Основна причина, чому титан домінує в хлор-лужному обладнанні, полягає в його пасивації. Під впливом окисних середовищ-особливо вологого газоподібного хлору-титан швидко утворює стабільну захисну оксидну плівку на своїй поверхні. Цей пасивний шар захищає підстильний метал від агресивного хімічного впливу в умовах, які можуть швидко руйнувати нержавіючі сталі, мідні сплави та навіть багато -матеріалів на основі нікелю. У -високотемпературному вологому хлорному середовищі швидкість корозії титану становить лише мікрони на рік. Це поєднання термодинамічної нестабільності в об’ємі (стандартний електродний потенціал Ti²⁺/Ti при -1,63 В) і кінетичної стабільності завдяки пасивації поверхні надає титану унікальне місце в хлорно-лужній металургії.
Електролітичні елементи
Найважливіше застосування титану у виробництві хлор-лугу — електролітичні комірки. Електролізери з металевим анодом та електролізери з іонообмінною-мембраною використовують титан як підкладку для розмірно стабільних анодів (DSA)-титанових базових структур, покритих оксидами благородних металів, таких як рутеній, іридій або їх комбінації.
Перехід від графітових анодів до анод-на основі DSA титану ознаменував технологічну революцію в галузі. Титанові аноди мають стабільні розміри протягом усього терміну служби, забезпечуючи точне регулювання зазору між електродами та послідовний розподіл струму. Ця стабільність розмірів безпосередньо перетворюється на нижчу напругу елемента та зниження енергоспоживання. Технологія DSA, запроваджена в 1950-х роках і комерціалізована наприкінці 1960-х років, була швидко прийнята в США, Італії, Японії та Німеччині.
В електролізерах з іонообмінною мембраною титан широко використовується не лише для анодів, але й для систем циркуляції аноліту, систем обробки розсолу та різних теплообмінників. Анодні відсіки цих комірок виготовлені з титану, щоб протистояти анолітному середовищу, яке сильно окиснює.
Вологе охолодження хлором
Електроліз розсолу генерує великі об’єми гарячого вологого газу хлору, який необхідно охолодити та висушити перед подальшою обробкою. Це середовище є одним з найбільш агресивних у промисловій хімії. Ранні спроби використання графітових, скляних, керамічних і пластикових охолоджувачів стикалися з фундаментальними обмеженнями-корозією, розтріскуванням, старінням і поганою теплопередачею.
Титанові кулери повністю змінили цей ландшафт. Тестування показало, що титан у гарячому вологому хлорі піддається корозії лише 0,0025 мм на рік. У 1963 році Росія стала піонером у використанні титанових газових охолоджувачів хлору, а американська Allied Chemical Company незабаром пішла за нею, замінивши графітові агрегати титановими. Китай виготовив свій перший титановий охолоджувач у 1965 році, а до 1973 року титанові трубчасті охолоджувачі працювали в багатьох провінціях.
Переваги виходять за межі стійкості до корозії. Титанові охолоджувачі скорочують процес охолодження та сушіння, зменшують втрати хлорного газу, мінімізують забруднення навколишнього середовища та покращують стабільність стисненого газу. Деякі титанові охолоджувачі вологого хлору, встановлені на хлор-лужних заводах, залишалися в експлуатації протягом майже двох десятиліть без жодних ознак деградації.
Системи попереднього підігріву та дехлорування розсолу
Підігрівачі очищеного розсолу є ще одним важливим застосуванням. Ці теплообмінники мають підтримувати стабільну роботу за підвищених температур у середовищах, багатих хлоридами. Пучки титанових труб забезпечують необхідну стійкість до корозії, одночасно забезпечуючи надійну теплопередачу.
У системах дехлорування титан є матеріалом вибору для дехлоруючих башт, а також насосів і клапанів, які використовуються у вакуумній дехлорації. Ці компоненти повинні протистояти впливу залишкового вільного хлору, що залишається в технологічному потоці. Обладнання з титану ефективно подовжує інтервали технічного обслуговування та забезпечує якість переробленого розсолу.
Насоси, клапани та конвеєрні системи
Титанові насоси та клапани відіграють важливу роль у транспортуванні середовища на заводі хлор-лугу. У процесах мембранного електролізу та електролізу ртуті титанові насоси пропонують найбільш економічне рішення для обробки потоків гіпохлориту калію та гіпохлориту натрію. Відомий випадок, пов’язаний із використанням американською компанією титанового насоса для перекачування 85-градусного розчину солі, що містить кристали NaCl і вільний хлор-насос продемонстрував термін служби понад десять років. У системах транспортування газоподібного хлору титанові труби усувають обмеження щодо міцності та герметичності, які раніше зустрічалися з не-металевими матеріалами.
Промисловість хлор-лугу зазнала трьох основних перетворень устаткування для виробництва каустичної соди: від горизонтальних резервуарів до електролізерів з вертикальною діафрагмою в 1960-х роках, від графіту до металевих анодів у 1970-х роках і до технології іонообмінних мембран у 1980-х роках. Титан займав центральне місце в останніх двох революціях.
Сьогодні титанове обладнання-включно з анодами, електролізерами, охолоджувачами, попередніми нагрівачами, колонами дехлорування, насосами, клапанами й трубопроводами-є основою сучасного виробництва хлор-лугу. Стійкість матеріалу до корозії, стабільність розмірів і тривалий термін служби дозволили збільшити щільність струму, знизити споживання енергії, розширити кампанії обладнання та зменшити вплив на навколишнє середовище. Хлор-лужна промисловість залишається одним із найбільших споживачів титану в хімічному секторі, і титан продовжує надавати новий імпульс промисловому розвитку.
