soda caustica(NaOH) è una delle materie prime chimiche più importanti, con una produzione annua totale di 106 tonnellate. NaOH è utilizzato nella chimica organica, nella produzione di alluminio, nell'industria cartaria, nell'industria alimentare, nella produzione di detergenti, ecc. La soda caustica è un coprodotto nella produzione di cloro, il 97% del quale avviene tramite elettrolisi del cloruro di sodio.
La soda caustica ha un impatto aggressivo sulla maggior parte dei materiali metallici, soprattutto ad alte temperature e concentrazioni. È noto da tempo, tuttavia, che il nichel presenta un'eccellente resistenza alla corrosione indotta dalla soda caustica a tutte le concentrazioni e temperature, come mostra la Figura 1. Inoltre, tranne che a concentrazioni e temperature molto elevate, il nichel è immune alla criccatura da corrosione sotto sforzo indotta dalla soda caustica. I gradi standard di nichel lega 200 (EN 2.4066/UNS N02200) e lega 201 (EN 2.4068/UNS N02201) vengono quindi utilizzati in queste fasi della produzione di soda caustica, che richiedono la massima resistenza alla corrosione. Anche i catodi nella cella di elettrolisi utilizzata nel processo a membrana sono realizzati in lamine di nichel. Anche le unità a valle per la concentrazione del liquido sono realizzate in nichel. Funzionano secondo il principio dell'evaporazione multistadio, principalmente con evaporatori a film cadente. In queste unità, il nichel viene utilizzato sotto forma di tubi o piastre tubiere per gli scambiatori di calore di pre-evaporazione, come fogli o piastre rivestite per le unità di pre-evaporazione e nelle tubazioni per il trasporto della soluzione di soda caustica. A seconda della portata, i cristalli di soda caustica (soluzione sovrasatura) possono causare erosione sui tubi dello scambiatore di calore, rendendo necessaria la loro sostituzione dopo un periodo di funzionamento di 2-5 anni. Il processo di evaporazione a film cadente viene utilizzato per produrre soda caustica anidra altamente concentrata. Nel processo a film cadente sviluppato da Bertrams, il sale fuso a una temperatura di circa 400 °C viene utilizzato come mezzo di riscaldamento. In questo caso è opportuno utilizzare tubi realizzati in lega di nichel a basso tenore di carbonio 201 (EN 2.4068/UNS N02201), poiché a temperature superiori a circa 315 °C (600 °F), il contenuto di carbonio più elevato della lega di nichel standard 200 (EN 2.4066/UNS N02200) può causare precipitazioni di grafite ai bordi dei grani.
Il nichel è il materiale di costruzione preferito per gli evaporatori di soda caustica, laddove non è possibile utilizzare acciai austenitici. In presenza di impurità come clorati o composti dello zolfo, o quando sono richieste resistenze più elevate, in alcuni casi vengono utilizzati materiali contenenti cromo come la lega 600 L (EN 2.4817/UNS N06600). Di grande interesse per gli ambienti caustici è anche la lega 33 ad alto contenuto di cromo (EN 1.4591/UNS R20033). Se si utilizzano questi materiali, è necessario assicurarsi che le condizioni operative non siano suscettibili di causare cricche da corrosione sotto sforzo.
La lega 33 (EN 1.4591/UNS R20033) mostra un'eccellente resistenza alla corrosione in soluzioni al 25 e 50% di NaOH fino al punto di ebollizione e al 70% di NaOH a 170 °C. Questa lega ha inoltre mostrato eccellenti prestazioni nei test sul campo in un impianto esposto a soda caustica derivante dal processo a diaframma.39 La Figura 21 mostra alcuni risultati relativi alla concentrazione di questa soluzione caustica a diaframma, contaminata da cloruri e clorati. Fino a una concentrazione del 45% di NaOH, i materiali lega 33 (EN 1.4591/UNS R20033) e lega di nichel 201 (EN 2.4068/UNS N2201) mostrano una resistenza eccezionale paragonabile. Con l'aumentare della temperatura e della concentrazione, la lega 33 diventa ancora più resistente del nichel. Pertanto, grazie al suo elevato contenuto di cromo, la lega 33 sembra essere vantaggiosa per gestire soluzioni caustiche con cloruri e ipoclorito provenienti dal processo a diaframma o a celle di mercurio.
Data di pubblicazione: 21-12-2022