (β dann ϒ selulosa ) dan NaOh filtrate dan press akan mengalami sirkulasi melalui steeping lye tank, drum filter, washing lye tank, dan reject lye. Mesin press harus selalu di bersihkan dengan alat spray nozzle dengan menggunakan larutan washing lye tank. Presheeder dan shreeder Preshreeder dan shreeder akan mencabik – cabik α selulosa sehingga akan mempercepat reaksi kimia di xanthator. Aging Drum Tujuan dari aging drum untuk pemeraman alkali selulosa. Pemeraman ini bertujuan untuk menurunkan derajat polimerisasi rantai molekul alkali selulosa. Weight Hoper Merupakan tempat penampungan sementara alkali selulosa sebelum masuk ke xanxhator. Temperature di antara 27-300 C. alkali selulosa akan di keluarkan oleh screw conveyor di lewatkan ke metal detector yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya logam dalam alkali selulosa yang dapat mengganggu reaksi di xanthator. Proses alkalisasi akan di lanjutkan dengan proses sulfurisasi pada unit xanthator
Sulphurizing ( sulfurisasi ) Sulfurisasi adalah proses pembentukan selulosa xanthat, yang kemudian jika di encerkan dengan soda akan menghasilkan larutan viscose, proses ini berlangsung sebagai berikut : Xanthator Pada xanthator terjadi proses xanthasi dengan temperature awal reaksi 24260 C dan temperature reaksi 28-340 C. pada proses ini terjadi pelarutan alkali selulosa hasil aging menggunakan CS2 sehingga berubahmenjadi alkali selulosa xanthat atau natrium selulosa xanthogenat. Proses pembentukan selulosa xanthat ini berlansung antara 30-35 menit dengan reaksi sebagai berikut : (C6H9O4.ONa+)n + nCS2 ======= (C6H9O4.O CS2Na+)n Alkali selulosa selulosa xanthat Selain penambahan larutan CS2 di tambahkan juga pelarutan NaOH encer berkonsentrasi 20 gr/lt. Operasi dilakukan dengan system pemvakuman yang bertujuan untuk menghindari kontak dengan CS2 dengan udara.
Pelarutan dan Pencampuran ( Dissolving and Blending ) Proses pelarutan kemudian di lanjutkan di tangki dissolver yang di lengkapi dengan system pendingin berupa double jacket. Pendinginan perlu dilakukan karena reaksi di xanthator bersifat eksotermis. Dalam dissolver di harapkan terjadi proses pelarutan guna membentuk larutan viscose. Untuk proses pelarutan di lakukan pada dissolver tank dan fine homogenizer. Didalam fine homogenizer terjadi penghalusan gumpalan gumpalan xanthat. Pelarutan dan penghalusan ini di lakukan pada temperature rendah ( 13-20 0 C ). Xanthat yang dilarutkan dengan dissolving lye ini di sebut larutan viscose, larutan viscose tersebut di alirkan ke blender tank, selanjutnya di lewatkan kea lat penukaran panas untuk di naikan temperaturnya sampai sekitar 40-44 0 C sebelum di matangkan sepenuhnya di ripening tank. Pematangan (Repening ), filtrasi, dan daerasi Viscose. Larutan viscose merupakan larutan koloid yang viskositasnya dan derajat penguraianya ( ripening indeks ) tidak stabil. Ke dua sifat ini akan berpengaruh pada proses koagulasi dan regenerasi di spinning machine, ripening tank berfungsi untuk mengatur ripening indeks dan larutan viscose. Jika suhu tinggi dan waktu pematangan lama, harga ripening indeks nya kecil berarti larutan viscose telah matang, begitu pula sebaliknya larutan viscose dan heat exchanger di masukan ke dalam ripening tank.
