Un material excelent pentru anozi în industria clor-alcaline - titan

Punctul de topire al titanului este de 1680 de grade, iar densitatea este de 4,54 g/cm3. Este mai greu decât aluminiul, dar cu 43% mai ușor decât oțelul. Titanul este foarte puternic, de 6 ori mai puternic decât aluminiul. Prin urmare, printre materialele structurale, titanul are o rezistență specifică foarte mare. Un alt mare avantaj al titanului este rezistența sa puternică la coroziune la o varietate de substanțe.

Titanul este utilizat pe scară largă în industria clor-alcaline, în primul rând datorită rezistenței sale excelente la coroziune la soluțiile umede de clor și clorură de sodiu și, în al doilea rând, deoarece proprietățile sale electrochimice îl fac potrivit pentru utilizare ca material anodic. Statele Unite au început să producă echipamente cu clor-alcali încă din anii 1960, iar această aplicație s-a dezvoltat rapid, cu o rată de creștere anuală compusă de 8%. În 2021, aproximativ 50% din producția globală de clor folosește anozi acoperiți cu ruteniu-titan. În producția rusă de clor, peste 80% din echipamente și țevi sunt fabricate din titan. Întreaga industrie clor-alcalină, care produce clor și alți oxizi, substanțe chimice toxice, cloramine și pulbere de albire, reprezintă mai mult de 60% din echipamentele din titan utilizate în sectorul chimic. În industria clor-alcaline, Japonia folosește anozi de titan, care sunt cele mai utilizate produse din titan în Japonia. De la începutul anilor 1980, industria de clor-alcali din țara mea a început să folosească anozi de titan și a obținut beneficii economice bune.

Titanium anode is currently the single product that uses the most titanium in the chemical industry. In the past, graphite anodes were commonly used in chlor-alkali industrial electrolyzers, which had short lifespan and high power consumption. The advantages of using titanium anodes are: anode size stability, long life, low power and steam consumption, high product quality, large production capacity, and good working conditions. After Shanghai Liaoyuan Chemical Company switched its 20-meter-long electrolytic cell to titanium anodes, experts determined that its production capacity doubled compared to that of graphite anode electrolytic cells. The current density of graphite electrodes is mostly 1100A/m2, and the current density of titanium anodes can reach >2000A/m2; the anode has a long life. Graphite anodes can only be used for about 0.5 years, while titanium anodes can be used for >4 ani; economisind aproximativ 15% din energie electrică și aproximativ 5% din abur. Calitatea produsului este bună. Soda caustică produsă de rezervorul de anod de grafit este violet roșcat, în timp ce soda caustică produsă de rezervorul de anod de titan este incoloră și are un conținut scăzut de impurități organice; diafragma din azbest are o durată lungă de viață. Diafragma rezervorului cu anod de grafit poate fi folosită doar aproximativ 180 de zile, în timp ce diafragma rezervorului anodului din titan are o durată de viață lungă, deoarece nu este blocată de particule de grafit, ceea ce nu numai că economisește azbest, dar necesită și mai puține lucrări de întreținere; Anozii de titan nu folosesc asfalt și plumb și sunt verzi și ecologici.

În procesul de producție de clor al companiei de clor-alcali, clorul gazos descărcat din celula electrolitică nu numai că are o temperatură ridicată, dar conține și o cantitate mare de umiditate. Trebuie să fie răcit și uscat înainte de utilizare. Procesul de răcire include metoda directă și metoda indirectă. Răcirea directă prin pulverizare cu apă nu numai că va forma o cantitate mare de apă care conține clor, ci și va polua mediul. Pierderea de clor este mare, consumul de H2SO4 este mare, iar condițiile de lucru sunt, de asemenea, precare. Dacă pentru răcire se folosește un răcitor indirect din oțel inoxidabil, durata de viață este dificil de depășit 10 zile, în timp ce un răcitor din grafit poate fi folosit doar aproximativ 90 de zile. Titanul este un material excelent pentru fabricarea răcitoarelor și are o rezistență extrem de puternică la coroziunea cu clor umed, cu o rată de coroziune mai mică sau egală cu 0,0025 mm/an. Prin urmare, utilizarea răcitoarelor de titan în procesarea clor-alcaline poate scurta timpul de răcire și uscare, poate reduce pierderea de clor și poate reduce poluarea mediului. În al doilea rând, poate crea condițiile necesare pentru funcționarea stabilă și uscarea completă a gazului comprimat.

In the U.S. chemical industry, >50% din titan este folosit în răcitoare pentru producția de clor-alcali. Tuburile de răcire Allied făcute din grafit au durat doar 2 până la 3 ani. După trecerea la tuburi de titan, acestea pot fi folosite mai mult de 10 ani. Utilizarea tuburilor de titan cu pereți subțiri elimină nevoia de a incrusta benzi de grafit pe răcitor și poate rezista la o conducție termică extrem de ridicată. De exemplu, un răcitor de titan de 78 m2 conduce la fel de multă căldură ca un răcitor de grafit de 140 m2. Răcitoarele folosite în industria de clor-alcali din Uniunea Sovietică și Rusia sunt toate fabricate din titan. Indicatori economici de răcire cu clor umed, tub de grafit Shanghai Liaoyuan Chemical Company, indicatori tehnici și economici de răcire cu tub de titan. Din aceste date se poate observa că răcirea indirectă cu clor umed este mult mai eficientă decât răcirea directă prin pulverizare cu apă.

După ce Shanghai Liaoyuan Chemical Company a trecut la răcitoare indirecte din titan, poate economisi 400,000 tone/an de apă, 1.360 de tone/an de acid sulfuric pentru uscare și 1.400 de tone/an de clor gazos. Răcitoarele cu tub din titan durează mult mai mult decât răcitoarele cu tub din grafit.
Pompe, supape etc.

Pompele din titan care utilizează metode cu membrană sau electroliza cu mercur pentru a produce clor pot obține cele mai mari beneficii economice. Pompa de titan de la compania americană Piffic are o durată de viață de până la 10 ani. Uzina chimică nr. 2 din Beijing a folosit pompe de titan turnat 6BA-12, supape de închidere Dg100 și Dg150 și rotoare din titan pentru pompe de vid ceramice cu inel de apă HTB-7011 în procesul de declorare în vid. După 1,5 ani de funcționare, acestea sunt încă intacte. Fara semne de coroziune. Diferite supape de titan pot fi utilizate eficient la presiuni mari de la presiune normală la 5000N/cm2.