MAKALAH PROSES INDUSTRI KIMIA NERACA MASSA INDUSTRI PULP Dosen Pembimbing: Ir.Erlinawati, M.T
Disusun oleh :
HILDA ROSALINA
Nim : 0611 3040 1014
Kelas : 3 KIA
Politeknik Negeri Sriwijaya Sriwijaya Palembang Tahun Ajaran 2012/2013
DIAGRAM BLOK NaOH = 75 % Na2S = 25 %
D
Selulosa = 43 %
I
Hemiselulosa = 25%
G
H2O
3,5 ton Lignin = 16%
E
Ekstraktif = 1 %
S
Air
T
= 15 %
BLOW TANK
R
Selulosa O
E
Hemiselulosa
STRAINER
T
R
Tiol A
C5H10O5Na R Y
Selulosa Selulosa Hemiselulosa Lignin Tiol C5H10O5Na
Hemiselulosa Lignin Tiol C5H10O5Na H2O
Selulosa Hemiselulosa Lignin Tiol
H2O C5H10O5Na Ekstraktif H2O
BAB 10. NERACA MASSA INDUSTRI PEMBUATAN PULP Data Kuantitatif
Bahan dasar untuk 2 ton pulp -
kayu
= 3,5 = 3500 kg
Komposisi larutan pemasak Cairan pemasak yang digunakan adalah campuran dari NaOH dan Na 2S dengan perbandingan komposisi sebagai berikut : - NaOH = 75% - Na2S = 25%
10.1 Neraca Massa Pada Digester
Larutan Pemasak = 14000kg
NaOH =75 % Na2S = 25 %
Selulosa (C6H10O5 – CH3) DIGESTER
Hemiselulosa (C6H12O6) Lignin
Kayu = 3500 kg
C6H10O5 Na
Selulosa (C6H10O5 – CH3) = 43 %
H2O
Hemiselulosa (C6H12O6) = 25 % Lignin
= 16 %
Ekstraktif
=1%
H2O
= 15 %
Tiol (mercaptan)
NaOH Na2S Lignin Ekstraktif H2O
Diketahui Bahan Baku Kayu yang telah menjadi chips = 3,5 ton
= 3500 kg a. Selulosa (C6H10O5 – CH3)
Gr
= 43 % x 3500 kg = 1505 kg
Mol
= massa : berat molekul = 1505 kg : 177 kg/kmol = 8, 503 kmol
b. Hemiselulosa (C6H12O6)
Gr
= 25 % x 3500 kg = 875 kg
Mol
= massa : berat molekul = 875 kg : 180 kg/kmol = 4, 861 kmol
c. Lignin
Gr
= 16 % x 3500 kg = 560 kg
d. Ekstraktif
Gr
= 1 % x 3500 kg = 35 kg
e. H2O
Gr
= 15 % x 3500 kg = 525 kg
Cairan Pemasak
Perbandingan untuk kayu dan cairan pemasak 1 : 4 1 : 4 = 3500 kg : x X = 3500 kg x 4 X = 14000 kg a. NaOH = 75 % x 14000 kg = 10500 kg Mol = massa : berat molekul = 10500 kg : 40 kg/kmol = 262,5 kmol b. Na2S = 25 % x 14000 kg = 3500 kg
Mol = massa : berat molekul = 3500 kg : 78 kg/kmol = 44,871 kmol Reaksi yang terjadi pada DIGESTER
R – R’ + NaOH
R” Na + ROH
(sellulosa)
R – R +Na2S
RSH (mercaptan/ Tiol)
Dalam hal ini, Sellulosa diasumsikan dengan C 6H10O5 – CH3 , dan Hemisellulosa diasumsikan dengan glukosa C5H11O5COH Reaksi ke-1 C6H10O5 – CH3
+
70 %
NaOH
C6H10O5 Na + CH3OH
Mula-mula
: 8, 503
262,500
Bereaksi
: 5, 952
5, 952
5, 952
5,952 kmol
sisa
:
2,551
256,548
5,952
5,952
BM
:
177
Massa
: 451,527 kg
40
-
185
-
32
10261,920 kg
1101,120 kg
190,464 kg
Reaksi ke-2 C5H11O5COH
Mula-mula : 4, 861 kmol
+
Na2S
44,871kmol
70%
C5H11O5CSHNa2 - ½ O2
-
Bereaksi
: 3, 402 kmol
3,402 kmol
3,402 kmol
Sisa
: 1,459 kmol
41,469 kmol
3,402 kmol
BM
: 180 kg/kmol
78 kg/kmol
258 kg/kmol
Massa
: 262,620 kg
3234,582 kg
877,716 kg
