Industria clor-alcalină este o industrie chimică care produce clor gazos și sodă caustică prin intermediul unei soluții apoase de sare electrolitică. Are o istorie de peste 100 de ani și este, de asemenea, cea mai veche aplicație a titanului în industria chimică. În producția de clor alcalin, echipamentele din titan includ în principal electrolizoare cu anod metalic, electrolizoare cu membrană schimbătoare de ioni, răcitor tubular de clor umed, preîncălzitor de saramură rafinată, turnuri de declorinare, turn de răcire și spălare a clorului alcalin, pompă și supapă de declorinare în vid și alte echipamente din titan. Acesta a înlocuit grafitul ca material principal în epuratoarele de răcire a clorului în anii 1970. În prezent, titanul a fost un material anticoroziv utilizat pe scară largă în industria clor-alcalină, rezistența sa superioară la coroziune îl face ideal pentru fabricarea anozilor metalici și a altor echipamente de prelucrare. De ce? De ce este popular titanul în acest domeniu? Să începem cu caracterul său.

Caracteristicile Titanului
Rezistența la coroziune este o caracteristică importantă a industriei clorului alcalin. Mediul de procesare și substanțele corozive, cum ar fi acidul sulfuric, clorul gazos, acidul clorhidric și soda caustică utilizate în industria clor-alcalină, vor avea efecte adverse asupra conductelor și dispozitivelor. Prin urmare, echipamentele și materialele din producția de clor-alcali pun în față cerințe mai mari de rezistență la coroziune. Aliajul de titan are o rezistență excelentă la coroziune, rezistență ridicată, greutate redusă și stabilitate bună, astfel încât este favorizat în producția din industria clor-alcalină.

Titanul este adesea utilizat în medii extrem de corozive, ceea ce îl face mai potrivit decât alte metale pentru astfel de aplicații, în special atunci când dezvoltă o peliculă de oxid pasiv pe suprafață. Această peliculă este compusă din materiale cristaline, care au o integritate și o aderență ridicate. Atunci când un aliaj de titan este deteriorat, pelicula pasivă se vindecă singură. În plus, anodizarea este un proces eficient pentru a spori pelicula protectoare de pe titan. Acesta prezintă o rezistență excelentă la coroziune în apă de mare și hidrocarburi. În plus, titanul prezintă o tendință puternică de pasivare, ceea ce înseamnă că poate forma o peliculă oxidantă stabilă în aer sau în soluție apoasă. Prin urmare, utilizarea aliajelor de titan pentru procesele de clorinare poate aduce mari beneficii industriei. Aliajele de titan au, de asemenea, ductilitate, formabilitate, rezistență și sudabilitate excelente. Titanul are o conductivitate termică mai mică decât oțelul carbon și cuprul, astfel încât pereții săi pot fi mai subțiri. Rezistența bună a titanului la coroziune înseamnă, de asemenea, că suprafața nu este susceptibilă la scalare, ceea ce reduce rezistența termică. În plus, aliajul de titan poate fi utilizat la temperaturi de până la 600°C pentru o perioadă lungă de timp.

În condiții de oxidare care conțin clorură, titanul prezintă o rezistență la coroziune comparabilă cu tantalul și superioară oțelului inoxidabil și aliajelor pe bază de nichel. Coroziunea titanului pur 100% este slabă în condiții de acid reducător, în timp ce aliajul de titan care conține paladiu nu numai că îmbunătățește rezistența la coroziune a titanului în condiții de mediu reducător, dar își menține rezistența la coroziune și în condiții de oxidare. Acesta formează o peliculă de oxid pasiv pe suprafața sa, ceea ce îi îmbunătățește rezistența la coroziune.

