Puiki medžiaga anodams chloro šarmų pramonėje – titanas

Titano lydymosi temperatūra yra 1680 laipsnių, o tankis - 4,54 g / cm3. Jis yra sunkesnis už aliuminį, bet 43% lengvesnis už plieną. Titanas yra labai stiprus, 6 kartus stipresnis už aliuminį. Todėl tarp konstrukcinių medžiagų titanas turi labai didelį specifinį stiprumą. Kitas didelis titano privalumas yra didelis atsparumas korozijai įvairioms medžiagoms.

Titanas plačiai naudojamas chloro ir šarmų pramonėje, visų pirma dėl puikaus atsparumo korozijai drėgniems chloro ir natrio chlorido tirpalams, ir, antra, dėl elektrocheminių savybių jį galima naudoti kaip anodo medžiagą. Jungtinės Valstijos pradėjo gaminti chloro ir šarmų įrangą dar septintajame dešimtmetyje, ir šis pritaikymas sparčiai vystėsi, o metinis augimas siekia 8%. 2021 m. maždaug 50 % pasaulinės chloro gamybos naudojami rutenio-titano dengti anodai. Rusijos chloro gamyboje daugiau nei 80% įrangos ir vamzdžių yra pagaminti iš titano. Visa chloro ir šarmų pramonė, gaminanti chlorą ir kitus oksidus, toksines chemines medžiagas, chloraminus ir balinimo miltelius, sudaro daugiau nei 60 % chemijos sektoriuje naudojamos titano įrangos. Chloro ir šarmų pramonėje Japonija naudoja titano anodus, kurie yra plačiausiai Japonijoje naudojami titano gaminiai. Nuo devintojo dešimtmečio pradžios mano šalies chloro ir šarmų pramonė pradėjo naudoti titano anodus ir gavo gerą ekonominę naudą.

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 metai; sutaupoma apie 15 % elektros energijos ir apie 5 % garo. Produkto kokybė gera. Grafito anodo bako gaminama kaustinė soda yra rausvai violetinė, o titano anodo talpykloje pagaminta kaustinė soda yra bespalvė ir joje yra mažai organinių priemaišų; asbesto diafragma turi ilgą tarnavimo laiką. Grafito anodo bako diafragma gali būti naudojama tik apie 180 dienų, o titano anodo bako diafragma tarnauja ilgai, nes jos neužstoja grafito dalelės, todėl ne tik taupomas asbestas, bet ir reikalaujama mažiau priežiūros darbų; titano anoduose nenaudojamas asfaltas ir švinas, jie yra ekologiški ir nekenksmingi aplinkai.

Chloro-šarmų įmonės chloro gamybos procese iš elektrolizės elemento išleidžiamos chloro dujos turi ne tik aukštą temperatūrą, bet ir turi daug drėgmės. Prieš naudojimą reikia atvėsinti ir išdžiovinti. Aušinimo procesas apima tiesioginį ir netiesioginį metodą. Tiesioginis vandens purškiamas aušinimas ne tik suformuos didelį kiekį chloro turinčio vandens, bet ir užterš aplinką. Chloro nuostoliai dideli, H2SO4 suvartojimas didelis, darbo sąlygos taip pat prastos. Jei vėsinimui naudojamas nerūdijančio plieno netiesioginis aušintuvas, tarnavimo laikas sunkiai viršija 10 dienas, o grafito aušintuvą galima naudoti tik apie 90 dienų. Titanas yra puiki medžiaga aušintuvams gaminti ir pasižymi itin dideliu atsparumu šlapiai chloro korozijai, o korozijos greitis yra mažesnis arba lygus 0,0025 mm per metus. Todėl titano aušintuvų naudojimas chloro ir šarmų apdorojime gali sutrumpinti aušinimo ir džiovinimo laiką, sumažinti chloro nuostolius ir sumažinti aplinkos taršą. Antra, jis gali sukurti būtinas sąlygas stabiliam veikimui ir visiškam suslėgtų dujų džiovinimui.

In the U.S. chemical industry, >50% titano naudojama aušintuvuose chloro-šarmų gamybai. „Allied“ aušinimo vamzdžiai, pagaminti iš grafito, tarnavo tik 2–3 metus. Perėjus prie titano vamzdžių, jie gali būti naudojami daugiau nei 10 metų. Naudojant plonasienius titano vamzdelius, ant aušintuvo nebereikia klijuoti grafito juostelių ir jis gali atlaikyti itin aukštą šilumos laidumą. Pavyzdžiui, 78m2 titano aušintuvas praleidžia tiek pat šilumos, kiek ir 140m2 grafito aušintuvas. Sovietų Sąjungoje ir Rusijos chloro ir šarmų pramonėje naudojami aušintuvai yra pagaminti iš titano. Šlapio chloro aušinimo ekonominiai rodikliai, Shanghai Liaoyuan Chemical Company grafito vamzdžių, titano vamzdžių aušintuvo techniniai ir ekonominiai rodikliai. Iš šių duomenų matyti, kad netiesioginis aušinimas šlapiu chloru yra daug efektyvesnis nei tiesioginis purškiamas aušinimas vandeniu.

„Shanghai Liaoyuan Chemical Company“ perėjus prie netiesioginių titano aušintuvų, ji gali sutaupyti 400, 000 t per metus vandens, 1 360 tonų per metus sieros rūgšties džiovinimui ir 1 400 tonų per metus chloro dujų. Titano vamzdžių aušintuvai tarnauja daug ilgiau nei grafito vamzdžių aušintuvai.
Siurbliai, vožtuvai ir kt.

Titano siurbliai, kuriuose chlorui gaminti naudojami membraniniai metodai arba gyvsidabrio elektrolizė, gali pasiekti didžiausią ekonominę naudą. Amerikos kompanijos Piffic titano siurblio tarnavimo laikas yra iki 10 metų. Pekino chemijos gamykla Nr. 2 vakuuminio dechlorinimo procese naudojo titano 6BA-12 siurblius, Dg100 ir Dg150 uždarymo vožtuvus ir HTB-7011 vandens žiedo keramikos vakuuminio siurblio titano sparnuotės. Po 1,5 metų eksploatacijos jie vis dar nepažeisti. Jokių korozijos žymių. Įvairūs titano vožtuvai gali būti efektyviai naudojami esant aukštam slėgiui nuo normalaus slėgio iki 5000N/cm2.