128
4.2.6 Integrasi Process Engineering Flow Diagram PEFD
Dari data yang diperoleh yaitu: 1 kondisi proses optimum nisbah pereaksi, pH, dan suhu yang menghasilkan konversi dan kemurnian NLS tinggi, 2 model kinetika
reaksi yaitu konstanta laju reaksi k, 3 model neraca massa dan neraca energi, serta 4 kapasitas produksi optimum, selanjutnya diintegrasikan dalam process engineering
flow diagram PEFD menggunakan program HYSYS yang merupakan gambaran riil
proses sulfonasi yang melibatkan rangkaian peralatan, aliran massa, aliran energi dan
kondisi proses di setiap alat tahapan proses disajikan pada Gambar 4.29.
Aliran massa, aliran energi disetiap alat tahapan proses disajikan pada Tabel 4.32 dan
Tabel 4.33. 4.2.7 Deskripsi Proses Sulfonasi Lignin Isolat Menjadi Natrium Lignosulfonat
NLS
Bahan baku lindi hitam black liquor yang didatangkan dari pabrik pulpkertas berbahan baku tandan kosong kelapa sawit TKKS dan larutan asam sulfat H
2
SO
4
20 dipompa masing-masing dengan Pompa P-1 dan P-2 menuju tangki pengasaman
TP-1 yang dilengkapi dengan pengaduk hingga pH menjadi 2. Setelah tercampur homogen kemudian dipompakan menuju dekanter D-1. Untuk mengendapkan lignin
raw lignin, untuk mendapatlan kualitas lignin yang lebih murni, dilakukan pelarutan dengan larutan NaOH dalam tangki pelarutan V-01 sehingga air, asam dan zat
ekstraktif yang masih terdapat pada lignin terlepas dari lignin. Larutan lignin basa tersebut dipompakan menuju tangki pengasaman ke dua TP-2, pengasaman dilakukan
untuk memisahkan lignin dan zat ekstraktif untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian yang lebih tinggi, pengasaman dilakukan dengan menambahkan asam sulfat
yang sama H
2
SO
4
20 yang dipompakan dengan P-5 hingga pH menjadi 2. Setelah larutan lignin homogen selanjutnya dipompa menuju dekanter D-2 untuk
pengendapan lignin. Bagian atas larutan asam dikeluarkan dan endapan lignin dengan kemurnian yang lebih tinggi dimasukan ke dalam sentrifus S-1 untuk mendapatkan
lignin isolat dengan kemurnian tinggi. endapan lignin lignin isolat dikeringkan ke dalam oven pengering 1 Oven, dengan suhu dijaga sekitar 50
O
C. Lignin isolat TKKS dimasukkan ke dalam reaktor tangki berpengaduk CRV
bersama dengan bahan penyulfonasi natrium bisulfit NaHSO
3
, dan larutan NaOH 2 sebagai katalis yang berfungsi sebagai pengatur pH. Reaksi sulfonasi yang terjadi
adalah reaksi endotermis sehingga dilakukan pemanasan hingga suhu 90
O
C
129 mengunakan pemanas water bath. Hasil reaksi larutan NLS kemudian didinginkan di
udara terbuka . Larutan tersebut masih mengandung sisa lignin dan sisa NaHSO
3
yang tidak bereaksi, dipompa dengen P-9 menuju dekanter D-3 untuk mengendapkan
lignin sisa pereaksi. Bagian atas berupa larutan natrium lignosulfonat NLS yang masih mengandung sisa natrium bisulfit NaHSO
3
. Larutan NLS tersebut dipompa P-10 menuju ovaporator E-1 untuk mengurangi kandungan air. NLS dari evaporator
dimasukkan dalam mixer mix -100 dengan ditambahkan metanol dari tangki T-5 untuk mengikat natrium bisulfit NaHSO
