Καυστική σόδαΤο (NaOH) είναι ένα από τα σημαντικότερα χημικά προϊόντα πρώτης ύλης, με συνολική ετήσια παραγωγή 106 τόνων. Το NaOH χρησιμοποιείται στην οργανική χημεία, στην παραγωγή αλουμινίου, στη χαρτοβιομηχανία, στη βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων, στην παρασκευή απορρυπαντικών κ.λπ. Η καυστική σόδα είναι ένα υποπροϊόν στην παραγωγή χλωρίου, το 97% του οποίου λαμβάνει χώρα με ηλεκτρόλυση χλωριούχου νατρίου.
Η καυστική σόδα έχει επιθετική επίδραση στα περισσότερα μεταλλικά υλικά, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες και συγκεντρώσεις. Είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό, ωστόσο, ότι το νικέλιο παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση από την καυστική σόδα σε όλες τις συγκεντρώσεις και θερμοκρασίες, όπως δείχνει το Σχήμα 1. Επιπλέον, εκτός από πολύ υψηλές συγκεντρώσεις και θερμοκρασίες, το νικέλιο είναι άτρωτο στη ρηγμάτωση λόγω διάβρωσης που προκαλείται από καυστική σόδα. Το κράμα νικελίου 200 (EN 2.4066/UNS N02200) και το κράμα 201 (EN 2.4068/UNS N02201) χρησιμοποιούνται επομένως σε αυτά τα στάδια παραγωγής καυστικής σόδας, τα οποία απαιτούν την υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση. Οι κάθοδοι στο κελί ηλεκτρόλυσης που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία μεμβράνης είναι επίσης κατασκευασμένες από φύλλα νικελίου. Οι μονάδες κατάντη για τη συμπύκνωση του υγρού είναι επίσης κατασκευασμένες από νικέλιο. Λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή της πολυσταδιακής εξάτμισης, κυρίως με εξατμιστές με πέφτουσα μεμβράνη. Σε αυτές τις μονάδες, το νικέλιο χρησιμοποιείται με τη μορφή σωλήνων ή φύλλων σωλήνων για τους εναλλάκτες θερμότητας προεξάτμισης, ως φύλλα ή επιστρωμένες πλάκες για τις μονάδες προεξάτμισης και στους σωλήνες μεταφοράς του διαλύματος καυστικής σόδας. Ανάλογα με τον ρυθμό ροής, οι κρύσταλλοι καυστικής σόδας (υπερκορεσμένο διάλυμα) μπορούν να προκαλέσουν διάβρωση στους σωλήνες του εναλλάκτη θερμότητας, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την αντικατάστασή τους μετά από μια περίοδο λειτουργίας 2-5 ετών. Η διαδικασία εξάτμισης με πτωχή μεμβράνη χρησιμοποιείται για την παραγωγή υψηλής συγκέντρωσης, άνυδρης καυστικής σόδας. Στη διαδικασία πτωχής μεμβράνης που αναπτύχθηκε από την Bertrams, χρησιμοποιείται ως θερμαντικό μέσο τηγμένο άλας σε θερμοκρασία περίπου 400 °C. Εδώ θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σωλήνες κατασκευασμένοι από κράμα νικελίου χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα 201 (EN 2.4068/UNS N02201) επειδή σε θερμοκρασίες υψηλότερες από περίπου 315 °C (600 °F) η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα του τυπικού κράματος νικελίου 200 (EN 2.4066/UNS N02200) μπορεί να οδηγήσει σε καθίζηση γραφίτη στα όρια των κόκκων.
Το νικέλιο είναι το προτιμώμενο υλικό κατασκευής για τους εξατμιστές καυστικής σόδας όπου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ωστενιτικοί χάλυβες. Παρουσία ακαθαρσιών όπως χλωρικά άλατα ή ενώσεις θείου - ή όταν απαιτούνται υψηλότερες αντοχές - σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται υλικά που περιέχουν χρώμιο, όπως το κράμα 600 L (EN 2.4817/UNS N06600). Επίσης, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει για καυστικά περιβάλλοντα το κράμα 33 με υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο (EN 1.4591/UNS R20033). Εάν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν αυτά τα υλικά, πρέπει να διασφαλιστεί ότι οι συνθήκες λειτουργίας δεν είναι πιθανό να προκαλέσουν ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω τάσης.
Το κράμα 33 (EN 1.4591/UNS R20033) παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε 25% και 50% NaOH μέχρι το σημείο βρασμού και σε 70% NaOH στους 170 °C. Αυτό το κράμα έδειξε επίσης εξαιρετική απόδοση σε δοκιμές πεδίου σε μια μονάδα που εκτέθηκε σε καυστική σόδα από τη διαδικασία διαφράγματος.39 Το Σχήμα 21 δείχνει ορισμένα αποτελέσματα σχετικά με τη συγκέντρωση αυτού του καυστικού υγρού διαφράγματος, το οποίο ήταν μολυσμένο με χλωριούχα και χλωρικά άλατα. Έως συγκέντρωση 45% NaOH, τα υλικά κράμα 33 (EN 1.4591/UNS R20033) και κράμα νικελίου 201 (EN 2.4068/UNS N2201) παρουσιάζουν συγκρίσιμη εξαιρετική αντοχή. Με την αύξηση της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης, το κράμα 33 γίνεται ακόμη πιο ανθεκτικό από το νικέλιο. Έτσι, ως αποτέλεσμα της υψηλής περιεκτικότητάς του σε χρώμιο, το κράμα 33 φαίνεται να είναι πλεονεκτικό για τον χειρισμό καυστικών διαλυμάτων με χλωριούχα και υποχλωριώδη άλατα από τη διαδικασία διαφράγματος ή κυψελών υδραργύρου.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Δεκεμβρίου 2022