Steeping Lye Tank
pulper Slurry press
blower
Aging drum
Slurry Tank
Blender Tank
Plate Heat Exchange
Spinning Tank
Dissolver Tank
Xanthator
Hopper
Ripening Tank
Filtrasi
Flash Detector
Departement Spinning
Pada Departemen spinning dilakukan proses pembuatan serat rayon dan larutan viscose melalui proses spinning. Proses spinning adalah proses pembentukan tow dan larutan viscose. Dekomposisi viscose menggunakan cairan spinbath yang mengandung asam sulfat dengan larutan viscose yang mengandung NaOH reaksi yang terjadi : H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O Asam sulfat menarik NaOH dalam viscose dan menghancurkan xanthogent dengan reaksi : (C6H9O5CS2Na)n + nH2SO4 (C6H10O6 )n + nCS + nH2SO4 Pada penguraian viscose timbul Na2CS2 yang kemudian terurai menjadi CS2 dan H2S. reaksi yang terjadi taitu Na2CS3 + H2SO4 CS2+H2S+ Na2SO4
Proses yang terjadi pada departemen spinning: Spinning Tank Larutan viscose yang di produksi di departemen viscose di tampung di spinning tank pada proses ini di lakukan penambahan zatt-zat adiktif TiO2 untuk menambah kekuatan daya tarik serat. Spinning Machine Larutan viscose dan spinning tank ditransportasikan ke spinning machine dengan prinsip perbedaan tekanan yang di sebabkan adanya pemvakuman di spinning tank. Kemudian masuk ke spinneret yang terendam dalam larutan spinbath. Spinner adalah tempat pembentukan filament. Stretching Tow di antarkan ke first stretching machine melalui thread guide. Yang di maksudkan untuk memperbaiki susunan molekul selulosa, sehingga di dapatkan serat dengan kekuatan tinggi. Cutter Alat pemotong tow, yang merupakan kumpulan filament tak berujung sehingga akan menjadi serat pendek. Cs2 Recovery Staple yang di jatuhkan di atas pipa vertical kemudian di transportasikan oleh air panas menuju CS2 Recovery After treatment Staple yang masuk ke after treatment mengandung komponen larutan spinbath, yaitu asam sulfat,natrium sulfat, dan zinc sulfat. Urutan proses nya adalah sebagai berikut : Pencucian Asam, taitu pencucian terhadap xanthat yang tertinggal dan sisa larutan spinbath pada temperature 900C First washing, yaitu pencucian serat dengan menggunakan soft water dengan temperature 70-750C
Penghilangan Sulfur,Penghilangan kadar sulfur dan asam yang tersisa dengan larutan NaOH pada temperature 800C Second Washing, yaitu pencucian serat dari sisa sulfr menggunakan softwater. Pemutihan/Bleaching, yaitu serat mengalami pemutihan dengan larutan natrium hypocloryde dengan presentasi 2,5 gr/lt Third washing, yaitu serat dicuci dari sisa cairan kimia dengan fresh soft water dengan temperature 600C dari unit boiler. Softening, yaitu soft finish diberikan untuk membuat serat mudah di pintal. Dryer Serat viscose yang dating dari alat pemeras kea lat pengering mempunyai kadar air sekitar 90-100 % yang mempunyai panjang kurang lebih 60 meter di lengkapi dengan pemanas uap. Belt Inspection System Ball di periksa saat di lewatkan di atas belt konveyor, beratnya kurang lebih 250 Kg dan kadar air 10-14 %
Larutan Spinbath Tow
Spinning tank
Spinning machine
Staple
cutter
After tratment
Moisture 13%
Moisture 100%
Bailing Press
Dryer
press
Department Spinbath Departement Spinbath memproduksi larutan spinbath (Na2SO4, H2SO4,SO4) dan natrium sulfat anhidrat sebagai produk samping. Unit sirkulasi merupakan unit yang mengsirkulasikan larutan spinbath hasil reaksi pembentukan serat rayon dan natrium sulfat. Untuk mengkoagulasikan larutan viscose di spinning plant unit produksi menghasilkan natrium anhidrat (Na2SO4, 10H2O) sebagai produk samping. Unit Sirkulasi Larutan spinbath yang merupakan sisa proses pengkoagulasikan larutan viscose pada saat spinning dan larutan Na2SO4 yang kotor di kembalikan ke department spinbath. Dan bottom tank larutan masih mengandung gas-gas seperti SO2,H2S,CS2 dll yang tercampur dalam larutan spinbath. Pada larutan spinbath yang telah mengalami proses pembersihan ditampung dalam degaser kemudian sebagai larutan spinbath di alirkan ke open head tank lalu di alirkan ke evaporator sedangkan limpahanya di alirkan ke mixing tank.
