製漿是木材結構內的鍵被機械或化學破壞的過程。 化學紙漿可以通過鹼性（即硫酸鹽或牛皮紙）或酸性（即亞硫酸鹽）工藝生產。 硫酸鹽法生產的紙漿比例最高，其次是機械法（包括半化學法、熱機械法和機械法）和亞硫酸鹽法（圖 1）。 製漿工藝在產品的產量和質量上有所不同，對於化學方法而言，在使用的化學品和可回收再利用的比例方面也有所不同。

圖 1. 全球紙漿產能，按紙漿類型分類

機械製漿

機械紙漿是通過在石頭上或金屬板之間研磨木材來生產的，從而將木材分離成單獨的纖維。 剪切作用使纖維素纖維斷裂，因此所得紙漿比化學分離紙漿強度低。 連接纖維素和半纖維素的木質素不溶解； 它只是軟化，使纖維從木質基質中磨出。 得率（原木佔紙漿的比例）通常大於85%。 一些機械製漿方法也使用化學品（即化學機械漿）； 它們的產量較低，因為它們去除了更多的非纖維素材料。

在石磨木漿 (SGW) 中，這是最古老且歷史上最常見的機械方法，通過將短原木壓在旋轉的研磨圓筒上來去除纖維。 在精磨機機械製漿（RMP，圖 2）中，它在 1960 年代成為商業可行後得到普及，木屑或鋸末通過圓盤磨漿機的中心進料，在那裡它們被切碎成更細的碎片，同時被推出逐漸變窄的條和槽。 （在圖 2 中，磨漿機封閉在圖片的中間，它們的大型電機在左側。木屑通過大直徑管道供應，紙漿從較小的管道排出。）RMP 的一種改進是熱機械製漿（TMP )，其中木片在精煉前和精煉過程中通常在壓力下進行蒸煮。

圖 2. 磨漿機機械製漿

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最早生產化學機械紙漿的方法之一是將原木在化學製漿液中煮沸之前進行預蒸，然後在石磨機中研磨以生產“化學磨木漿”紙漿。 現代化學機械製漿在精煉之前、期間或之後使用經過化學處理（例如，亞硫酸氫鈉、氫氧化鈉）的圓盤精煉機。 以這種方式生產的紙漿被稱為化學機械紙漿 (CMP) 或化學熱機械紙漿 (CTMP)，這取決於精煉是在常壓下還是在高壓下進行。 許多組織已經開發了 CTMP 的特殊變體並獲得了專利。

化學製漿和回收

化學紙漿是通過化學溶解木纖維之間的木質素而生產的，從而使纖維能夠相對完好地分離。 因為大部分非纖維木材成分在這些過程中被去除，所以產量通常在 40% 到 55% 的數量級。

在化學製漿中，水溶液中的碎片和化學品在壓力容器（蒸煮器，圖 3）中一起蒸煮，可以分批或連續操作。 在分批蒸煮中，蒸煮器通過頂部開口裝滿木片，加入蒸煮化學品，然後在高溫高壓下蒸煮內容物。 蒸煮完成後，釋放壓力，將脫木素紙漿“吹”出蒸煮器並進入儲罐。 然後重複該序列。 在連續蒸煮中，預蒸的木片以連續的速度送入蒸煮器。 木片和化學品在蒸煮器頂部的浸漬區混合在一起，然後通過上部蒸煮區、下部蒸煮區和洗滌區，然後被吹入排放罐。

圖 3. 連續硫酸鹽蒸煮器，正在建設中的切屑輸送機

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在當今大多數化學製漿操作中回收消化化學品。 主要目標是從用過的蒸煮液中回收和重組消化化學品，並通過燃燒木材中溶解的有機物質來回收熱能。 由此產生的蒸汽和電力可以滿足工廠的部分（如果不是全部）能源需求。

硫酸鹽製漿和回收

硫酸鹽工藝生產的紙漿比其他方法強度更高、顏色更深，並且需要化學回收才能在經濟上競爭。 該方法從蘇打製漿（僅使用氫氧化鈉進行消化）演變而來，並隨著二氧化氯漂白和化學回收工藝的發展，從 1930 年代到 1950 年代開始在行業中受到重視，這些工藝還為工廠生產蒸汽和動力。 耐腐蝕金屬（如不銹鋼）的發展也起到了一定的作用，以應對酸性和鹼性紙漿廠環境。

