L'industrie du chlore et de la soude est une industrie chimique qui produit du chlore gazeux et de la soude caustique au moyen d'une solution aqueuse de sel électrolytique. Elle a une histoire de plus de 100 ans et est également la première application du titane dans l'industrie chimique. Dans la production de chlore-alcali, les équipements en titane comprennent principalement des électrolyseurs à anode métallique, des électrolyseurs à membrane échangeuse d'ions, des refroidisseurs tubulaires de chlore humide, des préchauffeurs de saumure raffinée, des tours de déchloration, des tours de refroidissement et de lavage de chlore-alcali, des pompes et des vannes de déchloration sous vide et d'autres équipements en titane. Dans les années 1970, le titane a remplacé le graphite comme matériau principal dans les épurateurs de refroidissement du chlore. Aujourd'hui, le titane est un matériau anticorrosion largement utilisé dans l'industrie du chlore et de la soude. Sa résistance supérieure à la corrosion en fait un matériau idéal pour la fabrication d'anodes métalliques et d'autres équipements de traitement. Pourquoi le titane est-il populaire dans ce domaine ? Pourquoi le titane est-il populaire dans ce domaine ? Commençons par ses caractéristiques.
Les caractéristiques du titane
La résistance à la corrosion est une caractéristique importante de l'industrie du chlore et de la soude. Le milieu de traitement et les substances corrosives telles que l'acide sulfurique, le chlore gazeux, l'acide chlorhydrique et la soude caustique utilisés dans l'industrie du chlore et de la soude caustique auront des effets néfastes sur les canalisations et les dispositifs. C'est pourquoi les équipements et les matériaux utilisés dans la production de chlore et de soude posent des exigences plus élevées en matière de résistance à la corrosion. L'alliage de titane présente une excellente résistance à la corrosion, une grande solidité, un poids léger et une bonne stabilité, ce qui explique qu'il soit privilégié dans la production de l'industrie du chlore et de la soude caustique.
Le titane est souvent utilisé dans des environnements extrêmement corrosifs, ce qui le rend plus adapté que d'autres métaux pour de telles applications, en particulier lorsqu'ils développent un film d'oxyde passif à la surface. Ce film est composé de matériaux cristallins qui présentent une intégrité et une adhérence élevées. Lorsqu'un alliage de titane est endommagé, le film passif se cicatrise de lui-même. En outre, l'anodisation est un procédé efficace pour renforcer le film protecteur sur le titane. Il présente une excellente résistance à la corrosion dans l'eau de mer et les hydrocarbures. En outre, le titane présente une forte tendance à la passivation, ce qui signifie qu'il peut former un film oxydant stable dans l'air ou dans une solution aqueuse. L'utilisation d'alliages de titane pour les processus de chloration peut donc être très bénéfique pour l'industrie. Les alliages de titane ont également une excellente ductilité, formabilité, résistance et soudabilité. La conductivité thermique du titane est inférieure à celle de l'acier au carbone et du cuivre, de sorte que ses parois peuvent être plus minces. La bonne résistance à la corrosion du titane signifie également que la surface n'est pas susceptible de s'écailler, ce qui réduit la résistance thermique. De plus, l'alliage de titane peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 600°C pendant une longue période.
Dans des conditions d'oxydation contenant du chlorure, le titane présente une résistance à la corrosion comparable à celle du tantale et supérieure à celle de l'acier inoxydable et des alliages à base de nickel. La corrosion du titane pur 100% est faible dans des conditions d'acide réducteur, tandis que l'alliage de titane contenant du palladium améliore non seulement la résistance à la corrosion du titane dans des conditions de milieu réducteur, mais maintient également sa résistance à la corrosion dans des conditions d'oxydation. Il forme un film d'oxyde passif à sa surface, ce qui améliore sa résistance à la corrosion.
Applications du titane dans l'industrie du chlore et des alcalis
- Anode métallique
Les procédés de production de chlore-alcali comprennent l'électrolyse au mercure, l'électrolyse à diaphragme et l'électrolyse à membrane ionique. Dans le passé, l'anode de graphite était utilisée pour l'anode du chlore et de la soude caustique. En 1956, le Néerlandais Henry. H. Beer a proposé pour la première fois l'utilisation d'anodes métalliques dans un électrolyseur à membrane, également appelées anodes dimensionnellement stables (DSA), et a obtenu un brevet en 1965. Les anodes dimensionnellement stables sont des électrodes recouvertes d'oxyde de métaux nobles du groupe du platine sur des substrats en titane. En 1968, la société italienne DeNore a réalisé pour la première fois l'industrialisation de l'anode en titane dans l'industrie du chlore et de la soude.
