Примена титанијума у ​​хемијској индустрији-хлор-алкал

Примена титанијума у ​​хемијској индустрији-хлор-алкал

Хлор-алкална индустрија је хемијска индустрија која припрема гасовити хлор и каустичну соду електролизом воденог раствора соли. Има историју дугу више од сто година. Хлор-алкална индустрија је такође најранија индустрија у хемијској индустрији која користи титанијум. Главна опрема од титанијума која се користи у производњи хлор-алкала су: електролитичка ћелија са металним анодама, електролитичка ћелија са јонском мембраном, цевасти хладњак за мокри хлор, прегрејач рафинисаног сланог раствора, дехлорисање торањ, хлор-алкални чистач за хлађење, вакуум пумпа за дехлорисање и вентилска опрема од титанијума.

(1) Метална анода

Процес производње хлор-алкала укључује електролизу живе, електролизу дијафрагме и електролизу јонске мембране. У прошлости су се графитне аноде користиле за хлор-алкалне аноде. Холанђанин Хенри.Билл (Х. Беер) је 1956. године први предложио да електролитички ћелија користи металну аноду, такође познату као димензионално стабилна анода ДСА (Дименсионалли Стабле Аноде), и добила патент 1965. Димензионално стабилна анода је електрода обложена оксидима племенитих метала платинске групе на подлози од титанијума. Године 1968, ДеНоре, италијанска компанија, прве индустријализоване титанијумске аноде у хлор-алкалној индустрији. Око 1970. године, Сједињене Државе, Италија, Јапан, Немачка, Француска и друге земље брзо су прешле на металне аноде уместо на графитне. У Јапану су хиљаде тона титанијума коришћене као основни материјал за металне аноде. За производњу 10,000 тона каустичне соде потребно је око 5 материјала од титанијума.

Са развојем кинеске хлор-алкалне индустрије, главна опрема (електролитичка ћелија) за производњу каустичне соде претрпела је три велике промене. Прва промена је била да су вертикални резервоари заменили хоризонталне резервоаре. Почетком 1960-их, (вертикалне адсорпционе дијафрагме електролитичке ћелије) су коришћене уместо традиционалних хоризонталних резервоара, што је знатно повећало производњу каустичне соде у Кини, са 193,000 тоне у 1957. на 693,000 тоне у 1966. , повећање од 3,6 пута.

Друга промена је да електролитичке ћелије са металним анодама замењују електролитичке ћелије са графитном анодом. Седамдесетих година прошлог века коришћена је метална анода (ДСА) уместо графитне аноде. Од 1972. године, наша земља спроводи тестове титанијумских анода у хемијској фабрици у Шангају и Тјанђин. Године 1973. започето је испитивање електролитичке ћелије са металном анодном мембраном од 20 м, а од 1974. постепено је коришћена електролитичка ћелија са металном анодном мембраном од 30 метара. тона дијафрагме каустичне соде. Од 1981. било је 17 хлор-алкалних фабрика широм земље које су користиле укупно 1.217 ћелија за електролизу са металним анодама, формирајући мембранску металну аноду са годишњим капацитетом производње од 670,000 тона каустичне соде, што чини 30% капацитета производње каустичне соде у земљи, и 95,000 тона капацитета за електролизу живе помоћу ДСА. Од 1996. године, у земљи је било 99 хлор-алкалних фабрика са укупно 8.409 електролитичких ћелија са металном анодном мембраном, са годишњом производњом од 4,2 милиона тона каустичне соде, што чини 70% капацитета производње каустичне соде у земљи. Осим неколико великих хемијских фабрика као што су Тианиуан, Тианхуа и Дагухуа, већина Електролитичке ћелије металне аноде производе и испоручују професионалне фабрике као што су Фабрика хемијских машина у Пекингу и фабрика Шангај 4805.

Трећа промена је употреба електролитичких ћелија са јонском мембраном. Средином-1980 је промовисана употреба методе за уштеду енергије и високоефикасне јонске мембране за производњу каустичне соде. Наша земља је увела технологију и опрему каустичне соде са јонским мембранама из Јапана и других земаља, формирајући серију од 10,000 до 50,000 тона опреме. Главна опрема је електролитичка ћелија са јонском мембраном, резервоар за циркулацију течности аноде од титанијума, резервоар за свежу слану воду, торањ за вакуумску дехлоринацију, измењивач топлоте, цев и вентил пумпе, итд., Титанијумска опрема и титанијумска цев се углавном користе у систему циркулације анодне течности, свеже слане воде систем, систем за дехлорисање, систем за испоруку влажног гаса хлора и систем за циркулацију хлорне воде. Титанијумске пумпе се углавном користе за транспорт рафинисаног сланог раствора, анодне циркулационе течности, слатке воде и воде са хлором. Количина титанијума која се користи у 10,000- тона уређаја је око 8т. У јуну 1986, Ианнанкиа Цхемицал Плант је први пут увела јапанску технологију Асахи стакла, са годишњом производњом од 10,000 тона фабрике каустичне соде. Поред тродимензионалне електролитичке ћелије и анодне течне титанијумске пумпе коју је испоручио Јапан, преосталих шест опреме направљене од титана је домаћа подршка и испоручена је од стране фабрике хемијских машина Јинки. фабрике соде са производним капацитетом од 295,000 тона. Године 1995, укупно 27 хлор-алкалних фабрика широм земље усвојило је фабрике каустичне соде са јонским мембранама са производним капацитетом од 827000 тона. Године 2000, годишњи капацитет производње кинеске хлор-алкалне индустрије био је 7,5 милиона тона каустичне соде, 14,71 милиона тона у 2005. години и 23,99 милиона тона у 2010. години.

