Чудовий матеріал для анодів в хлорно-лужної промисловості — титан

Температура плавлення титану становить 1680 градусів, а щільність - 4,54 г/см3. Він важчий за алюміній, але на 43% легший за сталь. Титан дуже міцний, в 6 разів міцніший за алюміній. Тому серед конструкційних матеріалів титан має дуже високу питому міцність. Ще однією великою перевагою титану є його стійкість до корозії до різноманітних речовин.

Титан широко використовується в хлорно-лужній промисловості, по-перше, через його чудову корозійну стійкість до вологих розчинів хлору та хлориду натрію, а по-друге, тому що його електрохімічні властивості роблять його придатним для використання як анодного матеріалу. Сполучені Штати почали виробляти хлорно-лужне обладнання ще в 1960-х роках, і це застосування швидко розвивалося, із сукупним річним темпом зростання 8%. У 2021 році приблизно 50% світового виробництва хлору використовує аноди з рутенієво-титановим покриттям. У російському хлорному виробництві більше 80% обладнання і труб виготовляються з титану. На всю хлорно-лужну промисловість, яка виробляє хлор та інші оксиди, токсичні хімікати, хлораміни та відбілювач, припадає понад 60% титанового обладнання, що використовується в хімічному секторі. У хлорно-лужній промисловості Японія використовує титанові аноди, які є найпоширенішими виробами з титану в Японії. З початку 1980-х років хлорно-лужна промисловість моєї країни почала використовувати титанові аноди та досягла хороших економічних переваг.

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 роки; економія близько 15% електроенергії і близько 5% пари. Якість продукції хороша. Каустична сода, що виробляється резервуаром з графітовим анодом, має червонувато-фіолетовий колір, тоді як каустична сода, що виробляється резервуаром з титановим анодом, є безбарвною та має низький вміст органічних домішок; азбестова діафрагма має тривалий термін служби. Діафрагма резервуара з графітовим анодом може використовуватися лише протягом приблизно 180 днів, тоді як діафрагма резервуара з титановим анодом має тривалий термін служби, оскільки він не блокується частинками графіту, що не тільки економить азбест, але також вимагає менше робіт з обслуговування; Титанові аноди не використовують асфальт і свинець, є екологічно чистими.

У процесі виробництва хлору хлорно-лужної компанії газоподібний хлор, що виходить з електролізера, не тільки має високу температуру, але й містить велику кількість вологи. Перед використанням необхідно охолодити і висушити. Процес охолодження включає прямий і непрямий спосіб. Пряме охолодження водяним розпиленням призведе не тільки до утворення великої кількості води, що містить хлор, але й до забруднення навколишнього середовища. Втрати хлору великі, споживання H2SO4 велике, умови праці також погані. Якщо для охолодження використовується непрямий охолоджувач з нержавіючої сталі, термін служби важко перевищити 10 днів, тоді як графітовий охолоджувач можна використовувати лише близько 90 днів. Титан є чудовим матеріалом для виробництва охолоджувачів і має надзвичайно сильну стійкість до вологої хлорної корозії зі швидкістю корозії менше або дорівнює 0,0025 мм/рік. Таким чином, використання титанових охолоджувачів у хлорно-лужній обробці може скоротити час охолодження та сушіння, зменшити втрати хлору та зменшити забруднення навколишнього середовища. По-друге, це може створити необхідні умови для стабільної роботи і повного висихання стисненого газу.

In the U.S. chemical industry, >50% титану використовується в охолоджувачах для хлорно-лужного виробництва. Охолоджувальні трубки Allied, виготовлені з графіту, прослужили лише 2-3 роки. Після переходу на титанові трубки їх можна використовувати більше 10 років. Використання тонкостінних титанових труб усуває необхідність вставляти графітові смужки на кулер і може витримувати надзвичайно високу теплопровідність. Наприклад, титановий кулер площею 78 м2 проводить стільки тепла, скільки графітовий кулер площею 140 м2. Охолоджувачі, які використовуються в Радянському Союзі та хлорно-лужній промисловості Росії, виготовляються з титану. Економічні показники мокрого хлорного охолодження, техніко-економічні показники графітової трубки Shanghai Liaoyuan Chemical Company, технічні та економічні показники охолоджувача з титанової трубки. З цих даних видно, що непряме охолодження вологим хлором набагато ефективніше, ніж пряме охолодження водою.

Після того, як Shanghai Liaoyuan Chemical Company перейшла на непрямі титанові охолоджувачі, вона може заощадити 400,000 тонн на рік води, 1360 тонн на рік сірчаної кислоти для сушіння та 1400 тонн на рік хлору. Титанові трубчасті охолоджувачі служать набагато довше, ніж графітові.
Насоси, клапани та ін.

Титанові насоси, які використовують мембранні методи або електроліз ртуті для виробництва хлору, можуть досягти найвищої економічної вигоди. Титановий насос від американської компанії Piffic має термін служби до 10 років. Пекінський хімічний завод № 2 використовував у процесі вакуумного дехлорування литі титанові насоси 6BA-12, запірні клапани Dg100 і Dg150 і титанові робочі колеса водяного кільця HTB-7011. Після 1,5 років експлуатації вони ще цілі. Без слідів корозії. Різні титанові клапани можна ефективно використовувати під високим тиском від нормального до 5000 Н/см2.