Un material excel·lent per als ànodes a la indústria del clor-àlcali: titani

El punt de fusió del titani és de 1680 graus i la densitat és de 4,54 g/cm3. És més pesat que l'alumini però un 43% més lleuger que l'acer. El titani és molt fort, 6 vegades més fort que l'alumini. Per tant, entre els materials estructurals, el titani té una resistència específica molt alta. Un altre gran avantatge del titani és la seva forta resistència a la corrosió a una varietat de substàncies.

El titani s'utilitza àmpliament a la indústria del clor-àlcali, en primer lloc per la seva excel·lent resistència a la corrosió a les solucions de clor humit i de clorur sòdic, i en segon lloc perquè les seves propietats electroquímiques el fan adequat per al seu ús com a material d'ànode. Els Estats Units van començar a fabricar equips de clor-àlcali ja a la dècada de 1960, i aquesta aplicació s'ha desenvolupat ràpidament, amb una taxa de creixement anual composta del 8%. El 2021, aproximadament el 50% de la producció mundial de clor utilitza ànodes recoberts de ruteni i titani. A la producció de clor russa, més del 80% dels equips i canonades estan fets de titani. Tota la indústria clor-àlcali, que produeix clor i altres òxids, productes químics tòxics, cloramines i blanqueig en pols, representa més del 60% dels equips de titani utilitzats en el sector químic. A la indústria del clor-àlcali, el Japó utilitza ànodes de titani, que són els productes de titani més utilitzats al Japó. Des de principis de la dècada de 1980, la indústria de clor-àlcali del meu país ha començat a utilitzar ànodes de titani i ha aconseguit bons beneficis econòmics.

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 anys; estalviant al voltant del 15% d'electricitat i al voltant del 5% de vapor. La qualitat del producte és bona. La sosa càustica produïda pel dipòsit d'ànode de grafit és de color porpra vermellós, mentre que la sosa càustica produïda pel dipòsit d'ànode de titani és incolora i té un baix contingut d'impureses orgàniques; el diafragma d'amiant té una llarga vida útil. El diafragma del dipòsit d'ànode de grafit només es pot utilitzar durant uns 180 dies, mentre que el diafragma del dipòsit d'ànode de titani té una llarga vida útil perquè no està bloquejat per partícules de grafit, la qual cosa no només estalvia amiant, sinó que també requereix menys treball de manteniment; Els ànodes de titani no utilitzen asfalt ni plom, són verds i respectuosos amb el medi ambient.

En el procés de producció de clor de l'empresa clor-àlcali, el gas de clor descarregat de la cèl·lula electrolítica no només té una temperatura elevada, sinó que també conté una gran quantitat d'humitat. S'ha de refredar i assecar abans del seu ús. El procés de refredament inclou el mètode directe i el mètode indirecte. El refredament directe per aspersió d'aigua no només formarà una gran quantitat d'aigua que conté clor, sinó que també contaminarà el medi ambient. La pèrdua de clor és gran, el consum de H2SO4 és gran i les condicions de treball també són dolentes. Si s'utilitza un refrigerador indirecte d'acer inoxidable per a la refrigeració, és difícil que la vida útil superi els 10 dies, mentre que un refrigerador de grafit només es pot utilitzar durant uns 90 dies. El titani és un material excel·lent per a la fabricació de refrigeradors i té una resistència extremadament forta a la corrosió per clor humit, amb una taxa de corrosió inferior o igual a 0,0025 mm/any. Per tant, l'ús de refrigeradors de titani en el processament de clor-àlcali pot escurçar el temps de refredament i assecat, reduir la pèrdua de clor i reduir la contaminació ambiental. En segon lloc, pot crear les condicions necessàries per a un funcionament estable i un assecat complet del gas comprimit.

In the U.S. chemical industry, >El 50% del titani s'utilitza en refrigeradors per a la producció de clor-àlcali. Els tubs de refrigeració d'Allied fets de grafit només van durar de 2 a 3 anys. Després de canviar a tubs de titani, es poden utilitzar durant més de 10 anys. L'ús de tubs de titani de parets primes elimina la necessitat d'incrustar tires de grafit al refrigerador i pot suportar una conducció de calor extremadament alta. Per exemple, un refrigerador de titani de 78 m2 condueix tanta calor com un refrigerador de grafit de 140 m2. Els refrigeradors utilitzats a la Unió Soviètica i la indústria de clor-àlcali de Rússia estan fets de titani. Indicadors econòmics de refrigeració amb clor humit, tub de grafit de Shanghai Liaoyuan Chemical Company, indicadors tècnics i econòmics del refrigerador de tubs de titani. A partir d'aquestes dades es pot veure que el refredament indirecte amb clor humit és molt més efectiu que el refredament directe amb aigua.

Després que la Shanghai Liaoyuan Chemical Company hagi canviat als refrigeradors indirectes de titani, pot estalviar 400,000 tones/any d'aigua, 1.360 tones/any d'àcid sulfúric per assecar-se i 1.400 tones/any de gas clor. Els refrigeradors de tub de titani duren molt més que els refrigeradors de tub de grafit.
Bombes, vàlvules, etc.

Les bombes de titani que utilitzen mètodes de membrana o electròlisi de mercuri per produir clor poden aconseguir els majors beneficis econòmics. La bomba de titani de l'empresa nord-americana Piffic té una vida útil de fins a 10 anys. La planta química número 2 de Beijing va utilitzar bombes de titani fos 6BA-12, vàlvules de tancament Dg100 i Dg150 i impulsors de titani de bomba de buit de ceràmica amb anell d'aigua HTB-7011 en el procés de decloració al buit. Després d'1,5 anys de funcionament, encara estan intactes. Sense signes de corrosió. Es poden utilitzar eficaçment diverses vàlvules de titani sota altes pressions des de la pressió normal fins a 5000 N/cm2.