Bijtende soda(NaOH) is een van de belangrijkste chemische grondstoffen, met een totale jaarlijkse productie van 106 ton. NaOH wordt gebruikt in de organische chemie, bij de productie van aluminium, in de papierindustrie, in de voedingsmiddelenindustrie, bij de productie van detergenten, enz. Natronloog is een bijproduct bij de productie van chloor, waarvan 97% ontstaat door elektrolyse van natriumchloride.
Natronloog heeft een agressieve werking op de meeste metalen, vooral bij hoge temperaturen en concentraties. Het is echter al lang bekend dat nikkel een uitstekende corrosiebestendigheid vertoont ten opzichte van natronloog bij alle concentraties en temperaturen, zoals figuur 1 laat zien. Bovendien is nikkel, behalve bij zeer hoge concentraties en temperaturen, immuun voor door loog veroorzaakte spanningscorrosie. De nikkelstandaardkwaliteiten legering 200 (EN 2.4066/UNS N02200) en legering 201 (EN 2.4068/UNS N02201) worden daarom gebruikt in deze fasen van de natronloogproductie, die de hoogste corrosiebestendigheid vereisen. De kathodes in de elektrolysecel die in het membraanproces wordt gebruikt, zijn eveneens gemaakt van nikkelplaten. De downstream units voor het concentreren van de vloeistof zijn eveneens gemaakt van nikkel. Ze werken volgens het meertrapsverdampingsprincipe, meestal met vallendefilmverdampers. In deze units wordt nikkel gebruikt in de vorm van buizen of buisplaten voor de voorverdampingswarmtewisselaars, als platen of beklede platen voor de voorverdampingsunits en in de leidingen voor het transport van de natronloogoplossing. Afhankelijk van de stroomsnelheid kunnen de natronloogkristallen (oververzadigde oplossing) erosie veroorzaken aan de warmtewisselaarbuizen, waardoor vervanging na een bedrijfsperiode van 2 tot 5 jaar noodzakelijk is. Het vallende-filmverdampingsproces wordt gebruikt om zeer geconcentreerde, watervrije natronloog te produceren. In het door Bertrams ontwikkelde vallende-filmproces wordt gesmolten zout met een temperatuur van ongeveer 400 °C als verwarmingsmedium gebruikt. Hierbij moeten buizen van nikkellegering met een laag koolstofgehalte 201 (EN 2.4068/UNS N02201) worden gebruikt, omdat bij temperaturen hoger dan circa 315 °C (600 °F) het hogere koolstofgehalte van de standaard nikkellegering 200 (EN 2.4066/UNS N02200) kan leiden tot grafietneerslag bij de korrelgrenzen.
Nikkel is het voorkeursmateriaal voor de constructie van natronloogverdampers waar austenitische staalsoorten niet kunnen worden gebruikt. Bij aanwezigheid van onzuiverheden zoals chloraten of zwavelverbindingen – of wanneer hogere sterktes vereist zijn – worden in sommige gevallen chroomhoudende materialen zoals legering 600 L (EN 2.4817/UNS N06600) gebruikt. Ook van groot belang voor bijtende omgevingen is de chroomrijke legering 33 (EN 1.4591/UNS R20033). Bij gebruik van deze materialen moet ervoor worden gezorgd dat de bedrijfsomstandigheden geen spanningscorrosie veroorzaken.
Legering 33 (EN 1.4591/UNS R20033) vertoont een uitstekende corrosiebestendigheid in 25 en 50% NaOH tot het kookpunt en in 70% NaOH bij 170 °C. Deze legering toonde ook uitstekende prestaties in veldtesten in een fabriek die werd blootgesteld aan natronloog afkomstig van het diafragmaproces. Figuur 21 toont enkele resultaten met betrekking tot de concentratie van deze diafragmaloog, die verontreinigd was met chloriden en chloraten. Tot een concentratie van 45% NaOH vertonen de materialen legering 33 (EN 1.4591/UNS R20033) en nikkellegering 201 (EN 2.4068/UNS N2201) een vergelijkbare uitstekende bestendigheid. Bij toenemende temperatuur en concentratie wordt legering 33 zelfs nog resistenter dan nikkel. Vanwege het hoge chroomgehalte lijkt legering 33 daarom geschikt voor de verwerking van bijtende oplossingen met chloriden en hypochloriet uit het diafragma- of kwikcelproces.
Plaatsingstijd: 21-12-2022