La industria cloroalcalina es una industria química que produce cloro gaseoso y sosa cáustica mediante una solución acuosa de sal electrolítica. Tiene una historia de más de 100 años y es también la primera aplicación del titanio en la industria química. En la producción de cloro-álcali, los equipos de titanio incluyen principalmente electrolizadores de ánodo metálico, electrolizadores de membrana de intercambio iónico, enfriador tubular de cloro húmedo, precalentador de salmuera refinada, torres de decloración, torre de enfriamiento y lavado de cloro-álcali, bomba y válvula de decloración al vacío y otros equipos de titanio. Sustituyó al grafito como material principal en los depuradores de refrigeración de cloro en la década de 1970. Hoy en día, el titanio es un material anticorrosión muy utilizado en la industria cloroalcalina, su superior resistencia a la corrosión lo hace ideal para fabricar ánodos metálicos y otros equipos de procesamiento. ¿Por qué? ¿Por qué el titanio es popular en este campo? Empecemos por su carácter.

Características del titanio
La resistencia a la corrosión es una característica importante de la industria cloroalcalina. El medio de proceso y las sustancias corrosivas como el ácido sulfúrico, el cloro gaseoso, el ácido clorhídrico y la sosa cáustica utilizados en la industria cloroalcalina provocarán efectos adversos en las tuberías y los dispositivos. Por lo tanto, los equipos y materiales de la producción de cloro-álcali plantean mayores requisitos de resistencia a la corrosión. La aleación de titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia, ligereza y buena estabilidad, por lo que se favorece en la producción de la industria cloroalcalina.

El titanio se utiliza a menudo en entornos extremadamente corrosivos, lo que lo hace más adecuado que otros metales para este tipo de aplicaciones, sobre todo cuando desarrollan una película de óxido pasiva en la superficie. Esta película está compuesta de materiales cristalinos, que tienen una gran integridad y adherencia. Cuando se daña una aleación de titanio, la película pasiva se cura sola. Además, el anodizado es un proceso eficaz para mejorar la película protectora del titanio. Presenta una excelente resistencia a la corrosión en agua de mar e hidrocarburos. Además, el titanio presenta una fuerte tendencia a la pasivación, lo que significa que puede formar una película oxidante estable en el aire o en solución acuosa. De ahí que el uso de aleaciones de titanio para procesos de cloración pueda beneficiar enormemente a la industria. Las aleaciones de titanio también tienen una excelente ductilidad, conformabilidad, resistencia y soldabilidad. El titanio tiene una conductividad térmica menor que el acero al carbono y el cobre, por lo que sus paredes pueden ser más finas. La buena resistencia a la corrosión del titanio también significa que la superficie no es susceptible a la descamación, lo que reduce la resistencia térmica. Además, la aleación de titanio puede utilizarse a temperaturas de hasta 600°C durante mucho tiempo.

En condiciones de oxidación con cloruro, el titanio presenta una resistencia a la corrosión comparable a la del tántalo y superior a la del acero inoxidable y las aleaciones a base de níquel. La corrosión del titanio puro 100% es deficiente en condiciones de ácido reductor, mientras que la aleación de titanio que contiene paladio no sólo mejora la resistencia a la corrosión del titanio en condiciones de medio reductor, sino que también mantiene su resistencia a la corrosión en condiciones de oxidación. Forma una película pasiva de óxido en su superficie, lo que mejora su resistencia a la corrosión.

