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鈦:氯堿產業陽極上乘材料

時間:2023-02-10   訪問量:1188

鈦的熔點1680℃,密度4.54g/cm3,比鋁重,但比鋼輕43%,鈦有高的強度,為鋁的6倍,所以在結構材料中,鈦的比強度甚高。鈦的另一最大優點是,對許多物質有很強的抗腐蝕性能。

鈦在氯堿產業中有著廣泛的應用,一是因為它有優異的耐濕氯和氯化鈉溶液腐蝕性能,二是它的電化學性能適合用作陽極材料。美國早在上世紀60年代就開始用于制造氯堿設備,而且這種應用得到快速發展,復合年增長率達8%。2021年,世界上約有50%的氯生產使用了涂有釕鈦的陽極。在俄羅斯的氯生產中,設備及管道的80%以上是用鈦制的。全部氯堿產業,含氯生產和其他氧化物、有毒化學藥品、氯胺和漂白粉的生產,占化工部門使用鈦設備的60%以上。在氯堿產業中,日本用鈦陽極,鈦陽極是日本鈦應用最多的一種產品。從上世紀80年代初開始,中國氯堿工業用鈦陽極,取得了很好的經濟效果。

鈦陽極

鈦陽極是目前化學工業用鈦最多的單項產品。以前氯堿產業電解槽普遍采用石墨陽極,壽命短、耗電量大。采用鈦陽極的優點:陽極尺寸穩定、壽命長、耗電耗汽少、產品質量高、生產能力大、勞動條件好。上海燎原化學工業公司20米長電解槽改用鈦陽極后,經專家鑒定,與石墨陽極電解槽相比,生產能力翻一番。石墨電極電流密度大都為1100A/m2,鈦陽極的電流密度可達>2000A/m2;陽極壽命長。石墨陽極僅可使用約0.5年,而鈦陽極可使用>4年;節電15%左右,節汽約5%。產品質量好,石墨陽極槽生產的燒堿為紅紫色,而鈦陽極槽生產的卻是無色,有機雜質含量少;石棉隔膜壽命長。石墨陽極槽隔膜僅可使用約180天,而鈦陽極槽隔膜因無石墨碎粒堵塞,隔膜使用期限長,不但節約了石棉,而且維修工作量少;鈦陽極不用瀝青和鉛,綠色環保。

冷卻器

氯堿公司在制氯過程中,電解槽排出的氯不但溫度高,還含有不少水分,必須經過冷卻和干燥才能使用,冷卻工藝有直接法和間接法,噴水直接冷卻,不但會形成大量含氯水,而且會污染環境,氯的損耗量大,H2SO4消耗大,勞動條件也差;用不銹鋼間接冷卻器降溫,使用期限很難超過10天,石墨冷卻器也只能使用90天左右,而鈦卻是制造冷卻器的上乘材料,極耐濕氯腐蝕,腐蝕速度≤0.0025mm/年。所以,在氯堿工起中采用鈦冷卻器,一能縮短冷卻和干燥時間、減少氯的損失、降低環境污染,二能為壓縮氣體穩定操作和達到徹底干燥創造必要的條件。

在美國化學工業中,氯堿生產冷卻器的用鈦量>50%。美國阿利德化學工業公司(Allied)用石墨制造冷卻器管只能用2~3年,改用鈦管后可用10年以上。使用薄壁鈦管省去了在冷卻器上鑲嵌石墨條的工作,并能承受極高的熱傳導量,例如,78m2鈦冷卻器傳導的熱量與140m2石墨冷卻器的相當。蘇聯和俄羅斯氯堿產業用的冷卻器全部是鈦制的。上海燎原化學工業公司濕氯氣冷卻經濟指標、石墨列管與鈦列管冷卻器的技術經濟指標(見表)。由這些數據可看出,間接冷卻濕氯的效果比用水直接噴淋冷卻效果好得多。

上海燎原化學工業公司改用間接鈦冷卻器后,可節約水40萬噸/年,節約干燥用H2SO4 1360噸/年,節約氯1400噸/年。鈦列管冷卻器使用期限遠長于石墨列管冷卻器。

泵和閥門等

采用膜式法或水銀電解法制氯用鈦泵可取得最高的經濟效益。美國皮菲克公司的鈦泵使用期限長達10年。北京化工二廠曾在真空脫氯工藝中使用了鑄造的鈦6BA-12型泵,Dg100、Dg150型截止閥、HTB-7011型水環式陶瓷真空泵的鈦葉輪,工作了1.5年后仍完好如初,沒有出現腐蝕跡象。各種鈦閥門可在常壓到5000N/cm2的高壓下獲得有效的應用。


本公司主要經營:鈦棒鈦管鈦板鈦陽極鈦箔鈦帶鈦法蘭鈦絲鈦靶材鈦設備鈦餅鈦環鈦標準件鈦加工件

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