Soude caustique(NaOH) est l’une des matières premières chimiques les plus importantes, avec une production annuelle totale de 106 t. NaOH est utilisé en chimie organique, dans la production d'aluminium, dans l'industrie papetière, dans l'industrie agroalimentaire, dans la fabrication de détergents, etc. La soude caustique est un coproduit de la production de chlore, dont 97 % est extrait lieu par électrolyse du chlorure de sodium.
La soude caustique a un impact agressif sur la plupart des matériaux métalliques, en particulier à des températures et concentrations élevées. On sait cependant depuis longtemps que le nickel présente une excellente résistance à la corrosion par la soude caustique à toutes les concentrations et températures, comme le montre la figure 1. De plus, sauf à des concentrations et des températures très élevées, le nickel est insensible à la fissuration par corrosion sous contrainte induite par les produits caustiques. Les qualités standards de nickel alliage 200 (EN 2.4066/UNS N02200) et alliage 201 (EN 2.4068/UNS N02201) sont donc utilisées à ces étapes de production de soude caustique, qui nécessitent la plus haute résistance à la corrosion. Les cathodes de la cellule d'électrolyse utilisée dans le processus membranaire sont également constituées de feuilles de nickel. Les unités aval de concentration de la liqueur sont également en nickel. Ils fonctionnent selon le principe de l'évaporation à plusieurs étages, principalement avec des évaporateurs à film tombant. Dans ces unités, le nickel est utilisé sous forme de tubes ou de plaques tubulaires pour les échangeurs de chaleur de pré-évaporation, de feuilles ou de plaques de revêtement pour les unités de pré-évaporation et dans les canalisations pour le transport de la solution de soude caustique. En fonction du débit, les cristaux de soude caustique (solution sursaturée) peuvent provoquer une érosion des tubes de l'échangeur thermique, ce qui nécessite leur remplacement après une période de fonctionnement de 2 à 5 ans. Le procédé d’évaporation à film tombant est utilisé pour produire de la soude caustique anhydre hautement concentrée. Dans le procédé à film tombant développé par Bertrams, du sel fondu à une température d'environ 400 °C est utilisé comme fluide caloporteur. Ici, des tubes en alliage de nickel à faible teneur en carbone 201 (EN 2.4068/UNS N02201) doivent être utilisés car à des températures supérieures à environ 315 °C (600 °F), la teneur en carbone plus élevée de l'alliage de nickel standard 200 (EN 2.4066/UNS N02200) ) peut conduire à une précipitation du graphite aux joints de grains.
Le nickel est le matériau de construction préféré des évaporateurs de soude caustique où les aciers austénitiques ne peuvent pas être utilisés. En présence d'impuretés telles que des chlorates ou des composés soufrés – ou lorsque des résistances plus élevées sont requises – des matériaux contenant du chrome tels que l'alliage 600 L (EN 2.4817/UNS N06600) sont utilisés dans certains cas. L'alliage 33 à haute teneur en chrome (EN 1.4591/UNS R20033) présente également un grand intérêt pour les environnements caustiques. Si ces matériaux doivent être utilisés, il faut s'assurer que les conditions d'exploitation ne sont pas susceptibles de provoquer des fissures par corrosion sous contrainte.
L'alliage 33 (EN 1.4591/UNS R20033) présente une excellente résistance à la corrosion dans 25 et 50 % de NaOH jusqu'au point d'ébullition et dans 70 % de NaOH à 170 °C. Cet alliage a également montré d'excellentes performances lors d'essais sur le terrain dans une usine exposée à la soude caustique provenant du procédé à diaphragme.39 La figure 21 montre quelques résultats concernant la concentration de cette liqueur caustique à diaphragme, qui était contaminée par des chlorures et des chlorates. Jusqu'à une concentration de 45 % de NaOH, les matériaux alliage 33 (EN 1.4591/UNS R20033) et alliage de nickel 201 (EN 2.4068/UNS N2201) présentent une résistance exceptionnelle comparable. Avec l'augmentation de la température et de la concentration, l'alliage 33 devient encore plus résistant que le nickel. Ainsi, en raison de sa teneur élevée en chrome, l'alliage 33 semble être avantageux pour manipuler des solutions caustiques contenant des chlorures et de l'hypochlorite provenant du procédé à diaphragme ou à cellule à mercure.
Heure de publication : 21 décembre 2022