Klor-alkaliindustrin är en kemisk industri som producerar klorgas och kaustiksoda med hjälp av elektrolytisk saltvattenlösning. Den har en historia på mer än 100 år och är också den tidigaste tillämpningen av titan inom kemisk industri. Vid kloralkaliproduktion omfattar titanutrustning huvudsakligen metallanodelektrolysatorer, jonbytarmembranelektrolysatorer, rörformig våtklorkylare, förvärmare för raffinerad saltlösning, dekloreringstorn, kyl- och tvättorn för kloralkali, vakuumdekloreringspump och ventil och annan titanutrustning. Det ersatte grafit som det primära materialet i klorkylningsskrubbrar på 1970-talet. Numera har titan varit ett allmänt använt korrosionsskyddsmaterial i kloralkaliindustrin, dess överlägsna korrosionsbeständighet gör det idealiskt för tillverkning av metallanoder och annan bearbetningsutrustning. Varför är titan populärt inom detta område? Varför är titan populärt inom detta område? Låt oss börja med dess karaktär.

Egenskaper hos titan
Korrosionsbeständighet är en viktig egenskap för kloralkaliindustrin. Processmediet och frätande ämnen som svavelsyra, klorgas, saltsyra och kaustiksoda som används i kloralkaliindustrin kommer att ge negativa effekter på rörledningar och anordningar. Därför ställer utrustning och material för kloralkaliproduktion högre krav på korrosionsbeständighet. Titanlegeringar har utmärkt korrosionsbeständighet, hög hållfasthet, låg vikt och god stabilitet, vilket gör att de används med fördel vid tillverkning inom kloralkaliindustrin.

Titan används ofta i extremt korrosiva miljöer, vilket gör det bättre lämpat än andra metaller för sådana tillämpningar, särskilt när de utvecklar en passiv oxidfilm på ytan. Denna film består av kristallina material som har hög integritet och vidhäftningsförmåga. När en titanlegering skadas läker den passiva filmen av sig själv. Anodisering är dessutom en effektiv process för att förstärka skyddsfilmen på titan. Titan har utmärkt korrosionsbeständighet i havsvatten och kolväten. Dessutom har titan en stark passiveringsbenägenhet, vilket innebär att det kan bilda en stabil oxiderande film i luft eller vattenlösning. Användningen av titanlegeringar för kloreringsprocesser kan därför vara till stor nytta för industrin. Titanlegeringar har också utmärkt duktilitet, formbarhet, hållfasthet och svetsbarhet. Titan har lägre värmeledningsförmåga än kolstål och koppar, så dess väggar kan vara tunnare. Titans goda korrosionsbeständighet innebär också att ytan inte är känslig för skalning, vilket minskar värmebeständigheten. Dessutom kan titanlegeringar användas i temperaturer upp till 600°C under lång tid.

Under oxiderande förhållanden som innehåller klorid uppvisar titan korrosionsbeständighet som är jämförbar med tantal och överlägsen rostfritt stål och nickelbaserade legeringar. Korrosionen av 100% rent titan är dålig under reducerande syra, medan titanlegeringen som innehåller palladium inte bara förbättrar titanets korrosionsbeständighet under reducerande medium, utan också bibehåller sin korrosionsbeständighet under oxidationsförhållanden. Den bildar en passiv oxidfilm på sin yta, vilket förbättrar dess korrosionsbeständighet.