Tabel 10.1 Neraca Massa Pada Digester Komponen
Input (kg)
Output (kg)
1
2
3
4
Selulosa (C6H10O5 – CH3)
1505
-
-
451,527
Hemiselulosa (C5H11O5COH)
875
-
-
262,620
Lignin
560
-
310
250
ekstraktif
35
-
35
-
Air
525
-
25
500
NaOH
-
10500
10261,960
-
Na2S
-
3500
3234,582
-
C6H10O5 Na
-
-
-
1101,120
CH3OH
-
-
190,432
-
C5H11O5CSHNa2) - ½ O2
-
-
-
877,716
TOTAL
3500
14000
14056,974
3442,983
17500
17500
NaOH = 10500 kg Na2S
= 3500 kg
Total = 14000 kg
sellulosa
= 1505 kg
2
hemiSellulosa = 875 kg sellulosa
= 451,527kg
Lignin
= 560 kg
Ekstraktif
= 35 kg
H2O
= 525 k9
Tiol (marcaptan) = 877,716 kg
Total
= 3500 kg
C6H10O5 Na
= 1101,120 kg
Lignin
= 250 kg
H2O
= 500 kg
Total
= 3442,983 kg
hemiSellulosa = 262,620 kg
DIGESTER
1
4
3
NaOH
= 10261,960 kg
Na2S
= 3234,582 kg
Lignin
= 310 kg
Ekstraktif
= 35 kg
H2 O
= 25 kg
CH3 – OH
= 190,432 kg
Total
= 14056,974 kg
10.2 Neraca Massa Pada Strainer
Hemisellulosa = 13 %
1
2 STRAINER
3442,983kg
Sellulosa
= 16 %
Sellulosa
= 15 %
80 % Tiol (marcaptan) = 23 % C6H10O5 Na
= 30 %
Lignin
= 10 %
H2O
=9%
3 20 %
HemiSellulosa = 9 % Tiol (marcaptan) = 6 % C6H10O5 Na
= 13%
Lignin
= 34 %
H2O
= 22 %
Hemisellulosa = 25 % Sellulosa
= 16 %
Tiol (marcaptan) = 14 % C6H10O5 Na
= 16 %
Lignin
= 23 %
H2O
= 6 %
Pada strainer, terjadi pemisahan antara pulp dan black liquor dengan perbandingan 80 % dan 20% , Sehingga : pulp yang di hasilkan 80% x 3442,983 kg = 2754,38 kg black liquor
20% x 3442,983 kg = 688,59 kg
Komposisi Pulp yang dihasilkan :
Hemisellulosa
= 13 % x 2754,386 kg
= 358,070 kg
Sellulosa
= 15 % x 2754,386 kg
= 413,158 kg
Tiol (marcaptan)
= 23 % x 2754,386 kg
= 633,509 kg
C6H10O5 Na
= 30 % x 2754,386 kg
= 826,316 kg
Lignin
= 10 % x 2754,386 kg
= 275,440 kg
H2 O
= 9 % x 2754,386 kg
= 247,895 kg
Komposisi Black Liqour yang dihasilkan :
Hemisellulosa
= 25 % x 688,596
= 172,149 kg
Sellulosa
= 16 % x 688,596
= 110,175 kg
Tiol (marcaptan)
= 14 % x 688,596
= 96,403 kg
C6H10O5 Na
= 16 % x 688,596
= 110,175 kg
Lignin
= 23 % x 688,596
= 158,377 kg
H2 O
= 6 % x 688,596
= 41,316 kg
Table 10.2 Neraca massa Strainer
Input (kg)
Output (kg)
Komposisi
1
2
3
Hemiselulosa selulosa
550,8773
358,070
172,150
309,8685
413,158
110,175
tiol
206,579
633,509
96,403
C6H10O5 Na
447,5878
826,316
110,175
lignin
1170,614
275,440
158,377
Air (H2O)
757,4563
247,895
41,316
TOTAL
3442,983
2754,388
688,595 3442,983
Selulosa
= 309,8685 kg Selulosa
= 413,158 kg
Hemiselulosa
= 358,070 kg
Tiol
= 633,509 kg
C6H10O5 Na
= 826,316 kg
Lignin
=275,440 kg
H2O
= 247,895 kg
Total
= 2754,388 kg
Hemiselulosa = 550,8773 kg Tiol
= 206,579 kg
C6H10O5 Na
= 447,5878 kg
Lignin
= 1170,614 kg
H2O Total
STRAINER
= 757,4563 kg Total = 605, = 3442,983 kg
Selulosa
= 110,175 kg
