Застосування титану в хімічній промисловості: Хлор-Алкалі

Хлорсько-алкаліська промисловість-це хімічна промисловість, яка виробляє хлор та їдку соди шляхом електролізуючих розчинів. Він має історію понад 100 років, а також є найдавнішою галуззю хімічної промисловості для використання титану. Титанова техніка, що використовується у виробництві хлор-алкалії, в основному включає: металевий анодний електролізер, електроліцер іонної мембрани, трубчасте мокрого хлорного охолоджувача, рафінована передгір'я розсолу, дехлорінаційна вежа, хлорне охолодження хлор-алкалію, вакуумні насоси та клапани та інше титанове обладнання.

(1) металеві аноди

Виробничі процеси хлор-алкалії включають ртутний електроліз, діафрагму електроліз та електроліз іонної мембрани. У минулому графітові аноди завжди використовувались у анодах хлор-алкалі. У 1956 році голландець Генрі Бер вперше запропонував використовувати металеві аноди, також відомі як розмірно стабільні аноди (DSA) в електролітичних клітинах, а отримані патенти в 1965 році. Розмірні стабільні аноди є електродами, покритими плитновими груповими оксидами металів на субстратах титанового. У 1968 році італійська компанія Денор вперше зрозуміла індустріалізацію титанових анодів у галузі хлоро-алки. Близько 1970 року США, Італія, Японія, Німеччина, Франція та інші країни швидко перейшли на металеві аноди замість графітових анодів. У Японії в якості основного матеріалу металевих анодів було використано кілька тисяч тонн титанових матеріалів. Виробництво 10 000 тонн їдкої соди вимагає близько 5 тонн титанових матеріалів.

З розвитком промисловості хлоро-алкалії моєї країни, основне обладнання (електролізер) для виробництва їдкої соди зазнав трьох основних змін. Першою зміною була заміна горизонтальних танків вертикальними танками. На початку 1960 -х років використання (вертикальна адсорбційна діафрагма електролізер) замінило традиційні горизонтальні танки, які значно збільшили виробництво їдкої соди моєї країни, з 193 000 тонн у 1957 до 693 000 тонн у 1966 році, що на 3,6 рази.

Друга зміна - це заміна графітових анодних електролітичних клітин металевими анодними електролітичними клітинами. У 1970 -х роках металеві аноди (DSA) використовувались для заміни графітових анодів. Моя країна почала випробовувати аноди титану на хімічному заводі Шанхаї Тіанюань та хімічному заводі Tianjin у 1972 році, і почала випробовувати електролітичні клітини діафрагми на метал 20м3. У 1978 році країна виконала завдання трансформації металевої анодної технології 400 000 тонн каустичної соди діафрагми. Станом на 1981 рік в країні було 17 рослин хлор-алкалі, використовуючи загалом 1217 металевих анодних електролітичних клітин, що утворюють діафрагм-анод річної виробничої потужності 670 000 тонн їдкої соди, що становить 30% продуктивної виробничої потужності в країні, а 95 000 тонн ртурсько-електролітної здатності за допомогою DSA. Станом на 1996 рік в країні було 99 рослин хлоро-алки, що мають 8 409 металевих анодних діафрагмних електролітичних клітин, щорічно виробничій потужності-4,2 мільйона тонн їдкої соди, що становить 70% їдкої виробничої потужності в країні. За винятком кількох великих хімічних рослин, таких як Tianyuan, Tianhua, Dagu Chemical та ін.

Третя зміна - це використання електролізерів іонної мембрани. У середині 1980-х років для отримання їдкої соди сприяло енергозберігаючу та ефективну іонну мембрану. Моя країна запровадила технологію та обладнання іонної мембрани та обладнання з Японії та інших країн, утворюючи серію від 10 000 до 50 000 тонн обладнання. Основне обладнання включає електролізатори іонної мембрани, циркуляції рідких циркуляцій з титановим анодом, знесолених резервуарів для води, вакуумні дехлорінації, теплообмінники, труби та насоси тощо. Титанове обладнання та титанові трубки в основному використовуються в анодних системах циркуляції, знесолених водних системах, системах дехлоринації. Титанові насоси в основному використовуються для транспортування вдосконаленого розсолу, анодної циркулюючої рідини, знесоленої води та хлорної води. Набір обладнання на рівні 10 000 тонн використовує близько 8 тонн титану. У червні 1986 року хімічний завод Yanguoxia вперше представив Японську технологію Asahi Glass, щорічно виготовляє 10 000 тонн їдкого обладнання соди. За винятком тривимірного електролізового та анодного рідкого титану насоса, що постачається Японією, інші 6 титанового обладнання мають відповідність на домашніх умовах та постачаються заводом хімічних машин Jinxi. До 1990 року 11 рослини хлор-алкалії прийняли обладнання їдкої соди іонної мембрани з виробничою потужністю 295 000 тонн. У 1995 році в Китаї в Китаї було 27 рослин хлор-алкалії, які приймали обладнання для їдкої соди іонної мембрани з виробничою потужністю 827 000 тонн. У 2000 році щорічна виробнича потужність їдкої соди в галузі хлоро-алкильної промисловості моєї країни становила 7,5 мільйона тонн, 14,71 мільйона тонн у 2005 році та 23,99 млн. Тонн у 2010 році.

