PENDAHULUAN LANDASAN TEORI Bab ini menjelaskan tentang teori-teori konduktivitas, dan teori yang PROSES PEMBUATAN PULP Bab ini menjelaskan tentang proses pengolahan pulp dari kayu sampai PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR. PENUTUP Bab ini berisikan tentan

1. Dengan mempelajari teori yang diperoleh dari pembimbing serta pengamatan langsung di lapangan. 2. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing. 3. Dengan mencari buku-buku referensi dari beberapa pustaka yang dapat menunjang penyusunan karya akhir.

I.5. Sistematika Pembahasan

Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan karya akhir ini, maka penulis membuat suatu sistematika penulisan. Sistematika ini merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub bab - sub babnya. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode pembahasan, dan sistematika pembahasan.

BAB II : LANDASAN TEORI Bab ini menjelaskan tentang teori-teori konduktivitas, dan teori yang

menyangkut alat-alat pendukung proses yang berkaitan dengan Conductivity Sensor tersebut.

BAB III : PROSES PEMBUATAN PULP Bab ini menjelaskan tentang proses pengolahan pulp dari kayu sampai

menjadi kertas. Universitas Sumatera Utara

BAB IV : PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR.

Bab ini menjelaskan tentang prinsip kerja dari conductivity sensor beserta keterpasangannya pada proses.

BAB V : PENUTUP Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang dapat diambil

penulis dari pengamatan di lapangan dan pada waktu penulisan karya akhir. Universitas Sumatera Utara

BAB II LANDASAN TEORI

II.1 Arus Listrik

Muatan-muatan listrik yang bergerak akan menghasilkan arus listrik. Satuan arus listrik adalah Ampere A. Lebih tepatnya arus I didefenisikan sebagai laju pergerakan muatan melewati suatu titik acuan tertentu menembus suatu bidang acuan tertentu sebesar satu Coloumb per detik, dari sistem hantar misalnya melalui penampang lintang kawat tertentu dan proses pengangkutan muatan disebut penghantaran. Jadi dimana : Q = muatan Coloumb t = waktu detik Satuan arus dalam sistem mks adalah ampere A, sehingga, 1 ampere = 1 II.2. Kuat Arus, Rapat Arus dan Penghantar II.2.1. Kuat Arus Kuat arus adalah laju transport muatan listrik per satuan waktu melalui titik atau permukaan tertentu. Simbol I biasa digunakan untuk arus yang konstan, sedangkan i untuk arus yang berubah terhadap waktu. Satuan kuat arus adalah ampere 1 A = 1 Cs. Hukum ohm menghubungkan antara kuat arus I, tegangan V dan hambatan R. Untuk rangkaian-rangkaian sederhana, I = VR. Akan tetapi bagi Universitas Sumatera Utara muatan-muatan yang tersebar dalam cairan atau gas, atau pula bila terdapat pembawa-pembawa muatan positif dan negatif dengan karakteristik yang berbeda, hukum ohm yang sederhana ini tidak lagi mencukupi. Oleh sebab itu rapat arus J Am 2 Gaya pada suatu partikel bermuatan positif dari medium vakum, seperti terlihat pada gambar 2.1a. Karena tidak ada yang melawannya maka gaya ini akan menghasilkan percepatan yang konstan. Jadi muatan ini bergerak ke arah E dengan kecepatan U yang terus bertambah besar selama partikel masih berada dalam medan tadi. Kalau muatan itu berada dalam medium cairan atau gas, seperti yang terlihat pada gambar 2.1b, ia berulang kali bertumbukan dengan partikel- partikel medium dan akan menghasilkan perubahan-perubahan yang acak dalam arah geraknya. Namun untuk kuat medan yang konstan dan medium homogen, komponen kecepatan yang acak tadi saling menghilangkan, hingga tinggallah kecepatan rata-rata yang konstan, yang dinamai dengan kecepatan hantar U, dalam arah E. Pada logam, penghantaran listrik adalah melaui gerakan elektron- elektron dari kulit paling luar dari atom-atom yang membentuk struktur logam itu. Kecepatan hantar berbanding lurus dengan kuat medan listrik E, memperoleh perhatian lebih besar dalam teori elektromagnetik dibandingkan kuat arus I. U = µE dimana : U = Kecepatan hantar µ = Mobilitas dengan satuan m 2 E = Kuat medan listrik Vs. Penghantar-penghantar yang baik mempunyai satu atau dua elektron yang dapat bebas bergerak kalau diberi medan listrik. Mobilitas ini besarnya tergantung Universitas Sumatera Utara pada suhu dan struktur penghantar. Jadi pada suhu tinggi mobilitas µ berkurang, berakibat pada kuat arus yang lebih kecil untuk kuat medan tertentu. Dalam analisa rangkaian, gejala ini dinyatakan dengan resitivitas atau hambat jenis dari bahan. Pertambahan resistivitas ini akan sebanding dengan bertambahnya suhu. Gambar 2.1. Gerakan elektron pada medium a vakum, b cairan atau gas

II.2.2 Rapat Arus

Medan listrik dalam suatu penghantar dengan luas penampang yang tetap akan menyebabkan timbul arus konduksi. Rapat arus konduksi ini dapat dirumuskan dengan ; J = ρU Am 2 dimana : J = Rapat arus konduksi ρ = Kerapatan muatan U= Kecepatan hanyuthantar jika U = µE, maka J = σE di mana σ = ρµ, adalah konduktivitas dari bahan yang dinyatakan dengan siemens per centimeter Scm. Universitas Sumatera Utara

II.2.3. Penghantar

1. Konduktor Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Konduktor dapat berupa zat padat, zat cair, gas terion, dielektrik tak sempurna, dan bahkan ruang hampa udara di sekitar katoda yang memancarkan ion akibat panas. Karena sifatnya yang konduktif maka zat penghantar ini disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Di dalam banyak penghantar, pembawa muatannya adalah elektron. Emas adalah penghantar yang sangat baik, tetapi karena harganya sangat mahal, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan sebagai penghantar. 2. Isolator Suatu penghantar listrik yang buruk disebut isolator. Pada jarak atom dalam kisi yang diperlihatkan oleh gambar 2.2a, celah energi yang lebar ini memisahkan daerah pita konduksi yang penuh dari pita konduksi yang kosong. Energi yang dapat diberikan kepada elektron, oleh medan listrik yang ada, terlalu kecil untuk memindahkan elektron dari pita yang berisi ke pita yang kosong. Oleh karena itu elektron tidak dapat memperoleh energi yang mencukupi, maka penghantaran tidak mungkin berlangsung. Universitas Sumatera Utara 3. Semikonduktor Salah satu bahan yang memiliki celah energi terkecil disebut semikonduktor. Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktor umumnya memiliki energi gap lebih kecil dari 6 eV. Bahan Semikonduktor dapat berupa bahan murni atau bahan paduan. Beberapa jenis bahan Semikonduktor dan nilai celah energinya diberikan pada tabel 2.1 berikut ; Tabel 2.1. Bahan Semikonduktor dan nilai Gap Selain bahan semikonduktor komersial yang ditunjukkan pada tabel 2.1 di atas, masih terdapat bahan semikonduktor lain yang belum dipakai secara luas. Bahan-bahan tersebut adalah bahan semikonduktor oksida dan bahan polimer. Contoh bahan oksida antara lain : CuO, ZnO, Ag 2 O, PbO, Fe 2 O 3 , dan SnO. Ditinjau dari jenis pembawa muatan yang menghantarkan listrik di dalamnya, Universitas Sumatera Utara bahan semikonduktor dapat dibedakan menjadi bahan semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Bahan semikonduktor intrinsik merupakan bahan semikonduktor yang tidak mengandung atom-atom takmurnian impuritas, sehingga hantaran listrik yang terjadi pada bahan tersebut adalah elektron dan lubang hole. Sedangkan pada bahan semikonduktor ekstrinsik, karena mengandung atom-atom pengotor, pembawa muatan didominasi oleh elektron saja atau lubang saja. Gambar 2.2. Struktur pita energi

