Lielisks materiāls anodiem hlora-sārmu rūpniecībā — titāns

Titāna kušanas temperatūra ir 1680 grādi un blīvums ir 4,54 g/cm3. Tas ir smagāks par alumīniju, bet par 43% vieglāks par tēraudu. Titāns ir ļoti stiprs, 6 reizes stiprāks par alumīniju. Tāpēc starp konstrukcijas materiāliem titānam ir ļoti augsta īpatnējā izturība. Vēl viena liela titāna priekšrocība ir tā spēcīgā izturība pret koroziju pret dažādām vielām.

Titānu plaši izmanto hlora-sārmu rūpniecībā, pirmkārt, tā izcilās korozijas izturības dēļ pret mitriem hlora un nātrija hlorīda šķīdumiem, un, otrkārt, tāpēc, ka tā elektroķīmiskās īpašības padara to piemērotu izmantošanai kā anoda materiāls. Amerikas Savienotās Valstis sāka ražot hlora-sārmu iekārtas jau pagājušā gadsimta 60. gados, un šis pielietojums ir strauji attīstījies ar salikto gada pieauguma tempu 8%. 2021. gadā aptuveni 50% no pasaules hlora ražošanas tiek izmantoti ar rutēnija-titāna pārklājumu anodi. Krievijas hlora ražošanā vairāk nekā 80% iekārtu un cauruļu ir izgatavotas no titāna. Visa hlora-sārmu rūpniecība, kas ražo hloru un citus oksīdus, toksiskas ķīmiskas vielas, hloramīnus un balināšanas pulveri, veido vairāk nekā 60% no ķīmiskajā nozarē izmantotajām titāna iekārtām. Hlora-sārmu rūpniecībā Japāna izmanto titāna anodus, kas ir Japānā visplašāk izmantotie titāna izstrādājumi. Kopš 1980. gadu sākuma manas valsts hlora-sārmu rūpniecība ir sākusi izmantot titāna anodus un ir sasniegusi labus ekonomiskos ieguvumus.

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 gadi; ietaupot aptuveni 15% elektroenerģijas un apmēram 5% tvaika. Produkta kvalitāte ir laba. Kaustiskā soda, ko ražo grafīta anoda tvertne, ir sarkanīgi violeta, savukārt kaustiskā soda, ko ražo titāna anoda tvertne, ir bezkrāsaina un ar zemu organisko piemaisījumu saturu; azbesta diafragmai ir ilgs kalpošanas laiks. Grafīta anoda tvertnes diafragmu var izmantot tikai aptuveni 180 dienas, savukārt titāna anoda tvertnes diafragmai ir ilgs kalpošanas laiks, jo to neaizsprosto grafīta daļiņas, kas ne tikai ietaupa azbestu, bet arī prasa mazākus apkopes darbus; titāna anodos netiek izmantots asfalts un svins, un tie ir zaļi un videi draudzīgi.

Hlora-sārmu uzņēmuma hlora ražošanas procesā no elektrolītiskās šūnas izvadītajai hlora gāzei ir ne tikai augsta temperatūra, bet arī liels daudzums mitruma. Pirms lietošanas jāatdzesē un jāizžāvē. Dzesēšanas process ietver tiešo metodi un netiešo metodi. Tiešā ūdens izsmidzināšanas dzesēšana ne tikai veidos lielu daudzumu hloru saturoša ūdens, bet arī piesārņos vidi. Hlora zudumi ir lieli, H2SO4 patēriņš ir liels, un arī darba apstākļi ir slikti. Ja dzesēšanai tiek izmantots nerūsējošā tērauda netiešais dzesētājs, kalpošanas laiks ir grūti pārsniegt 10 dienas, savukārt grafīta dzesētāju var izmantot tikai aptuveni 90 dienas. Titāns ir lielisks materiāls dzesētāju ražošanai, un tam ir ārkārtīgi spēcīga izturība pret mitro hlora koroziju, un korozijas ātrums ir mazāks vai vienāds ar 0,0025 mm/gadā. Tāpēc titāna dzesētāju izmantošana hlora-sārmu apstrādē var saīsināt dzesēšanas un žāvēšanas laiku, samazināt hlora zudumus un samazināt vides piesārņojumu. Otrkārt, tas var radīt nepieciešamos apstākļus stabilai darbībai un pilnīgai saspiestās gāzes žāvēšanai.

In the U.S. chemical industry, >50% titāna izmanto dzesētājos hlora-sārmu ražošanai. Allied dzesēšanas caurules, kas izgatavotas no grafīta, kalpoja tikai 2 līdz 3 gadus. Pēc pārejas uz titāna caurulēm tās var izmantot vairāk nekā 10 gadus. Plānsienu titāna cauruļu izmantošana novērš nepieciešamību uz dzesētāja ieklāt grafīta sloksnes un var izturēt ārkārtīgi augstu siltuma vadītspēju. Piemēram, 78m2 titāna dzesētājs vada tikpat daudz siltuma kā 140m2 grafīta dzesētājs. Padomju Savienībā un Krievijas hlora-sārmu rūpniecībā izmantotie dzesētāji ir izgatavoti no titāna. Mitrā hlora dzesēšanas ekonomiskie rādītāji, Shanghai Liaoyuan Chemical Company grafīta caurule, titāna caurules dzesētāja tehniskie un ekonomiskie rādītāji. No šiem datiem var redzēt, ka netiešā dzesēšana ar mitru hloru ir daudz efektīvāka nekā tieša dzesēšana ar ūdeni.

Pēc tam, kad Shanghai Liaoyuan Chemical Company pārgāja uz netiešajiem titāna dzesētājiem, tas var ietaupīt 400,000 tonnas ūdens gadā, 1360 tonnas sērskābes žāvēšanai un 1400 tonnas hlora gāzes gadā. Titāna cauruļu dzesētāji kalpo daudz ilgāk nekā grafīta cauruļu dzesētāji.
Sūkņi, vārsti utt.

Titāna sūkņi, kas izmanto membrānas metodes vai dzīvsudraba elektrolīzi hlora ražošanai, var sasniegt visaugstākos ekonomiskos ieguvumus. Amerikāņu kompānijas Piffic titāna sūkņa kalpošanas laiks ir līdz 10 gadiem. Pekinas ķīmiskajā rūpnīcā Nr. 2 vakuuma dehlorēšanas procesā tika izmantoti lietie titāna 6BA-12 sūkņi, Dg100 un Dg150 noslēgvārsti un HTB-7011 ūdens gredzena keramikas vakuumsūkņa titāna lāpstiņriteņi. Pēc 1,5 gadu darbības tie joprojām ir neskarti. Nav korozijas pazīmju. Dažādus titāna vārstus var efektīvi izmantot augstā spiedienā no normāla spiediena līdz 5000N/cm2.