Unit Produksi Unit Produksi memiliki beberapa tahap proses kimia dan fisika untuk mengolah larutan spinbath menjadi natrium sulfat dekahidrat adapun proses ini adalah proses evaporasi,kristalisasi, kalsinasi, dan pengeringan. Evaporasi Untuk mendapatkan kandungan air dalam Na2SO4, 10H2O yang tepat maka larutan spinbath harus di evaporasi , sehingga di dapatkan natrium sulfat dengan kondisi yang sesuai. Kristalisasi Bertujuan untuk mendapatkan natrium sulfat dekahidrat (Na2SO4, 10H2O). Larutan spinbath yang telah mengalami pemekatan dalam evaporator dialirkan dan thickbath menuju Penghablur ( crystallizer ) dalam kondisi penghampaan natrium sulfat dekahidrat yang berbentuk slurry di pompakan ke thickner glauber’s salt yang berfungsi sebagai konsentator. Kalsinasi dan Melting Glauber’s salt yang telah di pisahkan pada sentrifuge di lelehkan kembali dalam met tank sebagai tahap pemurnian, sedangkan spinbath cair sebagai mother liquidor nya di alirkan ke mixing tank. Pada proses kalsinasi glauber salt mengalami penghilangan air Kristal yaitu dengan melepaskan molekul H2O dan senyawanya. Pada proses melting di tambahkan NaOH untuk menetralkan asam sulfat yang masih terbawa. Pengeringan ( Drying) Natrium sulfat anhidrat yang masih basag di keringkan pada dryer dengan udara panas yang dihasilkan dan burner ( pembakaran ). Natrium sulfat yang sudah kering akan di pisahkan dalam siklon dengan bantuan blower, dan di tamping dalam sylo tank. Dari sylo tank natrium sulfat siap di kemas dalam kantong plastik.
BAB IV SISTEM PEMROSESAN 4.1 Spesifikasi Alat viscose Plant 4.1.1 Soda Lye Station 4.1.1.1 Tangki Strong lye Utama Berfungsi untuk menampung NaOH yang baru dating dari distributor Berfungsi untuk menampung NaOH dari Strong Lye utama 4.1.1.2 Tanki Strong Lye Berfungsi untuk menampung NaOH dari Strong Lye utama 4.1.1.3 Tangki back Up Lye Sebagai penampung Lye sementara untuk di alirkan ke departemen lain yang membutuhkannya 4.1.1.4 Tangki untuk Press lye dari alkalizing Untuk menampung press lye yang telah di filtrasi oleh cloth filter di alkaling plant
4.1.1.5 Tangki Dissolving Lye Untuk menampung dissolving lye 4.1.1.6 Tangki Sludge untuk Soda Lye Untuk menampung soda lye yang berupa lumpur ( sludge ) 4.1.1.7 Tangki Sentrifuge Untuk menampung hasil recycle viscose dari sulfurising plant 4.1.1.8 Drum Charging Tempat larutan NaOH padat yang berupa bak-bak 4.1.2 Alkalising Padat 4.1.2.1 Pulp Feeder Sebagai pengumpan ke mixer tank
4.1.2.2 Mixer Tank Tempat pencampuran antara pulp dengan NaOH menjadi bubur pulp 4.1.2.3 Slurry Intermediate Tank Untuk menghomogenkan slurry keluaran mixer tank 4.1.2.4 Slurry press Untuk memeras slurry alkali selulosa agar di dapatkan alkali selulosa 4.1.2.5 Shreeder Untuk mencabik cabik alkali selulosa seperti ampas kelapa 4.1.2.6 Aging Drum Tempat pematan alkali selulosa dengan cara pemeraman untuk menurunkan derajat polimerisasi alkali selulosa
4.1.3 Sulfuring Plant 4.1.3.1 Hopper Menampung dan menimbang alkali selulosa dari aging drum sebelum ke xanthator dengan belt conveyor secara batch 4.1.3.2 Xanthaton Tempat bereaksinya alkali selulosa dengan CS 2 serta dissolving lye menjadi larutan selulosa xanthat 4.1.3.3 Dissolver Tank Untuk menampung dan melarutkan reaksi pembentukan selulosa xanthat dengan cara sirkulasi 4.1.3.4 Blender Tempat untuk penampungan selulosa xanthat yang lebih homogen 4.1.3.5 Intermediate Tank Untuk menghomogenkan larutan viscose 4.1.3.6 Rippening Tank ( Dilengkapi dengan stirrer ) Untuk mematangkan larutan viscose sebelum di saring 4.1.3.7 Filter Memisahkan larutan viscose dari kotoran-kotoran yang terbawa dalam larutan viscose 4.1.3.8 Flash Deanor Untuk menghilangkan gelembung udara dalam larutan viscose 4.1.3.9 Intermediate Tank Untuk menjaga agar tidak ada gelembung udara yang bercampur dengan larutan viscose hasil dearator