Aplicaciones del titanio en la industria del cloro alcalino

  • Ánodo metálico
    Los procesos de producción de cloro-álcali incluyen la electrólisis de mercurio, la electrólisis de diafragma y la electrólisis de membrana iónica. En el pasado, se utilizaba ánodo de grafito para el ánodo de cloro-álcali. En 1956, el holandés Henry. H. Beer propuso por primera vez el uso de ánodos metálicos en los electrolizadores de membrana, también llamados ánodos dimensionalmente estables (DSA), y obtuvo el derecho de patente en 1965. Los ánodos dimensionalmente estables son electrodos recubiertos de óxido de metal noble del grupo del platino sobre sustratos de titanio. En 1968, la empresa italiana DeNore realizó por primera vez la industrialización del ánodo de titanio en la industria cloroalcalina.
    Desde la década de 1970, los electrolizadores de ánodo metálico (DSA) y los electrolizadores de película iónica empezaron a sustituir a los electrolizadores de ánodo de grafito y, en consecuencia, el refrigerador de grafito fue sustituido por el refrigerador de cloro húmedo de titanio. El equipo principal incluye el electrolizador de membrana iónica, titanio anódico tanque de circulación de líquidos, tanque de agua salada ligera, torre de decloración al vacío, intercambiador de calor, válvula de tubería y bomba, etc. Tubo de titanio y equipos se utilizan principalmente en sistemas de circulación de líquido anódico, sistemas de agua salada ligera, sistemas de decloración, sistemas de suministro de cloro gas húmedo y sistemas de circulación de agua clorada. La bomba de titanio se utiliza principalmente para transportar salmuera refinada, líquido de circulación anódico, salmuera ligera y agua clorada, etc. En comparación con la célula electrolítica de ánodo de grafito, la célula electrolítica de ánodo metálico de diafragma puede ahorrar 100-200 kW/h de electricidad produciendo 1t de sosa cáustica.
    En el electrolizador de membrana iónica, la temperatura de las cámaras anódica y catódica es de unos 90℃, la cámara anódica se llena con cloro y solución salina y la cámara catódica tiene 30%-35% solución de sosa cáustica. La densidad de corriente operativa es de 30-40A /dm. En condiciones tan duras, la resistencia a la corrosión del material debe ser suficiente en el diseño del electrolizador. La parte del ánodo (ánodo y parte de contacto líquido anódico) del electrolizador de película iónica es principalmente de aleación de titanio con buena resistencia a la corrosión. Además del electrolizador de equipo principal, el equipo de titanio se utiliza principalmente en las siguientes partes: sistema de salmuera - medidor de nivel de líquido; sistema de líquido anódico - tanque de líquido anódico y torre de lavado de cloro; sistema de agua salada fresca - torre de decloración, distribuidor de agua salada fresca, enfriador de instrumentos; sistema de hipoclorito de sodio - enfriamiento, torre de absorción, distribuidor; sistema de gas cloro - enfriador de gas cloro húmedo; sistema de prevención de riesgos - intercambiador de calor, ventilador.
  • Enfriador de cloro gaseoso húmedo
    Cuando la sal electrolítica produce sosa cáustica, se produce una gran cantidad de cloro gaseoso húmedo y caliente, que puede utilizarse tras un tratamiento de enfriamiento y secado. Hay dos formas de enfriar el cloro caliente y húmedo: la pulverización directa de agua y el enfriamiento indirecto mediante enfriador tubular. El enfriamiento directo no sólo producirá una gran cantidad de agua clorada que contiene cloro, contaminación del medio ambiente, y más pérdida de cloro, consumo de ácido sulfúrico. Los resultados experimentales muestran que el titanio es extremadamente resistente a la corrosión a alta temperatura en el entorno de gas cloro húmedo, y su corrosión anual es de 0,0025 mm. Por lo tanto, El uso de titanio enfriador de cloro-álcali la producción industrial puede acortar el proceso de enfriamiento y secado, reducir la pérdida de gas cloro y la contaminación del medio ambiente, y crear condiciones favorables para el funcionamiento estable de gas comprimido y secado extremo.
  • Bomba y válvula
    En la producción de cloro gaseoso por electrólisis de membrana y electrólisis de mercurio, las bombas de aleaciones de titanio utilizadas en hipoclorito potásico e hipoclorito sódico son económicas. La empresa Georgia-pifik utiliza una bomba de titanio para bombear una solución salina de 85℃, que contiene 270~320g/L de NaCl, cristalización de NaCl y más de 0,5g/L de cloro libre. La vida útil de la bomba de titanio es de hasta 10 años.

Escriba en el último
Podemos decir que la aleación de titanio ha sido el metal preferido en la industria cloroalcalina. También existen algunos problemas: En primer lugar, los diferentes grados de aleación de titanio difieren en la resistencia a la corrosión y el rendimiento de mecanizado, etc., los ingenieros deben basarse en las condiciones reales, la ubicación de la pieza y si la necesidad de mecanizado, etc. Generalmente, el titanio no produce corrosión intergranular ni por tensiones, pero es propenso a la corrosión por hendiduras, especialmente la hendidura con una anchura de unos 0,5 mm. Para las piezas propensas a la corrosión, la mejor opción es la aleación de titanio y paladio o el revestimiento con paladio.
Aunque el titanio es un metal resistente a la corrosión, no es adecuado para todos los medios químicos corrosivos. Incluso para el mismo medio, su resistencia a la corrosión también está relacionada con la concentración y la temperatura del medio. El titanio no puede utilizarse en cloro gaseoso seco, porque aunque la temperatura en un entorno de cloro gaseoso seco sea inferior a cero, se producirá una reacción química relativamente violenta, que generará un calor enorme, lo que puede provocar un incendio. Para que el titanio tenga una buena estabilidad en el cloro gaseoso, el contenido de agua del cloro gaseoso no puede ser superior a 0,5%.