Depuis les années 1970, les électrolyseurs à anode métallique (DSA) et les électrolyseurs à film ionique ont commencé à remplacer les électrolyseurs à anode en graphite et, par conséquent, le refroidisseur en graphite a été remplacé par un refroidisseur de chlore humide en titane. L'équipement principal comprend un électrolyseur à membrane ionique, titane anodique réservoir de circulation de liquide, réservoir d'eau salée légère, tour de déchloration sous vide, échangeur de chaleur, tuyaux et vannes de pompe, etc. Tube en titane Les pompes et équipements en titane sont principalement utilisés dans les systèmes de circulation de liquide anodique, les systèmes d'eau salée légère, les systèmes de déchloration, les systèmes de distribution de chlore gazeux par voie humide et les systèmes de circulation d'eau chlorée. Une pompe en titane est principalement utilisée pour transporter la saumure raffinée, le liquide de circulation anodique, la saumure légère et l'eau chlorée, etc. Par rapport à la cellule électrolytique à anode en graphite, la cellule électrolytique à anode métallique à diaphragme peut économiser 100 à 200 kW/h d'électricité en produisant 1 tonne de soude caustique.
Dans l'électrolyseur à membrane ionique, la température des chambres anodique et cathodique est d'environ 90℃, la chambre anodique est remplie de chlore et de solution saline et la chambre cathodique contient 30%-35% de solution de soude caustique. La densité de courant de fonctionnement est de 30-40A /dm. Dans des conditions aussi difficiles, la résistance à la corrosion du matériau doit être suffisante dans la conception de l'électrolyseur. La partie anodique (anode et partie de contact avec le liquide anodique) de l'électrolyseur à film ionique est principalement constituée d'un alliage de titane présentant une bonne résistance à la corrosion. Outre l'équipement principal de l'électrolyseur, l'équipement en titane est principalement utilisé dans les parties suivantes : système de saumure - jauge de niveau de liquide ; système de liquide anodique - réservoir de liquide anodique et tour de lavage du chlore ; système d'eau salée fraîche - tour de déchloration, distributeur d'eau salée fraîche, refroidisseur d'instruments ; système d'hypochlorite de sodium - tour de refroidissement, d'absorption, distributeur ; système de chlore gazeux - refroidisseur de chlore gazeux humide ; système de prévention des risques - échangeur de chaleur, ventilateur. - Refroidisseur de chlore gazeux humide
Lorsque le sel électrolytique produit de la soude caustique, une grande quantité de chlore gazeux chaud et humide est produite, qui peut être utilisée après un traitement de refroidissement et de séchage. Il existe deux façons de refroidir le chlore chaud et humide : la pulvérisation directe d'eau et le refroidissement indirect par refroidisseur tubulaire. Le refroidissement direct produit non seulement une grande quantité d'eau chlorée contenant du chlore, pollue l'environnement, mais entraîne également des pertes de chlore et une consommation d'acide sulfurique. Les résultats expérimentaux montrent que le titane est extrêmement résistant à la corrosion à haute température dans l'environnement du chlore gazeux humide, et que sa corrosion annuelle est de 0,0025 mm. Par conséquent, l'utilisation d'un refroidisseur en titane pour la production industrielle de chlore et de soude peut raccourcir le processus de refroidissement et de séchage, réduire la perte de chlore gazeux et la pollution de l'environnement, et créer des conditions favorables au fonctionnement stable du gaz comprimé et au séchage extrême. - Pompe et vanne
Dans la production de chlore gazeux par électrolyse à membrane et électrolyse à mercure, les pompes en alliage de titane utilisées dans l'hypochlorite de potassium et l'hypochlorite de sodium sont économiques. Georgia-pifik Company utilise une pompe en titane pour pomper une solution saline de 85℃, qui contient 270~320g/L de NaCl, de la cristallisation de NaCl et plus de 0,5g/L de chlore libre. La durée de vie de la pompe en titane est de 10 ans.
Écrire dans le dernier
On peut dire que l'alliage de titane est le métal le plus utilisé dans l'industrie du chlore et de la soude. Mais il y a aussi quelques problèmes : Tout d'abord, les différentes qualités d'alliage de titane diffèrent en termes de résistance à la corrosion et de performance d'usinage, etc., les ingénieurs doivent se baser sur les conditions réelles, l'emplacement de la pièce et la nécessité d'un usinage, etc. En général, le titane ne produit pas de corrosion intergranulaire ni de corrosion sous contrainte, mais il est sujet à la corrosion par crevasses, en particulier les crevasses d'une largeur d'environ 0,5 mm. Pour les pièces sujettes à la corrosion, l'alliage de titane et de palladium ou le placage au palladium constituent le meilleur choix.
Bien que le titane soit un métal résistant à la corrosion, il ne convient pas à tous les milieux chimiques corrosifs. Même pour le même milieu, sa résistance à la corrosion est également liée à la concentration du milieu et à la température. Le titane ne peut pas être utilisé dans le chlore gazeux sec, car même si la température dans un environnement de chlore gazeux sec est inférieure à zéro, il y aura une réaction chimique relativement violente, générant une chaleur énorme, qui peut provoquer un incendie. Afin de garantir une bonne stabilité du titane dans le chlore gazeux, la teneur en eau du chlore gazeux ne doit pas dépasser 0,5%.