4.1.3.10 Spinning Tank Untuk menampung larutan viscose yang telah siap di olah menjadi serat sintetic di department spinning. 4.2 Spesifikasi Alat Spinning Plant Untuk menampung larutan viscose yang telah siap di olah menjadi serat sintetic di department spinning. 4.2.1 Spinning Machine Tempat terjadinya reaksi antara larutan viscose dengan larutan spinbath menjadi serat berbentuk tow 4.2.2 Stretching Untuk menarik tow sambil di regangkan dan di lakukan pengepresan 4.2.3 Cutter Blade Memotong serat dalam beberapa ukuran sesuai dengan permintaan konsumen 4.2.4 CS2 Recovery Through Menguapkan Cs2 dengan menggunakan steam dan air panas yang mengandung asam sulfat 4.2.5 After Tratment Termpat terjadinya pengolahan selanjutnya dengan cara pencucian, penghilangan bahan kimia untuk meningkatkan kualitas serat 4.2.6 Presser dan Squeezing Untuk mengepress kadar air 100% dan mencabik serat untuk memudahkan proses pengeringan 4.2.7 Dryer Untuk mengeringkan serat yang terbentuk dengan cara konveksi paksa 4.2.8 Bailing Press Tempat untuk membungkus serat
4.3 Spesifikasi Alat Spinbath Plant 4.3.1 Unit Sirkulasi 4.3.1.1 Bottom Tank Untuk menampung larutan spinbath sisa proses di separtment spinning 4.3.1.2 Filter Tank Menyaring kotoran yang terbawa larutan spinbath 4.3.1.3 Degasser 1 Menghilangkan gas-gas dalam larutan spinbath 4.3.1.4 Degasser 2 Menghilangkan gas-gas yang terbawa dalam larutan spinbath 4.3.1.5 Mixing Tank Tempat pencampuran larutan spinbath dengan H2SO4 dan 2nSO4 agar mencapai konsentrasi yang diinginkan. 4.3.2 Unit Produksi 4.3.2.1 Evaporator Tempat untuk memekatkan larutan spinbath hasil resirkulasi 4.3.2.2 Pre Heater Untuk memanaskan Eaporator agar larutan lebih pekat 4.3.2.3 Mixing Konseder Sebagai pendingin dengan cara mengalirkan air dan steam dalam keadaan vakum
4.3.3 Kristalizer Plant 4.3.3.1 Thickbath and Precooler Untuk menurunkan temperature larutan spin bath pada unit evaporator agar kondisi operasi kristalizer sesuai 4.3.3.2 Kristalizer Tempat terjadinya pengkristalan larutan spinbath menjadi Kristal natrium sulfat 4.3.3.3 Mixing Consedor Tempat terjadinya kontak langsung antara gas dari kristalizer dengan asam sulfat 98% agar konsentrasi asam sulfat menjadi 70% 4.3.3.4 Helping Consedor Menjaga kondisi mixing konsedor tetap vakum 4.3.4 Kalsinasi Plant 4.3.4.1 Thickener Tangki penampung juga pengendap Kristal yang dihasilkan pada unit kristalisasi 4.3.4.2 Melter Tempat melelehkan Kristal natrium sulfat yang mengendap thikener 4.3.4.3 Kalsinasi (VDK) Tempat terjadinya penguapan air Kristal sehingga konsentrasi natrium sulfat menjadi lebih pekat 4.3.4.4 Mixer Conseder Sebagai media kontak langsung antara gas/uap dari kristalizer dengan asam sulft 98%, sehingga asam sulfat konsentrasinya menjadi sekitar 70%
BAB V PRODUK Produk adalah semua keluaran pabrik yang merupakan hasil produksi, baik berupa produk yang bermanfaat maupun yang berupa buangan industri. 5.1 Produk yang Bermanfaat Produk yang bermanfaat adalah semua produk yang memiliki nilai jual sehingga dapat tetap memberikan keuntungan bagi perusahaan. Sebagai produk utama adalah serat sintetik jenis viscose ( viscose staple fibre ) yang di kemas dalam bale – bale seberat 260 Kg/bale. Sebagai produk samping adalah Natrium Sulfat Anhidrat ( Na2SO4,10H2O ), CS2 Natrium sulfat anhidrat digunakan pada industry kertas, gelas, dan detergent.