II.3 KONDUKTIVITAS

Dalam cairan atau gas, umumnya terdapat baik ion positif atau ion negatif yang bermuatan tunggal atau kembar dengan massa yang sama atau berbeda. Konduktivitas akan terpengaruh oleh semua faktor-faktor tersebut. Tapi kalau kita anggap semua ion adalah sama, demikian pula ion positif, maka konduktivitasnya hanya terdiri dari dua suku, seperti yang ditunjukkan gambar 2.3a. Pada konduktor logam, hanya elektron valensi saja yang bebas bergerak. Pada gambar 2.3b elektron-elektron itu digambarkan bergerak ke kiri. Konduktivitas di sini Universitas Sumatera Utara hanya mengandung satu suku, yakni hasil kali rapat muatan elektron-elektron konduksi ρ e dengan mobilitas µ e . Gambar 2.3. Konduktivitas a cairan atau gas, b logam, c semikonduktor Dalam semikonduktor, seperti germanium dan silikon, konduksi tadi lebih kompleks. Dalam struktur kristal, setiap atom mempunyai ikatan kovalen dengan empat atom yang berdekatan. Seperti yang terlihat pada gambar 2.3c, konduktivitas σ di sini terdiri dari dua suku, satu untuk elektron, lainnya untuk lubang. D alam konduktivitas σ salah satu dari kerapatan ρ e atau ρ h akan jauh melampaui yang lainnya.

II.3.1 Konduktivitas Elektrik

Pengukuran konduktivitas elektrik adalah penentuan konduktivitas spesifik dari larutan. Konduktivitas spesifik adalah kebalikan dari tahanan untuk 1 cm 3 larutan. Pemakaian cara untuk pengukuran ini antara lain untuk mendeteksi pengotoran air karena elektrolit atau zat kimia, seperti pada limbah industri, air untuk mengisi ketel uap atau boiler, pengolahan air bersih dan lain-lain. Karena ada relevansi antara konsentrasi dan konduktivitas suatu larutan, maka untuk menentukan konsentrasi suatu larutan dapat dilakukan dengan cara mengukur Universitas Sumatera Utara konduktivitas larutan tersebut. Dalam hal itu hubungan antara konsentrasi dan konduktivitas larutan telah ditentukan. Larutan asam, basa dan garam dikenal sebagai elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik atau disebut konduktor listrik. Konduktivitas listrik ditentukan oleh sifat elektrolit suatu larutan, konsentrasi dan suhu larutan. Pengukuran konduktivitas suatu larutan dapat dilakukan dengan pengukuran konsentrasi larutan tersebut, yang dinyatakan dengan persen dari berat, part per million ppm atau satuan lainnya. Jika harga konduktivitas dari bermacam konsentrasi larutan elektrolit diketahui, maka untuk menentukan konsentrasi larutan tersebut dapat dilakukan dengan mengalirkan arus melalui larutan dan mengukur resistivitas atau konduktivitasnya. Gambar 2.4 menunjukkan grafik hubungan antara konduktivitas dan konsentrasi untuk beberapa jenis larutan pada suhu tertentu. Gambar 2.4. Grafik Hubungan Konduktivitas dengan Konsentrasi Universitas Sumatera Utara Elemen pertama pada pengukuran konduktivitas listrik berbentuk konduktivitas sel yang terdiri atas sepasang elektroda yang luas permukaannya ditetapkan dengan teliti. Konduktivitas yang diukur dengan sel konduktivitas dinyatakan dengan rumus: dimana; k = konduktivitas, mhocm C = konduktansi, mho A = Luas elektroda, cm l = Jarak antara elektroda, cm 3 Dari persamaan di atas suatu konduktansi dengan nilai 1 mho dapat dinyatakan sebagai kemampuan hantar dari zat cair yang berukuran luas penampang 1 cm 2 dan jarak 1 cm atau volume zat cair sebesar 1 cm 3 untuk arus 1 ampere dengan tegangan 1 volt. Jika arus yang dapat dihantarkan lebih besar lagi, maka konduktansinya lebih besar pula. Jika pada suatu resistor dialirkan arus yang membesar, maka tahanan atau resistansinya akan mengecil. Hal ini berarti bahwa konduktivitas adalah kebalikan dari dari resistansi, mho = 1ohm. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.2. Konduktivitas berbagai material Material Tipe σ, Sm Kuarsa Belerang Mika Parafin Karet Porcelain Kaca Bakelit Air Destilasi Tanah pasir Tanah Rawa Air segar Germanium Air Laut Tellurium Karbon Graphite Besi Tuang Mercury Chrome Constantan Silicon Perak Timah hitam Timah Fosfor Kuningan Seng Tungsten Duralumin Alumunium Emas Tembaga Perak Nb 3 Isolator Al-Ge Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator lemah Isolator lemah Isolator lemah Semikonduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Super Konduktor 10 10 -17 10 -15 10 -15 10 -15 10 -15 10 -10 10 -12 10 -9 10 -4 10 -3 10 -2 2 -2 5 5 x 10 3 x 10 2 10 4 10 5 10 6 10 6 2,26 x 10 6 2 x 10 6 3 x 10 6 5 x 10 6 9 x 10 6 1,0 x 10 6 1,1 x 10 7 1,7 x 10 7 1,8 x 10 7 3 x 10 7 3,5 x 10 7 4,1 x 10 7 5,7 x 10 7 6,1 x 10 7 ∞ 7 Dalam satuan Sistem Internasional SI, satuan mho diganti dengan Siemens. Untuk suatu konduktivitas, mhocm sama dengan mikro siemens per centimeter µScm. Namun karena pada SI satuan panjang yang digunakan Universitas Sumatera Utara adalah dalam satuan meter maka satuan konduktivitas adalah mikro siemens per meter, µScm = 100 Sm. Pada peralatan ukur konduktivitas di industri, luas permukaan elektroda dapat lebih ataupun kurang dari 1 cm dan jaraknya dapat lebih jauh ataupun lebih dekat dari 1 cm. Hubungan satuan antara elektroda-elektroda dengan sel konduktivitas standar disebut dengan konstanta sel K. Hal itu dapat diturunkan dengan persamaan : Jarak l dan A besarnya tetap, sehingga lA merupakan tetapan yang disebut sebagai konstanta sel. Jika lA = F, maka C=KF. F adalah konstanta sel dengan satuan 1cm atau cm -1 Untuk konstanta sel tertentu memilliki daerah ukur konduktivitas, seperti yang tercantum pada tabel 2.3 di bawah ini. . Konstanta sel berkisar antara 0,01 sampai 100 untuk sel konduktivitas. Tabel 2.3. Konstanta sel dan rentang ukur konduktivitas Konstanta Sel Rentang Ukur Konduktivitas mikro mho 0,01 0,10 1.00 10.00 100.00 1-200 100-2000 1000-5000 5.000-200.000 100.000-2.000.000 Universitas Sumatera Utara Karena temperatur merupakan besaran yang berpengaruh pada konduktivitas, maka diperlukan suatu kompensator suhu pada sel konduktivitas tersebut. Konstruksi sel konduktivitas yang digunakan biasanya lebih bergantung pada kebutuhan masing-masing. Konfigurasinya juga dipengaruhi oleh daerah ukur yang dikehendaki oleh konstanta sel. Pada gambar 2.5, sel tipe sisipan dipasang ke dalam pipa atau bagian dalam tangki. Bagian yang sensitif terdiri atas dua buah elektroda platina yang terpasang dalam pipa pireks dengan bentuk H. Elektroda-elektroda ditempatkan pada pipa gelas yang terpisah yang terdiri atas cincin-cincin platina yang tersusun dalam pipa, sehingga pengotoran dan kerusakan elektroda dapat dibatasi. Sel-sel konduktivitas itu dapat dibersihkan dengan mudah. Elektroda platina dilapisi platina hitam untuk mencegah efek polarisasi. Gambar 2.5. Sel konduktivitas dengan sensor platina Polarisasi biasanya terjadi jika dialirkan arus listrik melalui suatu larutan. Bila polarisasi tidak dicegah maka akan mengganggu ketelitian dalam pengukuran. Salah satu bentuk polarisasi adalah elektrolisa yang pada umumnya menghasilkan lapisan gas pada permukaan elektroda yang akan meningkatkan Universitas Sumatera Utara tahanan larutan. Oleh karena itulah tegangan DC tidak digunakan untuk menentukan konduktivitas. Dengan tegangan AC, polarisasi dapat ditiadakan. Cara lain untuk menentukan konduktivitas adalah dengan sel yang bahan elektrodanya lebih banyak menggunakan graphite dari pada metal biasa. Macam- macam graphite yang digunakan mempunyai sifat permukaan sama terhadap polarisasi, seperti elektroda logam. Elektroda-elektroda tersebut dapat dibersihkan secara kimia dengan kain atau sikat. Ada dua cara untuk mengkalibrasi instrumen konduktivitas, yaitu kalibrasi dari konduktivitas dan kalibrasi dari konsentrasi elektrolit. Pada umumnya konduktivitas larutan akan membesar jika suhu larutan itu naik. Dengan demikian konduktivitas suatu instrumen yang dikalibrasi dalam mho menggunakan larutan dengan konsentrasi tertentu. Pembacaan pada instrumen akan berubah jika suhu larutan itu berubah. Kompensasi temperatur pada instrumen konduktivitas dari larutan dapat dibuat jika koefisien temperatur konduktivitas larutan telah diketahui. Kompensasi suhu ini tidak dapat digunakan untuk larutan yang lain. Pemasangan kompensasi suhu hanya digunakan untuk larutan tertentu yang memerlukan. Seperti yang telah diuraikan terdahulu bahwa pengaruh suhu terhadap tiap- tiap elektrolit berbeda-beda. Dengan demikian untuk mengukur konsentrasi atau konduktivitas ,suhu elektrolit diatur supaya tetap, misalnya 70ºF. Untuk membuat kompensasi suhu dapat dilakukan secara manual ataupun otomatis. Kompensasi manual dilakukan dengan cara mengatur arus secara manual yang dikalibrasikan pada temperatur dari larutan pada saat pengukuran. Kompensasi suhu otomatis terdiri atas detektor suhu dari tahanan atau RTD yang Universitas Sumatera Utara dimasukkan ke dalam sel pengukuran. Jika temperatur dalam sel berubah, tahanan dari RTD juga berubah. Tahanan ini dihubungkan dengan jembatan wheatstone, sehingga suhu akan mengkompensasikan ke arah nol. Hal ini mengakibatkan apabila terjadi perubahan suhu maka pengukuran konduktivitas tidak akan mengalami perubahan. Di samping instrumen ukur konduktivitas dengan menggunakan elektroda, ada juga instrumen pengukur konduktivitas yang tidak menggunakan elektroda. Gambar 2.6. Sensor Konduktivitas tanpa elektroda Bagian dalam instrumen ini terdiri atas pipa yang pada kedua ujungnya terpasang lilitan kawat atau koil. Koil yang pertama dihubungkan dengan isolator ultrasonic ± 10 KHz yang menghasilkan induksi arus AC pada larutan yang sedang mengalir melalui pipa. Arus yang timbul pada larutan yang mengalir sebanding dengan konduktivitas larutan tersebut. Arus larutan itu membangkitkan arus pada koil yang kedua atau koil sekunder yang merupakan keluaran instrumen ini. Keluaran ini dimasukkan ke dalam Rangkaian elektronik untuk diubah menjadi sinyal arus standar 4-20 mA atau sinyal tegangan 0-10 V. Pada Universitas Sumatera Utara instrumen ini dipasang alat kompensasi suhu. Karena konduktivitas menunjukkan banyaknya ion dalam larutan, maka instrumen ini dapat dikalibrasi dan dinyatakan dalam persen konsentrasi elektrolit. Hal ini berguna sekali untuk mengetahui pencemaran air atau kesempurnaan reaksi kimia. Alat untuk mengukur konduktivitas tanpa elektrode ini dipakai untuk konduktivitas tinggi yang berkisar antara 50-1000 mili mho.