Hemiselulosa
=172,149 kg
Tiol
= 96,403 kg
C6H10O5 Na
= 110,175 kg
Lignin
= 158,377 kg
H2O
= 41,316 kg
Total
= 688,595 kg
10.3 Neraca Massa Pada Blow Tank Selulosa Hemiselulosa Tiol C6H10O5 Na Lignin
= 413,158 kg
H2O = 247,895 kg
Selulosa
= 413,158 kg
Hemiselulosa
= 358,070 kg
Tiol
= 633,509 kg
C6H10O5 Na
= 826,316 kg
Lignin
=275,440 kg
Total
= 2506,493 kg
= 358,070 kg = 633,509 kg = 826,316 kg
BLOW TANK
=275,440 kg
H2O
= 247,895 kg
Total
= 2754,388 kg
10.4 Neraca Massa Pada Rotary Drum Filter Asumsi: 75 % pulp untuk dikeringkan sebagai bahan baku kertas
25 % sisa black liqour
H2O = 250 kg Selulosa
= 413,158 kg
Hemiselulosa
= 358,070 kg
2506,493 kg = 633,509 kg
Tiol
ROTARY
75 %
DRUM
C6H10O5 Na
= 826,316 kg
Lignin
=275,440 kg
FILTER
Hemisellulosa = 15% Sellulosa
= 36 %
Tiol (marcaptan) = 20 % C6H10O5 Na
= 27 %
H20
=2%
25 %
Hemisellulosa = 13 % Sellulosa
= 14 %
Tiol (marcaptan) = 27 % C6H10O5 Na
= 28 %
Lignin
= 10 %
H2O
=8%
Pada Rotary Drum Filter , terjadi pemisahan antar a pulp dan black liquor dengan perbandingan 75 % dan 25 % , Sehingga : Pulp
: 75% x( 2506,493 kg + 250 kg H 2O) = 2067,370 kg
Black liquor
: 25% x (2506,493 kg + 250 kg H 2O )= 689,123 kg
Komposisi pulp yang di dapatkan :
Hemisellulosa
= 15% x 2067,370 kg
= 310,106 kg
Sellulosa
= 36 % x 2067,370 kg
= 744,253 kg
Tiol (marcaptan)
= 20 % x 2067,370 kg
= 413,472 kg
C6H10O5 Na
= 27 % x 2067,370 kg
= 558,190 kg
H2 O
= 2 % x 2067,370 kg
= 41,3474 kg
Komposisi black liquor yang di dapatkan :
Hemisellulosa = 13 % x 689,123 kg
= 89,586 kg
Sellulosa
= 96,4772 kg
= 14 % x 689,123 kg
Tiol (marcaptan) = 27 % x 689,123 kg
= 186,063 kg
C6H10O5 Na
= 28 % x 689,123 kg
= 192,954 kg
Lignin
= 10 % x 689,123 kg
= 68,9123 kg
H2 O
= 8 % x 689,123 kg
= 55,1298 kg
Table 10.3 Neraca Massa Pada Rotary Drum Filter Input (kg)
Output (kg)
Komposisi 1
selulosa hemiselulosa tiol C6H10O5 Na lignin H2 O
2 -
413,158 358,070 633,509 826,316 275,440 2506,493
TOTAL
250 250 2756,493
3
4
96,4772 89,586
744,253 310,106
186,063 192,954 68,9123 55,1298 689,123
413,472 558,190 41,3474 2067,370 2756,493
Jadi, Pul p yang di hasil kan
Pulp untuk dikeringkan sebagai bahan baku kertas = 70 % X 2067,370 = 1447,159 kg Pulp untuk dilakukan bleaching = 30 % x 2067,370 = 620,211 kg
Selulosa Hemiselulosa
H2O = 250 kg
= 413,158 kg
2
= 358,070 kg
Tiol
= 633,509 kg
C6H10O5 Na
1 = 826,316 kg
Lignin
= 275,440 kg
Total
= 2506,493 kg
ROTARY
1
1 DRUM FILTER
3 Selulosa
= 96,4772 kg
Hemiselulosa
= 89,586 kg
Tiol
= 186,063 kg
C6H10O5 Na
= 192,954 kg
Lignin
= 68,9123 kg
H2 O
= 55,1298 kg
Total
= 689,123 kg
4
Selulosa
= 744,253 kg
Hemiselulosa
= 310,106 kg
Tiol
= 186,063 kg
C6H10O5 Na
= 413,472 kg
H2O
= 41,3474 kg
Total
= 2067,370 kg