3
sisa. Larutan dari tangki pemurnian didinginkan kemudian di pompakan P-11 menuju dekanter Dekanter-2 untuk
mengendapkan sisa NaHSO
3
yang terikat oleh metanol, sedangkan bagian atas yaitu larutan NLS yang lebih murni dimasukkan ke evaporator E-2, untuk menguapkan sisa
air dan metanol yang tidak mengendap bersama NaHSO
3
. NLS yang telah pekat dimasukkan ke dryer O-2, dengan suhu 50
O
C untuk membentuk NLS bubuk,
kemudian ditampung dalam silo S-1
130
Gambar 4.29 Process Engineering Flow Diagram PEFD, Industri Natrium Lignosulfonat NLS Gambar
4.29 Process Engineering Flow Diagram PEFD, Industri Natrium Lignosulfonat NLS
131
Tabel 4.32 Aliran massa program HYSYS
Air lindi
1 H
2
SO
4
2 no vap Lindi
asam Dek Feed
Ex+acid Raw
Lignin NaOH
1 3 no
vap1 Temperature
C 30.00
30.36 30.00
102.5 30.00 30.00 31.41 115.2 30.00 30.00 30.00 30.00
Pressure
atm 1.000 1.100 1.000
1.100 1.100 1.100 1.500 1.500 1.500 1.000 1.100 1.100
Mass flow
kghr 3720 3720 486.1
486.1 - 4206 4206 2873 1333 1310 1310
-
Comp Mass Flow H
2
O
kghr 3516.89 3516.888 388.864 388.864 -
3905.7520 3905.7520 2655.9114 1249.8406 1296.9069 1296.9069 -
Comp Mass Flow lignin
kghr 69.4000
69.4000 - -
- 69.4000
69.4000 - 69.4000 -
- -
Comp Mass Flow NaHSO
3
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow NaLS
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow Methanol
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow Ekstraktif
kghr 133.490 133.490 -
- -
133.4900 133.4900 120.1410 13.3490 -
- -
Comp Mass Flow H
2
SO
4
kghr -
- 97.2160
97.2160 - 97.2160 97.2160 97.1188 0.0972
- - -
Comp Mass Flow NaOH
kghr - - -
- - - - - - 13.0931
13.0931 -
Comp Mass Flow Na
2
SO
4
hghr - - -
- - - - - - - - -
nt lignin
H
2
SO
4-
2 4 Vap 1 Dek
feed 2 5 Light
liq Lart
lignin 6 liq
Lignin kental
8 Temperature
C 30.00 30.00
30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 31.78 111.9 31.27
30.00
Pressure
atm 1.100 1.000 1.000
1.100 1.100 1.100 1.100 1.100 1.500 1.500 1.500 0.1238
Mass flow
kghr 2643 198.6 198.6
- 2841 2841 1121 1721 1721 1626 94.04
94.04
Comp Mass Flow H
2
O
kghr 2546.74 76
158.848 158.848 -
2708.5442 2708.5442 1083.4177 1625.1265 1625.1265 1592.6240 32.5025 32.5025
Comp Mass Flow lignin
kghr 69.4000 - -
- 69.4000 69.4000 8.3280 61.0720 61.0720 -
61.0720 61.0720
Comp Mass Flow NaHSO
3
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow NaLS
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow Methanol
kghr - - -
- - - - - - - - -
Comp Mass Flow Ekstraktif
kghr 13.3490 -
- -
13.3490 13.3490 4.0047 9.3443 9.3443 8.8771 0.4672
0.4672
Comp Mass Flow H
2
SO
4
kghr 0.0931 39.7120 39.7120 -
23.7559 23.7559 11.8780 11.8780 11.8780 11.8780 - -
Comp Mass Flow NaOH
kghr 13.0931
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow Na
2
SO
4
kghr -
- -
- 26.1977 26.1977 13.0989 13.0989 13.0989 13.0989 -
-
132
Lanjutan Aliran massa program HYSYS
Vap air
lindi lignin
prod 10 Lart
NaHSO
3
Vap prod Liq Prod
Dec feed Sisa
lignin Light
frac 12 Water
Vap Mix