II.3.2 Konduktivitas Termal

Konduktivitas termal adalah sifat bahan yang menunjukkan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas. Bahan yang mempunyai konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator. Konduktivitas termal berubah seiring dengan perubahan suhu, tetapi dalam banyak hal perubahan ini cukup kecil dan dapat diabaikan. Nilai konduktivitas termal itu menunjukkan berapa cepat kalor mengalir dalam bahan tertentu. Makin cepat molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas termal bergantung pada suhu. Pada umumnya jika konduktivitas elektrik baik maka baik pula konduktivitas termalnya. Konduktivitas termal gas berbeda-beda. Untuk harga konduktivitas sebesar 1,0 sebagai patokan, digunakan konduktivitas udara pada suhu 32 º F. Konduktivitas termal berbagai macam gas diantaranya terlihat pada tabel 2.4 : Universitas Sumatera Utara Tabel 2.4. Konduktivitas Termal No Gas Konduktivitas termal Relatif 1 2 3 4 5 6 CO CO Helium 2 Hidrogen Nitrogen Oksigen 0,585 0,958 6,08 7,35 1,015 1,007 Dari tabel 2.4 di atas, gas CO 2 dan CO adalah termasuk gas yang konduktivitas termalnya kecil sehingga dapat dikatakan sebagai penghantar panas yang buruk.

II.4. Perbedaan Larutan Berdasarkan Daya Hantar Listrik Konduktivitas

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dibedakan menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Perbedaan antara kedua larutan ini terlihat pada tabel 2.5 berikut ; Universitas Sumatera Utara Tabel 2.5 Perbandingan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit Larutan Elektrolit Larutan Non Elektrolit 1. Dapat menghantarkan listrik 1. Tidak dapat menghantarkan listrik 2. Terjadi proses ionisasi terurai menjadi ion-ion 2. Tidak terjadi proses ionisasi 3. Lampu dapat menyala terang atau redup dan ada gelembung gas 3. Lampu tidak menyala dan tidak ada gelembung gas Contoh: Garam dapur NaCl Cuka dapur CH 3 COOH Air accu H 2 SO 4 Garam magnesium MgCl 2 Contoh: Larutan gula C 12 H 22 O 11 Larutan urea CO NH 2 2 Larutan alkohol C 2 H 5 OH etanol Larutan glukosa C 6 H 12 O 6 Contoh : larutan HCl. Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation H + dan anion Cl - . Terjadinya hantaran listrik pada larutan HCl disebabkan ion H + menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gas Hidrogen. Sedangkan ion-ion Cl - melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7 Hantaran listrik melalui Larutan HCl