Tillämpningar av titan inom klor-alkaliindustrin

  • Anod av metall
    Produktionsprocesserna för kloralkali omfattar kvicksilverelektrolys, diafragmaelektrolys och jonmembranelektrolys. Tidigare har grafitanod använts som anod för kloralkali. År 1956 föreslog holländaren Henry. H. Beer användningen av metallanoder i membranelektrolysatorer, även kallade dimensionellt stabila anoder (DSA), och erhöll patent 1965. Dimensionellt stabila anoder är elektroder belagda med ädelmetalloxid från platinagruppen på titansubstrat. År 1968 genomförde det italienska företaget DeNore den första industrialiseringen av titananoder inom kloralkaliindustrin.
    Sedan 1970-talet har elektrolysörer med metallanod (DSA) och jonfilmselektrolysörer börjat ersätta elektrolysörer med grafitanod, och därför har grafitkylaren ersatts av en våtklorkylare av titan. Den huvudsakliga utrustningen omfattar jonmembranelektrolysatorer, titan anodiskt vätskecirkulationstank, lätt saltvattentank, vakuumdekloreringstorn, värmeväxlare, rör- och pumpventiler etc. Rör av titan och utrustning används främst i cirkulationssystem för anodisk vätska, system för lätt saltvatten, dekloreringssystem, system för leverans av våt klorgas och cirkulationssystem för klorvatten. En titanpump används huvudsakligen för att transportera raffinerad saltlösning, anodisk cirkulationsvätska, lätt saltlösning och klorvatten etc. Jämfört med en elektrolytisk cell med grafitanod kan en elektrolytisk cell med membranmetallanod spara 100-200 kW/h elektricitet genom att producera 1 ton kaustiksoda.
    I jonmembranelektrolysatorn är temperaturen i anod- och katodkamrarna cirka 90 ℃, anodkammaren fylld med klor- och saltlösning och katodkammaren har 30%-35% kaustisk sodalösning. Den operativa strömtätheten är 30-40A / dm. Under sådana tuffa förhållanden måste materialets korrosionsbeständighet vara tillräcklig vid konstruktionen av elektrolysören. Anoddelen (anod och anodisk vätskekontaktdel) i jonfilmselektrolysatorn är mestadels titanlegering med god korrosionsbeständighet. Förutom huvudutrustningens elektrolysör används titanutrustning huvudsakligen i följande delar: saltlösningssystem - vätskenivåmätare; anodiskt vätskesystem - anodisk vätsketank och klortvättstorn; färskvattensystem - dekloreringstorn, färskvattenfördelare, instrumentkylare; natriumhypokloritsystem - kylning, absorptionstorn, fördelare; klorgassystem - våtklorgaskylare; riskförebyggande system - värmeväxlare, fläkt.
  • Kylare för våt klorgas
    När elektrolytiskt salt producerar kaustiksoda produceras en stor mängd varm våt klorgas, som kan användas efter kyl- och torkbehandling. Det finns två sätt att kyla varm och våt klor: direkt vattensprutning och indirekt kylning med rörformig kylare. Direkt kylning kommer inte bara att producera en stor mängd klorinnehållande klorvatten, förorening av miljön och mer klorförlust, svavelsyraförbrukning. De experimentella resultaten visar att titan är extremt motståndskraftigt mot korrosion vid hög temperatur i miljön av våt klorgas, och dess årliga korrosion är 0,0025 mm. Därför kan användningen av titankylare Klor-alkali industriell produktion förkorta kyl- och torkningsprocessen, minska förlusten av klorgas och miljöföroreningar och skapa gynnsamma förutsättningar för stabil drift av komprimerad gas och extrem torkning.
  • Pump & ventil
    Vid produktion av klorgas genom membranelektrolys och kvicksilverelektrolys är pumpar tillverkade av titanlegeringar som används i kaliumhypoklorit och natriumhypoklorit ekonomiska. Georgia-pifik Company använder en titanpump för att pumpa 85 ℃ saltlösning, som innehåller 270 ~ 320 g / L NaCl, NaCl-kristallisering och mer än 0,5 g / L fritt klor. Titanpumpens livslängd är upp till 10 år.

Skriv i den sista
Vi kan säga att titanlegering har varit den mest föredragna metallen inom klor-alkaliindustrin. Det finns också vissa problem: Först och främst skiljer sig olika kvaliteter av titanlegering i korrosionsbeständighet och bearbetningsprestanda etc., ingenjörer bör baseras på de faktiska förhållandena, delplacering och om behovet av bearbetning etc. I allmänhet producerar titan inte intergranulär och spänningskorrosion, men det är benäget för sprickkorrosion, särskilt sprickan med en bredd på cirka 0,5 mm. För de delar som är utsatta för korrosion är titanpalladiumlegering eller palladiumplätering det bästa valet.
Även om titan är en korrosionsbeständig metall, är den inte lämplig för alla kemiska korrosiva medier. Även för samma medium är dess korrosionsbeständighet också relaterad till mediekoncentrationen och temperaturen. Titan kan inte användas i torr klorgas, för även om temperaturen i en torr klorgasmiljö är under noll, kommer det att finnas en relativt våldsam kemisk reaktion som genererar enorm värme, vilket kan orsaka brand. För att säkerställa att titan har god stabilitet i klorgas får vattenhalten i klorgas inte överstiga 0,5%.