p3b o2 delignification dan bleaching ms office 2007
TRANSCRIPT
O2 DELIGNIFICATIO
N DAN BLEACHING
OLEHDARONO WIKANAJI
PRODI D3 TEKNIK KIMIA ITS SURABAYA 2011
O2 DELIGNIFICATIO
NOLEH
DARONO WIKANAJI
PRODI D3 TEKNIK KIMIA ITS SURABAYA 2011
O2 DELIGNIFICATION KONTRIBUTOR WARNA PADA CHEMICAL
PULP: LIGNIN (RESIDUAL LIGNIN) KET:
DENGAN BLEACHING KOEFISIEN ABSORPSI CAHAYA (LIGHT ABSORPTION COEFFICIENT) BERKURANG.
YANG TERLARUT DALAM PROSES BLEACHING ADALAH RESIDUAL LIGNIN DAN BAHAN INI SULIT DI TREATMENT DI ETP.
DARI SUDUT PANDANG LINGKUNGAN, RESIDUAL LIGNIN YANG BEREAKSI DENGAN BAHAN KIMIA BLEACHING, AKAN MENGHASILKAN ZAT YANG SULIT DIDEGRADASI.
LOSIS KARBOHIDRAT DIAKHIR COOKING SEMAKIN NYATA SEHINGGA ADA BATASAN PRAKTIS SEJAUH MANA OKSIGEN DELIGNIFIKASI DAPAT DILAKUKAN TANPA TERJADI LOSIS KARBOHIDRAT YANG BERLEBIHAN.
OXYGEN DELIGNIFICATION
MEKANISME REAKSI
SELEKTIVITAS REAKSI MENGGAMBARKAN RATIO
PEYERANGAN OKSIGEN ANTARA REAKSI OKSIGEN TERHADAP LIGNIN DAN REAKSI OKSIGEN TERHADAP CARBOHIDRAT.
SELEKTIVITAS REAKSI: DIPENGARUHI OLEH
KONDISI PROSES DAN KONTAMINAN SEPERTI LOGAM-LOGAM TRANSISI.
MgSO4 (20 – 80 MOLE / TON PULP): DIGUNAKAN UNTUK
MENGURANGI PENGARUH NEGATIF (DETRIMENTAL EFFECT).
SELEKTIVITAS DELIGNIFIKASI VS EXTENDED COOKING
O2 DELIGNIFIKASI LEBIH MENGUNTUNGKAN DARI PADA EXTENDED COOKING KARENA DAPAT MENGHASILKAN YIELD LEBIH BANYAK.
YIELD SELECTIVITY IS CONSIDERABLY BATTER THAN COOKING TO LOW KAPPA NUMBER.
(BUT PULP QUALITY PROBLEM CAN BE ELIMINATED IF LIGNIN REMOVAL LESS THAN 50 %)
KONDISI OPERASI
MEDIUM CONSISTENCY HIGH CONSISTENCY
Consistency 10-14 25-30
Retention time, min. 50-60 30
Initial temperature, °C 85-105 100-115
Inlet pressure, kPa 700-800 400-600
Outlet pressure 450-550 400-600
Delignification, % 40-50 45-55
Low press. steam cons., kg/t 40-100 30-50
Med. press. steam cons. kg/t 40-150 70-150
Power to system, kWh/t 35-45 40-50
Alkali consumption, kg/t 18-28 18-25
Oxygen consumption, kg/t 20-24 15-24
Consistency 10-14 25-30
CONTOH PROSES O2 DELIGNIFIKASI DAN PROSES WASHING
Oksigen delignifikasi
O2 DELIGNIFICATION (DUALOX)
PERBANDINGAN O2 DELIGNIFIKASI KONSISTENSI TINGGI DAN KONSISTENSI SEDANG
KONSISTENSI TINGGI: 30 – 32 % KAPPA IN = 24 KAPPA OUT = 13 PLUG RISK BLOWOUT RISK TEKANAN = 3 – 4 BAR SINGLE STAGE COD EMISSION
RATHER HIGH HIGHER BLEACHING
CHEMICAL COST. DELIGNIFY 50 %
KONSISTENSI SEDANG: 10 – 12 % KAPPA IN = 26 KAPPA OUT = 10 NO PLUG RISK NO BLOWOUT RISK TEKANAN = 6 – 8 BAR TWO STAGE COD EMISSION MUCH
LOWER (MET GOV. STANDARD 4 KG/T PULP)
LOWER BLEACHING CHEMICAL COST.