Aplicații ale titanului în industria clorului alcalin

  • Anod metalic
    Procesele de producție a clorurilor alcaline includ electroliza cu mercur, electroliza cu diafragmă și electroliza cu membrană ionică. În trecut, anodul de grafit a fost utilizat pentru anodul de clor-alcalin. În 1956, olandezul Henry. H. Beer a propus pentru prima dată utilizarea anozilor metalici în electrolizatorul cu membrană, numiți și anozi stabilizați dimensional (DSA), și a obținut dreptul de brevet în 1965. Anozii stabili din punct de vedere dimensional sunt electrozi acoperiți cu oxid de metal nobil din grupa platinei pe substraturi de titan. În 1968, compania italiană DeNore a realizat pentru prima dată industrializarea anodului de titan în industria clorurilor alcaline.
    Începând cu anii 1970, electrolizoarele cu anod metalic (DSA) și electrolizoarele cu film de ioni au început să înlocuiască electrolizoarele cu anod de grafit și, în consecință, răcitorul de grafit a fost înlocuit cu răcitorul de clor umed din titan. Echipamentul principal include electrolizatorul cu membrană ionică, titan anodic rezervor de circulație a lichidului, rezervor de apă sărată ușoară, turn de declorinare în vid, schimbător de căldură, țeavă și supapă de pompare etc. Țeavă de titan și echipamentele sunt utilizate în principal în sistemele de circulație a lichidului anodic, sistemele de apă sărată ușoară, sistemele de declorinare, sistemele de livrare a gazului de clor umed și sistemele de circulație a apei cu clor. O pompă din titan este utilizată în principal pentru transportul saramurii rafinate, al lichidului de circulație anodic, al saramurii ușoare și al apei de clor etc. În comparație cu celula electrolitică cu anod de grafit, celula electrolitică cu anod metalic cu diafragmă poate economisi 100-200 kW/h de energie electrică prin producerea a 1t de sodă caustică.
    În electrolizatorul cu membrană ionică, temperatura camerelor anodice și catodice este de aproximativ 90 ℃, camera anodică este umplută cu soluție de clor și sare, iar camera catodică are 30%-35% soluție de sodă caustică. Densitatea curentului de funcționare este de 30-40A /dm. În astfel de condiții dure, rezistența la coroziune a materialului trebuie să fie suficientă în proiectarea electrolizorului. Partea anodică (anodul și partea de contact anodic cu lichidul) a electrolizorului cu film ionic este în cea mai mare parte aliaj de titan cu o bună rezistență la coroziune. În plus față de echipamentul principal al electrolizorului, echipamentul din titan este utilizat în principal în următoarele părți: sistemul de saramură - indicator de nivel al lichidului; sistemul de lichid anodic - rezervor de lichid anodic și turn de spălare a clorului; sistemul de apă sărată proaspătă - turn de declorinare, distribuitor de apă sărată proaspătă, răcitor de instrumente; sistemul de hipoclorit de sodiu - răcire, turn de absorbție, distribuitor; sistemul de clor gazos - răcitor de clor gazos umed; sistemul de prevenire a riscurilor - schimbător de căldură, ventilator.
  • Răcitor de gaz clor umed
    Atunci când sarea electrolitică produce sodă caustică, se produce o cantitate mare de clor gazos umed fierbinte, care poate fi utilizat după un tratament de răcire și uscare. Există două modalități de răcire a clorului fierbinte și umed: pulverizarea directă a apei și răcirea indirectă prin răcitor tubular. Răcirea directă nu numai că va produce o cantitate mare de apă cu conținut de clor, poluarea mediului înconjurător și mai multe pierderi de clor, consum de acid sulfuric. Rezultatele experimentale arată că titanul este extrem de rezistent la coroziune la temperaturi ridicate în mediul de clor gazos umed, iar coroziunea anuală este de 0,0025 mm. Prin urmare, Utilizarea răcitorului din titan Producția industrială de clor-alcalin poate scurta procesul de răcire și uscare, poate reduce pierderea de clor gazos și poluarea mediului și poate crea condiții favorabile pentru funcționarea stabilă a gazului comprimat și uscarea extremă.
  • Pompă și supapă
    În producția de clor gazos prin electroliză cu membrană și electroliză cu mercur, pompele realizate din aliaje de titan utilizate în hipocloritul de potasiu și hipocloritul de sodiu sunt economice. Georgia-pifik Company utilizează o pompă din titan pentru a pompa soluția de sare de 85℃, care conține 270~320g/L NaCl, cristalizare NaCl și peste 0,5g/L clor liber. Durata de viață a pompei din titan este de până la 10 ani.

Scrieți în ultimul
Putem spune că aliajul de titan a fost cel mai preferat metal în industria clor-alcalină. Există, de asemenea, unele probleme: În primul rând, diferitele grade de aliaj de titan diferă în ceea ce privește rezistența la coroziune și performanța de prelucrare etc., inginerii ar trebui să se bazeze pe condițiile reale, locația piesei și dacă este nevoie de prelucrare etc. În general, titanul nu produce coroziune intergranulară și coroziune sub tensiune, dar este predispus la coroziune în crăpături, în special crăpătura cu o lățime de aproximativ 0,5 mm. Pentru acele piese care sunt predispuse la coroziune, aliajul de titan cu paladiu sau placarea cu paladiu este cea mai bună alegere.
Deși titanul este un metal rezistent la coroziune, acesta nu este potrivit pentru toate mediile chimice corozive. Chiar și pentru același mediu, rezistența sa la coroziune este, de asemenea, legată de concentrația și temperatura mediului. Titanul nu poate fi utilizat în gazul clor uscat, deoarece chiar dacă temperatura într-un mediu de gaz clor uscat este sub zero, va avea loc o reacție chimică relativ violentă, generând o căldură uriașă, care poate provoca un incendiu. Pentru a se asigura că titanul are o bună stabilitate în clorul gazos, conținutul de apă din clorul gazos nu poate depăși 0,5%.