5.2 Buangan Industri Buangan industry ini berasal dari unit-unit produksi yang berupa effluent ( limbah cair ) dan Limbah gas, yang keduanya memerlukan perlakuan khusus sebelum di buang ke lingkungan, agar keseimbangan lingkungan tetap terjamin. 5.2.1 Limbah Cair ( Efluence ) Tahap dalam pengelolaan limbah cair ini adalah : Acid Waste Alkali Waste Sulphide Waste Natural Waste Air Buangan Rumah Tangga Pabrik Secara garis besar proses pengolahan di mulai dari pengolahan awal, dilanjutkan dengan pengolahan biologi dan di akhiri dengan melalui pengelolaan oleh lumpur aktif.
Limbah Gas Limbah gas yang di hasilkan berupa gas dari persenyawaan sulfur ( CS2,H2S, dan CO2). Sebagian besar gas-gas yang banyak mengandung sulfur ini dapat di peroleh kembali dari topshoe plant dengan cara pengabsorsian sehingga di hasilkan asam sulfat. Reaksi pengabsorsian tersebut adalah SO2 + ½ O2 SO2 SO3 + H2O H2SO4 _____________________________________________________
SO2 + ½ O2+ H2OH2SO4 + SO3 Dengan demikian selain memberikan keuntungan kepada perusahaan karena memberikan produk samping, topsoe plant ini berarti ini berarti juga mengurangi jumlah limbah gas yang di buang ke udara.
BAB VI UNIT PENUNJANG Yang di maksud dengan unit penunjang adalah unit-unit produksi yang tidak termasuk unit proses utama tetapi mempunyai peranan yang penting dalam menghasilkan produk utama. 6.1 Acid Plant Proses pembuatan asam sulfat menggunakan metode proses kontak dengan katalis Vanadium penta oksida (V2O3). Bahan baku yang di gunakan adalah sulfur padat yang di masukan ke dalam melter tank akan di lelehkan dengan steam pada suhu 9290C. Uap sulfur yang di hasilkan di bakar dalam bumer (900-1000 0C) menggunakan C2 kering yang di ambil dengan cara absorpsi udara panas, hingga terbentuk SO2. SO2 yang terbentuk di gunakan sebagai media pemanas air untuk membuat steam di dalam boiler tangk. SO2 yang sudah dingin di saring dalam filter untuk menghilangkan debu dan pengotor lain, kemudian masuk ke dalam konventer 4 fase, dimana SO2 direaksikan dengan ½ O2 sehingga di hasilkan SO3. SO3 kemudian didinginkan di dalam heat exchanger dan di alirkan ke economizer II lalu di lanjutkan ke interpass absorbtion dan di kontakkan dengan H2SO4 yang mengandung uap air hingga terjadi reaksi antara uap air dengan gas SO3 menjadi H2SO4 yang kemudian di alirkan ke converter II untuk di murnikan, Lalu di tamping di dalam H2SO4 tank. Produksi H2SO4 ini nantinya akan di alihkan ke departemen spinbath untuk di gunakan sebagai campuran larutan spinbath. Selain itu dalam konsentrasi tertentu larutan asam ini di gunakan untuk cleaning, yaitu untuk membersihkan peralatan.
