Suurepärane materjal anoodide jaoks kloor-leelisetööstuses — titaan

Titaani sulamistemperatuur on 1680 kraadi ja tihedus 4,54 g/cm3. See on alumiiniumist raskem, kuid terasest 43% kergem. Titaan on väga tugev, 6 korda tugevam kui alumiinium. Seetõttu on titaanil konstruktsioonimaterjalide hulgas väga kõrge eritugevus. Titaani teine ​​suur eelis on selle tugev korrosioonikindlus erinevate ainete suhtes.

Titaani kasutatakse laialdaselt kloorleelisetööstuses, esiteks selle suurepärase korrosioonikindluse tõttu märgade kloori ja naatriumkloriidi lahuste suhtes ning teiseks seetõttu, et selle elektrokeemilised omadused muudavad selle sobivaks kasutamiseks anoodimaterjalina. Ameerika Ühendriigid alustasid kloorleeliste seadmete tootmist juba 1960. aastatel ja see rakendus on kiiresti arenenud, aastane liitkasvumäär on 8%. Aastal 2021 kasutab ligikaudu 50% ülemaailmsest klooritoodangust ruteeniumi-titaaniga kaetud anoodid. Venemaa klooritootmises on üle 80% seadmetest ja torudest valmistatud titaanist. Kogu kloorleelisetööstus, mis toodab kloori ja muid oksiide, mürgiseid kemikaale, kloramiine ja pleegituspulbrit, moodustab üle 60% keemiasektoris kasutatavatest titaaniseadmetest. Kloorleelisetööstuses kasutab Jaapan titaananoode, mis on Jaapanis enimkasutatavad titaantooted. Alates 1980. aastate algusest on minu kodumaa kloorleelisetööstus hakanud kasutama titaananoode ja on saavutanud head majanduslikku kasu.

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 aastat; säästes umbes 15% elektrit ja umbes 5% auru. Toote kvaliteet on hea. Grafiitanoodipaagis toodetud seebikivi on punakaslilla, titaananoodipaagis toodetud seebikivi on aga värvitu ja madala orgaaniliste lisandite sisaldusega; asbestimembraanil on pikk kasutusiga. Grafiitanoodipaagi membraani saab kasutada ainult umbes 180 päeva, samas kui titaananoodipaagi membraanil on pikk kasutusiga, kuna seda ei blokeeri grafiidiosakesed, mis mitte ainult ei säästa asbesti, vaid nõuab ka vähem hooldustöid; titaananoodid ei kasuta asfalti ja pliid ning on rohelised ja keskkonnasõbralikud.

Kloorleeliste ettevõtte kloori tootmisprotsessis ei ole elektrolüütielemendist väljutaval kloorigaasil mitte ainult kõrge temperatuur, vaid see sisaldab ka palju niiskust. Enne kasutamist tuleb see jahutada ja kuivatada. Jahutusprotsess hõlmab otsest ja kaudset meetodit. Otsene veepihustusjahutus ei moodusta mitte ainult suures koguses kloori sisaldavat vett, vaid saastab ka keskkonda. Kloori kadu on suur, H2SO4 tarbimine suur ja töötingimused samuti kehvad. Kui jahutamiseks kasutatakse roostevabast terasest kaudset jahutit, on kasutusiga raske ületada 10 päeva, samas kui grafiidist jahutit saab kasutada ainult umbes 90 päeva. Titaan on suurepärane materjal jahutite valmistamiseks ja sellel on äärmiselt tugev vastupidavus kloori märgkorrosioonile, mille korrosioonikiirus on väiksem või võrdne 0,0025 mm aastas. Seetõttu võib titaanjahutite kasutamine kloor-leelise töötlemisel lühendada jahutus- ja kuivamisaega, vähendada kloorikadu ja keskkonnareostust. Teiseks võib see luua vajalikud tingimused stabiilseks tööks ja surugaasi täielikuks kuivatamiseks.

In the U.S. chemical industry, >50% titaanist kasutatakse kloorleeliste tootmiseks mõeldud jahutites. Alliedi grafiidist valmistatud jahutustorud kestsid vaid 2–3 aastat. Pärast titaantorudele üleminekut saab neid kasutada rohkem kui 10 aastat. Õhukeseseinaliste titaantorude kasutamine välistab vajaduse paigaldada jahutile grafiitribasid ja talub ülikõrget soojusjuhtivust. Näiteks 78m2 titaanjahuti juhib sama palju soojust kui 140m2 grafiidist jahuti. Nõukogude Liidus ja Venemaa kloorleelisetööstuses kasutatavad jahutid on kõik valmistatud titaanist. Märgkloorjahutuse majandusnäitajad, Shanghai Liaoyuan Chemical Company grafiittoru, titaantoru jahuti tehnilised ja majanduslikud näitajad. Nendest andmetest on näha, et kaudne jahutamine märja klooriga on palju tõhusam kui otsene pihustusjahutus veega.

Pärast seda, kui Shanghai Liaoyuan Chemical Company läks üle kaudsetele titaanjahutitele, võib see säästa 400 000 tonni vett aastas, kuivatamiseks 1360 tonni aastas väävelhapet ja 1400 tonni kloorigaasi aastas. Titaanist torujahutid kestavad palju kauem kui grafiittorujahutid.
Pumbad, ventiilid jne.

Titaanpumbad, mis kasutavad kloori tootmiseks membraanimeetodeid või elavhõbeda elektrolüüsi, võivad saavutada suurimat majanduslikku kasu. Ameerika firma Piffic titaanpumba kasutusiga on kuni 10 aastat. Pekingi keemiatehas nr 2 kasutas vaakumdekloorimisprotsessis valatud titaanist 6BA-12 pumpasid, Dg100 ja Dg150 sulgeventiile ning HTB-7011 veerõnga keraamilise vaakumpumba titaanist tiivikuid. Peale 1,5 aastat töötamist on need endiselt terved. Korrosioonijälgi pole. Erinevaid titaanventiile saab tõhusalt kasutada kõrge rõhu all alates normaalrõhust kuni 5000N/cm2.