II.5. Pengelompokkan Larutan Berdasarkan Jenisnya

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dapat dibagi menjadi larutan elektrolit dan non elektrolit. Sedangkan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah sesuai skema penggolongan berikut. Tabel 2.6 Sifat larutan a elektrolit kuat, b elektrolit lemah, cnon elektrolit Jenis Larutan Sifat dan Pengamatan Lain Contoh Senyawa Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat - terionisasi sempurna - menghantarkan arus listrik - lampu menyala terang - terdapat gelembung gas NaCl, HCl, NaOH, H 2 SO 4 , dan KCl NaCl Na + + Cl - NaOH Na + + OH - H 2 SO 4 2H + + SO 4 2- KCl K + + Cl - Universitas Sumatera Utara Elektrolit Lemah - terionisasi sebagian - menghantarkan arus listrik - lampu menyala redup - terdapat gelembung gas CH 3 COOH, N 4 CH OH, HCN, dan AlOH3 3 COOH H + + CH 3 COO - HCN H + + CN - AlOH3 Al 3+ + 3OH - Non Elektrolit - tidak terionisasi - tidak menghantarkan arus listrik - lampu tidak menyala - tidak terdapat gelembung gas C 6 H 12 O 6 , C 12 H 22 O 11 , CONH 2 2, dan C 2 H 5 C OH 6 H 12 O 6 C 12 H 22 O 11 CONH 2 2 C 2 H 5 OH

II.6. Sifat Koligatif Larutan

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama. Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan kemampuannya untuk mengion adalah derajat ionisasi α. Besarnya derajat ionisasi α ini dinyatakan dengan: α = Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1. Harga derajat ionisasi berada antara 0 dan 1 0 α 1. Universitas Sumatera Utara Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut konsentrasi zat terlarut. Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Universitas Sumatera Utara

BAB III PROSES PEMBUATAN PULP

Pabrik pulp pada dasarnya terdiri atas lima instalasi pokok: 1 Penyiapan bahan baku; 2 Pemasakan kayu dan pencucian; 3 Pencucian dan penyaringan; 4 Pemutihan; dan 5 Pencetakan. Proses pembuatan pulp seperti yang terlihat pada gambar 3.1 berikut ini : Gambar 3.1. Bagan Proses pembuatan pulp Universitas Sumatera Utara

1. Chip Storaging adalah tempat penyimpanan serpihan kayu yang telah melalui

proses penyerpihan. Tujuan utama dari Chip Storaging adalah untuk pengiriman chip ke Digester secara berkesinambungan, bila sementara waktu operasional di Wood Room ada masalah, Stock Chip telah tersedia di Chip Storaging. Jumlah chip storage yang tersedia ada 3 tiga dengan luas masing- masing 350.000 m³.

2. Conveyor adalah alat yang membawa serpihan-serpihan kayu Chip dari

Storaging Tank ke Digester. Conveyor ini terdiri atas belt panjang yang berputar, diatasnya Conveyor ini diletakan Chip yang kemudian Chip-Chip ini masuk ke Digester Tank.

3. Digester adalah merupakan bejana yang digunakan untuk memasak pulp

kimia dengan proses Kraft sulfat. Dalam pemasakan Chip serpihan kayu dipergunakan larutan pemasak yang disebut Lindi Putih White Liquor. Senyawa kimia aktif yang terkandung dalam Lindi Putih adalah NaOH dan Na 2 S. Pemasakan dilakukan pada suhu 165°C - 170°C. Digester yang beroperasi terdiri atas 14 Super Batch Digester dimana tiap-tiap Digester memiliki kapasitas 350 m 3 . Jumlah total siklus waktu pemasakan ± 260 menit yang berarti tiap-tiap digester akan menghasilkan pemasakan secara maksimum 5,5 kali perhari. Hal ini dengan catatan tidak ada waktu istirahat spare time untuk tiap-tiap digester dalam siklus pemasakan. Untuk 14 Digester akan menghasilkan pemasakan 77 kali perhari. Uraian siklus pemasakan dengan sistem Super Batch Digester adalah sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara a. Pengisian Chip Pengisian Chip berlangsung dengan menggunakan Belt Conveyor ke Chip Silo. Pada waktu pengisian Chip, udara yang ada dalam Digester dihilangkan melalui saringan sirkulasi dengan menggunakan Blower. b. Pengisian Warm Black Liquor Setelah pengisian chip dilakukan dengan level dan berat yang ditargetkan Warm Black Liquor dipompakan ke dasar Digester dan diisi secara Continiu sampai Overflow melimpah yang fungsinya menyempurnakan udara di dalam rongga-rongga chip kayu dan udara di dalam Digester. Warm Black Liquor merupakan pemanasan awal pemasakan yang tujuan utamanya adalah untuk penetrasi dan difusi chip agar didapatkan reaksi kimia antara serpihan kayu dengan alkali aktif terdispersi secara homogen dan pemasakan pulp yang dihasilkan memiliki kematangan yang tidak bervariasi. c. Pengisian Hot Black Liquor Hot White Liquor. Hot Black Liquor dipompakan untuk menggantikan Warm Black Liquor pada suhu di bawah ± 100ºC dimana tujuannya untuk menaikkan temperature hingga mendekati temperature pemasakan COOKING yaitu ± 140ºC. Setelah Hot Black Liquor dipompakan ke digester 50 m 3 , secara perlahan Hot White Liquor dipompakan. Hot Black Liquor merupakan bahan kimia utama pemasakan. Universitas Sumatera Utara d. Heating and Cooking 1. Heating Setelah Hot White Liquor diisikan, suhu dalam Digester hampir mendekati suhu pemasakan. Tujuan utama fase ini adalah untuk menaikan suhu sampai ± 170ºC dengan Steam yang dimasukkan melalui Nozle di dalam jalur sirkulasi Digester. 2. Cooking Fase Cooking yaitu mempertahankan suhu pemasakan agar tetap berada pada kisaran 170ºC. e. Displacement Discharging Bila fase pemasakan sudah dilakukan, selanjutnya fase Displacement. Fase ini bertujuan untuk menghentikan reaksi pemasakan dan merupakan pencucian awal. Black Liquor yang digunakan adalah Filtrate dari Washing Plant yang sudah didinginkan pada suhu ± 85ºC, dimasukkan ke dalam Digester menggantikan Black Liquor dalam Digester, pada akhir fase ini temperatur pemasakan ± 100ºC. Discharging merupakan proses pemompaan pulp yang sudah dimasak di Digester ke Discharging Tank. Untuk mempermudah pemompaan pulp tersebut diencerkan Delution, pulp hasil pemasakan ditampung di Charging Tank yang selanjutnya dikirim ke proses pencucian dan Penyaringan. Selanjutnya pulp dalam Digester siap untuk dipompakan ke Discharge Tank dan siap untuk melakukan proses selanjutnya. Universitas Sumatera Utara

