Применение титана в химической промышленности: хлор-алкали

Индустрия хлор-аналкали-химическая промышленность, которая производит хлор и каустическую соду путем электролизующих рассол. Он имеет историю более 100 лет, а также самая ранняя отрасль в химической промышленности, использующая титан. Титановое оборудование, используемое в производстве хлор-аналкали, в основном включает в себя: металлический анодный электролизер, ионная мембранная электролизер, трубчатый влажный хлор-кулер, рафинированный прибор для рассола, дихлорирующая башня, хлор-алкали-охлаждение и мыть

(1) Металлические аноды

Процессы производства хлор Алкали включают электролиз ртути, электролиз диафрагмы и ионную мембрану. В прошлом графитовые аноды всегда использовались в хлор-анодах. В 1956 году голландцы Генри Бир впервые предложил использование металлических анодов, также известных как размерно устойчивые аноды (DSA) в электролитических клетках, и получили патенты в 1965 году. Размерные стабильные аноды представляют собой электроды, покрытые оксидами драгоценных металлов платины на титановых субстратах. В 1968 году, итальянская компания Denore, впервые реализовала индустриализацию титановых анодов в индустрии хлор Алкали. Около 1970 года Соединенные Штаты, Италия, Япония, Германия, Франция и другие страны быстро перешли на металлические аноды вместо графитовых анодов. В Японии в качестве основного материала металлических анодов использовались несколько тысяч тонн титановых материалов. Производство 10 000 тонн каустической соды требует около 5 тонн титановых материалов.

С развитием индустрии хлор-холккали в моей стране основное оборудование (электролизер) для производства каустической соды претерпело три основных изменения. Первым изменением была замена горизонтальных резервуаров вертикальными резервуарами. В начале 1960 -х годов использование (вертикальная адсорбционная диафрагма Electrolyzer) заменило традиционные горизонтальные резервуары, которые значительно увеличили производство едкой соды моей страны, с 193 000 тонн в 1957 году до 693 000 тонн в 1966 году, увеличившись в 3,6 раза.

Вторым изменением была замена электролитических ячеек графитового анода на металлические анодные электролитические ячейки. В 1970 -х годах металлические аноды (DSA) были использованы для замены графитовых анодов. Моя страна начала тестировать титановые аноды в химическом заводе Шанхай -Тяньюань и химическом заводе Tianjin в 1972 году и начала проверять электролитические клетки с диафрагмой металлической аноды 20 м3 в 1973 году. С 1974 года были постепенно использованы анодные клетки металлов 30M3. В 1978 году страна выполнила задачу трансформации технологии металлического анода 400 000 тонн каустической соды диафрагмы. По состоянию на 1981 год в стране было 17 растений хлор Алкали, используя в общей сложности 1217 металлических анодных электролитических клеток, образуя годовую производственную мощность металлической аноды диафрагмы 670 000 тонн каустической соды, учитывая 30% производственной пропускной способности страны и 95 000 тонов ртутного электролиза с использованием DSA. По состоянию на 1996 год в стране насчитывалось 99 растений хлор Алкали, в общей сложности 8 409 металлических анодных диафрагмных ячеек с ежегодной производственной мощностью 4,2 миллиона тонн каустической соды составляют 70% производственной мощности в стране. За исключением нескольких крупных химических заводов, таких как Tianyuan, Tianhua, Dagu Chemical и т. Д., Которые сами производят металлические электролитические клетки, большинство из которых производятся и поставляются профессиональными заводами, такими как Пекин Химический механизм и завода Shanghai 4805.

Третьим изменением было использование ионных мембранных электролизеров. В середине 1980-х годов был способен экономить энергию и эффективную ионную мембрану для получения едкой соды. Моя страна представила технологию и оборудование ионной мембраны каустической соды и оборудование из Японии и других стран, создав серию от 10 000 до 50 000 тонн оборудования. Основное оборудование включает в себя электролизеры ионной мембраны, циркуляционные резервуары титанового анода, оппоненты для воды, вакуумные башни дехлорирования, теплообменники, трубы и насосы и т. Д. Титановые насосы в основном используются для переноса рафинированного рассола, циркулирующей жидкости анода, опресненной водой и хлорной воды. Набор оборудования на уровне 10 000 тонн использует около 8 тонн титана. В июне 1986 года Yanguoxia Chemical Plant впервые представила Японскую технологию Asahi Glass, с ежегодным производством 10 000 тонн каустической газированной оборудования. За исключением трехмерного электролицера и анодного жидкого титанового насоса, поставляемого Японией, остальные 6 титановых оборудования находятся в внутреннем месте и снабжены химическим оборудованием Jinxi. К 1990 году 11 заводов хлор-аналкали приняли оборудование ионной мембраны едкой соды с производственной мощностью 295 000 тонн. В 1995 году в Китае было 27 заводов хлор-аналлкали, в которых приняли ионную мембранную каустическую соду, с производственной мощностью 827 000 тонн. В 2000 году ежегодная производственная мощность каустической соды в индустрии хлор-аллокала составила 7,5 млн. Тонн, 14,71 млн. Тонн в 2005 году и 23,99 млн. Тонн в 2010 году.

