Redigerer Sulfatprosessen (avsnitt)

==Kjemikaliegjennvinning og energiproduksjon==
Kemikaliebehovet i sulfatprosessen er svært stort, cirka 3,5–4,0&nbsp;m³ hvitlut per tonn lufttørr masse.<ref>Chemical Pulping s. B135</ref> Prosessen skulle derfor være umulig å utnytte i stor skala uten en effektiv kjemikaliegjennvinning. Dessuten gjør det lave utbyttet at store mengder organisk materiale produseres i kokeriet. Dette må utnyttes på et vis, og inntil videre er det mest lønnsomt å forbrenne dette i en sodapanne for å produsere energi til bruket.

===Inndamping===
[[Fil:Black Liquor.jpg|thumb|200px|En laborant undersøker svartlut fra et sulfatkok]]
[[Fil:Dampfturbine Montage01.jpg|200px|thumb|right|Dampturbin]]
Etter massekoket vaskes kokekjemikaliene og det utløste materialet ut av papirmassen. Blandningen av lut, lignin og diverse [[karbohydrat]]er fra veden kalles nå [[svartlut]]. Blandingen er i hoveddelen [[vann]], tørrstoffet er bare 14–18&nbsp;% avhengig av kokerianlegget.<ref>Chemical Pulping s. B37</ref> Vannet må kokes av slik at det brennbare organiske materialet skal kunne forbrennes effektivt og kokekjemikaliene blir i varetatt. Svartluten kokes derfor i et inndampingsanlegg som består av mange, store [[varmeveksler]]e koblet i serie. Varmevekslerne, kalles inndampere, varmes med damp fra sodapannen. Det vannet som kokes av i en inndamper kan utnyttes som damp i et annet. Inndampningen er derfor en relativt energieffektiv metode, til tross for den store mengde energi som kreves å fordampe vann. Det avsluttende tørrstoffet har tradisjonelt ligget på 65–75&nbsp;%, men moderne anlegg klarer en tørrstoff på 80&nbsp;% og mer. Høyere tørrstoff gir bedre effekt i sodapannen, mer stabil kjøring og mindre utslipp.<ref>Chemical Pulping s. B37-93</ref>

===Sodapanne===
Den nå tykke og tregtflytende svartluten forbrennes så i en [[sodapanne]]. I sodapannen forbrennes det organiske materialet som har et høyt energiinnhold. Et sulfatmassabruk er derfor selvforsynt med energi og kan dessuten normalt også selge energi, enten i form av [[Vanndamp|damp]] og [[fjernvarme]] eller [[elektrisitet]], oftest begge. Sodapannen fungerer som et vanlig varmekraftverk og dampen ledes gjennom [[turbin]]er for å generere elektrisitet. Dampen kan også utnyttes i massekoket, inndampningen og papir- eller tørkemaskinene. Moderne, storskala sodapanner kan ha en varmeverdi på 500&nbsp;[[Watt|MW]] eller mer. Det organiske materialet brenner således opp og danner  [[karbondioksid]], [[vann]] og danner [[karbon]] i ildbedden: 

:1. Lignin, karbohydrater og annet organisk materiale + O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> (g) + H<sub>2</sub>O (g) + C (i ildbedd)

Sodapannen har enda en oppgave: gjenvinne kokekjemikaliene i svartluten. Mye av svovlet i svartluten finnes i [[redoks|oksidert]] form, hovedsakelig som [[natriumsulfat]] (Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) og ofte bundet til ligninet, og måtte [[redoks|reduseres]] til natriumsulfid (NaS). Dette skjer i sodapannens ildbedd i nærvær av det sterke reduksjonsmiddelet [[karbon]]. Karbonet kommer fra det organiske materialet, som har undergått [[pyrolyse]] (hydrogenet har brent opp). Reaksjonen er slik ut:

:2. Na og S i ulike former (f.eks. Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) + C (i ildbedd) + O<sub>2</sub> (g) → Na<sub>2</sub>S (tappes av i flytende form) + CO<sub>2</sub> (g)

Natrium reagerer også med [[karbondioksid]] og danner [[natriumkarbonat]]:

:3. Na + CO<sub>2</sub> → NaCO<sub>3</sub>

Blandingen av disse to dannede salter, natriumsulfid og natriumkarbonat, kalles [[grønnlut]]. Grønnluten tappes ut fra sodapannens bunn i flytende form og spees ut i en oppløser.<ref>Chemical Pulping s. B95-134</ref>

===Kaustisering og mesaovn===
For at kjemikaliene skal kunne anvendes på nytt i kokeriet må natriumkarbonaten omvandles til natriumhydroksid. Denne prosessen kalles [[kaustisering]] og skjer ved hjelp av lesket kalk ([[kalsiumhydroksid]], Ca(OH)<sub>2</sub>):

:4. 2 Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + Ca(OH)<sub>2</sub> → 2 NaOH + CaCO<sub>3</sub>

Således har hvitlutens to komponenter, natriumsulfid og natriumhydroksid, blitt gjendannet. I denne processen dannes også[[kalsiumkarbonat]] (CaCO<sub>3</sub>), som i sulfatprosessen kalles mesa. Også kalsium har et kretsløp i prosessen. Mesaen forbrennes i en roterovn(oftest kalt mesaovn), hvor brent kalk ([[kalsiumoksid]]) dannes. Denne reaksjon kalles kalsinering:

:5.   CaCO<sub>3</sub>  → CaO  + CO<sub>2</sub>

Kalsiumoksidet reageres så med vann ("leskes") og danner kalsiumhydroksid. Dette skjer i en såkalt lesker.

:6.   CaO  + H<sub>2</sub>O →  Ca(OH)<sub>2</sub>

Dette kalsiumhydroksid kan igjen reagere med grønnlut i steg 3. Kjemikaliesirkelen er således sluttet, og ingen kjemikalier behøver kasseres. I virkeligheten forekommer det alltid små tap, derfor tilfører man for eksempel ren natriumhydroksid (som ved massabruket kalles ''natronlut'') og [[svovelsyre]]. Nye kjemikalier må også tilsettes slik at forholdet mellom de begge [[grunnstoff]]ene natrium og svovel kan holdes på rett nivå.<ref>Chemical Pulping s. B135-204</ref>