4. Brown Stock Washing, Screening O2 Delignification.

4.1. Tahapan pembersihan pulp - Deknotting Tujuan deknotting adalah untuk memisahkan materil-material yang memiliki dimensi yang lebih besar daripada ukuran saringan. Alat penyaring ini disebut Knotter Screen, tipe yang digunakan Radi Screen K 1600D primary knotter dan yang lain Radi Trim 630 Skundery Knotter. Pulp dari storage tank dipompakan ke sistem penyaringan untuk memisahkan chip-chip yang tidak matang dari pulp. Stok yang lolos melalui saringan disebut Accept yang selanjutnya dikirim ke sistem Pencucian washing sedangkan yang tidak lolos saringan disebut Reject. Reject ini merupakan serpihan kayu yang tidak matang yang disebut knot, yang selanjutnya Knot-knot ini dikirim ke Digester Plant untuk dimasak kembali. - Brown Stock Washing Pulp dari hasil pemasakan dalam digester dikirim ke sistem pembersihan warna coklat yang disebut Brown Stock. Tujuan utama dari Brown stock Washing Screening adalah untuk membersihkan material-material yang tidak diinginkan yang terdapat dalam pulp, sebagai persiapan sebelum proses Delignification Oxigen. Pencucian dilakukan untuk memisahkan serat dari kotoran-kotoran yang dapat larut dalam air emulsi yang terdiri dari Senyawa Organik Lignin dan senyawa Anorganik soda yang merupakan sisa bahan kimia pemasak, larutan yang dipisahkan disebut Black Liquor. Sebagai Universitas Sumatera Utara pencucian digunakan air panas ± 70ºC agar didapatkan pencucian yang efesien. - Screening Tujuan penyaringan pada tahap ini adalah untuk memisahkan kotoran berdasarkan dimensi dan berat . Alat penyaringan yang digunakan jenis Pressure Screen. Hasil penyaringan dari Pressure Screen ini disebut Accept selanjutnya dikirim ke proses Delignification Oxigen. Sedangkan pulp yang tidak lolos penyaringan reject disaring kembali secara bertahap. Reject yang dipisahkan oleh penyaringan terakhir dipisahkan airnya di Screw Press yang selanjutnya dikirim ke Boiler sebagai bahan bakar. - Delignification Oxigen Proses Delignification Oxigen merupakan kelanjutan dari proses pemasakan di digester. Tujuan proses ini adalah menurunkan kadar lignin dalam pulp sebelum dilakukan proses Bleaching. Bahan kimia aktif yang digunakan adalah Gas Oxigen dan Lindi Putih NaOH, Na 2 S, dan NaCO 3 . Lindi putih khususnya NaOH ditambahkan untuk memperoleh suasana basa. Pulp dari Delignification Oxigen selanjutnya dikirim ke proses pemutihan Bleaching. Kadar lignin setelah pemasakan di digester Kappa no ± 16 dan setelah melalui proses delignifikasi Oxigen Kappa no ± 10. Kappa No. adalah parameter kadar lignin dalam pulp. Pulp yang akan masuk dan keluar dari proses oxidasi reaktor dilakukan pencucian. Alat pencuci washer yang Universitas Sumatera Utara digunakan Displacement Press. Pulp dari delignifikasi Oxigen selanjutnya dikirim ke proses pemutihan Bleaching.

5. Bleaching Plant

Pulp Sulfat yang belum diputihkan bewarna coklat karena adanya gugus lignin beserta turunannya. Proses pemutihan bertujuan untuk menghasilkan derajat putih pulp dengan cara menghilangkan lignin yang tersisa pada proses pemasakan dan Delignification Oxigen, dalam area ini berlangsung empat tahap proses pemutihan yaitu : Tahap 1: Proses pemutihan dilakukan untuk menghilangkan Lignin. Bahan kimia yang digunakan adalah ClO 2 dan Cl 2 , proses ini berlangsung dalam waktu 60 menit, dengan temperature 60 o Tahap 2: C, pH yang digunakan pada pemutihan antara 1,8 hingga 2,0 Setelah tahap pertama dilalui, kemudian dilakukan pelarutan lignin dengan Clorinasi dan menghilangkan dengan O 2 , dengan waktu 90 menit dan temperatur 70 Tahap 3: C serta pH 10,8. Pada tahap ini dilakukan pemutihan pulp dengan bahan kimia ClO 2 selama 180 menit dengan temperature 70 o C dan pH antara 3,5 hingga 3,8. Universitas Sumatera Utara Tahap 4: Tahap ini merupakan tahap akhir proses pemutihan dengan bahan kimia ClO 2 dengan waktu selama 180 menit pada temperature 70 o C dan pH antara 4,5 hingga 8.

6. AREA PULP MACHINE

Pulp Machine ini dirancang untuk memisahkan air dari buburan pulp secara efisien dengan mengatur dan mengubah suspensi pulp menjadi lembaran dengan kadar air 10, lalu dilakukan pemotongan, pengebalan dan pengunitan yang tujuannya untuk mempermudah penanganan pengangkutan sebelum dikirim ke konsumen. Ada 2 pulp machine yang dipasang secara paralel di area ini. Proses utama di pulp machine adalah : 1. Bleach Screening. 2. Forming Section 3. Press Section 4. Dryer Section 5. Cutter Layboy 6. Baling Line Universitas Sumatera Utara 1. Bleach Screening Untuk 2 pulp machine masing-masing punya jalur penyaringan. Stock dipompa dari Bleach H1 D, melalui Radi Screen C-2500 DD yang fungsinya untuk memisahkan partikel-partikel besar dari stock. Accept dipompakan ke Noss Radi Clone yang berjumlah 3 merupakan penyaringan tahap pertama Primary Stage yang beroperasi secara paralel. Accept dari ke 3 pencuci tahap pertama disaring kembali reverse di 3 Noss Radioclone BM 80000, yang juga beroperasi secara paralel, pancucian kembali ini ditujukan untuk lebih meningkatkan kebersihan pulp stock. Pulp setelah dilakukan penyaringan lalu dikirim ke Twin Decker yang fungsinya untuk mencuci dan mengentalkan pulp. Pulp dari Twin Decker jatuh ke Mixing Chest dengan konsistensi 3,5 yang selanjutnya dipompakan ke Head Box. Reject dari Radi Screen dikirim ke Parit Pembuangan Sewer. Reject dari penyaringan tahap pertama masuk ke penyaringan tahap kedua secondary screen. Reject pencucian kembali dari tahap pertama Revershing Primary Cleaning dibalikkan kembali ke jalur pemasakan di Radi Screen bersama dengan accept dari pencucian tahap 2. Reject dari pencucian tahap 2 masuk ke pencucian tahap 3 Tertiery Cleaner. Accept dari pencucian tahap 3 dikembalikan ke pencucian tahap 2 dan reject dimasukkan ke pencucian tahap 4 Quartenary Cleaner. Accept dari pencuci tahap 4 kembali ke pencuci tahap 3 dan reject masuk kepencucian tahap 5 Quwinternary Clener. Accept dari pencucian tahap 5 dikembalikan ke pencucian tahap 4 dan reject dikirim kembali ke pencucian tahap 6 Sextenary Cleaner. Accept dari pencucian Universitas Sumatera Utara tahap 6 dikembalikan ke pencucian tahap 5 dan reject dikirim ke parit pembuangan. 2. Forming section Pada bagian ini tujuannya untuk membentuk suspensi pulp menjadi lembaran pulp. Tipe sistem pembentukan yang digunakan adalah Fourdrinier Wire yang fungsinya untuk memisahkan air dari suspensi Pulp secara gravitasi. Peralatan-peralatan utama Fourdrinier Wire terdiri dari Headbox, wire, wire fit, 2Rectifier Rolls, 2Wire Guide Roll, Breast Roll, Couch Roll, 3Wet Boxes dengan shiphon, 4Wet Section Boxes tanpa Shiphon, 4 Forming Boards dan sebuah roll pengatur tegangan wire. Design ukuran Fourdrinier lebar 7,15 m dan panjang 30 m. Kadar air suspensi palp yang masuk Head box 98,4 – 98,8 dan kadar air lembaran basah yang keluar dari operasi pembentukan ±80. 3. Press Section Tujuanya untuk mengeluarkan air dari lembaran pulp Web secara mekanis dengan pengendapan melalui 2 Nip Roll, Lembaran pulp yang dihasilkan lebih padat dan antara serat terkonsolidasi membentuk lembaran lebih kuat. Pada bagian pengepresan yang ke satu dan kedua tipe Pick Up Section Press Roll. Pengepresan pertama NIP 1 melalui Wire Drive Roll dan pengepressan kedua dengan Grooved SS Roll. Untuk pengepresan tahap 3, Nipnya terdiri dari 2 roll atas dan bawah. Tipe Roll Plain Press Roll kadar air lembaran pulp yang keluar dari press ke 3 ± 50. Universitas Sumatera Utara 4. Dryer Section Tujuannya memisahkan air dari lembaran pulp dengan penguapan. Panas diperoleh dari uap yang dimasukkan ke steam coil. Panas dari Steam Coil melalui udara dihembuskan ke kipas Sirkulasi ke Flow Box, melalui Flow Box inilah lembaran pulp dikeringkan dengan udara panas dari atas maupun dari bawah lembaran. Jenis pengeringan yang digunakan adalah Flakt Dryer yang terdiri dari 25 dek Brow Box dan 2 dek Blow box pendingin. Kadar air lembaran pulp yang keluar dari plakt dryer ± 10. 5. Cutter Layboy Lembaran pulp dari plak dryer dimasukkan ke cutter layboy yang bertujuan untuk memotong lembaaran dengan ukuran 837 mm x 800 mm normal sheet 1340 mm x 1400 mm Wrapper dan untuk menumpuk lembaran dalam bale, tiap-tiap bale memiliki berat ± 250 kg. 6. Balling Line Balling line merupakan proses terakhir di area pulp machine. Lembaran- lembaran pulp yang sudah ditumpuk di Cutter Layboy melalui conveyor di lewatkan ke Bale Press untuk dikempa dengan tekanan 120.000 kn, tujuan untuk mendapatkan bale agar memudahkan dalam penanganan pengiriman. Bal-bal kemudian dibungkus dengan peralatan Forlder secara secara otomatis kemudian diikat dengan kawat di Tying Machine. Operasi selanjutnya secara bertahap melalui Chsin Conveyor System yang terdiri dari Penandaan Labelling, penumpukan sebanyak 4 bale di Bale Stacker dan terakhir di proses pengunitan Wire Unitizing. 1 unit terdiri dari 8 bale ±2000 kg. Universitas Sumatera Utara Kemudian unit bale pulp di kirim ke Pulp Ware House PWH dan siap dikirim ke konsumen.

