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苛性ソーダの製造。

苛性ソーダ水酸化ナトリウム(NaOH)は、年間総生産量が106トンにも上る、最も重要な化学原料の一つです。NaOHは、有機化学、アルミニウム製造、製紙業界、食品加工業界、洗剤製造などに使用されています。苛性ソーダは塩素製造の副産物であり、塩素製造の97%は塩化ナトリウムの電気分解によって行われます。

苛性ソーダは、特に高温・高濃度の場合、ほとんどの金属材料に強い腐食作用を及ぼします。しかし、図1に示すように、ニッケルはあらゆる濃度・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古くから知られています。さらに、非常に高濃度・高温の場合を除き、ニッケルは苛性ソーダによる応力腐食割れの影響を受けません。そのため、最も高い耐食性が求められる苛性ソーダ製造工程では、ニッケル標準グレードの合金200(EN 2.4066/UNS N02200)と合金201(EN 2.4068/UNS N02201)が使用されています。膜分離法で使用される電解槽の陰極もニッケル板でできています。液濃縮用の下流ユニットもニッケル製です。これらのユニットは、主に薄膜蒸発器を用いた多段蒸発方式で動作します。これらの装置では、ニッケルは予備蒸発熱交換器用のチューブまたはチューブシート、予備蒸発装置用のシートまたはクラッドプレート、および苛性ソーダ溶液を輸送するパイプの形で使用されます。流量によっては、苛性ソーダ結晶(過飽和溶液)が熱交換器チューブを侵食する可能性があり、2~5年の運転期間後に交換する必要があります。落下膜蒸発プロセスは、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。Bertramsによって開発された落下膜プロセスでは、約400℃の溶融塩が加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)製のチューブを使用する必要があります。これは、約315℃(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)の炭素含有量が高いため、粒界に黒鉛が析出する可能性があるためです。

苛性ソーダ蒸発器において、オーステナイト系鋼が使用できない場合は、ニッケルが好ましい構造材料として用いられる。塩素酸塩や硫黄化合物などの不純物が存在する場合、あるいはより高い強度が要求される場合は、合金600L(EN 2.4817/UNS N06600)などのクロム含有材料が使用されることもある。また、腐食性環境においては、高クロム含有合金33(EN 1.4591/UNS R20033)も非常に注目されている。これらの材料を使用する場合は、運転条件によって応力腐食割れが発生しないことを確認する必要がある。

合金 33 (EN 1.4591/UNS R20033) は、沸点までの 25% および 50% NaOH と 170 °C の 70% NaOH において優れた耐食性を示します。この合金は、隔膜法からの苛性ソーダに曝される工場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。45% NaOH の濃度までは、合金 33 (EN 1.4591/UNS R20033) とニッケル合金 201 (EN 2.4068/UNS N2201) は同等の優れた耐性を示します。温度と濃度が上昇すると、合金 33 はニッケルよりもさらに耐性が高くなります。したがって、クロム含有量が高い合金33は、隔膜法や水銀電解槽法で得られる塩化物や次亜塩素酸塩を含む苛性溶液の取り扱いに有利であると考えられる。


投稿日時:2022年12月21日