DELIGNIFY 65-67 %
VARIABLE PROSES DALAM O2 DELIGNIFIKASI
BLEACHINGOLEH
DARONO WIKANAJI
PRODI D3 TEKNIK KIMIA ITS SURABAYA 2008
JENIS PROSES BLEACHING DUA PRINSIP (METODE) PROSES BLEACHING
BRIGTHENING ‘BLEACHING’: MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA YANG SECARA SELEKTIF
MENYERANG “CHROMOPHORIC GROUP” TETAPI TIDAK MERUSAK LIGNIN.
DIGUNAKAN UNTUK HIGH YIELD PULP DENGAN KANDUNGAN LIGNIN TINGGI.
TARGET BRIGTHNESS = 70 – 80 O ISO BLEACHING:
MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA YANG MENYERANG LIGNIN SEHINGGA MENGHILANGKAN LINGNIN.
DIGUNAKAN UNTUK LOW YIELD PULP (CHEMICAL PULP) SEHINGGA DIPEROLEH PULP KUALITAS BAIK, DENGAN BRIGHTNESS STABIL.
TARGET BRIGHTNESS = 88 – 92 O ISO
BRIGHTENING ‘BLEACHING’
PULP BRIGHTENING:ADALAH PROSES BLEACHING UNTUK
MEMPEROLEH BRIGHTNESS TINGGI AKAN TETAPI KANDUNGAN LIGNIN TETAP TINGGI (LIGNIN PRESERVING BLEACHING).
DIGUNAKAN UNTUK PROSES BLEACHING TERHADAP PULP MEKANIS.
NOTE: UNTUK MEMPERTAHANKAN TUJUAN PROSES PULP
HIGH YIELD, YAITU MEMPEROLEH YIELD TINGGI, PULP MEKANIS DAN CHEMI MECHANIS HARUS DIKURANGI KANDUNGAN WARNANYA (DECOLOURED) ATAU DICERAHKAN (BRIGHTENED) DENGAN METODE YANG TIDAK MELARUTKAN LIGNIN.
LEGNIN PRESERVING BLEACHING AGENT
DUA JENIS:BAHAN KIMIA YANG BEKERJ A SECARA
OKSIDASI, hydrogen peroxide H2O2.BAHAN KIMIA YANG BEKERJA SECARA
REDUKSI, SEPERTI Na2S2O4 (sodium hydrosulfite atau sodium dithionite)
KONDISI OPERASI:H2O2: T = 90 – 110 oC (< 130 oC “hymolitic
cleavage”)Na2S2O4: pH = 5.5 – 6.5 (kompromi antara
Brightness dan losis bahan kimia), 1-2 jam, 60 oC.
PEROXIDE DAN DITHIONITE
HIDROGEN PEROXIDE H2O2:5 – 10 KG/TBDP
KONTROL DECOMPOSISI DG: MILDLY ALKALINE CONDT. H2O2 DISTABILKAN DENGAN
CHELATING AGENT SEPERTI DTPA ATAU EDTA 0.2 – 1.2 % THD PULP pada pH 4 – 7 lalu di cuci bersih sebelum peroxide. Atau cuci pada pH <3 dan + MgSO4
KADAR LOGAM TRANSISI, Mn, Cu, Fe DIKONTROL SBB:
MOLAR Mg/Mn > 30 ,T=90oC MOLAR Mg/Mn>100,T=120oC
SODIUM HYDROSULFITE or Na DITHIONITE, Na2S2O4:
KONDISI: PH 5.5 – 6.5 KONSISTENSI 3 – 6 % WAKTU REAKSI = 1 – 2
JAM SUHU = 50 – 75 o C Dosis = 1 – 2 %
NOTASI: P Stage : H2O2 Y stage : Na2S2O4
PRINSIP KERJA BRIGHTENING REAKSI REDUKSI
TERHADAP STRUKTUR LIGNIN QUINOID (BERWARNA) MENJADI STRUKTUR LIGNIN PHENOLIC (TIDAK BERWARNA)
REAKSI BRIGHTENING
BRIGHTNESS VS (SUHU & WAKTU REAKSI)
PEROXIDE BLEACHING
BLEACHING BLEACHING UNTUK PULP KIMIA DENGAN
DEMIKIAN KANDUNGAN RESIDUAL LIGNIN RENDAH
MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA YANG MENYERANG LIGNIN SEHINGGA MENGHILANGKAN LINGNIN.
