Soda caustica(NaOH) è una delle materie prime chimiche più importanti, con una produzione annua totale di 106 t. NaOH viene utilizzato nella chimica organica, nella produzione dell'alluminio, nell'industria della carta, nell'industria alimentare, nella produzione di detergenti, ecc. La soda caustica è un coprodotto nella produzione di cloro, di cui viene prelevato il 97% avviene mediante elettrolisi del cloruro di sodio.
La soda caustica ha un impatto aggressivo sulla maggior parte dei materiali metallici, soprattutto a temperature e concentrazioni elevate. È noto da molto tempo, tuttavia, che il nichel presenta un'eccellente resistenza alla corrosione da parte della 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 fessurazione da tensocorrosione indotta da sostanze caustiche. 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 costituiti da fogli di nichel. Anche le unità a valle per la concentrazione del liquore sono realizzate in nichel. Funzionano secondo il principio dell'evaporazione a più stadi, per lo più 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 preevaporazione, come lastre o piastre rivestite per le unità di preevaporazione e nei tubi per il trasporto della soluzione di soda caustica. A seconda della portata, i cristalli di soda caustica (soluzione supersatura) possono provocare l'erosione dei tubi dello scambiatore di calore, rendendone necessaria la sostituzione dopo un periodo di funzionamento di 2–5 anni. Il processo dell'evaporatore a film cadente viene utilizzato per produrre soda caustica anidra altamente concentrata. Nel processo a film cadente sviluppato da Bertrams, come mezzo di riscaldamento viene utilizzato sale fuso a una temperatura di circa 400 °C. In questo caso dovrebbero essere utilizzati tubi realizzati in lega di nichel a basso tenore di carbonio 201 (EN 2.4068/UNS N02201) perché a temperature superiori a circa 315 °C (600 °F) il contenuto di carbonio più elevato della lega standard di nichel 200 (EN 2.4066/UNS N02200 ) può portare alla precipitazione di grafite ai bordi dei grani.
Il nichel è il materiale di costruzione preferito per gli evaporatori di soda caustica dove non è possibile utilizzare gli acciai austenitici. In presenza di impurità come clorati o composti di 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 devono utilizzare questi materiali, è necessario garantire che le condizioni operative non possano causare fessurazioni da tensocorrosione.
La lega 33 (EN 1.4591/UNS R20033) mostra un'eccellente resistenza alla corrosione con NaOH al 25 e 50% fino al punto di ebollizione e con NaOH al 70% a 170 °C. Questa lega ha mostrato ottime prestazioni anche nei test sul campo in un impianto esposto alla soda caustica proveniente dal processo a diaframma.39 La Figura 21 mostra alcuni risultati riguardanti la concentrazione di questo liquido caustico a diaframma, che era contaminato da cloruri e clorati. Fino ad 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 comparabile. Con l'aumentare della temperatura e della concentrazione la lega 33 diventa ancora più resistente del nichel. Pertanto, a causa del suo elevato contenuto di cromo, la lega 33 sembra essere vantaggiosa per gestire soluzioni caustiche con cloruri e ipoclorito dal processo con diaframma o cella a mercurio.
Orario di pubblicazione: 21 dicembre 2022