蒸煮混合物（白液）是氫氧化鈉（NaOH，“苛性鹼”）和硫化鈉（Na₂S). 現代硫酸鹽法製漿通常在通常襯有不銹鋼的連續蒸煮器中進行（圖 3）。 將蒸煮器的溫度緩慢升高至約 170°C 並在該水平保持約 3​​ 至 4 小時。 紙漿（因其顏色而稱為粗漿）經過篩分以去除未煮過的木材，洗滌以去除用過的蒸煮混合物（現在是黑液），然後被送到漂白廠或紙漿機房。 未煮過的木材要么返回蒸煮器，要么送往動力鍋爐進行燃燒。

從蒸煮器和粗漿清洗機收集的黑液含有溶解的有機物質，其確切的化學成分取決於製漿的木材種類和蒸煮條件。 液體在蒸發器中濃縮，直到含水量低於 40%，然後噴入回收鍋爐。 有機成分作為燃料被消耗，產生的熱量在爐子的上部以高溫蒸汽的形式回收。 未燃燒的無機成分以熔化的熔體形式聚集在鍋爐底部。 熔煉物從熔爐中流出並溶解在弱鹼溶液中，產生主要含有溶解鈉的“綠液”₂S和碳酸鈉（Na₂CO₃). 這種液體被泵送到苛化廠，在那裡澄清，然後與熟石灰反應
(鈣(OH)₂), 形成 NaOH 和碳酸鈣 (CaCO₃). 將白液過濾並儲存以備後用。 碳酸鈣₃ 被送到石灰窯，在那裡被加熱以再生石灰（CaO）。

亞硫酸鹽製漿和回收

從 1800 年代後期到 1900 年代中期，亞硫酸鹽製漿主導了該行業，但這個時代使用的方法受到可以製漿的木材類型以及將未經處理的廢蒸煮液排放到水道中所造成的污染的限制。 較新的方法已經克服了其中的許多問題，但亞硫酸鹽製漿現在只佔紙漿市場的一小部分。 儘管亞硫酸鹽製漿通常使用酸消化，但中性和鹼性變化均存在。

亞硫酸蒸煮液（H₂SO₃) 和亞硫酸氫根離子 (HSO₃ ^- ) 現場準備。 元素硫燃燒生成二氧化硫（SO₂)，向上通過吸收塔，吸收塔含有水和四種鹼性鹼（CaCO₃, 原始亞硫酸鹽鹼, Na₂CO₃, 氫氧化鎂 (Mg(OH)₂) 或氫氧化銨 (NH₄OH））產生酸和離子並控制它們的比例。 亞硫酸鹽製漿通常在磚襯間歇式蒸煮器中進行。 為避免不必要的反應，將蒸煮器緩慢加熱至 130 至 140°C 的最高溫度，並將木片長時間蒸煮（6 至 8 小時）。 隨著消化池壓力的增加，氣態二氧化硫 (SO₂) 被排出並與原始烹飪酸重新混合。 當還剩下大約 1 到 1.5 小時的烹飪時間時，停止加熱並通過排出氣體和蒸汽來降低壓力。 紙漿被吹入儲罐，然後清洗和篩選。

用過的消化混合物，稱為紅液，可用於除亞硫酸氫鈣基操作之外的所有操作的熱量和化學回收。 對於氨基亞硫酸鹽製漿，首先汽提稀紅液以去除殘留的 SO₂，然後集中燃燒。 含SO的煙氣₂ 冷卻並通過吸收塔，新鮮的氨與吸收塔結合以再生蒸煮液。 最後，將液體過濾，用新鮮的 SO 強化₂ 並存儲。 氨無法回收，因為它在回收鍋爐中轉化為氮氣和水。

在鎂基亞硫酸鹽製漿中，燃燒濃縮製漿液會生成氧化鎂 (MgO) 和 SO₂, 很容易恢復。 在此過程中不產生熔煉； 而是從煙氣中收集 MgO 並用水消解以生產氫氧化鎂 (Mg(OH)₂). 所以₂ 冷卻並與 Mg(OH)₂ 在吸收塔中重組蒸煮液。 亞硫酸氫鎂 (Mg(HSO₃)₂) 然後用新鮮的 SO 強化₂ 並存儲。 可以回收 80% 到 90% 的烹飪化學品。

鈉基亞硫酸鹽蒸煮液的回收比較複雜。 濃縮廢液焚燒，約50%的硫轉化為SO₂. 剩餘的鈉和硫作為 Na 的熔體收集在回收鍋爐的底部₂硫和鈉₂CO₃. 熔煉物溶解產生綠液，綠液轉化為亞硫酸氫鈉（NaHSO₃) 分幾個步驟。 硫酸鈉₃ 被強化和存儲。 再生過程產生減少的含硫氣體，特別是硫化氫（H₂S）。

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