6.2 CS2 Plant Proses pembuatan larutan CS2 secara garis besar di bagi menjadi 3 tahap unit proses, yaitu : Unit Kalsinasi Unit Furnace Unit Destilasi 6.2.1 Unit Kalsinasi Proses kalsinasi merupakan proses pembakaran charcoal pada temperature 6000C selama 4 jam. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kadar air, volatile meter dan gas metana ( CH2). 6.2.2 Unit Furnace Dalam Furnace, sulfur cair dari meter tank di reaksikan dengan charcoal dari calciner pada temperature kurang lebih 700-800 0C dengan power kurang lebih 400 Kw/jam. Katoda yang di gunakan terbuat dari grafit, sedangkan anodanya terbuat dari baja. Produk yang di hasilkan berupa crude CS2 yang di alirkan dalam sulfur collector untuk memisahkan sulfur berlebih dengan pengotor. Larutan CS2 kemudian di tampung ke dalam CS2 kemudian di tamping dalam CS2 colector untuk memisahkan produk yang baik dan yang kurang baik. Larutan CS2 yang baik kemudian di tamping dalam row CS2 storage tank.
6.2.3 Unit Destilasi Raw CS2 dari storage tank di murnikan pada dua unit destilasi, pada kolom destilasi pertama larutan CS2 akan di pisahkan dengan residunya. Residu ini dapat berupa pengotor ataupun sulfur yang berlebih. Selanjutnya larutan CS2 yang telah bersih akan di alirkan ke kolom destilasi yang kedua. Pada kolom ini terjadi pemisahan larutan CS2 dari gas H2S yang dapat terbentuk pada pemanasan di kolom pertama. 6.3 Unit Utilitas 6.3.1 Pengolahan Air ( Water Treatment ) 6.3.1.1 Pengolahan Awal Air yang bersumber dari sungai di pompakan ke deaerator, sebelum di masukan ke clarifloculator kemudian di alirkan ke clarifer. Pada clarifer, floc yang terbentuk di endapkan oleh grafitasi dan di aduk dengan kecepatan rendah. Air yang keluar sebagai over flow kemudian di alirkan ke dalam bak penampung sementara sebelum di umpankan ke penyaring pasir. Partikel-partikel padat yang masih ada di harapkan tertahan oleh penyaring ini. Air yang telah di saringkan ke filter water tank ( FWT ). Air jernih yang di hasilkan dapat langsung di gunakan untuk air pendingin dan hydrant.
6.3.1.2 Unit Demineralisasi Pada unit ini, air di FWT di olah kembali untuk menghilangkan semua mineral yang masih terkandung ke cation exchanger ( kolom penukar cation ) untuk menghilangkan ion-ion positif seperti NA+ ,CA 2+ ,dan Mg 2+ ,dengan reaksi sebagai berikut : Mn+ + nR-H RnM+nHAir keluaran cation exchanger bersifat asam kemudian air ini di alirkan ke anion exchanger ( kolom penukar anion ) untuk menghilangkan ion-ion negative seperti SO42- dan Cl - , dengan reaksi sebagai berikut : Xn + nR-OH Rn.X + nOHAir yang keluar dari kation exchanger ini hamper mendekati netral, dan siap untuk di gunakan sebagai umpan boiler. Exchanger yang telah di gunakan masing masing di regenerasi dengan larutan H2SO4 untuk anion exchanger dan larutan NaOH untuk kation exchanger. 6.3.2 Pembuatan Steam Untuk memenuhi kebutuhan steam, perusahaan harus mampu menyediakan boiler house yang sangat penting bagi berlangsungnya proses bahan bakar residu adalah minyak dan batu bara. Steam yang di hasilkan selain untuk kebutuhan prosses produksi , juga di gunakan sebagai penggerak turbin uap pembangkit listrik untuk kebutuhan seluruh kawasan pabrik.