DIGUNAKAN UNTUK LOW YIELD PULP (CHEMICAL PULP) SEHINGGA DIPEROLEH PULP KUALITAS BAIK, DENGAN BRIGHTNESS STABIL.
TARGET BRIGHTNESS = 88 – 92 O ISO
BAHAN KIMIA BLEACHING
CHLORINE “ Cl2” SODIUM HYPHO CHLORITE “NaOCl2” CALCIUM HYPO CHLORITE “Ca(OCl)2” CHLORINE DIOXIDE “ClO2” OZONE “O3”
CLASIFIKASI BAHAN KIMIA BLEACHING
GROUP 1Cl2, O3, Peroxyacids
GROUP 2O2, ClO2
GROUP 3H2O2 in alkaline condition
׃ Bereaksi dengan struktur aromatik dari lignin pada group phenolic dan rantai gandanya.
׃ Bereaksi dengan hydroxil group pada rantai phenol.
׃ Bereaksi dengan group fungsional tertentu dari lignin, seperti carbonyl group.
OXIDIZING EQUIVALENT - OXE
Bahan Kimia
Molar weightg/mole
Electronstransferredper mole
Equivalent weightg/mole
OXE "Active
chlorine"1)
Cl2 71 2 35.5 1
ClO2 67.5 5 13.5 2.63
O2 32 4 8 4.43
H2O2 34 2 17 2.09
NaOCl 133 2 66.5 0.53
O3 48 6 8 4.43
Name Formula Designation
Manufacture Form at point of application
Chlorine Cl2 C By electrolysis of NaCl slution; shipped as liquid under pressure
PRESSURIZED GAS
Hypochlorite NaOCl H By reaction of Cl2 with NaOH; on-site Solution~40g/L as equivalent Cl2
Chlorine dioxide
ClO2 D On-site by reduction of chlorate Solution, ~10g/L or 26.3 g/L as equivalent Cl2
Oxygen O2 O By sepration from air; shipped as cryogenic oxygen or separated on-site
Pressurized gas
Hydrogen peroxide
H2O2 P By reduction of oxygen via organic intermediates; Shipped as 50% solution
solution, 2%-5%
Ozone O3 Z On site by silent electric discharge in oxygen gas
Pressurized gas mixture up to 12% O3 in O2
Hydrosulfite Na2S2O4 Y By reduction of bisulfate Solution
Enzymes - X Isolated from fermentation processes Solution
Sodium hydroxide
NaOH E By electrolysis from NaCl solution; shipped as 50% solution
Solution ~10%
DISKRIPSI BAHAN KIMIA BLEACHING
UNIT OPERATION
BLOK DIAGRAM PROSES BLEACHING
CHLORINE – CL2 C stage
KEUNGGULAN: MURAH & EFFISIEN
UNTUK DELIGNIFIKASI SELECTIVE, TIDAK
MERUSAK CARBOHIDRAT
KELEMAHAN: TERBENTUK CHLORINA-
TED ORGANIK AOX, DIOXIN YG KARSINOGEN
KOROSIVE GAS BERBAHAYA TRANSPORTASI RISKAN
KETERRANGAN: DILARANG DIGUNAKAN. DI EROPA SUDAH TIDAK
DIGUNAKAN. DI AMERIKA UTARA
SUDAH BANYAK DITINGGALKAN (May 2002)
DI SELURUH DUNIA BERTAHAP DITINGGALKAN.
