Di pabrik kraft modern, uang benar‑benar terbakar—dengan sengaja. Setelah pemasakan, black liquor (BL) berkadar padatan hanya ~15–20% diangkat intensif dalam rangkaian evaporator bertingkat, lalu disemprotkan ke ruang bakar berlapis air (water‑walled furnace) untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi dan mengembalikan kimia memasak. Semua angka kinerjanya tajam: konsentrasi BL ke ~65–70% padatan, uap ≈0,83 MWh/ADt (MP ≈12 bar) plus ~1,8 MWh/ADt (LP ≈5 bar), serta efisiensi pemulihan sulfur ~95% dan konversi karbonat‑ke‑kaustik ~80%—seluruhnya didokumentasikan oleh sumber industri seperti ScienceDirect dan MDPI.

Tekanan energi di train evaporator besar: menebalkan BL dari ~17% ke ~75% padatan di 2.500 tDS/hari butuh kira‑kira 100–150 MW uap, sehingga integrasi energi ketat menjadi prasyarat desain (MDPI dan MDPI). Namun, saat semua selaras, recovery boiler praktis menjadi pembangkit uap “hijau” bagi pabrik.

Konsentrasi black liquor multi‑efek

Setelah digestion, BL—cairan masak bekas yang membawa lignin terlarut dan kimia—sekitar ~15–20% padatan. Rangkaian multiple‑effect evaporator (4–7 efek; falling‑film atau forced‑circulation/sirkulasi paksa) menaikkan konsentrasinya ke ~65–75% padatan untuk memaksimalkan nilai kalor sebelum dibakar (ScienceDirect). Studi kasus menunjukkan kapasitas ~15.000 t/hari BL encer (~16% padatan) menghasilkan 2.500 t/hari dried solids pada ~70% konsentrasi (MDPI).

Viskositas BL meningkat tajam di atas ~50% padatan (terutama softwood BL), sehingga praktiknya konsentrasi diangkat “setinggi mungkin” hingga ~65–70% padatan (ScienceDirect). Banyak sistem modern menambahkan pre‑evaporator atau MVR (mechanical‑vapor‑recompression): penambahan MVR pre‑evaporator di satu pabrik menghemat ~10 t/jam live steam (∼36 MW) dengan konsumsi daya ~600 kW (MDPI).

Secara total, evaporator mengonsumsi porsi besar uap pabrik. Menebalkan BL dari ~17% ke ~75% padatan di 2.500 tDS/hari berada pada kisaran 100–150 MW uap—angka ini menegaskan pentingnya integrasi energi pada train boiler (MDPI dan MDPI).

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Pembakaran di recovery boiler dan uap proses

Recovery boiler adalah inti sistem. BL terkonsentrasi (≈65–70% padatan) disemprot ke furnace berlapis air dan dibakar; komponen organik terbakar menghasilkan gas buang temperatur tinggi, sedangkan garam anorganik berubah menjadi smelt cair (dominan Na₂CO₃ dan Na₂S) di dasar tungku (ScienceDirect; ScienceDirect).

Boiler beroperasi pada tekanan tinggi: uap HP (6–9 MPa) dihasilkan untuk turbin, dengan uap LP sesuai kebutuhan proses (ScienceDirect). Untuk pabrik skala besar, produksi uap dilaporkan sekitar 0,83 MWh/ADt uap MP (≈12 bar) plus ~1,8 MWh/ADt uap LP (≈5 bar) (MDPI). Pembakaran ~1,5 t BLDS/ADt pulp menghasilkan kira‑kira 3,0 MWh (≈10,8 GJ) uap.

Sejumlah kecil uap dipakai internal (sootblowing, pemanasan udara/likur): sekitar ~2,5–4% uap HP yang dihasilkan biasanya dicadangkan untuk sootblowing (ScienceDirect). Beban listrik bantu (kipas, pompa, ESP, dll.) berkisar 55–70 kWh per ADt pulp (ScienceDirect). ADt (air‑dry tonnes) di sini merujuk pada ton basis kering‑udara yang lazim dipakai di industri pulp.

Nilai kalor BL tinggi: gross calorific value padatan BL berada pada 13–14 MJ/kg (ScienceDirect). Contoh neraca: ~7 t BL 15% dihasilkan per ton pulp, mengandung ~1,05 t padatan (ScienceDirect). Konteks Indonesia mencatat nilai energi BL ~13,8 MJ/kg, yang saat dipulihkan penuh dapat menggantikan bahan bakar fosil (ResearchGate).

Dalam paket utilitas ketel, peralatan pendukung air umpan yang relevan di pasar mencakup sistem RO air payau seperti brackish-water RO. Untuk pemolesan akhir kualitas air, tersedia opsi demineralizer atau EDI (electrodeionization). Dosing kimia presisi ke siklus air‑uap dapat dilakukan dengan dosing pump dan bahan kimia pendukung seperti oxygen scavengers sesuai kebutuhan paket utilitas.

baca juga: Media Filtrasi : Sand Filter, Carbon Filter dan Iron Filter

Recovery kimia dan causticizing

Smelt anorganik (Na₂CO₃/Na₂S) dilarutkan menjadi green liquor, lalu dikaustisasi dengan batu kapur (causticizing: proses mengubah Na₂CO₃ menjadi NaOH) untuk meregenerasi white liquor (NaOH+Na₂S). Pabrik modern memulihkan hampir semua garam natrium: sekitar 95% sulfur (sebagai Na₂S) dan ~78–80% karbonat kembali ke likur masak (ScienceDirect). Artinya hanya ~20–22% Na₂CO₃ dari recovery boiler yang gagal kembali menjadi NaOH di tahap causticizing (ScienceDirect).