7. CHEMICAL PLANT

Chemical Plant merupakan bagian yang sangat penting pada proses pembuatan pulp dan kertas, bahan-bahan kimia yang dihasilkan dari Chemical Plant digunakan hampir semua proses yang terutama pada proses Bleaching, Delignifikasi O ₂, Water Treatment dan Effluen Treatment. Rancangan kapasitas untuk masing-masing bahan kimia yang dihasilkan di Chemical plant: - Clor – Alkali Clorine 150 tonhari - Clor – Alkali Kostic Soda 120 tonhari - Clor – Dioksida 50 tonhari - Natrium Klorat 88 tonhari - Asam Klorida 88 tonhari - Sulfur Dioksida 9 tonhari - Oksigen 52 tonhari PROSES UTAMA DI CHEMICAL PLANT 1. Brine Circuit Bahan utama pada proses Klor Alkali adalah garam dapur, sebagai tahap pertama garam dilarutkan dengan air Demin Water di saturator dan membentuk larutan garam. Untuk mengefektifkan kerja dari alat Elektrolisa Membrane Electrolyzer larutan garam harus memiliki derajat kesadahan Universitas Sumatera Utara dibawah 50 PPb Part Per Bilyon. Kesadahan larutan garam disebabkan oleh ion-ion Ca, Mg dan sulfat yang merupakan kesadahan Tetap Permanent Hardness. Untuk menurunkan derajat kesadahan dilakukan pemisahan kalsium dan magnesium dengan cara kimia, pengendapan, penyaringan dan pertukaran ion Ion Exchanger, sedangkan sulfat dipisahkan secara kimia dengan menambah Barium Chlorida. 2. Electrolisis Untuk menghasilkan Gas Klor dan Soda Kostik di proses secara electrolisa dengan bahan dasarnya larutan garam dapur NaCl. Alat elektronya ini disebut Electrolyzer, jenis yang digunakan FM 21 Membrane Electrolyzer. Gas Klor dihasilkan di kutub positif Anodes dan soda kostik dan Hydrogen dihasilkan di kutub negatif cathodes. Yang reaksinya sebagai berikut: 2 NaCl + 2 HO Cl ₂ + 2 NaOH + H₂ Kostik soda NaOH yang dihasilkan FM21 Membrane Elektrolyzer memiliki konsentrasi 32 dengan temperatur 87°C lalu didinginkan sampai 50°C di Plat Penukar Panas Plate Heat Exchanger dengan medium air pendingin, selanjutnya NaOH disimpan di storage tank. Gas khlor yang dihasilkan FM21 membrane elektrolyzer didinginkan oleh air kondenser AC, kemudian dikeringkan dengan cara dikontakkan dengan asam sulfat H 2 SO 4 . Gas kering dikompres di Aciding Compressor, selanjutnya dibentuk cairan dan dikirim ke storage tank. Universitas Sumatera Utara 3. ClO 2 Proses klor dioksida beroperasi dengan sistem integrasi memiliki 2 generator dirancang untuk menghasilkan ClO Plant 2 , masing-masing 25 tonhari dengan konsentrasi 10 grl ClO 2 . Produksi Klor Dioxida merupakan reaksi reduksi natrium klorat NaCO 3 dengan asam klorida HCl dari campuran natrium klorat dan natrium klorida NaCl. Maksud dari sistem integrasi ClO 2 adalah menghasilkan Natrium klorat dan asam klorida dan sebagai hasil akhir klor dioxida ClO 2 Elektrolisa Klorat NaCl + 3H , sistem-sistem reaksi yang terjadi sebagai berikut : 2 O NaClO 3 + 3H Generasi ClO 2 2 NaClO 3 + 2HCl NaCl + ClO 3 + ½ Cl 2 + H 2 Sintesis HCl H O 2 + Cl 2 2HCl Tahapan produk larutan ClO 2 - Proses elektrolisasi dari bahan Sodium Clorida menghasilkan Natrium Klorat dan Hidrogen, alat yang digunakan disebut Elektrolyzer dengan type Chemeties Chlorate Cell. untuk pemutihan Bleach Plant terdiri dari : - Proses pendinginan dan penyaringan konsentrasi pekat Klorat. - Produksi ClO 2 - Pengabsorsian gas Klor Dioxida yang dihasilkan generator menjadi cairan. dari Natrium Klorat dan Asam Klorida di Chemeties generator. - Penyimpana cairan Klor Dioxida di storage tank. - Menyiapkan larutan encer Klorat yang meninggalkan generator. Universitas Sumatera Utara - Memproduksi HCl dengan konsentrasi 32 di dalam unit pembakaran HCl sintesis yaitu pembakaran Clorine dari proses ClO 2 - Penyimpanan sementara HCl 32 . dan make up aliran Klor pekat dengan hidrogen dari Chlorate Cell. 4. Sulfur Dioxide Plant Sistem produksi sulfur dioxida SO2 air , dirancang untuk menghasilkan 53,6 m³jam larutan dengan kandungan SO 2 7 grl, kapasitas produksi 9 tonhari dari kapasitas tungku pembakaran belerang dirancang 9 tonhari gas SO 2 . Sulfur Dioxida digunakan dipemutihan pulp setelah tahap akhir, di Bleaching Plant, yang fungsinya untuk melarutkan Klor dari pulp yang sudah diputihkan. SO 2 juga digunakan di klor alkali plant di tahap deklorinasi untuk melarutkan klor dalam larutan encer garam. Operasi proses tahap dari SO 2 plant yaitu melelehkan belerang dan dipompakan ke tungku pembakaran belerang yang disebut Sulfhur Burner. Lelehan belerang dibakar di tungku pembakaran. Belerang sendiri akan mengeluarkan api pada temperatur sekitar 260 °C suhu pembakaran di ruang bakar untuk menghasilkan gas SO 2 Sistem operasi tahapan proses pembentukan SO pada temperatur 1300 °C. 2 - Sistem prosees pelelehan belerang dan pemompaan. secara umum terdiri dari : - Sistem prosess pembakaran belerang. - Sistem proses pendinginan gas SO 2 - Sistem proses pengabsorsian gas SO . 2 - Sistem penyimpanan larutan SO . 2 . Universitas Sumatera Utara 5. Oxigen dan Nitrogen Plant. Tujuan dari proses ini untuk memisahkan oxigen dan nitrogen dari udara tekanan atmosfir, oxigen digunakan untuk delignifikasi O 2 plant dan bleaching plant. Nitrogen digunakan di Chemical Plant untuk Flushing peralatan dan jalur-jalur pipa clorin, hidrogen dan udara. Udara sebagai bahan dikompres di Centrifugal Compressor dan didinginkan sampai 10 °C di unit sebelum pendinginan precooling dengan menggunakan Freon R22 Refrigent Pendingin. Udara dipanaskan dan dimasukkan ke unit pemisahan udara selanjutnya didinginkan sampai 170°C melalui Ekspansiturbin , udara yang masuk turbin disesuaikan luas Adiabitis melalui Nozzle. Alat untuk memisahkan udara dengan proses pendinginan disebut Cold Box. Komponen- komponen udara dapat dipisahkan dengan sistem pencairan karena perbedaan- perbedaan temperatur oksigen dan nitrogen yang telah dipisah di Cold Box masing-masing dilewatkan ke Heat Exchanger dan selanjutnya melalui Compreser Oksigen dikirim ke fiber line dan nitrogn dikirim ke Chemical Plant.

