크라프트지 생산용 가성소다(NaOH) — White Liquor 조리 공정 및 공장 표준 소비량 | 록티엔 화학

TL;DR:리그닌 구조 파괴 — NaOH가 Na₂S와 함께 리그닌의 에테르 결합을 가수분해하여 온전한 셀룰로오스 섬유를 방출

• 알칼리도 유지 — 조리 전체 과정에서 pH > 12를 유지하여 용해된 리그닌의 재침전 방지

NaOH 없이는 크라프트 공정이 산업적 규모로 셀룰로오스 섬유에서 리그닌을 분리할 수 없습니다. 이것이 전국 제지 공장 — 푸미 산업단지(바리아-붕따우시)부터 짜녹 산업단지(껀터시)까지 — 이 모두 장기 NaOH 공급 계약을 유지하는 이유입니다.

White Liquor 조리 공정: NaOH + Na₂S

조리 용액 조성

White liquor는 크라프트 공정의 표준 알칼리 조리액으로, 두 가지 주요 활성 성분으로 구성됩니다:

권장 NaOH:Na₂S 비율: 3:1–4:1(활성 중량 기준). 이 비율은 Na₂S가 셀룰로오스 섬유를 알칼리 분해로부터 보호하는 동안 리그닌을 용해할 수 있을 만큼 충분한 알칼리도를 보장합니다.

표준 운영 파라미터

• 조리 온도: 160–170°C(고압 증기 가열)
• 압력: 7–10 bar(밀폐 조리기 내)
• 체류 시간: 목재 종류에 따라 2–4시간(활엽수 < 침엽수)
• 액-목 비율: 3:1–5:1(L 용액/kg 건조 목재)
• 유효 알칼리 투입량: 건조 목재 중량 대비 10–15%

화학 반응 진행

조리기의 주요 반응:

1. 리그닌 분절: NaOH + Na₂S가 리그닌의 β-O-4 결합을 공격 → 용해성 리그닌 조각이 용액으로 이동
2. 셀룰로오스 방출: 셀룰로오스 섬유가 온전하게 방출, 섬유 길이 유지
3. 산 중화: NaOH가 헤미셀룰로오스에서 생성된 아세트산 및 우론산을 중화

조리 후 혼합물은 펄프 + black liquor(용해된 리그닌과 잔류 화학물질 함유 흑액)로 구성됩니다. Black liquor는 회수 보일러로 보내져 연소됩니다 — 열을 회수하고 화학물질을 재생합니다. Ca(OH)₂를 첨가하여 Na₂CO₃를 새로운 NaOH로 전환, 다음 조리 사이클을 위한 white liquor를 재생성합니다. 이 폐쇄 사이클은 제지 공장이 조리 화학물질의 90–95%를 절약할 수 있게 합니다.

NaOH 소비량: 펄프 1톤당 300–500kg

NaOH 소비량은 세 가지 주요 요소에 따라 달라집니다:

1. 목재 원료 유형

2. 조리 기술

• 회분식 조리기(batch digester): 온도 제어가 어려워 소비량 높음 — NaOH 380–500kg/펄프 톤
• 연속식 조리기(continuous digester): 최적화로 소비량 낮음 — NaOH 300–400kg/펄프 톤
• 변형 크라프트(RDH, Lo-Solids): NaOH 280–350kg/펄프 톤 — 최신 기술, 가장 경제적

3. 목표 펄프 품질

• 표백되지 않은 크라프트 펄프(Unbleached Kraft): Kappa 지수 30–50 → NaOH 소비량 낮음
• 표백된 크라프트 펄프(Bleached Kraft): Kappa 지수 15–25 → NaOH 소비량 높음, 더 깊은 조리 필요

조달 부서 참고: 제지 공장용 NaOH 공급 계약 체결 시, 목재 종류, 조리 기술 및 목표 펄프 품질을 명확히 확인하여 정확한 물량을 산정해야 합니다. 대량 공급 시 로트별 COA/MSDS를 보장 — “부족 공급” 또는 “농도 차이”가 발생하지 않습니다.

제지 공장용 NaOH 32% vs 45% vs 50% 비교

NaOH 농도 선택은 물류 비용, 운영 및 조리 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 아래는 상세 비교표입니다:

수치는 NaOH–H₂O 상평형도와 가성소다 제조사들의 기술 자료를 참고한 것이며, 실제 결정화 온도는 로트별 COA/TDS에 기재된 농도에 따라 달라집니다.

공장 규모별 권장 사항

소규모 공장(≤ 펄프 50톤/일):

• NaOH 32% 가 최적 — 펌핑 용이, 희석 장비 투자 불필요. 소규모 공장은 보통 저장탱크용 증기 가열 시스템이 없으므로 NaOH 32%가 적합하나, 결정화 시작 온도가 약 5°C이므로 북부 지역 겨울철 옥외 탱크·배관은 보온이 필요
• 소비량: 순 NaOH 1톤당 ~3.1톤의 32% 용액

중규모 공장(펄프 50–200톤/일):

• NaOH 45% 가 균형 선택 — 32% 대비 운송 비용 29% 절감, 결정화 시작 온도 약 6–7°C는 남부 산업단지에서 관리 가능. 롱하우 산업단지(롱안성)의 한 공장은 NaOH 32%에서 45%로 전환 후 연간 운송 비용을 약 29% 절감했으며, 단열 처리된 50m³ 스테인리스 탱크에 투자
• 소비량: 순 NaOH 1톤당 ~2.2톤의 45% 용액

대규모 공장(> 펄프 200톤/일):

