Klor-alkali endüstrisi, elektrolitik tuz sulu çözeltisi yoluyla klor gazı ve kostik soda üreten bir kimya endüstrisidir. Bu 100 yıldan fazla bir geçmişe sahiptir ve aynı zamanda titanyumun kimya endüstrisindeki en eski uygulamasıdır. Klor-alkali üretiminde, titanyum ekipmanı esas olarak metal anot elektrolizörleri, iyon değişim membran elektrolizörleri, borulu ıslak klor soğutucusu, rafine tuzlu su ön ısıtıcısı, deklorinasyon kuleleri, klor-alkali soğutma ve yıkama kulesi, vakum deklorinasyon pompası ve valfi ve diğer titanyum ekipmanlarını içerir. 1970'lerde klor soğutma yıkayıcılarında birincil malzeme olarak grafitin yerini almıştır. Günümüzde titanyum, klor-alkali endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir korozyon önleyici malzeme olmuştur, üstün korozyon direnci onu metal anotlar ve diğer işleme ekipmanlarının yapımı için ideal hale getirmektedir. Neden? Titanyum bu alanda neden popüler? Karakteri ile başlayalım.

Titanyumun özellikleri
Korozyon direnci, klor alkali endüstrisinin önemli bir özelliğidir. Klor-alkali endüstrisinde kullanılan sülfürik asit, klor gazı, hidroklorik asit ve kostik soda gibi proses ortamı ve aşındırıcı maddeler boru hatlarına ve cihazlara olumsuz etkiler getirecektir. Bu nedenle, klor-alkali üretim ekipmanları ve malzemeleri korozyon direnci için daha yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır. Titanyum alaşımı mükemmel korozyon direncine, yüksek mukavemete, hafifliğe ve iyi stabiliteye sahiptir, bu nedenle klor-alkali endüstrisi üretiminde tercih edilir.

Titanyum genellikle aşırı korozif ortamlarda kullanılır ve bu da onu bu tür uygulamalar için diğer metallerden daha uygun hale getirir, özellikle de yüzeyde pasif bir oksit filmi geliştirdiklerinde. Bu film, yüksek bütünlüğe ve yapışkanlığa sahip kristal malzemelerden oluşur. Bir titanyum alaşımı hasar gördüğünde, pasif film kendini iyileştirir. Buna ek olarak, anotlama titanyum üzerindeki koruyucu filmi geliştirmek için etkili bir işlemdir. Deniz suyunda ve hidrokarbonlarda mükemmel korozyon direnci gösterir. Buna ek olarak, titanyum güçlü bir pasivasyon eğilimi sergiler, bu da havada veya sulu çözeltide kararlı bir oksitleyici film oluşturabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, klorlama işlemleri için titanyum alaşımlarının kullanılması endüstriye büyük fayda sağlayabilir. Titanyum alaşımları ayrıca mükemmel sünekliğe, şekillendirilebilirliğe, mukavemete ve kaynaklanabilirliğe sahiptir. Titanyum, karbon çeliği ve bakırdan daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir, bu nedenle duvarları daha ince olabilir. Titanyumun iyi korozyon direnci aynı zamanda yüzeyin ölçeklenmeye duyarlı olmadığı ve termal direnci azalttığı anlamına gelir. Ayrıca titanyum alaşımı 600°C'ye kadar olan sıcaklıklarda uzun süre kullanılabilmektedir.

Klorür içeren oksitleyici koşullar altında titanyum, tantal ile karşılaştırılabilir ve paslanmaz çelik ve nikel bazlı alaşımlardan daha üstün korozyon direnci sergiler. 100% saf titanyumun korozyonu indirgeyici asit koşulu altında zayıfken, paladyum içeren titanyum alaşımı sadece indirgeyici ortam koşulu altında titanyumun korozyon direncini artırmakla kalmaz, aynı zamanda oksidasyon koşulu altında korozyon direncini de korur. Yüzeyinde pasif bir oksit filmi oluşturur ve bu da korozyona karşı direncini artırır.