OXIDATOR BEROPERASI PADA pH 1.5
– 2.5
REAKSI CL2
Reaksi klorinasi pada pH < 3.0
Keterangan: Ad : addition SU : Substitusi OX : Oksidasi
CHLORINE DIOXIDE
ClO2 tidak stabil sehingga harus dibuat on-site.
Dengan menstubstitusi Cl2 dengan ClO2 akan menurunkan kadar AOX dalam limbah cair proses bleaching.
CLO2 BLEACHING
(DC)EoD O(DC)EoD ODEoD
OZEoD (DC)EDED DEDED
DEoDED ODEoDED
ODEo(DN)D ODEo(DN)D
DOSIS CLO2 POST E
Dosis ClO2 diperlukan untuk mencapai brightness 90% ISO untuk hardwood dan softwood
Brightness akhir dari DED stage dari bleaching sequence (D+C)EDED untuk pulp softwood Kraft.
KONDISI OPERASIChemical applied D1 D2
ClO2, kg /tbdp 5-15 2-8
NaOH, kg/tbdp 0-1 2
End pH 2.5-4 4-5.5
Temperature, °C 50-90 50-90
Time, minutes 120-300 120-300
Consistency, % 9-16 9-16
Residual oxidant concentration, g/L
trace-0.05 trace-0.03
SIFAT DAN KONDISI OPERASI
Formula NaOCl or Ca(OCl)2
Form Dilute solution made on-site by absorbing chlorine gas in sodium hydroxide solution
or calcium hydroxide slurry, concentration expressed as equivalent chlorine in the range of 30-40g/L
Health hazard
Strong alkalie oxidant,
contact with skin, eyes and internals causes irritation and psoosible serious tissue damage due to local corrosive effects.
NaOCl, kg equivalent Cl2/tbdp
2-20
NaOH, kg/tbdp 0-5
End pH 9-10.5
Temperature, °C 30-80
Time, minutes 4-120
Consistency, % 9-16
Residual oxidant concentration g/l
0-0.2
PENGARUH DOSIS NA HYPOCHLORITE THD BRIGHTNESS DAN VISCOSITAS
OZONE BLEACHING A standard chlorination
followed by extraction reduces kappa numbers easily from above 30 to below 5 with insignificant pulp viscosity losses; ozone cannot delignify as far, and causes serious viscosity reductions. Ozone delignification requires low kappa numbers entering the bleach plant.
This can be achieved by oxygen delignification, extended cooking, or both (See next figure such as Fig. 216).
PENGARUH DOSIS OZONE TERHADAP KAPPA DAN VISCOSITAS
Figure 216
SEQUENCE DAN BRIGHTNESS TERCAPAI SERTA FLOW PROSES.
Z:0.3% Konst 10% EDTA pada pH 6, H2O2 pada pH 1.
Sequence Kappa number after bleaching
Brightness, % ISO
Z 9.9 46.7
QP 7.1 71.1
QPP 5.9 77.9
ZQP 3.6 77.5
QPZ 2.7 77.6
ZQPP 2.8 83.9
QPZP nd. 89.9
EKSTRAKSI Proses ekstraksi pada prinsipnya adalah
mengeluarkan liquor dan segala kontaminan pulp dan kemudian dicuci bersih (displaced) sehingga pulp hasil pencucian benar-benar bersih dan siap diproses pada proses selanjutnya.
Pelaksnaan dapat dilakukan dalam DD washer – displacement drum washer.
PENUTUP
TERIMA KASIH ATAS
PERHATIANYA
Chlorine multiple or kappa factor, which is the ratio of chlorine charged (in% on pulp) to the kappa number of incoming pulp.
A higher brightness target for a certain sequence requires a higher kappa factor in the first stage to minimize the total amount of chemicals required.