У електролитичкој ћелији са јонском мембраном, температура катодних и анодних просторија је око 90 степени, анодна комора има гасни хлор и раствор соли, а катодна комора има 30% ~ 35% концентрацију раствора каустичне соде. Општа густина радне струје електролитичке ћелије са јонском мембраном је 30~40А/дм. У таквим тешким условима, употреба материјала и антикорозивна структура електролитичке ћелије морају се у потпуности узети у обзир приликом пројектовања електролитичке ћелије. Анодни део јонског филма електролитичка ћелија (односи се на аноду и део који је у контакту са анодном течношћу), земље широм света су без изузетка одабрале метал титанијума (или легуру титанијума отпорну на корозију) са добром отпорношћу на корозију у анодној течности.

Шематски дијаграм јонске мембране каустичне соде јоноизмењивачке мембране, као што је приказано на слици, две електроде су изоловане мембраном за измену јона. Слана вода се додаје са једне стране, а чиста вода са друге. Након проласка кроз струју, гасовити хлор се ствара са анодне стране, а водоник се ствара са катодне стране. Јонска мембрана пропушта само јоне натријума. , па се натријум хидроксид производи са катодне стране.

Поред електролитичке ћелије главне опреме уређаја са јонском мембраном каустичне соде, главни делови који се користе у опреми од титанијума су: систем слане воде-мерач нивоа течности; анодни течни систем-анодни резервоар за течност и чистач хлора; систем свежег раствора раствора - торањ за дехлорисање, дистрибутер свежег раствора соли, хладњак инструмената; натријум хипохлорит систем-хлађење, апсорпциони торањ, разводник; систем гасног хлора-мокри хладњак на гасни хлор; систем за уклањање опасности - измењивач топлоте, вентилатор за уклањање опасности.

(2) Хладњак за мокри хлор

Док електролиза кухињске соли производи каустичну соду, ствара се велика количина топлог влажног гаса хлора, који се може користити након хлађења и сушења. Постоје два начина за хлађење врућег и влажног гаса хлора: директно прскање водом и индиректно хлађење цевастим хладњаком .Директно хлађење не само да ће произвести велику количину хлорне воде која садржи хлор, што ће озбиљно загадити животну средину, већ се губи и велика количина гасног хлора, троши се сумпорна киселина, а услови рада у радионици су лоши. Материјал индиректних хладњака су графитни хладњаци, хладњаци са стакленим цевима, керамички хладњаци, пластични хладњаци, итд., али постоје многи проблеми као што су слаба отпорност на корозију, лако се ломе и лако старе. Индиректни хладњаци од нерђајућег челика се могу користити само 8 до 10 дана и морају се зауставити ради поправке. Резултати испитивања показују да је титан изузетно отпоран на корозију у окружењу високе температуре и влажног гаса хлора, са годишња стопа корозије од 0,0025 мм. Употреба титанијумских хладњака у производњи хлор-алкалне индустрије може скратити процес хлађења и сушења, смањити губитак гаса хлора, смањити загађење животне средине и створити услове за стабилан рад компримованих гасова и постићи висок степен сушења.

Русија је 1963. године почела да користи гасне хладњаке на титанијум хлор, са површином преноса топлоте од 140м. Коришћене су и титанијумске цеви за транспорт влажног гаса хлора, пречника 300~600мм и дужине веће од 500м. Скоро сви хладњаци влажног гаса хлора који се користе у хлор-алкалној индустрији у Русији су направљени од титанијума.Аллиед Цхемицал Цомпани у Сједињене Државе користе титанијум уместо графита за производњу хладњака у хлор-алкалној индустрији. Оригинална графитна цев је коришћена 2 до 3 године, а хладњак од титанијума од 78м је употпунио капацитет хлађења, док је графитном хладњаку било потребно 140м.

Први кинески хладњак од титанијума произведен је 1965. године у фабрици Јинки Цхемицал Мацхинери. Површина преноса топлоте је мала, само 16,8м. Од 1973. године, хлор-алкална постројења у Шангају, Тјенђину, Пекингу, Лиаонингу, Гуангдонгу и другим провинцијама и градовима су сукцесивно користила титанијумске цевасте хладњаке са добрим резултатима. У нашој земљи постоје стотине титанијумских цевастих хладњака.

(3) Пумпе и вентили

У производњи гаса хлора мембранском електролизом и електролизом живе, титанијумске пумпе које се користе у калијум хипохлориту и натријум хипохлориту су најекономичније. Компанија Георгиа-Пеефицк у Сједињеним Државама користи титанијумску пумпу за пумпање раствора соли на 85 степени. Раствор соли садржи 270~320г/Л НаЦл, кристала НаЦл и више од 0,5г/Л слободног хлора. Век трајања титанијумске пумпе је до 10 година.

Друга хемијска фабрика у Пекингу користи пумпу од ливеног титанијума 6БА-12, вентил Дг100Дг и ХТБ-701л керамичку вакуумску пумпу са воденим прстеном титанијумско радно коло у новом процесу вакуум дехлорисања. Ове титанијумске пумпе и импелери имају дугу век.