• Tentang UGM
  • Portal Akademik
  • IT Center
  • Perpustakaan
  • Penelitian
Universitas Gadjah Mada Departemen Teknik Kimia
Universitas Gadjah Mada
  • Beranda
  • Greens
  • Profil
    • Sejarah Singkat
    • Visi dan Misi
    • Struktur Organisasi
    • Dosen
    • Dosen Purnatugas
    • Staf
    • Kelompok Bidang Keahlian
      • KBK advanced material #1
      • KBK advanced material #2
      • KBK Energy #1
      • KBK Energy #2
      • KBK Bioresource Engineering #1
      • KBK Bioresource Engineering #2
      • KBK Chemical Product
    • Fasilitas laboratorium
    • Infografis Departemen
    • Previous Conferences
      • IBASC 2021
      • RCCHE 2018
      • Summer Course 2018
    • Laporan Kinerja Departemen
  • Undergraduate
    • Profile of Undergraduate Program
    • International Class
    • Course Distribution
    • PO achievement
    • Mapping LO-PO
    • Informasi Akademik
    • Mahasiswa
      • Kelompok Studi
      • KMTK
      • Entropi
      • Pecinta Alam
  • Program Master
    • Prodi Magister Teknik Kimia
    • Prodi Magister TPPI
  • Program Doktor
    • Profil Prodi Doktor
    • Mata kuliah Prodi Doktor
    • Informasi Akademik
    • Peluang Riset dan Hibah
    • Pendaftaran
    • Sekretariat Prodi Doktor
    • Informasi Akademik S3
  • Beranda
  • Penelitian
  • Evaluasi Performance Pabrik Chlorine Dioxide dengan Teknologi Elektrolisa dalam Menunjang Industri Pulp and Paper

Evaluasi Performance Pabrik Chlorine Dioxide dengan Teknologi Elektrolisa dalam Menunjang Industri Pulp and Paper

  • Penelitian
  • 18 November 2024, 09.21
  • Oleh: admin
  • 0

(Performance Evaluation of Chlorine Dioxide Plant with Electrolysis Technology for Supporting Pulp And Paper Industry)

Oleh : Arbhy Indera Ikhwansyah (22/509578/PTK/14910) – Magister Teknik Kimia

INTISARI

Kebutuhan pulp terus meningkat secara global tiap tahunnya untuk dikonversi menjadi berbagai produk turunan. 79% kebutuhan pulp berasal dari proses chemical pulp dengan teknologi elemental chlorine free (ECF). Dimana chlorine dioxide (ClO2) digunakan sebagai bahan pemutih utama dalam teknologi tersebut. Chlorine dioxide (ClO2) dipilih karena sifatnya sebagai oxidizer yang selektif terhadap lignin dan tidak merusak serat selulosa dari pulp yang dihasilkan. Namun karena bersifat tidak stabil dan tidak bisa dikirimkan melalui transportasi konvensioanal atau disimpan dalam waktu yang lama, chlorine dioxide (ClO2) harus diproduksi secara in-situ. Dalam skala besar pada industri pulp and paper, chlorine dioxide (ClO2) dihasilkan dengan mereaksikan sodium chlorate (NaClO3) dengan methanol (CH3OH) (non-integrated chlorine dioxide plant) dan hydrochloric acid (HCl) (integrated chlorine dioxide plant). Pada non-integrated chlorine dioxide plant, tantangan utamanya adalah supply chain dan penyimpanan bahan baku utama yaitu kristal sodium chlorate (NaClO3), methanol (CH3OH) dan asam sulfat (H2SO4). Sedangkan pada integrated chlorine dioxide plant, tatangan utamanya adalah penggunaan energi listrik yang besar pada proses in-situ elektrolisis sodium chloride (NaCl) menjadi sodium chlorate (NaClO3). Pada tesis ini membahas mengenai perbadingan non-integrated dan integrated chlorine dioxide plant dari segi proses secara keseluruhan, cost operational dan safety operational secara real case. Serta melihat performance cell electrolyzers dalam rangka menghasilkan sodium chlorate (NaClO3) pada dua pabrik yang usianya berbeda jauh dan juga faktor-faktor yang berpengaruh (konsentrasi inlet dan outlet sodium chlorate (NaClO3), kenaikan cell voltage dan kondisi elektroda) terhadap konsumsi energi listrik pada cell electrolyzers system secara real case dan upaya yang dapat dilakukan agar konsumsinya tetap sesuai standar. Selanjutnya pengamatan dilakukan pada non-integrated chlorine dioxide plant yang sudah running sejak 2006 dan berasal dari ERCO WORLDWIDE, dan pada dua integrated chlorine dioxide plant yang berasal dari CHEMETICS, pabrik pertama running sejak 1998 dan pabrik kedua running sejak 2022. Data yang dibahan pada tesis ini berasal dari aktual hasil analisa laboratory, dan aktual paramater produksi pada yang tersimpan pada sebuah program yang disebut PI ProcessBook dan dikonversi menjadi data olahan pada Micrososft Excel. Data dinormalisasi terhadap gangguan unplanned shutdown dan juga dilakukan perhitungan. Hasil menunjukkan integrated chlorine dioxide plant lebih menguntungkan secara aspek ekonomi dan safety operational jika digunakan untuk mendukung proses produksi pada industri pulp and paper. Meskipun dengan usia cell electrolyzers system yang tua, kapasitas dan konsentrasi sodium chlorate (NaClO3) yang dihasilkan masih dapat memenuhi standar yang disyaratkan Vendor, hanya saja konsumsi energi listriknya lebih besar 18,87%. Untuk cell electrolyzers system dengan usia lebih muda, konsumsi energi listriknya lebih hemat 4,14%. Sedangkan acid wash dilakukan secara berkala untuk menurunkan voltage dari cell electrolyzers system, serta penggantian anoda dan katoda dilakukan juga secara secara berkala untuk mempertahankan current efficiency cell electrolyzers system yang bertujuan untuk menekan kenaikan konsumsi energi listrik. 

