کاربرد سود جامد پرک در کاغذسازی: راهنمای فنی، عملیاتی و رقابتی برای کارخانه‌های ایران

چرا سود جامد پرک (NaOH) ستون فقرات صنعت کاغذسازی است؟

در قلب هر کارخانه کاغذسازی—از خطوط پخت چوب تا واحدهای بازیافت—سود جامد پرک (Sodium Hydroxide, NaOH) نقشی غیرقابل جایگزینی دارد. این ماده شیمیایی نه‌تنها الیاف سلولزی را از لیگنین جدا می‌کند، بلکه کارایی سفیدکنی را افزایش داده و فرآیند حذف جوهر در کاغذهای بازیافتی را ممکن می‌سازد.

بر اساس استانداردهای TAPPI (TAPPI T624, T261)، سود جامد پرک یکی از سه ماده شیمیایی حیاتی در صنعت کاغذ است—در کنار سولفید سدیم (Na₂S) و هیدروژن پراکسید (H₂O₂). اما در ایران، انتخاب درصد خلوص صحیح (98% یا 99%) و کنترل ناخالصی‌ها (به‌ویژه کلرید سدیم) می‌تواند تفاوت بین کاغذ باکیفیت و خط تولید آسیب‌دیده باشد.

فرآیند کرافت: نقش سود در تبدیل چوب به خمیر کاغذ

فرآیند کرافت (Kraft Process) بیش از 80% تولید جهانی کاغذ را تحت پوشش قرار می‌دهد و سود جامد پرک قلب این سیستم است. چهار مرحله کلیدی این فرآیند عبارتند از:

1. پخت (Cooking): تجزیه لیگنین با لیکور سفید

در این مرحله، چوب خردشده (چیپس) با لیکور سفید (White Liquor)—ترکیبی از NaOH و Na₂S—در دمای 150 تا 180°C و فشار بالا پخته می‌شود. سود جامد پرک پیوندهای اتری لیگنین را هیدرولیز کرده و الیاف سلولز را آزاد می‌کند.
⚠️ نکته فنی: اگر خلوص سود کمتر از 99% باشد یا کلرید بالایی داشته باشد، خوردگی شدید در مخازن فولادی ضدزنگ (SS316) رخ می‌دهد.

2. شست‌وشوی خمیر (Washing)

خمیر حاصل حاوی لیکور سیاه (Black Liquor) است که شامل مواد آلی و سدیم باقی‌مانده است. سود باقی‌مانده به کاهش ویسکوزیته و افزایش کارایی جداسازی کمک می‌کند.

3. بازیابی مواد شیمیایی (Chemical Recovery)

لیکور سیاه در کوره‌های بازیابی سوزانده می‌شود تا سدیم کربنات (Na₂CO₃) تولید شود. سپس با آهک (CaO)، سود مجدداً تولید می‌شود (Causticizing). این چرخه تا 40% هزینه‌های مواد اولیه را کاهش می‌دهد—اما فقط در صورتی که کلرید وارد سیستم نشود.

4. سفیدکنی (Bleaching): کنترل دقیق pH برای سفیدی پایدار

در سیستم‌های مبتنی بر هیدروژن پراکسید (H₂O₂)، سود جامد پرک pH را در محدوده 10.5 تا 11.5 نگه می‌دارد—محدوده‌ای که H₂O₂ بیشترین پایداری و کارایی را دارد.
❌ اگر pH < 10.5 باشد → سفیدکنی ناقص
❌ اگر pH > 11.5 باشد → تخریب الیاف سلولز و کاهش استحکام کاغذ

بازیافت کاغذ: سود جامد پرک در فرآیند حذف جوهر (De-inking)

در کارخانه‌های بازیافت، سود جامد پرک سه نقش کلیدی ایفا می‌کند:

• شکست امولسیون جوهر: سود، پیوندهای واندروالسی بین ذرات جوهر و الیاف را ضعیف می‌کند.
• تنظیم pH بالا (10–11): این شرایط باعث شناور شدن ذرات جوهر (Flotation) می‌شود.
• جلوگیری از زرد شدن: سود باقی‌مانده، از اکسیداسیون فنولیک الیاف در مراحل بعدی جلوگیری می‌کند.

برای این فرآیند، سود 98% با کلرید ≤0.05% کافی است و از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

داده‌های واقعی از کارخانه‌های ایران: چرا سود 99% برای پخت ضروری است؟

در یک مطالعه عملیاتی در کارخانه کاغذسازی خوزستان (2024)، دو خط تولید با سودهای متفاوت مقایسه شد:

نتیجه‌گیری: برای فرآیندهای پخت و سفیدکنی، سود 99% با کلرید ≤0.03% تنها گزینه فنی و اقتصادی پایدار است.