6.4 Unit Pengolahan Limbah Dalam pembuatan serat rayon viscose selain di hasilkan bahan utamanya yaitu serat viscose tetapi juga di hasilkan bahan buangan berupa gas dan cair, adapun cara pengolahan limbah tersebut adalah sebagai berikut : 6.4.1 Pengelolaan Limbah Cair Untuk pengolahan limbah cair di kenal dengan nama effluent Plant. Unit ini mengolah limbah cair yang berasal dari tiga departemen, yaitu department viscose , spinning dan spinbath. Pengolahan limbah cair yang sudah berjalan adalah pengolahan tingkat pre treatment yaitu pengendapan dengan penambahan kapur (CaCO3) dalam thickener. Over flow yang di hasilkan langsung di buang di sungai. Air buangan industry harus di olah terlebih dahulu sebelum di buang ke lingkungan. Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, dengan memenuhi ketentuan. Adapun pengolahan tersebut terbagi menjadi 2 tahap yaitu chemical treatment dan biological treatment. 6.4.2 Pengolahan Limbah Gas Berdasarkan kandungan hydrogen sulfat dan karbon di sulfide, limbah yang masuk ke WSA Plant di bagi menjadi dua bagian : Rich gas, yaitu merupakan gas yang kaya akan kandungan H2S dan CS2 sebagai limbah dari department spinbath Lean gas, yaitu merupakan gas yang miskin akan kandungan H2S dan CS2 sebagai limbah dari spinning
BAB VII KESIMPULAN •
•
•
•
Serat rayon viscose termasuk serta organic yang berasal dari polimer alam, bahan baku serat viscose adalah pulp wood. Pulp addalah senyawa organic yang tersusun dari molekul – molekul selulosa membentuk polimer dengan rumus molekul ( C6H9O4 OH)n. Serat rayon viscose di proses oleh departemen viscose dan spinning plant. Departemen viscose bertanggung jawab pada pembuatana larutan viscose dari bahan baku wood pulp, sedangkan departemen spinning bertanggung jawab pada pengolahan larutan viscose menjadi serat rayon viscose dan pengepakan sampai di pasarkan. Bahan baku utama pembuatan rayon viscose adalah pulp. Berdasarkan kelarutanya NaOH 18% pulp mengandung 3 jenis selulosa yaitu alpha, beta, dan gamma selulosa. Bahan baku penunjang yang di perlukan pada pembuatan serat ini adalah NaOH,CS2,H2 SO4,ZnSO4 dan softwater. Jenis limbah yang di hasilkan pada proses pembuatan serat viscose ini berupa gas dan cairan. Limbah yang di hasilkan tidak boleh langsung di buang kea lam tetapi harus di netralkan dahulu terutama limbah cair. Limbah cair harus di netralkan dengan dua cara yaitu dengan proses kimia dan proses biologi.
DAFTAR PUSTAKA • • • • • • •
• • • •
• • • • • •
Chatib Winarni dan I gusti Putu Anya “Pengetahuan bahan tekrsil” departemen pendidikan dan kebudayaan, Jakarta Handbook of Fiber Science and Technology: Fiber Chemistry, Vol. IV Vaughn, Ed. A. The Technical Needs: Nonwovens for Medical/Surgical and Consumer Uses, Chapter 5,pp.61-66, TAPPI Press. Winter School Notes on Man-made Fibers, IIT Delhi, Vol.II. Lunenschloss, J. and Albrecht , W.; Nonwoven Bonded Fabrics, 1985. Needles, Howard. L;Textiles Fibers ,Dyes and Finishes. Drelich , Arthur; Nonwoven Fabrics Survey ,Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 10,pp 204-226, John Wiley & Sons, Inc. Nonwovens Factbook 1991 pp 76-77. Turbak, Albin F; Nonwovens: Theory, Process, Performance, and Testing,. Spunlace Technology Today-An Overview of Raw Materials, Processes, Products, Markets and Emerging End Uses. pp 61-62. Hardy, Craig; The Rayon Fiber Process and Fiber Characteristics; Principles of Nonwovens; INDA. David Harrason, Shipments of Fibers to Nonwovens Reported for 1998, Nonwovens Industry, No.6, 1999, pp-52 Lyocell fibers: http://www.nonwovens.com/facts/technology/fibers/rayon.htm http://www.fibersource.com/f-tutor/rayon.htm J. Gordon Cook, Handbook of Textile fibers, II Manmade Fibers, pp-82 Gordon Cook, Handbook of Textile fibers, II Manmade Fibers, pp-100
