가성 소다수산화나트륨(NaOH)은 연간 총 생산량 106톤에 달하는 가장 중요한 화학 원료 중 하나입니다. NaOH는 유기화학, 알루미늄 생산, 제지 산업, 식품 가공 산업, 세제 제조 등에 사용됩니다. 가성소다는 염소 생산의 부산물이며, 염소 생산의 97%는 염화나트륨의 전기분해를 통해 이루어집니다.
가성소다는 대부분의 금속 재료, 특히 고온 및 고농도에서 부식성이 매우 강합니다. 그러나 그림 1에서 볼 수 있듯이 니켈은 모든 농도와 온도에서 가성소다에 대해 탁월한 내식성을 나타내는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 또한, 매우 높은 농도와 온도를 제외하고는 니켈은 가성소다로 인한 응력 부식 균열에 영향을 받지 않습니다. 따라서 최고의 내식성이 요구되는 가성소다 생산 공정에서는 니켈 표준 등급 합금 200(EN 2.4066/UNS N02200)과 합금 201(EN 2.4068/UNS N02201)이 사용됩니다. 막 공정에 사용되는 전해조의 음극 또한 니켈 판재로 만들어집니다. 용액을 농축하는 후처리 장치 역시 니켈로 제작되며, 주로 낙하막 증발기를 사용하는 다단계 증발 원리에 따라 작동합니다. 이러한 장치에서 니켈은 예비 증발 열교환기용 튜브 또는 튜브 시트 형태, 예비 증발 장치용 시트 또는 클래드 플레이트 형태, 그리고 가성소다 용액 이송관에 사용됩니다. 유량에 따라 가성소다 결정(과포화 용액)은 열교환기 튜브를 침식시킬 수 있으며, 이로 인해 2~5년의 작동 기간 후 튜브를 교체해야 합니다. 고농도 무수 가성소다를 생산하기 위해 낙하막 증발기 공정이 사용됩니다. 버트람스가 개발한 낙하막 공정에서는 약 400°C의 용융염이 가열 매체로 사용됩니다. 이 경우에는 저탄소 니켈 합금 201(EN 2.4068/UNS N02201)로 만든 튜브를 사용해야 합니다. 왜냐하면 약 315°C(600°F) 이상의 온도에서 표준 니켈 등급 합금 200(EN 2.4066/UNS N02200)의 높은 탄소 함량으로 인해 결정립계에 흑연이 석출될 수 있기 때문입니다.
니켈은 오스테나이트강을 사용할 수 없는 경우 가성소다 증발기의 구조 재료로 선호됩니다. 염소산염이나 황 화합물과 같은 불순물이 존재하거나 더 높은 강도가 요구되는 경우에는 합금 600L(EN 2.4817/UNS N06600)과 같은 크롬 함유 재료가 사용되는 경우도 있습니다. 또한 부식성 환경에서는 고크롬 합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)도 매우 유용합니다. 이러한 재료를 사용할 경우, 작동 조건에서 응력 부식 균열이 발생할 가능성이 없는지 확인해야 합니다.
합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)은 끓는점까지 25% 및 50% NaOH 용액에서, 그리고 170°C에서 70% NaOH 용액에서 탁월한 내식성을 나타냅니다. 이 합금은 다이어프램 공정에서 발생하는 가성소다에 노출된 공장에서의 현장 시험에서도 우수한 성능을 보였습니다.39 그림 21은 염화물과 염소산염으로 오염된 이 다이어프램 가성액의 농도에 따른 시험 결과를 보여줍니다. 45% NaOH 농도까지 합금 33(EN 1.4591/UNS R20033)과 니켈 합금 201(EN 2.4068/UNS N2201)은 유사하게 뛰어난 내식성을 나타냅니다. 온도와 농도가 증가함에 따라 합금 33은 니켈보다 더욱 우수한 내식성을 보입니다. 따라서, 높은 크롬 함량으로 인해 합금 33은 격막 전해조 또는 수은 전해조 공정에서 염화물 및 차아염소산염을 포함하는 가성 용액을 처리하는 데 유리한 것으로 보인다.
게시 시간: 2022년 12월 21일