У електролізері іонної мембрани температура катода та анодних камер становить близько 90 градусів, в анодній камері є розчин хлору та солі, а в катодній камері є 30% ~ 35% їдкого розчину соди. Загальна щільність робочого струму електроліцера іонної мембрани становить 30 ~ 40a/dm?. За таких суворих умов роботи матеріалів та антикорозійну структуру електролізера повинні бути повністю розглянуті при проектуванні електролізера. Для анодної частини електролізора іонної мембрани (посилаючись на анод та частину, що контактує з анодною рідиною), всі країни світу обрали титановий метал (або стійкий до корозії титанові сплави) з хорошою корозійною стійкістю в анодній рідині без винятку.

Далі наведено схематичну схему мембрани іонообміну для їдкої соди. Як показано на малюнку, два електроди розділені мембраною іонообміну. З іншого боку додається солона вода, а з іншого додавання чистої води. Після того, як струм проходить через, хлор виробляється з сторони анода, а водень виробляється з боку катода. Іонна мембрана дозволяє проходити лише іонам натрію, тому гідроксид натрію виробляється з сторони катода.

На додаток до основного обладнання Електролітична клітина рослини їдкої соди іонної мембрани, основні частини, де використовується титанове обладнання: Система розсолу - Датчик рівня рідини; анодна рідка система - анодний рідкий резервуар та скрубер хлору; Дехлорінаційна вежа, розповсюджувач розсолу дехлорінації, охолоджувач інструментів; Система гіпохлориту натрію - охолодження, башта поглинання, дистриб'ютор; Хлорська система - мокрий холодильник хлору; і система управління шкідниками - теплообмінник та вентилятор управління шкідниками.

(2) мокрий холодильник хлору

Коли електролізуюча сіль для отримання їдкої соди генерується велика кількість гарячого мокрого хлору, який можна використовувати лише після охолодження та висихання. Існує два способи охолодження гарячого мокрого хлору: пряме розпилення води та непряме охолодження за допомогою охолоджувача трубки. Пряме охолодження не тільки виробляє велику кількість хлорної води, що містить хлор, яка серйозно забруднює навколишнє середовище, але й спричиняє великі втрати хлору, споживання високої сірчаної кислоти та погані умови праці. Непрямі охолоджувачі виготовлені з графітових охолоджувачів, охолоджувачів скляних труб, керамічних охолоджувачів, пластикових охолоджувачів тощо, але всі вони мають багато проблем, таких як погана резистентність до корозії, легко зламати та легко старіти. Непрямі кулери з нержавіючої сталі можуть використовуватися лише за 8 - 10 днів, перш ніж їх потрібно зупинити для ремонту. Результати випробувань показують, що титан надзвичайно стійкий до корозії у високотемпературному вологому хлорному середовищі, щорічно об'єм корозії 0,0025 мм. Використання охолоджувачів титану в промисловому виробництві хлор-алкалії може скоротити процес охолодження та сушіння, зменшити втрати хлору, зменшити забруднення навколишнього середовища та створювати умови для стабільної роботи стисненого газу та високої сухості.

У 1963 році Росія почала використовувати охолоджувачі хлору титану з теплообмінною площею 140 кв. Він також використовував трубопроводи з титану для передачі мокрого хлору, діаметром 300 ~ 600 мм і довжиною понад 500 м. Майже всі мокрі холодильники хлору, що використовуються в російській галузі хлоро-алкилі, виготовлені з титану. Альянсова хімічна компанія в Сполучених Штатах використовує титан замість графіту, щоб зробити охолоджувачі в галузі хлор-алки. Оригінальні графітові трубки були зняті після 2 ~ 3 роки використання. Кулер титану площею 78 кв.

Перший прохолодний титановий кулер у моїй країні був виготовлений фабрикою хімічних машин Jinxi в 1965 році. У ньому була невелика площа тепловіддачі лише 16,8 кв. Починаючи з 1973 року, рослини Хлор-Алкалі в Шанхаї, Тяньцзіні, Пекіні, Ляонінгу, Гуандуні та інших провінціях та містах послідовно використовували охолоджувачі з оболонки та трубки титану з хорошими результатами. В даний час у моїй країні є сотні кулерів титанового оболонки та труб.

(3) Насоси та клапани

У виробництві хлору методом мембранного електролізу та ртутного електролізу титанові насоси, що застосовуються в гіпохлориті калію та гіпохлорит натрію, є найбільш економічними. Компанія Georgia-Phifek у Сполучених Штатах використовує титанові насоси для насос 85 градусів сольового розчину, що містить 270 ~ 320 г/л NaCl, кристали NaCl та більше 0,5 г/л вільного хлору. Служба служби насоса титану становить до 10 років.

Пекінський хімічний завод № . 2 використовує насоси титанового титану 6ba-12, клапани стоп-клапанів DG100dg та титанові крильчатки HTB-701L водяного кільця з керамічними вакуумними насосами в новому процесі дехлоринації вакууму. Ці титанові насоси та крильчатки мають тривалий термін служби.