Primjena titana u industriji klor-alkalija

Temeljni razlog zašto titan dominira klor-alkalnom opremom leži u njegovom pasivnom ponašanju. Kada je izložen oksidirajućoj okolini-posebno vlažnom plinovitom kloru-titan brzo stvara stabilan, zaštitni oksidni film na svojoj površini. Ovaj pasivni sloj štiti temeljni metal od agresivnog kemijskog napada u uvjetima koji bi brzo razgradili nehrđajuće čelike, legure bakra, pa čak i mnoge materijale na bazi nikla-. U visoko{7}}temperaturnim okruženjima s mokrim klorom, titan pokazuje stope korozije reda veličine samo mikrona godišnje. Ova kombinacija termodinamičke nestabilnosti u masi (standardni elektrodni potencijal Ti²⁺/Ti na -1,63 V) i kinetičke stabilnosti kroz površinsku pasivizaciju daje titanu njegovu jedinstvenu poziciju u klor-alkalnoj metalurgiji.

Najznačajnija primjena titana u proizvodnji klor-alkalija je u elektrolitičkim ćelijama. Elektrolitičke ćelije s metalnom anodom i elektrolizeri s membranom ionske{2}}izmjene koriste titan kao supstrat za dimenzionalno stabilne anode (DSA)-titanijeve osnovne strukture obložene oksidima plemenitih metala kao što su rutenij, iridij ili njihove kombinacije.

Prijelaz s grafitnih anoda na DSA anode-na bazi titana označio je tehnološku revoluciju u industriji. Titanijske anode nude stabilne dimenzije tijekom cijelog radnog vijeka, omogućujući preciznu kontrolu razmaka između elektroda i dosljednu raspodjelu struje. Ova dimenzionalna stabilnost izravno se pretvara u niži napon ćelije i smanjenu potrošnju energije. DSA tehnologija, uvedena 1950-ih i komercijalizirana u kasnim 1960-ima, brzo je prihvaćena u Sjedinjenim Državama, Italiji, Japanu i Njemačkoj.

U elektrolizerima s membranom za ionsku izmjenu, titan se intenzivno koristi ne samo za anode, već i za sustave cirkulacije anolita, sustave za rukovanje slanom vodom i razne izmjenjivače topline. Anodni odjeljci ovih ćelija izrađeni su od titana kako bi izdržali visoko oksidirajuću okolinu anolita.

Elektroliza slane vode stvara velike količine vrućeg, vlažnog plinovitog klora koji se mora ohladiti i osušiti prije daljnje obrade. Ovo je okruženje među najkorozivnijima u industrijskoj kemiji. Svi rani pokušaji korištenja grafitnih, staklenih, keramičkih i plastičnih hladnjaka naišli su na temeljna ograničenja-koroziju, pucanje, starenje i slab prijenos topline.

Titanski hladnjaci potpuno su promijenili ovaj krajolik. Testiranje je pokazalo da titan u vrućem, vlažnom plinovitom kloru korodira samo 0,0025 mm godišnje. Rusija je 1963. godine bila prva u upotrebi plinskih hladnjaka s titanijem i klorom, a uskoro ju je slijedila i američka Allied Chemical Company, zamijenivši grafitne jedinice s titanom. Kina je proizvela svoj prvi titanski hladnjak 1965., a do 1973. titanski cjevasti hladnjaci radili su u više provincija.

Prednosti sežu izvan otpornosti na koroziju. Hladnjaci od titana skraćuju proces hlađenja i sušenja, smanjuju gubitak plinovitog klora, minimiziraju zagađenje okoliša i poboljšavaju stabilnost komprimiranog plina. Neki titanijski vlažni klorni hladnjaci instalirani u klor-alkalijskim postrojenjima ostali su u upotrebi gotovo dva desetljeća bez znakova propadanja.

Predgrijači rafinirane slane vode predstavljaju još jednu kritičnu primjenu. Ovi izmjenjivači topline moraju održavati stabilan rad na povišenim temperaturama u medijima bogatim-kloridima. Snopovi titanskih cijevi pružaju potrebnu otpornost na koroziju uz pouzdan prijenos topline.

U sustavima za dekloriranje titan je materijal izbora za tornjeve za dekloriranje te pumpe i ventile koji se koriste u vakuumskom dekloriranju. Ove komponente moraju se oduprijeti napadu zaostalog slobodnog klora koji ostaje u struji procesa. Oprema od titana učinkovito produljuje intervale održavanja i osigurava kvalitetu reciklirane salamure.

Pumpe i ventili od titana igraju bitnu ulogu u transportu medija u cijelom klor-alkalnom postrojenju. U procesima membranske elektrolize i elektrolize žive, titanijske pumpe nude najekonomičnije rješenje za rukovanje strujama kalijevog hipoklorita i natrijevog hipoklorita. Značajan slučaj uključivao je američku tvrtku koja je koristila pumpu od titana za rukovanje otopinom soli od 85 stupnjeva koja je sadržavala kristale NaCl i slobodni klor-crpka je pokazala radni vijek duži od deset godina. U transportnim sustavima plinovitog klora, cijevi od titana rješavaju ograničenja čvrstoće i brtvljenja koja su se prije susrela s nemetalnim materijalima.

Industrija klor-alkalija prošla je kroz tri velike transformacije opreme u proizvodnji kaustične sode: od horizontalnih spremnika do elektrolizera s vertikalnom dijafragmom u 1960-ima, od grafita do metalnih anoda u 1970-ima i do tehnologije membrane za ionsku{3}}izmjenu u 1980-ima. Titan je bio središnji dio posljednje dvije revolucije.

Danas oprema od titana-uključujući anode, elektrolizere, hladnjake, predgrijače, tornjeve za dekloriranje, pumpe, ventile i cjevovode-čini okosnicu moderne proizvodnje klor-alkalija. Otpornost materijala na koroziju, dimenzionalna stabilnost i dug radni vijek omogućili su veće gustoće struje, nižu potrošnju energije, produljene kampanje opreme i smanjen utjecaj na okoliš. Klor-alkalna industrija ostaje jedan od najvećih potrošača titana u kemijskom sektoru, a titan nastavlja ubrizgavati novi zamah u industrijski razvoj.

Kontaktirajte odmah