В электролизере ионной мембраны температура катодных и анодных камеров составляет около 90 градусов, в камере анодной камеры есть хлор и солевой раствор, а в катодной камере составляет 30% ~ 35% каустической соды. Общая плотность рабочего тока ионного мембранного электролицера составляет 30 ~ 40A/дм? В таких суровых условиях труда использование материала и антикоррозионная структура электролицера должны быть полностью рассмотрены при разработке электролицера. Для анодной части ионного мембранного электролицера (ссылается на анод и часть в контакте с анодной жидкостью), все страны мира выбрали титановый металл (или устойчивый к коррозии титановый сплав) с хорошей коррозионной стойкостью в анодной жидкости без исключения.

Ниже приведена схематическая схема ионной обменной мембраны для едкой соды. Как показано на рисунке, два электрода разделены ионной обменной мембраной. Соленая вода добавляется с одной стороны, а чистая вода добавляется с другой стороны. После прохождения тока хлор производится со стороны анода, а водород производится со стороны катода. Ионная мембрана позволяет только ионы натрия проходить, поэтому гидроксид натрия образуется со стороны катода.

В дополнение к основному оборудованию электролитической ячейки ионной мембраны каустической соды, основные детали, где используется титановое оборудование, являются: Система рассола - датчик уровня жидкости; Анодная жидкая система - анодный жидкий резервуар и хлор скруббер; башня дехлорирования, распределитель рассола, охладитель приборов; Система гипохлорита натрия - охлаждение, башня поглощения, дистрибьютор; Хлорская система - влажный хлорный кулер; и система борьбы с вредителями - теплообменник и вентилятор борьбы с вредителями.

(2) Мокрый хлор кулер

Когда электролизирующая соль для получения каустической соды генерируется большое количество горячего влажного хлора, которое можно использовать только после охлаждения и сушки. Есть два способа охлаждения горячего влажного хлора: прямое распыление воды и косвенное охлаждение с использованием кулера трубки. Прямое охлаждение не только приводит к большому количеству хлора, содержащей хлорную воду, которая серьезно загрязняет окружающую среду, но также вызывает большие потери хлора, высокое потребление серной кислоты и плохие условия работы мастерской. Косвенные охладители изготовлены из графитовых кулеров, стеклянных кулеров, керамических кулеров, пластиковых кулеров и т. Д., Но у всех них есть много проблем, таких как плохая коррозионная стойкость, легко сломать и легко стареться. Косвенные кулеры из нержавеющей стали могут использоваться только в течение 8-10 дней, прежде чем их нужно остановить для ремонта. Результаты теста показывают, что титан чрезвычайно устойчив к коррозии в высокотемпературной среде влажного хлора, с годовым коррозионным объемом 0,0025 мм. Использование титановых охладителей в промышленном производстве хлор Алкали может сократить процесс охлаждения и сушки, уменьшить потери хлора, уменьшить загрязнение окружающей среды и создать условия для стабильной работы сжатого газа и высокой сухости.

В 1963 году Россия начала использовать охлаждения хлора титана с областью теплообмена 140 кв. М. Он также использовал титановые трубопроводы для передачи влажного хлора, диаметром 300 ~ 600 мм и длиной более 500 м. Почти все мокрые кулеры хлора, используемые в российской индустрии хлор-аналк, сделаны из титана. Союзная химическая компания в Соединенных Штатах использует титан вместо графита, чтобы сделать кулер в индустрии хлор Алкали. Оригинальные графитовые трубки были отменены через 2 ~ 3 года использования. Титановый кулер 78 кв.

Первый титановый кулер в моей стране был изготовлен фабрикой химического оборудования Jinxi в 1965 году. У него была небольшая площадь теплопередачи всего 16,8 кв. М. С 1973 года растения хлор-аналкали в Шанхае, Тяньцзине, Пекине, Лиаонинге, Гуандун и других провинциях и городах последовательно использовали охлаждения титана и труб с хорошими результатами. В настоящее время в моей стране есть сотни титановых кулеров.

(3) насосы и клапаны

При производстве хлора мембранным электролизом и ртутным электролизом титановые насосы, используемые в гипохлорите калия и гипохлорите натрия, являются наиболее экономичными. Компания Georgia-Phifek в Соединенных Штатах использует титановые насосы для накачки солевого раствора 85 градусов, содержащего 270 ~ 320 г/л NaCl, кристаллы NaCl и более 0,5 г/л свободного хлора. Срок службы титанового насоса составляет до 10 лет.

Пекинский химический завод no . 2 использует литые насосы титана 6BA-12, стоп-клапаны DG100DG и титановые буйства HTB-701L Водяного кольца керамические вакуумные насосы в новом процессе вакуумного дехлорирования. Эти титановые насосы и носители имеют долгий срок службы.