soude caustique(NaOH) est l'une des matières premières chimiques les plus importantes, avec une production annuelle totale de 106 t. Le 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 % proviennent de l'électrolyse du chlorure de sodium.
La soude caustique a un impact agressif sur la plupart des matériaux métalliques, notamment à hautes températures et concentrations. On sait depuis longtemps que le nickel présente une excellente résistance à la corrosion par la soude caustique, quelles que soient les concentrations et les températures, comme le montre la figure 1. De plus, sauf à des concentrations et températures très élevées, le nickel est insensible à la fissuration par corrosion sous contrainte induite par la soude caustique. Les nuances de nickel standard 200 (EN 2.4066/UNS N02200) et 201 (EN 2.4068/UNS N02201) sont donc utilisées à ces étapes de la production de soude caustique, qui exigent la plus haute résistance à la corrosion. Les cathodes de la cellule d'électrolyse utilisée dans le procédé membranaire sont également constituées de feuilles de nickel. Les unités en aval de concentration de la liqueur sont également en nickel. Elles fonctionnent selon le principe de l'évaporation multi-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 tôles ou de plaques de revêtement pour les unités de pré-évaporation, et dans les conduites de transport de la solution de soude caustique. Selon le débit, les cristaux de soude caustique (solution sursaturée) peuvent provoquer une érosion des tubes de l'échangeur de chaleur, ce qui nécessite leur remplacement après une période d'exploitation de 2 à 5 ans. Le procédé d'évaporateur à film tombant permet de 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 chauffant. Ici, il convient d'utiliser des tubes en alliage de nickel à faible teneur en carbone 201 (EN 2.4068/UNS N02201) 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 entraîner une précipitation de graphite aux limites des grains.
Le nickel est le matériau de construction privilégié pour les évaporateurs de soude caustique lorsque les aciers austénitiques ne peuvent être utilisés. En présence d'impuretés telles que les chlorates ou les composés soufrés, ou lorsque des résistances plus élevées sont requises, des matériaux contenant du chrome, comme l'alliage 600 L (EN 2.4817/UNS N06600), sont parfois utilisés. L'alliage 33 à haute teneur en chrome (EN 1.4591/UNS R20033) présente également un intérêt particulier pour les environnements caustiques. Si ces matériaux sont utilisés, il faut s'assurer que les conditions de fonctionnement ne risquent pas de provoquer de fissuration 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 issue du procédé à diaphragme.39 La figure 21 présente quelques résultats concernant la concentration de cette liqueur caustique à diaphragme, 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 avantageux pour manipuler les solutions caustiques contenant des chlorures et de l'hypochlorite issues du procédé à diaphragme ou à cellule à mercure.
Date de publication : 21 décembre 2022