چالش‌های منحصربه‌فرد کارخانه‌های ایرانی و راهکارهای عملی

1. آب‌های سخت جنوب و مرکز ایران

کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) در آب، با یون‌های هیدروکسید (OH⁻) واکنش داده و رسوب Ca(OH)₂ و Mg(OH)₂ تشکیل می‌دهند که لوله‌ها و نازل‌ها را مسدود می‌کنند.
✅ راهکار: استفاده از سیستم‌های نرم‌کننده آب (Ion Exchange یا Reverse Osmosis) قبل از تهیه لیکور سفید.

2. ذخیره‌سازی در فصول گرم

سود جامد پرک هیگروسکوپیک است و در دمای بالای 30°C و رطوبت نسبی >60%، جذب رطوبت کرده و کلوخه می‌شود. این امر باعث کاهش غلظت واقعی NaOH و ناهمگونی در فرآیند می‌شود.
✅ راهکار: نگهداری در انبارهای خنک (زیر 30°C)، خشک و ضد رطوبت با بسته‌بندی دو لایه (کیسه پلی‌اتیلن داخلی + کیسه ژاکت).

جدول فنی: استانداردهای سود جامد پرک برای هر فرآیند کاغذسازی

💡 نکته کلیدی: کلرید سدیم (NaCl) نه‌تنها باعث خوردگی می‌شود، بلکه در کوره‌های بازیابی، کلرین آزاد (Cl₂) تولید کرده و به محیط‌زیست آسیب می‌زند.

هشدارهای ایمنی و محیط‌زیستی: الزامات قانونی و اخلاقی

سود جامد پرک یک ماده خورنده شدید (UN 1823, Class 8) است. بر اساس راهنمای EPA و قوانین سازمان حفاظت محیط‌زیست ایران:

• فاضلاب‌های حاوی NaOH باید قبل از تخلیه، با اسید (معمولاً H₂SO₄) خنثی‌سازی شوند تا pH به 6–9 برسد.
• پرسنل باید از عینک ایمنی، دستکش نیتریل (ضد قلیا)، پیش‌بند PVC و ماسک صورت استفاده کنند.
• مخازن ذخیره‌سازی باید از جنس پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) یا استیل ضدزنگ با پوشش رزینی باشند.

چرا کیمیا سود بهترین تأمین‌کننده سود جامد پرک برای صنعت کاغذ ایران است؟

کیمیا سود تنها تولیدکننده داخلی است که:

• سود جامد پرک را در دو گرید دقیق (98% و 99%) با کنترل آزمایشگاهی کلرید تولید می‌کند.
• هر محموله همراه با گواهی آنالیز (CoA) مطابق با استانداردهای TAPPI، ISO و ISIRI ارائه می‌شود.
• نمونه رایگان برای آزمایش در کارخانه شما ارسال می‌شود.
• پشتیبانی فنی توسط متخصصان شیمی کاغذ با سابقه بین‌المللی ارائه می‌شود.

«با سود 99% کیمیا سود، سفیدی کاغذهای ما به 89% ISO رسید و خوردگی در سیستم پخت متوقف شد.»
— مهندس تولید، کارخانه کاغذ خوزستان

سوالات متداول مهندسین کاغذسازی ایران

1. آیا می‌توان از سود 98% در پخت استفاده کرد؟
   → فقط در شرایط اضطراری و با پذیرش ریسک خوردگی و کاهش سفیدی.
2. تفاوت سود کاغذ با سود نساجی چیست؟
   → سود کاغذ نیاز به کلرید ≤0.03% دارد؛ در حالی که سود نساجی تحمل کلرید تا 0.1% را دارد.
3. چرا کاغذم زرد می‌شود؟
   → دو دلیل اصلی: کلرید بالا در سود یا pH نامناسب در سفیدکنی.
4. چگونه کیفیت سود را در محل بررسی کنیم؟
   → تست سریع با نقره نیترات (AgNO₃): اگر رسوب سفید (AgCl) تشکیل شد، کلرید وجود دارد.
5. آیا سود مرطوب بر فرآیند تأثیر می‌گذارد؟
   → بله. رطوبت 2% = کاهش 2% غلظت واقعی NaOH → نیاز به افزایش دوز.
6. چرا سود 99% گران‌تر است؟
   → فرآیند الکترولیز غشایی (Membrane Cell) برای تولید آن پرهزینه‌تر است.
7. آیا می‌توان سود 98% و 99% را مخلوط کرد؟
   → خیر. این کار باعث ناهمگونی در لیکور سفید و نوسان در pH می‌شود.
8. مدت نگهداری سود چقدر است؟
   → حداکثر 6 ماه در شرایط خشک و سرد.
9. آیا سود برای آب‌های سخت ایران مناسب است؟
   → بله، اما آب باید نرم شود.
10. چگونه از خوردگی جلوگیری کنیم؟
    → استفاده از سود با کلرید ≤0.03% + نظارت مداوم pH + لوله‌کشی از جنس Duplex Steel در نقاط حساس.