Titaanin käyttö kemianteollisuudessa - kloorialkali

Metallin anodi
Kloorialkalin tuotantoprosesseja ovat elohopean elektrolyysi, kalvoelektrolyysi ja ionikalvoelektrolyysi. Aikaisemmin grafiittianodeja käytettiin aina kloorialkalianodeina. Vuonna 1956 hollantilainen mies H. Beer ehdotti ensimmäisen kerran metallianodien, jotka tunnetaan myös nimellä Dimensionally Stable Anodes (DSA), käyttöä elektrolyysikennoissa. Hän sai patentin vuonna 1965, ja kokostabiili anodi on elektrodi, joka on päällystetty platinaryhmän jalometallioksideilla titaanisubstraatilla. Vuonna 1968 Italialainen DeNore Company sai ensimmäisen kerran teollistumaan titaanianodit kloorialkaliteollisuudessa. Vuoden 1970 tienoilla maat, kuten Yhdysvallat, Italia, Japani, Saksa ja Ranska, siirtyivät nopeasti käyttämään metallianodeja grafiittianodien sijaan. Japanissa käytetään jo tuhansia tonneja titaanimateriaaleja metallianodien substraattimateriaalina, ja 10 000 tonnin kaustisen soodan tuotanto vaatii noin 5 tonnia titaanimateriaaleja.
Kiinan kloorialkaliteollisuuden kehitys on kokenut kolme suurta muutosta kaustisen soodan tuotannon päälaitteistoissa (elektrolyyttikenno). Ensimmäinen muutos oli korvata vaakasäiliöt pystysäiliöillä. 1960-luvun alussa perinteiset vaakasuuntaiset säiliöt korvattiin pystysuoralla adsorptiokalvoelektrolyysisäiliöillä, mikä lisäsi merkittävästi Kiinan kaustisen soodan tuotantoa 193000 tonnista vuonna 1957 693000 tonniin vuonna 1966, mikä on 3,6-kertainen kasvu.
Toinen muunnos oli grafiittianodielektrolyysikennojen korvaaminen metallianodielektrolyysikennoilla. 1970-luvulla metallianodeja (DSA) käytettiin korvaamaan grafiittianodeja. Kiina aloitti titaanianodikokeiden tekemisen Shanghai Tianyuanin kemiantehtaissa ja Tianjinin kemiantehtaissa vuonna 1972 ja aloitti 20 metrin testauksen vuonna 1973? Metallianodikalvon elektrolyyttikennotesti, vähitellen 30 metriä vuodesta 1974 lähtien? Metallianodielektrolyyttikenno. Vuonna 1978 maa suoritti metalli-anoditeknologian muunnostehtävän 400 000 tonnille kalvon kaustista soodaa. Vuodesta 1981 lähtien Kiinassa oli 17 kloorialkalitehdasta, joissa käytettiin yhteensä 1217 metallianodielektrolyysikennoa. Niiden kapasiteetti on 670 000 tonnia kaustista soodaa vuodessa, joka tuotetaan kalvomenetelmällä metallianodilla, mikä vastaa 30 % kansallisesta kaustisen soodan tuotannosta. kapasiteettia. Lisäksi DSA:lla saavutettiin yhteensä 95 000 tonnia elohopean elektrolyysikapasiteettia. Vuodesta 1996 Kiinassa oli yhteensä 99 kloorialkalitehdasta, joissa oli yhteensä 8409 metallianodikalvoelektrolyyttikennoa ja joiden vuotuinen tuotantokapasiteetti oli 4,2 miljoonaa tonnia natriumhydroksidia, mikä vastaa 70 % kansallisesta kaustisen soodan tuotantokapasiteetista. . Muutamia suuria kemiantehtaita, kuten Tianyuania, Tianhuaa ja Daguhuaa, lukuun ottamatta suurin osa metallianodielektrolyysisäiliöistä valmistetaan ja toimitetaan ammattimaisissa tehtaissa, kuten Beijing Chemical Machinery Factory ja Shanghai 4805 Factory.
