Integrasi Process Engineering Flow Diagram PEFD

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