• NaOH 50% 가 물류 측면에서 가장 최적 — 순 NaOH 1톤당 2.0톤 용액만 필요, 공장 출입 탱크로리 횟수 최소화. 단, 가열 장치(결정화 방지를 위해 제조사·설비 설계업체 지침에 따라 보통 15–20°C 유지)가 있는 스테인리스 저장탱크 필요
• 소비량: 순 NaOH 1톤당 ~2.0톤의 50% 용액
• 실제 사례: 푸미 산업단지(BR-VT)의 대형 제지 공장은 NaOH 50%를 사용, 30톤/회 탱크로리로 입고하여 가열 재킷이 있는 100m³ 스테인리스 탱크 2기에 저장

제지 공장용 NaOH 보관 및 운송 지침

저장탱크

• NaOH 32%: 탄소강 또는 HDPE 탱크, 북부 지역 동절기 단열 권장
• NaOH 45%: 304 스테인리스강 또는 HDPE 탱크, 단열 권장(북부 지역 동절기)
• NaOH 50%: 316 또는 304 스테인리스 탱크, 가열 재킷 또는 열 코일 장착, ≥ 15°C 유지

운송

• 5–30톤 탱크로리 운송 — 동절기 운송·저장 온도 조건은 핫라인 0979 891 929로 문의
• 요건: 안전 밸브, 밀폐 덮개, 위험 화학물질 표시(UN 1824)
• 배송 시간: 남부 산업단지 24–48시간, 북부/박닌성는 주문 일정에 따름

안전

• 접촉 시 필수 PPE: 보안경, 니트릴 장갑, PVC 앞치마, 장화
• 반경 10m 이내 비상 세안기 및 샤워기
• 누출 시 묽은 산(HCl 5% 또는 CH₃COOH)으로 중화 후 배출

QC 부서 및 문서

제지 공장에 공급되는 각 NaOH 로트에는 다음이 포함됩니다:

• COA(분석 증명서): NaOH 함량, 20°C 비중, 불순물 함량(NaCl, Na₂CO₃, Fe₂O₃) 명시 — KTV 판깜투이 (QC 품질관리팀장) 검사
• MSDS(물질 안전 보건 자료): GHS 기준 완비, 당해 연도 업데이트
• 로트별 기록: 로트별 서류는 보티느호아 (수처리 기술연구원), 록티엔 QC 부서가 관리합니다

모든 로트에 COA와 MSDS를 제공하며, 고객의 감사 요청 시 관련 서류를 제공할 수 있습니다. 록티엔의 NaOH는 TÜV SÜD가 발행한 공식 ZDHC MRSL Version 3.1 Conformance Level 1 인증서(#ZDHC1 127736 0001)를 보유하고 있습니다.

자주 묻는 질문

소규모 제지 공장에는 NaOH 32%와 50% 중 어느 것이 적합?

NaOH 32%가 소규모 공장에 더 적합합니다. 50%에 비해 저장탱크 가열 부담이 작고(겨울철 북부에서는 탱크·배관 온도가 결정화 시작 온도 약 5°C(31–33% 로트는 약 2–8°C)에 가까워지지 않도록 관리), 펌핑 및 운영이 쉬우며 조리 전 희석이 필요하지 않습니다.

크라프트 공정의 NaOH 소비량을 줄일 수 있나요?

가능합니다. 연속식 조리기(continuous digester) 또는 변형 크라프트(RDH, Lo-Solids) 기술을 적용하면 소비량을 펄프 1톤당 500kg에서 300–350kg으로 줄일 수 있습니다.

NaOH가 셀룰로오스 섬유 품질에 영향을 미치나요?

NaOH:Na₂S 비율이 적정(3:1–4:1)이고 조리 온도가 170°C를 초과하지 않으면 셀룰로오스 섬유가 온전하게 보호됩니다. Na₂S가 알칼리 분해로부터 셀룰로오스를 보호하는 주요 요소입니다.

제지 공장은 NaOH 인도 시마다 COA가 필요한가요?

네. QC 부서는 투입 품질 관리를 위해 로트별 COA를 요구합니다. 록티엔의 각 NaOH 로트에는 COA 및 MSDS가 함께 제공됩니다.

NaOH 가격과 주문 방법은?

핫라인 전화 0979 891 929로 문의하여 물량과 농도별 최신 가격을 받으십시오. 5–30톤 탱크로리로 전국 산업단지 배송.

제지 공장 화학물질 회수 공정 — NaOH 소비량 최적화

크라프트 공정의 큰 장점 중 하나는 다른 펄프 조리 방법에 비해 조리 화학물질을 회수하고 재생할 수 있다는 점입니다. 회수 사이클을 통해 제지 공장은 사용되는 NaOH 및 Na₂S의 90–95%를 절약할 수 있습니다.

화학물질 회수 사이클(Chemical Recovery Cycle)

1. Black liquor (조리기에서 나온 용해된 리그닌 + 잔류 화학물질(NaOH, Na₂S, Na₂CO₃, Na₂SO₄))
2. 농축 다중 효용 증발 시스템에서 — 고형분 15%에서 65–80%로
3. 연소 회수 보일러에서 — 리그닌 연소로 열 발생(고압 증기 발전), Na₂SO₄가 Na₂S로 환원
4. Green liquor — 바닥재를 물에 용해하여 Na₂CO₃ + Na₂S 용액 생성
5. Causticizing(알칼리화) — green liquor에 Ca(OH)₂ 첨가: Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2 NaOH + CaCO₃↓
6. 새로운 White liquor전화 0979 891 929. =====