Kolmas muunnos oli ioninvaihtokalvoelektrolysaattorien käyttö. Puolivälissä-1980 edistettiin energiaa säästäviä ja tehokkaita ioninvaihtokalvomenetelmiä kaustisen soodan valmistuksessa. Kiina esitteli ioninvaihtokalvon kaustisen soodan teknologian ja laitteet Japanista ja muista maista muodostaen sarjan 10000-50000 tonnin yksiköitä. Päävarusteisiin kuuluvat ioninvaihtokalvoelektrolysaattorit, titaanianodi nestekiertosäiliöt, laimean suolavesisäiliöt, tyhjiökloorinpoistotornit, lämmönvaihtimet, putket ja pumppuventtiilit, titaanilaitteita ja -putkia käytetään pääasiassa anodinesteen kiertojärjestelmissä, laimea suolavesijärjestelmät, kloorinpoistojärjestelmät, märän kloorikaasun kuljetusjärjestelmät ja klooriveden kiertojärjestelmät. Titaanipumppuja käytetään pääasiassa puhdistetun suolaveden, anodikiertonesteen, laimean suolaliuoksen ja klooriveden kuljettamiseen. 10000 tonnin laitesarja vaatii noin 8 tonnia titaania. Kesäkuussa 1986 Yanguoxia Chemical Plant esitteli ensimmäisen kerran japanilaisen Asahi-teknologian ja tuotti vuosittain 10 000 tonnia kaustista soodaa. Japanin toimittamaa kolmiulotteista elektrolyysisäiliötä ja anodinestetitaanipumppua lukuun ottamatta kaikki kuusi muuta titaanilaitetta olivat kaikki kotimaisia ​​ja Jinxi Chemical Machinery Factoryn toimittamia. Vuoteen 1990 mennessä 11 kloorialkalitehdasta oli ottanut käyttöön ionikalvopohjaisia ​​kaustisen soodayksiköitä, joiden tuotantokapasiteetti oli 295 000 tonnia. Vuonna 1995 yhteensä 27 kloorialkalitehtaalla Kiinassa oli omaksunut ionikalvopohjaisia ​​kaustisen soodayksiköitä, joiden tuotantokapasiteetti oli 827000 tonnia. Kaustisen soodan vuotuinen tuotantokapasiteetti Kiinan kloorialkaliteollisuudessa oli 7,5 miljoonaa tonnia vuonna 2000, 14,71 miljoonaa tonnia vuonna 2005 ja 23,99 miljoonaa tonnia vuonna 2010.
Ioninvaihtokalvoelektrolyysikennossa katodi- ja anodikammioiden lämpötila on noin 90 astetta. Anodikammio sisältää kloorikaasua ja suolaliuosta, kun taas katodikammio sisältää kaustista soodaliuosta, jonka pitoisuus on 30-35%. Ioninvaihtokalvoelektrolyysikenno toimii yleensä virrantiheydellä 30-40A/dm?. Tällaisissa ankarissa käyttöolosuhteissa elektrolyyttikennon materiaalin käyttö ja korroosionestorakenne on otettava täysin huomioon sitä suunniteltaessa. Ioninvaihtokalvoelektrolysaattoreiden anodiosa (jolla tarkoitetaan anodia ja anodiliuoksen kanssa kosketuksissa olevaa osaa) on poikkeuksetta maat ympäri maailmaa valinnut titaanimetalliksi (tai korroosionkestäväksi titaaniseokseksi), jolla on hyvä korroosionkestävyys. anodiliuos.
Kaustisen soodan ioninvaihtokalvon kaavakuva on esitetty kuvassa 2-4. Kaksi elektrodia eristetään ioninvaihtokalvoilla, suolavettä lisätään toiselta puolelta ja puhdasta vettä toiselta puolelta. Virran ohituksen jälkeen syntyy kloorikaasua anodin puolelta ja vetykaasua katodipuolelta. Ionikalvot päästävät vain natriumioneja läpi, joten natriumhydroksidia syntyy katodipuolelta.
Ioninvaihtokalvon kaustisen soodalaitteen päälaitteiden lisäksi titaanilaitteita käytetään pääasiassa seuraavilla alueilla: suolavesijärjestelmä - nestepinnan mittari; Anodinestejärjestelmä - anodinestesäiliö ja klooripesutorni; Makean veden järjestelmä - kloorinpoistotorni, makean veden jakaja, instrumentin jäähdytin; Natriumhypokloriittijärjestelmä - jäähdytys, absorptiotorni, jakelija; Kloorijärjestelmä - märkä kloorijäähdytin; Tuholaisten poistojärjestelmä - lämmönvaihdin, tuholaispoistopuhallin.