Приложението на титан в химическата промишленост - хлоралкал

Метален анод
Процесите на производство на хлоралкали включват живачна електролиза, мембранна електролиза и йонна мембранна електролиза. В миналото графитните аноди винаги са били използвани като хлоралкални аноди. През 1956 г. холандецът H. Beer за първи път предложи използването на метални аноди, известни също като дименсионално стабилни аноди (DSA), в електролитни клетки. Той получава патент през 1965 г. и анодът със стабилен размер е електрод, покрит с оксиди на благородни метали от платинена група върху титанов субстрат. През 1968 г. DeNore Company в Италия за първи път постигна индустриализацията на титаниеви аноди в хлоралкалната индустрия. Около 1970 г. страни като Съединените щати, Италия, Япония, Германия и Франция бързо преминаха към използване на метални аноди вместо графитни аноди. В Япония вече има хиляди тонове титанови материали, използвани като субстратен материал за метални аноди, а производството на 10 000 тона сода каустик изисква около 5 тона титанови материали.
Развитието на китайската хлоралкална индустрия претърпя три големи промени в основното оборудване (електролитна клетка) за производство на сода каустик. Първата трансформация беше да се заменят хоризонталните резервоари с вертикални резервоари. В началото на 60-те години традиционните хоризонтални резервоари бяха заменени с вертикални резервоари за електролиза с адсорбционна мембрана, което значително увеличи производството на сода каустик в Китай от 193 000 тона през 1957 г. на 693 000 тона през 1966 г., увеличение от 3,6 пъти.
Втората трансформация беше замяната на клетките за електролиза с графитен анод с клетки за електролиза с метален анод. През 70-те години на миналия век металните аноди (DSA) бяха използвани за замяна на графитни аноди. Китай започна да провежда експерименти с титаниев анод в химическия завод в Шанхай Tianyuan и химическия завод в Тиендзин през 1972 г. и започна да тества 20m през 1973 г. Тест на електролитна клетка с метална анодна диафрагма, постепенно използване на 30 м от 1974 г.? Електролитна клетка с метален анод. През 1978 г. страната изпълни задача за трансформация на технологията на метален анод за 400 000 тона диафрагмена сода каустик. Към 1981 г. в Китай имаше 17 хлоралкални завода, използващи общо 1217 клетки за електролиза с метален анод, формиращи капацитет от 670 000 тона сода каустик годишно, произведена чрез метален анод с диафрагмен метод, което представлява 30% от националното производство на сода каустик капацитет. Освен това с помощта на DSA бяха постигнати общо 95 000 тона капацитет за електролиза на живак. Към 1996 г. в Китай имаше общо 99 хлоралкални завода с общо 8409 електролитни клетки с метална анодна диафрагма, с годишен производствен капацитет от 4,2 милиона тона сода каустик, което представлява 70% от националния производствен капацитет за сода каустик . С изключение на няколко големи химически фабрики като Tianyuan, Tianhua и Daguhua, повечето резервоари за електролиза с метални аноди се произвеждат и доставят от професионални фабрики като Beijing Chemical Machinery Factory и Shanghai 4805 Factory.
Третата трансформация беше използването на електролизери с йонообменна мембрана. В средата-1980 на миналия век бяха популяризирани енергоспестяващи и ефективни йонообменни мембранни методи за производството на сода каустик. Китай въведе технология и оборудване за йонообменна мембрана за сода каустик от Япония и други страни, образувайки серия от 10 000 до 50 000 тона единици. Основното оборудване включва електролизери с йонообменна мембрана, резервоари за циркулация на течности с титаниев анод, резервоари за разредена солена вода, кули за вакуумно дехлориране, топлообменници, тръби и помпени клапани, оборудването и тръбите от титан се използват главно в системи за циркулация на анодни течности, системи за разреден солен разтвор, системи за дехлориране, системи за транспортиране на мокър хлорен газ и системи за циркулация на хлорна вода. Титаниевите помпи се използват главно за транспортиране на рафинирана солена вода, циркулираща анодна течност, разредена солена вода и хлорирана вода. Комплект от 10 000 тона оборудване изисква приблизително 8 тона титан. През юни 1986 г. химическият завод Yanguoxia за първи път въвежда японската технология Asahi и произвежда годишно оборудване от 10 000 тона сода каустик. С изключение на резервоара за триизмерна електролиза и анодната течна титаниева помпа, доставени от Япония, останалите шест титаниеви съоръжения бяха съпоставени в страната и доставени от Jinxi Chemical Machinery Factory. До 1990 г. 11 хлоралкални завода са приели агрегати за йонна мембрана за сода каустик с производствен капацитет от 295 000 тона. През 1995 г. общо 27 хлоралкални завода в Китай са приели единици за сода каустик с йонна мембрана с производствен капацитет от 827 000 тона. Годишният производствен капацитет на сода каустик в китайската хлоралкална индустрия е 7,5 милиона тона през 2000 г., 14,71 милиона тона през 2005 г. и 23,99 милиона тона през 2010 г.
В клетка за електролиза с йонообменна мембрана температурата на катодните и анодните камери е около 90 градуса. Анодната камера съдържа хлорен газ и разтвор на сол, докато катодната камера съдържа разтвор на сода каустик с концентрация от 30%~35%. Електролизната клетка с йонообменна мембрана обикновено работи с плътност на тока 30-40A/dm?. При такива тежки условия на работа е необходимо да се вземе предвид изцяло използването на материала и антикорозионната структура на електролитната клетка, когато се проектира. Анодната част (отнасяща се до анода и частта в контакт с анодния разтвор) на електролизаторите с йонообменна мембрана е избрана от страни по света без изключение като титанов метал (или устойчива на корозия титанова сплав) с добра устойчивост на корозия в анодния разтвор.
Схематичната диаграма на йонообменна мембрана за сода каустик е показана на фигура 2-4. Двата електрода се изолират с помощта на йонообменни мембрани, като от едната страна се добавя солена вода, а от другата страна се добавя чиста вода. След преминаване на тока, хлорният газ се генерира от анодната страна, а водородният газ се генерира от катодната страна. Йонните мембрани позволяват преминаването само на натриевите йони, така че натриевият хидроксид се генерира от страната на катода.
В допълнение към основното оборудване на устройството за сода каустик с йонообменна мембрана, титановото оборудване се използва главно в следните области: система за солен разтвор - нивомер на течността; Система за анодна течност - резервоар за анодна течност и кула за измиване на хлор; Система за прясна вода - дехлорираща кула, разпределител за прясна вода, охладител на инструментите; Система за натриев хипохлорит - охладителна, абсорбционна кула, разпределител; Хлорна система - охладител за мокър хлор; Система за отстраняване на вредители - топлообменник, вентилатор за отстраняване на вредители.