8. CHEMICAL RECOVERY

1. Fungsi dari sistem chemical recovery - Memekatkan Lindi Hitam Black Liquor. - Pembakaran Lindi Hitam padat dalam ruang bakar untuk membakar zat- zat organik garam-garam natrium untuk mereaksikan kandungan Na ₂SO 4 dari Lindi Hitam, menjadi Na 2 S dan panasnya dimanfaatkan untuk menghasilkan Steam. Universitas Sumatera Utara - Pengambilan garam-garam Natrium dari ruang bakar dalam bentuk lelehan yang dapat disusun kembali sebagai cairan pemasak. - Kostisasi hasil Natrium karbonat Na 2 CO 3 dalam leburan menjadi NaOH dengan menggunakan calsium hidroksida CaOH 2 Ca OH , reaksi yang terjadi sebagai berikut: 2 + NaCO 3 CaCO 3 - Pengambilan larutan hasil yang sudah jernih White Liquor digunakan kembali sebagai cairan pemasak pada siklus pemasakan di Degester. + NaOH 2. Evaporation Pemekatan lindi Hitam Lindi Hitam yang diperoleh dari pencucian pulp umumnya mengandung 14 – 18 padatan total, lindi hitam tersebut disebut Weak Black Liquor WBL. Agar kandungan zat-zat organiknya dapat di bakar dalam Recovery Furnace Tungku Recovery Lindi hitam ini harus di pekatkan hingga mencapai ±72 atau lebih. Alat yang digunakan untuk memekatkan lindi hitam ini dipakai alat penguap yang disebut Evaporator. Evaporator merupakan operasi pendidihan yang khususnya mendidihkan panas dalam cairan yang mendidih, sebagai medium pemanas adalah uap yang melewati suatu permukaan logam dan bahan yang dipanasi adalah Lindi Hitam Black Liquor. Sistem Evaporasi yang di gunakan adalah Multipel Epect Evaporator, jenis Evaporator Palling Film Evaporator terdiri dari 2 unit evaporator. Universitas Sumatera Utara 3. Recovery Boiler Disebut recovery karena alat ini umumnya terdiri dari peralatan-peralatan yang menyerupai peralatan di dalam boiler antara lain, Ruang bakar Recovery Funance dan panas yang terbuang dari boiler. Fungsi utama Recovery Boiler : - Menguapkan dan mengeringkan lindi hitam Black Liquor yang akan dibakar. - Mereduksi Natrium Sulfat dan senyawa-senyawa Natrium, Sulfur, Oxigen lainnya yang terkandung dalam Black Liquor menjadi Natrium Sulfida Na 2 - Mengembalikan abu dari lelehan dengan jalan dikumpulkan dan disebutkan di dalam tangki pelarut lelehan Mixing Tank. Lelehan diencerkan dengan Weak Washer dan menjadi lindi hijau Green Liquor yang selanjutnya dipompakan ke proses kostisasi. S. - Panas yang dihasilkan dari pembakaran dimanfaatkan untuk menghasilkan Steam dan tenaga listrik, terdiri dari 2 unit recovery boiler, masing-masing dirancang dengan kapasitas RBI 3300 TDShari dan RB 2,3800 TDShari. Jumlah uap yang dihasilkan rata-rata 129 kgs. Dirancang ukuran maximum 124kgs dengan suhu 480°C dan tekanan 84 bar. 4. Recousticiazing Proses Rekostisasi Fungsi dari proses rekostisasi merubah Natrium Karbonat Na 2 CO 3 menjadi Natrium Hydroksida NaOH dan membersihkan berbagai kotoran- Universitas Sumatera Utara kotoran yang berasal dari tungku Pembakaran Furnace dan pembakaran lumpur kapur Lime Kiln. Tahapan proses recostisasi: - Melarutkan lelehan Smelt yang keluar dari ruang bakar kedalam Disolving Tank dengan lindi hijau encer. - Penjernihan lindi hijau Green Liquor dan dreg dipisahkan. - Lindi hijau Green Liquor yang sudah jernih direaksikan dengan kapur CaO, menjadi lindi putih White Liquor. - Lindi putih dijernihkan dengan cara memisahkan lumpur kapur CaCO 3 Proses rekostisasi dirancang dengan kapasitas 7500 m³WLhari. Aktual produksi rata-rata 6750 m³WLhari. Alkali aktif 105 gr NaOL. dan selanjutnya siap digunakan untuk pemasakan pulp. 5. Lime Kiln sistem pembakaran lumpur kapur Tujuan dari proses lime kiln ini adalah untuk membakar lumpur kapur CaCO 3 Fungsi utama dari tungku ini adalah mengkalsinasi lumpur kalsium karbonat menjadi kalsium oksida CaO. Reaksi kalsinasi sebagai berikut : dari sisa reaksi kostisasi dan batu kapur lime stone untuk memperoleh kembali kapur CaO yang selanjutnya digunakan dalam proses kostisasi. Pembakaran kembali lumpur kapur lime mud dan batu kapur limes stone dilakukan dengan menggunakan alat berupa tungku kapur yang berputar atau disebut Rotary Lime Kiln. CaCO 3 CaO + CO 2 42500 KCl Temperatur 1000 – 1100 °C Universitas Sumatera Utara Dengan bahan bakar minyak atau gas, udara disuplai dengan mengatur kekuatan Draft Fan dan pembakaran gas dihisap pada Kiln dengan Indused Draft Fan. Gas yang tinggal di kiln dimuat dengan Lime Dust, debu selanjutnya dilewatkan melalui Elektrostatik Precipitator sebelum dibuang ke udara bebas terlebih dahulu melewati Recovery Lime Dutct. Hasil dari Lime Dutch dimasukkan kembali sebagai umpan terakhir pada kiln. Proses Lime Kiln dirancang dengan kapasitas 670 ton CaO per hari. Aktual produksi rata-rata 600 ton CaO per hari.

9. POWER BOILER

Di pabrik pulp dan kertas, uap steam merupakan sarana yang sangat mutlak diperlukan. Uap memegang peranan penting sebagai medium pemanas dalam setiap proses dan sebagai sumber tenaga gerak turbin untuk menghasilkan energi listrik. Sebagai bahan untuk membuat uap steam adalah air, alat untuk memproduksi uap adalah ketel uap steam generator atau yang disebut juga boiler. Panas yang diperoleh dari pembakaran, maka air dapat berubah menjadi uap sesuai dengan kebutuhan yang kita butuhkan. Power Boiler di PT RAPP memiliki 2 unit boiler dirancang untuk bahan bakar yang bervariasi diantaranya minyak bumi, batu bara, kulit kayu, serbuk kayu fines dan sisa-sisa kayu dari proses wood headling. Rancangan kapasitas untuk masing-masing boiler sebagai berikut : Power boiler I Power boiler II Tekanan uap 84 bar 140 bar Universitas Sumatera Utara Suhu uap 480 °C 480 °C Suhu air umpan 135 °C 135 °C Uap yang dihasilkan 56 kgdetik 130 kgdetik Uap dari power boiler secara langsung dikirim ke Header tekanan tinggi selajutnya didistribusikan keproses sebagai berikut : - Pengiriman uap alternatif untuk menjalankan turbin boiler Feet Water Pump pompa air umpan Boiler. - Pengiriman uap alternatif melalui kran penurun tekanan untuk Header tekanan sedang. - Pengiriman uap alternatif melalui kran penurun tekanan untuk Header tekanan rendah. - Dikirimkan ke turbin untuk menghasilkan energi listrik yang terdiri dari 5 unit turbin generator.