Kata kunci : Chlorine Dioxide, Sodium Chlorate, Cell Electrolyzer, Cell Voltage, Acid Wash

ABSTRACT

The demand of pulp continues increase globally each year for converted into various derivative products. 79% of pulp demand comes from chemical pulp processes with elemental chlorine free (ECF) technology. Chlorine dioxide (ClO2) is used as the main bleaching agent in this technology. Chlorine dioxide (ClO2) was chosen because it is a selective oxidiser of lignin and does not attack the cellulose fibres of the pulp produced. However, because unstable and cannot be shipped via conventional transport or stored for long periods of time, chlorine dioxide (ClO2) must be produced in-situ. In large the pulp and paper industry, chlorine dioxide (ClO2) is produced by reacting sodium chlorate (NaClO3) with methanol (CH3OH) (non-integrated chlorine dioxide plant) and hydrochloric acid (HCl) (integrated chlorine dioxide plant). In the non-integrated chlorine dioxide plant, the main challenge is the supply chain and storage of the main raw materials (sodium chlorate crystall, methanol and sulfuric acid). While in the integrated chlorine dioxide plant, the main challenge is large quantity of electrical energi usage in the in-situ electrolysis process of sodium chloride (NaCl) become sodium chlorate (NaClO3). This thesis discuss the comparison of non-integrated and integrated chlorine dioxide plant in terms of overall process, cost operational and safety operational in real case. And also seeing the performance of cell electrolyzers in order to produce sodium chlorate (NaClO3) at two plants with age different and also the influential factors (inlet and outlet sodium chlorate (NaClO3) concentrations, cell voltage and electrode conditions) on electrical energy consumption in the cell electrolyzers system in real cases and efforts that can be made so that consumption still within standards. Furthermore, observations on a non-integrated chlorine dioxide plant that has been running since 2006 and comes from ERCO WORLDWIDE, and on two integrated chlorine dioxide plants from CHEMETICS, the first plant running since 1998 and the second plant running since 2022. The data used in this thesis comes from actual laboratory analysis results, and actual production parameters that stored in a software called PI ProcessBook and converted into processed data in Microsoft Excel. The data normalised against unplanned shutdown interruptions and calculations will also be performed. The results show that the integrated chlorine dioxide plant is more profitable in terms of economic and safety operational aspects if used to support the production process in the pulp and paper industry. Despite the old age of the cell electrolyzers system, the capacity and concentration of sodium chlorate (NaClO3) produced can still meet the standards required by the Vendor, except that the electrical energy consumption is 18.87% greater. For cell electrolyzers systems with younger age, the electrical energy consumption is 4.14% more efficient. While acid wash is carried out periodically to reduce the voltage of the cell electrolyzers system, and the replacement of anodes and cathodes is also carried out periodically to maintain the current efficiency of the cell electrolyzers system which aims to suppress the increase in electrical energy consumption. 

Keywords : Chlorine Dioxide, Sodium Chlorate, Cell Electrolyzer, Cell Voltage, Acid Wash

Viewed: 96
Tags: Fakultas Teknik UGM SDG 12: Konsumsi dan produksi yang bertanggung jawab SDG 13: Penanganan Perubahan Iklim SDG 7: Energi Bersih dan Terjangkau SDG 9: Industri Inovasi dan Infrastruktur SDGS
Universitas Gadjah Mada

Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Jl. Grafika No. 2, Kampus UGM,
Yogyakarta, 55284
Telp. 0274-555320
E-mail: jtk@ugm.ac.id

Accredited by: BAN-PT IChemE IABEE

Jurnal Teknik Kimia:

  • Asean Journal of Chemical Engineering
  • Jurnal Rekayasa Proses

    © Universitas Gajah Mada

    EnglishBahasa Indonesia

    KEBIJAKAN PRIVASI/PRIVACY POLICY