Klor Alkali Endüstrisinde Titanyum Uygulamaları

  • Metal anot
    Klor-alkali üretim süreçleri cıva elektrolizi, diyafram elektrolizi ve iyon membran elektrolizini içerir. Geçmişte, klor-alkali anot için grafit anot kullanılmıştır. 1956 yılında Hollandalı Henry. H. Beer ilk olarak membran elektrolizörde Boyutsal Olarak Kararlı anotlar (DSA) olarak da adlandırılan metal anotların kullanılmasını önermiş ve 1965 yılında patent hakkını elde etmiştir. Boyutsal olarak kararlı anotlar, titanyum alt tabakalar üzerine platin grubu soy metal oksit ile kaplanmış elektrotlardır. 1968 yılında İtalya'nın DeNore şirketi ilk olarak klor-alkali endüstrisinde titanyum anodun sanayileşmesini gerçekleştirmiştir.
    1970'lerden bu yana, metal anotlu (DSA) elektrolizörler ve iyon film elektrolizörler grafit anotlu elektrolizörlerin yerini almaya başlamış ve buna bağlı olarak grafit soğutucunun yerini titanyum ıslak klor soğutucu almıştır. Ana ekipman iyon membran elektrolizörü içerir, titanyum anodik sıvı sirkülasyon tankı, hafif tuzlu su tankı, vakumlu deklorinasyon kulesi, ısı eşanjörü, boru ve pompa vanası vb. Titanyum boru ve ekipmanları esas olarak anodik sıvı sirkülasyon sistemi, hafif tuzlu su sistemleri, deklorinasyon sistemleri, ıslak klor gazı dağıtım sistemleri ve klorlu su sirkülasyon sistemlerinde kullanılır. Bir titanyum pompa esas olarak rafine tuzlu su, anodik sirkülasyon sıvısı, hafif tuzlu su ve klorlu su vb. taşımak için kullanılır. Grafit anot elektrolitik hücre ile karşılaştırıldığında, diyafram metal anot elektrolitik hücre 1 ton kostik soda üreterek 100-200 kW/saat elektrik tasarrufu sağlayabilir.
    İyon membran elektrolizöründe, anot ve katot odalarının sıcaklığı yaklaşık 90 ℃, anot odası klor ve tuz çözeltisi ile doldurulmuş ve katot odasında 30%-35% kostik soda çözeltisi vardır. Çalışma akım yoğunluğu 30-40A /dm'dir. Bu kadar zorlu koşullar altında elektrolizörün tasarımında malzemenin korozyon direncinin yeterli olması gerekmektedir. İyon film elektrolizörün anot kısmı (anot ve anodik sıvı temas kısmı) çoğunlukla iyi korozyon direncine sahip titanyum alaşımıdır. Ana ekipman elektrolizörüne ek olarak, titanyum ekipman esas olarak aşağıdaki parçalarda kullanılır: tuzlu su sistemi - sıvı seviye göstergesi; Anodik sıvı sistemi - anodik sıvı tankı ve klor yıkama kulesi; Tatlı tuzlu su sistemi - deklorinasyon kulesi, tatlı tuzlu su dağıtıcısı, alet soğutucusu; Sodyum hipoklorit sistemi - soğutma, emme kulesi, dağıtıcı; Klor gazı sistemi - ıslak klor gazı soğutucusu; Risk önleme sistemi - ısı eşanjörü, fan.
  • Islak klor gazı soğutucusu
    Elektrolitik tuz kostik soda ürettiğinde, soğutma ve kurutma işleminden sonra kullanılabilen büyük miktarda sıcak ıslak klor gazı üretilir. Sıcak ve ıslak kloru soğutmanın iki yolu vardır: doğrudan su püskürtme ve borulu soğutucu ile dolaylı soğutma. Doğrudan soğutma sadece büyük miktarda klor içeren klorlu su, çevre kirliliği ve daha fazla klor kaybı, sülfürik asit tüketimi üretmekle kalmayacaktır. Deneysel sonuçlar, titanyumun ıslak klor gazı ortamında yüksek sıcaklıkta korozyona karşı son derece dirençli olduğunu ve yıllık korozyonunun 0.0025 mm olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, titanyum soğutucu Klor-alkali endüstriyel üretiminin kullanımı soğutma ve kurutma işlemini kısaltabilir, klor gazı kaybını ve çevre kirliliğini azaltabilir ve sıkıştırılmış gazın ve aşırı kurutmanın kararlı çalışması için uygun koşullar yaratabilir.
  • Pompa ve valf
    Membran elektrolizi ve cıva elektrolizi ile klor gazı üretiminde, potasyum hipoklorit ve sodyum hipokloritte kullanılan titanyum alaşımlarından yapılmış pompalar ekonomiktir. Georgia-pifik Şirketi, 270~320g/L NaCl, NaCl kristalizasyonu ve 0,5g/L'den fazla serbest klor içeren 85℃ tuz çözeltisini pompalamak için titanyum pompa kullanmaktadır. Titanyum pompanın hizmet ömrü 10 yıla kadardır.

Son olarak yaz
Titanyum alaşımının klor-alkali endüstrisinde en çok tercih edilen metal olduğunu söyleyebiliriz. Bazı sorunlar da var: Her şeyden önce, farklı titanyum alaşımı sınıfları korozyon direnci ve işleme performansı vb. bakımından farklılık gösterir, mühendisler gerçek koşullara, parça konumuna ve işleme ihtiyacının olup olmadığına vb. dayanmalıdır. Genel olarak, titanyum taneler arası ve gerilme korozyonu üretmez, ancak çatlak korozyonuna, özellikle de yaklaşık 0,5 mm genişliğe sahip çatlaklara eğilimlidir. Korozyona eğilimli parçalar için titanyum paladyum alaşımı veya paladyum kaplama en iyi seçimdir.
Titanyum korozyona dayanıklı bir metal olmasına rağmen, tüm kimyasal korozif ortamlar için uygun değildir. Aynı ortam için bile, korozyon direnci ortam konsantrasyonu ve sıcaklık ile de ilgilidir. Titanyum kuru klor gazında kullanılamaz, çünkü kuru klor gazı ortamındaki sıcaklık sıfırın altında olsa bile, yangına neden olabilecek büyük bir ısı üreten nispeten şiddetli bir kimyasal reaksiyon olacaktır. Titanyumun klor gazında iyi bir stabiliteye sahip olmasını sağlamak için, klor gazının su içeriği 0.5%'yi geçemez.