苛性ソーダ(NaOH) は最も重要な化学原料の 1 つであり、年間総生産量は 106 トンです。NaOH は、有機化学、アルミニウムの製造、製紙産業、食品加工産業、洗剤の製造などで使用されます。苛性ソーダは、塩素の製造における副産物であり、塩素の 97% が使用されます。塩化ナトリウムの電気分解によって生成されます。
苛性ソーダは、特に高温および高濃度では、ほとんどの金属材料に悪影響を及ぼします。しかし、図1に示すように、ニッケルはあらゆる濃度および温度において苛性ソーダに対して優れた耐食性を示すことが長い間知られていました。さらに、非常に高い濃度と温度を除いて、ニッケルは苛性アルカリによる応力腐食割れの影響を受けません。したがって、ニッケル標準グレードの合金 200 (EN 2.4066/UNS N02200) および合金 201 (EN 2.4068/UNS N02201) は、最高の耐食性が要求される苛性ソーダ製造のこれらの段階で使用されます。膜プロセスで使用される電解槽の陰極もニッケルシートでできています。液体を濃縮するための下流ユニットもニッケル製です。これらは、主に流下膜型蒸発器を使用した多段階蒸発原理に従って動作します。これらのユニットでは、ニッケルは、予蒸発熱交換器用のチューブまたはチューブシートの形で、予蒸発ユニット用のシートまたはクラッドプレートとして、および苛性ソーダ溶液を輸送するためのパイプで使用されます。流量によっては苛性ソーダの結晶（過飽和溶液）により伝熱管が侵食される場合があり、使用期間2～5年で伝熱管の交換が必要となります。流下膜蒸発器プロセスは、高濃度の無水苛性ソーダを製造するために使用されます。バートラムス社が開発した流下膜法では、約400℃の溶融塩が熱媒体として使用されます。ここでは、低炭素ニッケル合金 201 (EN 2.4068/UNS N02201) で作られたチューブを使用する必要があります。これは、約 315 °C (600 °F) を超える温度では、標準ニッケルグレード合金 200 (EN 2.4066/UNS N02200) の炭素含有量が高くなるためです。 ）粒界でグラファイトが析出する可能性があります。
ニッケルは、オーステナイト鋼を使用できない苛性ソーダ蒸発器の構成材料として推奨されます。塩素酸塩や硫黄化合物などの不純物が存在する場合、またはより高い強度が必要な場合には、合金 600 L (EN 2.4817/UNS N06600) などのクロム含有材料が使用されることがあります。また、腐食性環境にとって非常に興味深いのは、高クロム含有合金 33 (EN 1.4591/UNS R20033) です。これらの材料を使用する場合は、使用条件で応力腐食割れが発生しにくいことを確認する必要があります。
合金 33 (EN 1.4591/UNS R20033) は、沸点までの 25 および 50% NaOH および 170 °C の 70% NaOH 中で優れた耐食性を示します。この合金は、隔膜プロセスで発生する苛性ソーダにさらされたプラントでの現場試験でも優れた性能を示しました39。 図 21 は、塩化物と塩素酸塩で汚染されたこの隔膜苛性液の濃度に関するいくつかの結果を示しています。NaOH 濃度 45% まで、合金 33 (EN 1.4591/UNS R20033) およびニッケル合金 201 (EN 2.4068/UNS N2201) の材料は、同等の優れた耐性を示します。温度と濃度が増加すると、合金 33 はニッケルよりもさらに耐久性が高くなります。したがって、合金 33 はクロム含有量が高いため、隔膜または水銀電池プロセスからの塩化物および次亜塩素酸塩を含む苛性溶液を扱うのに有利であると考えられます。
投稿日時: 2022 年 12 月 21 日