חומר מצוין לאנודות בתעשיית הכלור-אלקלי-טיטניום

נקודת ההיתוך של טיטניום היא 1680 מעלות והצפיפות היא 4.54g/cm3. זה כבד יותר מאלומיניום אבל קל יותר ב-43% מפלדה. טיטניום חזק מאוד, חזק פי 6 מאלומיניום. לכן, בין חומרי המבנה, לטיטניום יש חוזק ספציפי גבוה מאוד. יתרון גדול נוסף של טיטניום הוא העמידות החזקה שלו בפני קורוזיה למגוון חומרים.

טיטניום נמצא בשימוש נרחב בתעשיית הכלור-אלקלי, ראשית בשל עמידותו המצוינת בפני קורוזיה בפני תמיסות כלור ונתרן כלורי רטובות, ושנית משום שתכונותיו האלקטרוכימיות הופכות אותו למתאים לשימוש כחומר אנודה. ארצות הברית החלה לייצר ציוד כלור-אלקלי כבר בשנות ה-60, ויישום זה התפתח במהירות, עם קצב גידול שנתי מורכב של 8%. בשנת 2021, כ-50% מייצור הכלור העולמי משתמש באנודות מצופות רותניום-טיטניום. בייצור הכלור הרוסי, יותר מ-80% מהציוד והצינורות עשויים מטיטניום. כל תעשיית הכלור-אלקלי, המייצרת כלור ותחמוצות אחרות, כימיקלים רעילים, כלוראמינים ואבקת הלבנה, מהווה יותר מ-60% מציוד הטיטניום המשמש במגזר הכימי. בתעשיית הכלור-אלקלי, יפן משתמשת באנודות טיטניום, שהן מוצרי הטיטניום הנפוצים ביותר ביפן. מאז תחילת שנות ה-80, תעשיית הכלור-אלקלי במדינה שלי החלה להשתמש באנודות טיטניום והשיגה יתרונות כלכליים טובים.

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 שנים; חיסכון של כ-15% מהחשמל וכ-5% מהקיטור. איכות המוצר טובה. הסודה קאוסטית המיוצרת על ידי מיכל האנודה הגרפיט היא סגולה אדמדמה, בעוד שהסודה קאוסטית המיוצרת על ידי מיכל האנודה הטיטניום היא חסרת צבע ובעלת תכולת זיהומים אורגנית נמוכה; לסרעפת האסבסט יש חיים ארוכים. ניתן להשתמש בסרעפת מיכל האנודה של גרפיט רק למשך כ-180 יום, בעוד שלדיאפרגמת מיכל האנודה מטיטניום יש חיי שירות ארוכים מכיוון שהיא אינה חסומה על ידי חלקיקי גרפיט, מה שלא רק חוסך באסבסט, אלא גם דורש פחות עבודות תחזוקה; אנודות טיטניום אינן משתמשות באספלט ובעופרת, והן ירוקות וידידותיות לסביבה.

בתהליך ייצור הכלור של חברת כלור-אלקלי, גז הכלור היוצא מהתא האלקטרוליטי לא רק בעל טמפרטורה גבוהה, אלא מכיל גם כמות גדולה של לחות. יש לקרר ולייבש לפני השימוש. תהליך הקירור כולל שיטה ישירה ושיטה עקיפה. קירור ישיר בריסוס מים לא רק יוצר כמות גדולה של מים המכילים כלור, אלא גם מזהם את הסביבה. איבוד הכלור גדול, צריכת H2SO4 גדולה, וגם תנאי העבודה גרועים. אם נעשה שימוש במקרר עקיף מנירוסטה לקירור, חיי השירות מתקשים לעלות על 10 ימים, בעוד שמקרר גרפיט יכול לשמש רק כ-90 יום. טיטניום הוא חומר מצוין לייצור מצננים ובעל עמידות חזקה במיוחד בפני קורוזיה של כלור רטוב, עם קצב קורוזיה של פחות או שווה ל-0.0025 מ"מ לשנה. לכן, השימוש במקררי טיטניום בעיבוד כלור-אלקלי יכול לקצר את זמן הקירור והייבוש, להפחית את איבוד הכלור ולהפחית את זיהום הסביבה. שנית, זה יכול ליצור את התנאים הדרושים לפעולה יציבה וייבוש מלא של גז דחוס.

In the U.S. chemical industry, >50% מטיטניום משמש במקררים לייצור כלור-אלקלי. צינורות הקירור של Allied עשויים גרפיט החזיקו מעמד רק 2 עד 3 שנים. לאחר המעבר לשפופרות טיטניום, ניתן להשתמש בהן במשך יותר מ-10 שנים. השימוש בצינורות טיטניום דקים מבטל את הצורך בשיבוץ פסי גרפיט על המצנן ויכולים לעמוד בהולכת חום גבוהה במיוחד. לדוגמה, מצנן טיטניום בגודל 78 מ"ר מוליך חום כמו מצנן גרפיט בגודל 140 מ"ר. המצננים המשמשים בברית המועצות ובתעשיית הכלור-אלקלי של רוסיה עשויים כולם מטיטניום. כלור רטוב אינדיקטורים כלכליים קירור, שנחאי Liaoyuan כימיקלים צינור גרפיט, צינור טיטניום קריר אינדיקטורים טכניים וכלכליים. ניתן לראות מנתונים אלו שקירור עקיף עם כלור רטוב יעיל הרבה יותר מקירור ישיר בהתזה במים.

לאחר ש-Shanghai Liaoyuan Chemical Company עברה למקררי טיטניום עקיפים, היא יכולה לחסוך 400,000 טון/שנה של מים, 1,360 טון/שנה של חומצה גופרתית לייבוש ו-1,400 טון/שנה של גז כלור. מקררי צינורות טיטניום מחזיקים מעמד הרבה יותר זמן ממקררי צינורות גרפיט.
משאבות, שסתומים וכו'.

משאבות טיטניום המשתמשות בשיטות ממברנות או באלקטרוליזה כספית לייצור כלור יכולות להשיג את היתרונות הכלכליים הגבוהים ביותר. למשאבת הטיטניום של חברת Piffic האמריקאית חיי שירות של עד 10 שנים. מפעל כימי מס' 2 של בייג'ינג השתמש במשאבות טיטניום יצוק 6BA-12, שסתומי עצירה Dg100 ו-Dg150, ו-HTB-7011 משאבת ואקום קרמית משאבת ואקום של משאבת טבעת מים בתהליך דה-כלור בוואקום. לאחר 1.5 שנות פעילות, הם עדיין שלמים. אין סימני קורוזיה. ניתן להשתמש ביעילות בשסתומי טיטניום שונים בלחצים גבוהים מלחץ רגיל ל-5000N/cm2.