Residu kaya kapur (green liquor dregs) disaring (dominan CaCO₃+Na₂CO₃) dan dikembalikan ke kiln kapur. Secara keseluruhan, loop tertutup ini meregenerasi white liquor pada keseimbangan sulfur‑natrium mendekati 100% dan >95% bahan kimia kaustik (ScienceDirect; ScienceDirect).

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Neraca energi dan metrik kinerja

Total, recovery kimia memberikan bahan bakar dan kimia. Per ton pulp bone‑dry, recovery boiler menggunakan ~4–5 GJ energi BL dan menghasilkan ~3–4 GJ uap HP yang berguna, plus panas gas buang berat; sisanya adalah rugi panas. Suhr dkk. (2015) mencatat kebutuhan termal total 4–5 GJ/ADt dan 20–30 kWh/ADt listrik (ScienceDirect).

Secara praktis, recovery boiler memberi “uap gratis”: untuk pabrik 1,6 juta ADt/tahun, dilaporkan 0,83 MWh/ADt uap bertekanan tinggi dan 1,8 MWh/ADt uap bertekanan rendah—sekitar 2,6 MWh/ADt total (MDPI). Secara kimia, boiler tipikal mencapai ~95% efisiensi reduksi sulfur (SO₄²⁻→S²⁻) dan ~80% konversi karbonat‑ke‑kaustik (ScienceDirect), sehingga kebutuhan make‑up kimia segar minimal.

Penanganan black liquor berlebih

Jika produksi BL melampaui kapasitas recovery boiler, perlu opsi lain karena BL tidak boleh dibuang tanpa olah (alkalinitas tinggi dan BOD tinggi menjadikannya limbah berbahaya). Desain umumnya menghindarinya dengan menyelaraskan ukuran evaporator dan boiler. Bila perlu, BL berlebih dapat: (a) dikonsentrasikan lebih lanjut menjadi “heavy” BL untuk co‑firing di boiler atau insinerator bantu; (b) disimpan sementara (tangki atau dregs) untuk dibakar kemudian; (c) diekspor ke pabrik lain (jarang); (d) diarahkan ke rute inovatif.

Contoh rute inovatif: Riau Andalan Pulp (RAPP) di Indonesia mengekstrak lignin dari BL dan meraciknya kembali menjadi thick black liquor, menggantikan sekitar 87% konsumsi bahan bakar fosil (Republika). Di tempat lain, proses yang dipilotkan meliputi gasifikasi BL (atau spent liquor) menjadi syngas atau hidrogen (ResearchGate). Secara teori, gasifikasi dapat mengekstrak energi lebih besar per kg BL (kajian supercritical‑water gasification melaporkan hasil syngas signifikan) (ResearchGate), tetapi ini belum menjadi praktik standar—default industri adalah men‑size boiler untuk membakar hampir seluruh padatan BL.

Sisa padatan (dregs atau lime mud) ditangani di kiln kapur atau dibuang sebagai abu non‑toksik. Di Indonesia, regulasi mendorong pengolahan total internal; kajian menyebut pemanfaatan energi BL masih under‑optimized, sehingga membakar BL sepenuhnya di sistem recovery dipandang lebih baik secara lingkungan maupun ekonomi (ResearchGate; ResearchGate). Target pabrik kraft modern praktis ~100% pembakaran BL: selama boiler terpelihara baik, nyaris seluruh BL dialirkan ke furnace recovery untuk memulihkan natrium dan menghasilkan uap. Surplus padatan dapat dilarutkan ulang menjadi green liquor (melalui causticizing tambahan) atau diarahkan ke rute maju tadi.

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Ringkasan rancangan menyeluruh

Intinya: sistem recovery kraft terkini memakai evaporator multistage untuk menaikkan BL ke ~65–70% padatan (ScienceDirect; MDPI), lalu membakarnya di recovery boiler untuk menghasilkan uap HP total sekitar ∼3 MWh/ADt dan meregenerasi ~95% sulfur serta ~80% karbonat (MDPI; ScienceDirect). Angka kinerja tipikal mencakup ~4–5 GJ bahan bakar per ADt dan ~60 kWh beban listrik bantu (ScienceDirect; MDPI). BL berlebih harus dihindari atau diarahkan ke rute alternatif (ultra‑konsentrasi, gasifikasi, biobriket, dll.) karena pembuangan langsung ilegal—recovery yang efektif membuat pabrik swasembada kimia kraft dan memasok daya uap “hijau” dengan limbah minimal (ScienceDirect; ResearchGate).