가성 소다(NaOH)는 연간 총 생산량이 106톤에 달하는 가장 중요한 화학 원료 중 하나입니다. NaOH는 유기화학, 알루미늄 생산, 제지 산업, 식품 가공 산업, 세제 제조 등에 사용됩니다. 가성소다는 염소 생산 과정에서 부산물로 생성되는데, 염소의 97%는 염화나트륨의 전기분해를 통해 생성됩니다.
가성소다는 대부분의 금속 재료에, 특히 고온과 고농도에서 공격적인 영향을 미칩니다. 그러나 니켈은 그림 1에서 볼 수 있듯이 모든 농도와 온도에서 가성소다에 대해 우수한 내식성을 보인다는 것이 오랫동안 알려져 왔습니다. 또한 매우 높은 농도와 온도를 제외하고 니켈은 가성소다로 인한 응력 부식 균열에 면역이 있습니다. 따라서 니켈 표준 등급인 합금 200(EN 2.4066/UNS N02200)과 합금 201(EN 2.4068/UNS N02201)은 가장 높은 내식성이 요구되는 가성소다 생산의 이러한 단계에서 사용됩니다. 멤브레인 공정에 사용되는 전해 셀의 음극도 니켈 시트로 만들어집니다. 액을 농축하기 위한 하류 장치도 니켈로 만들어집니다. 이들은 대부분 낙하막 증발기를 사용하는 다단계 증발 원리에 따라 작동합니다. 이러한 장치에서 니켈은 사전 증발 열교환기용 튜브 또는 튜브 시트, 사전 증발 장치용 시트 또는 클래드 플레이트, 그리고 가성소다 용액 이송용 파이프 형태로 사용됩니다. 유량에 따라 가성소다 결정(과포화 용액)은 열교환기 튜브에 부식을 유발할 수 있으며, 이로 인해 2~5년의 작동 기간 후 튜브를 교체해야 합니다. 고농도의 무수 가성소다를 생산하는 데는 강하막 증발 공정이 사용됩니다. Bertrams에서 개발한 강하막 공정에서는 약 400°C의 용융염을 열매체로 사용합니다. 여기서는 저탄소 니켈 합금 201(EN 2.4068/UNS N02201)로 만든 튜브를 사용해야 합니다. 약 315°C(600°F)보다 높은 온도에서 표준 니켈 등급 합금 200(EN 2.4066/UNS N02200)의 높은 탄소 함량으로 인해 결정립 경계에서 흑연 침전이 발생할 수 있기 때문입니다.
오스테나이트계 강을 사용할 수 없는 가성소다 증발기의 경우, 니켈이 선호되는 구조 재료입니다. 염소산염이나 황 화합물과 같은 불순물이 존재하거나 더 높은 강도가 필요한 경우, 합금 600 L(EN 2.4817/UNS N06600)과 같은 크롬 함유 재료가 경우에 따라 사용됩니다. 또한, 가성 환경에서는 고크롬 함유 합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)도 큰 관심을 받고 있습니다. 이러한 재료를 사용하는 경우, 작동 조건이 응력 부식 균열을 유발할 가능성이 없는지 확인해야 합니다.
합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)은 끓는점까지 25% 및 50% NaOH에서, 그리고 170°C에서 70% NaOH에서 우수한 내식성을 나타냅니다. 이 합금은 또한 격막 공정에서 발생하는 가성소다에 노출된 플랜트의 현장 시험에서도 우수한 성능을 보였습니다.39 그림 21은 염화물과 염소산염으로 오염된 이 격막 가성액의 농도에 대한 몇 가지 결과를 보여줍니다. 합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)과 니켈 합금 201(EN 2.4068/UNS N2201)은 최대 45% NaOH 농도까지 동등하게 뛰어난 내식성을 나타냅니다. 온도와 농도가 증가함에 따라 합금 33은 니켈보다 내식성이 더욱 향상됩니다. 따라서 합금 33은 크롬 함량이 높기 때문에 다이어프램이나 수은 전지 공정에서 나오는 염화물과 차아염소산염이 포함된 가성 용액을 처리하는 데 유리한 것으로 보입니다.
게시 시간: 2022년 12월 21일