NaLS Temperature
C 50.00
50.00 50.11 30.00 90.00 90.00 40.00 40.00 40.00 40.00 102.5 97.62
Pressure
atm 0.1238 0.1238 1.00 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.100 1.100
Mass flow
kghr 29.25 64.79
64.79 1950 - 2015 2015 17.57 1997 1997 975.6 1040
Comp Mass Flow H
2
O
kghr 29.2523 3.2503 3.2503 1912.0000 -
1915.2503 1915.2503 0.0000 1915.2503 1915.2503 957.6251 957.6251
Comp Mass Flow lignin
kghr -
61.0720 61.0720 -
- 17.1002
17.1002 17.1002
- - - -
Comp Mass Flow NaHSO
3
kghr - - -
38.2600 - 7.6545
7.6545 - 7.6545
7.6545 - 7.6545
Comp Mass Flow NaLS
kghr - - - - - 74.5773
74.5773 - 74.5773
74.5773 - 74.5773
Comp Mass Flow Methanol
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow Ekstraktif
kghr - 0.4672 0.4672 -
- 0.4672 0.4672 0.4672 -
- -
-
Comp Mass Flow H
2
SO
4
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow NaOH
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow Na
2
SO
4
hghr -
- -
0.0000 - - - - - - - -
Cooled lrt
NaLS Methan
ol 13 Mixed
Liquor Lrt
NaHSO
3
sisa Lrt
NaLS 14 Meth
Vap NaLS
kental 15 Vap
NaLS Prod
Temperature
C 40.00
30.00 30.00 57,17 87.66
40 40 100.6 95.00 49.90 50.00 50.00
Pressure
atm 1.00 1.00 1.100 1.000 1.000 1.000 1.100 1.100 1.100
0.1238 0.1238
0.1238
Mass flow
kghr 1040 308.0
308.0 1348 322.4 1025 1025 874.3 151.2 151.2 72.78 78.41
Comp Mass Flow H
2
O
kghr 957.625 1
- -
957.6251 191.5250
766.1001 766.1001
669.4901 76.6100 76.6100 72.7795 3.8305
Comp Mass Flow lignin
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow NaHSO
3
kghr 7.6545
- -
7.6545 7.6545
- - - - - - -
Comp Mass Flow NaLS
kghr 74.5773 - -
74.5773 - 74.5773 74.5773 -
74.5773 74.5773 - 74.5773
Comp Mass Flow Methanol
kghr -
308.0 308.0 308.0 123.2000 184.8000 184.8000 184.8000
- -
- -
Comp Mass Flow Ekstraktif
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow H
2
SO
4
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow NaOH
kghr -
- - - - - - - - - - -
Comp Mass Flow Na
2
SO
4
kghr -
- - - - - - - - - - -
133
Tabel 4.33 Aliran energi program HYSYS
Alat Energi, Daya,
Alat Energi, Daya,
kJhari kW kJhari
kW Pompa 1 P-1
583,10 1,6200
Heat Transfer 1 HT-1 pada Tangki Pengasaman 1 TP-1
1.141.000 317,00
Pompa 2 P-2 7,50
0,0208 Heat Transfer 2 HT-2 pada tangki
pelarutan V 3.195.000
887,60 Pompa 3 P-3
2173,00 6,0360
Heat Transfer 3 HT-3 pada tangki pengasaman 2 TP-2
493.200 137,00
Pompa 4 P-4 22,95
0,0064 Pemanas pada oven lignin Heating
3.948 1,10
Pompa 5 P-5 3,06
0,0085 Pemanas reaktor Heating reactor
4.881.000 1.356,00
Pompa 6 P-6 2025,00
5,6740 Pendingin reaktor Cool 1
185.200 51,44
Pompa 7 P-7 1775,00
4,9290 Pendingin dekanter cooling 2
3.008.000 802,12
Pompa 10 P-10 30,91
0,0859 Pemanas evaporator 1 Heat
2.632.000 731,10
Pompa 11 P-11 6,79
0,0189 Pendingin hasil evaporator heat 2
227.200 63,12
Pompa 12 P-12 16,34
0,0454 Pemanas evaporator 2 Heat 3
2.084.000 579,00
Pemanas dryer, produk NaLS Heat 4 165.900
46,09
6.643,65 18,4448
18.016.448 4.971,57
134
4.2.8 Analisis Kelayakan Finansial Pendirian Industri NLS