10. TURBINE GENERATOR

Steam yang bertekanan tinggi yang dihasilkan power boiler dan recovery boiler digunakan untuk menggerakkan Turbin Generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Tenaga listrik yang dihasilkan didistribusikan kesemua proses produksi dan keperluan domestik di PT. RAPP kompleks atau menghasilkan pulp dengan kapasitas produksi 2.450 tonhari. Konsumsi daya listrik 81 MWatt. Universitas Sumatera Utara Ada dua jenis turbin generator yang dipakai di PT RAPP yaitu ; 1. Back Pressure Steam Turbine Generator. Uap bertekanan tinggi setelah keluar dari turbin berubah menjadi uap bertekanan sedang Medium Pressure Steam dimanfaatkan di Digester dan uap bertekanan rendah Low Pressure Steam dimanfaatkan di Evaporator dan pulp machine. 2. Condensing Steam Turbin. Uap yang keluar dari turbin seluruhnya berubah menjadi uap air Condensate dan dikembalikan sebagai air umpan boiler. Turbin generator yang tersedia di PT RAPP ada 5 unit, turbin generator TG 1, 2, dan 3 disuplay dari mitsubishi, Jepang dan 4 dan 5 disuplay dari ABB Germany. Rancangan kapasitas dari masing-masing Turbin Generator TG Kapasitas satuan TG 1 2 TG 3 TG 4 TG 5 - Tekanan dirancang bar 93 93 82 138 - Tekanan operasional bar 81 81 82 140 - Suhu dirancang °C 490 490 49 49 - Suhu operasional °C 477 477 480 540 - Daya yang dihasilkan MW 53,8 27,5 100 100 Sebagai cadangan disediakan 3 unit gas turbin generator yang masing-masing memiliki kapasitas daya 3 MW total 9 MW. Gas turbin generator ini dipergunakan jika dalam keadaan darurat. Universitas Sumatera Utara

11. WATER TREATMENT

Raw Water Treatment merupakan pengolahan air baku yang akan dipergunakan untuk keperluan kegiatan Operational Mill Pabrik yang diantaranya untuk: 1. Air Sanitasi 2. Air Proses 3. Air Pendingin 4. Air Pengisi Ketel Boiler Kapasitas sistem pengolahan air yang menjadi dasar pertimbangannya disesuaikan dengan kebutuhan air untuk menghasilkan produk pulp dan kertas. Air yang diperlukan untuk mill adalah 1600 Ldetik dan kapasitas dirancang dari Water Treatment Plant adalah 2080 LS. Air pendingin yang diperlukan merupakan hasil daur ulang Recirculated pendinginan melalui sistem pendinginan yang disebut Cooling Tower. Sumber air diambil dari sungai kampar dan diproses pada unit-unit: - Pengolahan penjernihan air yang prinsipnya pemisahan zat padat tersuspensi dalam air. - Pengolahan pemurnian yang mana disamping pemisahan zat padat tersuspensi juga untuk mengurangi kadar zat-zat terlarut. Kapasitas pompa dirancang untuk memompa air 9000 m³jam - Kwalitas Air sebelum Diolah INFLOW. PH : 5.6 – 6.6 Alkalitas : 25 mgL Kekeruhan : 1000 N TU Universitas Sumatera Utara Kadar Besi sebagai Fe : 1.0 mgL Kadar Organik : 40.0 Kwalitas Air setelah Diolah OUT FLOW Jumlah aliran : 8400 m³jam Kadar Padat Tersuspensi : 2 ppm Kadar besi sebagai Fe : 0,1 ppm Kadar Organik : 5 ppm

12. EFFLUENT TREATMENT

Pencegahan pencemaran air limbah terhadap badan air penerima dilakukan dengan 2 cara, yaitu: 1. Internal Control Measure Pencegahan pencemaran dari dalam prosesnya sendiri. Usaha ini dapat dilakukan dengan jalan sistem tertutup. Dengan sistem ini dimaksudkan agar bahan-bahan yang keluar dikembalikan kedalam sistem dalam rangka meningkatkan effisiensi dan mengurangi jumlah pencemar. Cara ini dilakukan pada setiap tahap-tahap proses pembuatan pulp dan kertas dengan mempertimbangkan pengaruh terhadap kualitas hasil dan resiko yang mungkin timbul pada peralatan. 2. External Control Measure Pencegahan Pencemaran diluar Proses. Pengolahan air limbah bertujuan untuk menghilangkan kotoran-kotoran dan zat-zat pencemar tertentu. Pengolahan disini dilakukan beberapa tahap perlakuan fisika, Kimia dan Biologi. Universitas Sumatera Utara Tingkat pengolahan air limbah dipengaruhi oleh tujuan dan kegunaan Badan Air Penerima dan standard kualitas air limbah yang telah ditentukan, sehingga mencapai batas aman untuk dibuang ke Badan Air Penerima Sungai Kampar. Air limbah Pulp dan kertas yang dikeluarkan kelingkungan berasal dari: - Penyediaan Bahan Baku Wood Handling - Kondensat Evaporator dan Digester. - Lindi Hitam dari Penyaringan dan Pencucian - Filtrat Pencucian Pemutihan - White Water Pulp Machine dan Paper Machine - Serat dan tumpukan air dari semua bagian Tahap-tahap pengolahan air limbah diluar proses: 1. Pengolahan Tahap Pertama Primery Treatment Pengolahan ini terdiri dari proses pengumpulan dan Sedimentasi. Tujuannya untuk menghilangkan kandungan zat padat tersuspensi. Penggumpalan Flokulasi dilakukan untuk membentuk ukuran partikel menjadi lebih besar sehingga sifatnya menjadi lebih mudah mengendap, dan mudah dipisahkan secara fisika. Penggumpalan dilakukan dengan cara pengadukan lambat dengan kecepatan tidak lebih dari 0,15 mdetik. Alat penggumpalan dan pengadukan ini disebut dengan Primery Clarifier. Yang fungsi utamanya memisahkan zat padat tersuspensi yang terpisahkan 50 – 70 dan menurunkan BOD 20 – 40 . Universitas Sumatera Utara 2. pengolahan tahap kedua Secondary Treatment Pengolahan tahap dua menggunakan proses biologis, tujuannya untuk mengurangi senyawa organik yang terlarut dengan memanfaatkan populasi mikroorganisme yang dapat menguraikan zat organik menjadi bahan seluler baru dari energi. Pengolahan tahap kedua dilakukan dengan beberapa cara antara lain : - Deacrasi secara mekanik - Dengan menggunakan bakteri Nutrisi Lumpur-lumpur yang telah dipisahkan dari proses sedimentasi airnya dipisahkan dewertering di Screw Press, padatannya sebagai bahan bakar boiler. Air limbah yang telah dilakukan pengolahan secara kombinasi antara tahap pertama dan kedua dikirim ke Tertier Clarifier yang merupakan perlakuan terakhir dan siap dialirkan ke sungai Kampar. Universitas Sumatera Utara

BAB IV PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR