Izvrstan materijal za anode u kloralkalnoj industriji — titan

Talište titana je 1680 stupnjeva, a gustoća je 4,54 g/cm3. Teži je od aluminija, ali 43% lakši od čelika. Titan je vrlo čvrst, 6 puta jači od aluminija. Stoga među konstrukcijskim materijalima titan ima vrlo visoku specifičnu čvrstoću. Još jedna velika prednost titana je njegova jaka otpornost na koroziju na razne tvari.

Titan se široko koristi u klor-alkalnoj industriji, prvo zbog svoje izvrsne otpornosti na koroziju na vlažne otopine klora i natrijevog klorida, a drugo zato što ga njegova elektrokemijska svojstva čine prikladnim za upotrebu kao anodnog materijala. Sjedinjene Države počele su proizvoditi klor-alkalnu opremu još 1960-ih, a ova se primjena brzo razvila, sa ukupnom godišnjom stopom rasta od 8%. Godine 2021. približno 50% globalne proizvodnje klora koristi anode obložene rutenijem i titanom. U ruskoj proizvodnji klora više od 80% opreme i cijevi izrađeno je od titana. Cijela klor-alkalna industrija, koja proizvodi klor i druge okside, otrovne kemikalije, kloramine i prašak za izbjeljivanje, čini više od 60% opreme od titana koja se koristi u kemijskom sektoru. U klor-alkalnoj industriji Japan koristi titanijske anode, koje su najčešće korišteni proizvodi od titana u Japanu. Od ranih 1980-ih, klor-alkalna industrija moje zemlje počela je koristiti titanijske anode i postigla je dobre ekonomske koristi.

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 godine; ušteda oko 15% električne energije i oko 5% pare. Kvaliteta proizvoda je dobra. Kaustična soda proizvedena u spremniku grafitne anode je crvenkasto ljubičasta, dok je kaustična soda proizvedena u spremniku titanijske anode bezbojna i ima nizak sadržaj organskih nečistoća; azbestna dijafragma ima dug vijek trajanja. Dijafragma spremnika s grafitnom anodom može se koristiti samo oko 180 dana, dok dijafragma spremnika s titanskom anodom ima dug radni vijek jer je ne blokiraju čestice grafita, što ne samo da štedi azbest, već zahtijeva i manje radova na održavanju; titanske anode ne koriste asfalt i olovo, ekološke su i prihvatljive.

U procesu proizvodnje klora u klor-alkalnoj tvrtki, plinoviti klor koji se ispušta iz elektrolitičke ćelije ne samo da ima visoku temperaturu, već sadrži i veliku količinu vlage. Mora se ohladiti i osušiti prije upotrebe. Proces hlađenja uključuje izravnu i neizravnu metodu. Izravno hlađenje raspršenom vodom ne samo da će stvoriti veliku količinu vode koja sadrži klor, već će i zagaditi okoliš. Gubitak klora je velik, potrošnja H2SO4 velika, a uvjeti rada također loši. Ako se za hlađenje koristi neizravni hladnjak od nehrđajućeg čelika, radni vijek teško prelazi 10 dana, dok se grafitni hladnjak može koristiti samo oko 90 dana. Titan je izvrstan materijal za proizvodnju hladnjaka i ima izuzetno jaku otpornost na mokru klornu koroziju, sa brzinom korozije manjom od ili jednakom 0,0025 mm/godišnje. Stoga uporaba titanskih hladnjaka u klor-alkalnoj obradi može skratiti vrijeme hlađenja i sušenja, smanjiti gubitak klora i smanjiti zagađenje okoliša. Drugo, može stvoriti potrebne uvjete za stabilan rad i potpuno sušenje komprimiranog plina.

In the U.S. chemical industry, >50% titana koristi se u hladnjacima za proizvodnju klor-alkalija. Alliedove rashladne cijevi napravljene od grafita trajale su samo 2 do 3 godine. Nakon prelaska na titanske cijevi mogu se koristiti više od 10 godina. Korištenje titanskih cijevi s tankim stijenkama eliminira potrebu za umetanjem grafitnih traka na hladnjak i može izdržati iznimno visoku toplinsku vodljivost. Na primjer, titanski hladnjak od 78 m2 provodi topline koliko i grafitni hladnjak od 140 m2. Svi hladnjaci korišteni u Sovjetskom Savezu i ruskoj klor-alkalnoj industriji izrađeni su od titana. Ekonomski pokazatelji mokrog hlađenja klorom, tehnički i ekonomski pokazatelji grafitne cijevi Shanghai Liaoyuan Chemical Company, hladnjaka od titanijske cijevi. Iz ovih se podataka može vidjeti da je neizravno hlađenje mokrim klorom puno učinkovitije od izravnog hlađenja raspršivanjem vodom.

Nakon što je Shanghai Liaoyuan Chemical Company prešao na indirektne titanijske hladnjake, može uštedjeti 400,000 tona godišnje vode, 1360 tona godišnje sumporne kiseline za sušenje i 1400 tona godišnje klora. Titanski cijevni hladnjaci traju puno dulje od grafitnih cijevnih hladnjaka.
Pumpe, ventili itd.

Pumpe od titana koje koriste membranske metode ili elektrolizu žive za proizvodnju klora mogu postići najveću ekonomsku korist. Titanska pumpa američke tvrtke Piffic ima radni vijek do 10 godina. Pekinška kemijska tvornica br. 2 koristila je pumpe od lijevanog titana 6BA-12, zaporne ventile Dg100 i Dg150 i HTB-7011 keramičke vakuumske pumpe s vodenim prstenom u procesu vakuumske dekloracije. Nakon 1,5 godine rada, još uvijek su netaknuti. Nema znakova korozije. Razni ventili od titana mogu se učinkovito koristiti pod visokim tlakom od normalnog tlaka do 5000N/cm2.