Aplikace titanu v chemickém průmyslu - chlor alkálie

Kovová anoda
Výrobní procesy alkalického chloru zahrnují elektrolýzu rtuti, membránovou elektrolýzu a iontovou membránovou elektrolýzu. V minulosti byly grafitové anody vždy používány jako chlor alkalické anody. V roce 1956 Holanďan H. Beer poprvé navrhl použití kovových anod, známých také jako Dimensionally Stable Anodes (DSA), v elektrolytických článcích. Patent získal v roce 1965 a velikostně stabilní anodou je elektroda potažená oxidy drahých kovů skupiny platiny na titanovém substrátu. V roce 1968 společnost DeNore v Itálii poprvé dosáhla industrializace titanových anod v průmyslu alkalických chloridů. Kolem roku 1970 země jako Spojené státy, Itálie, Japonsko, Německo a Francie rychle přešly na používání kovových anod namísto grafitových. V Japonsku se již používají tisíce tun titanových materiálů jako podkladový materiál pro kovové anody a výroba 10 000 tun louhu vyžaduje asi 5 tun titanových materiálů.
Rozvoj čínského průmyslu alkalických chloridů prošel třemi velkými změnami v hlavním zařízení (elektrolytický článek) pro výrobu louhu. První transformací bylo nahrazení horizontálních nádrží vertikálními nádržemi. Na počátku 60. let byly tradiční horizontální nádrže nahrazeny vertikálními elektrolýzními nádržemi s adsorpční membránou, což značně zvýšilo čínskou výrobu louhu z 193 000 tun v roce 1957 na 693 000 tun v roce 1966, což je 3,6násobný nárůst.
Druhou transformací bylo nahrazení elektrolyzérů s grafitovou anodou elektrolyzačními články s kovovou anodou. V 70. letech 20. století byly grafitové anody nahrazeny kovovými anodami (DSA). Čína začala provádět experimenty s titanovou anodou v Shanghai Tianyuan Chemical Plant a Tianjin Chemical Plant v roce 1972 a začala testovat 20m v roce 1973? Zkouška elektrolytického článku s kovovou anodovou membránou, postupně s použitím 30m od roku 1974? Elektrolytický článek s kovovou anodou. V roce 1978 země provedla úkol transformace technologie kovových anod pro 400 000 tun diafragmové hydroxidu sodného. V roce 1981 bylo v Číně 17 závodů na výrobu alkalických chloridů, které používaly celkem 1217 elektrolyzérů s kovovými anodami, které tvořily kapacitu 670 000 tun hydroxidu sodného ročně vyrobeného diafragmovou kovovou anodou, což představuje 30 % národní výroby hydroxidu sodného. kapacita. Kromě toho bylo pomocí DSA dosaženo celkové kapacity 95 000 tun elektrolýzy rtuti. V roce 1996 bylo v Číně celkem 99 závodů na výrobu chloru a alkalických kovů s celkem 8 409 elektrolytickými články s kovovou anodovou membránou, s roční výrobní kapacitou 4,2 milionů tun louhu, což představuje 70 % národní kapacity výroby louhu. . Kromě několika velkých chemických továren, jako jsou Tianyuan, Tianhua a Daguhua, je většina kovových anodových elektrolyzačních nádrží vyráběna a dodávána profesionálními továrnami, jako je Beijing Chemical Machinery Factory a Shanghai 4805 Factory.
Třetí transformací bylo použití iontoměničových membránových elektrolyzérů. V polovině-1980 let byly pro výrobu hydroxidu sodného propagovány energeticky úsporné a účinné iontoměničové membránové metody. Čína zavedla z Japonska a dalších zemí iontoměničovou membránovou technologii a zařízení na výrobu hydroxidu sodného, ​​které tvoří sérii 10 000 až 50 000 tunových jednotek. Mezi hlavní vybavení patří iontoměničové membránové elektrolyzéry, cirkulační nádrže na kapalinu s titanovou anodou, nádrže na zředěnou slanou vodu, vakuové dechlorační věže, výměníky tepla, potrubí a ventily čerpadel, titanová zařízení a trubky se používají hlavně v systémech cirkulace anodové kapaliny, systémech zředěné solanky, dechlorační systémy, mokré přepravní systémy plynného chlóru a systémy cirkulace chlórové vody. Titanová čerpadla se používají hlavně k dopravě rafinované solanky, anodové cirkulační kapaliny, zředěné solanky a chlórové vody. Sada 10000 tunového zařízení vyžaduje přibližně 8 tun titanu. V červnu 1986 Yanguoxia Chemical Plant poprvé představila japonskou technologii Asahi a vyrobila ročně 10 000 tun zařízení na výrobu hydroxidu sodného. Kromě trojrozměrné nádrže na elektrolýzu a čerpadla z anodového kapalného titanu dodaných Japonskem bylo všech dalších šest titanových zařízení vyrobeno v tuzemsku a dodáno Jinxi Chemical Machinery Factory. Do roku 1990 přijalo 11 závodů na výrobu alkalických chloridů jednotky na iontovou membránu hydroxidu sodného s výrobní kapacitou 295 000 tun. V roce 1995 přijalo celkem 27 závodů na výrobu chloru v Číně jednotky na výrobu hydroxidu sodného s iontovou membránou s výrobní kapacitou 827 000 tun. Roční výrobní kapacita louhu sodného v čínském průmyslu alkalických chloru byla 7,5 milionu tun v roce 2000, 14,71 milionu tun v roce 2005 a 23,99 milionu tun v roce 2010.
V elektrolyzéru s iontoměničovou membránou je teplota katodové a anodové komory přibližně 90 stupňů. Anodová komora obsahuje plynný chlór a roztok soli, zatímco katodová komora obsahuje roztok louhu sodného o koncentraci 30 %~35 %. Elektrolytický článek s iontoměničovou membránou obecně pracuje s proudovou hustotou 30-40A/dm?. V takto náročných provozních podmínkách je nutné při návrhu elektrolytického článku plně zohlednit jeho použití a antikorozní strukturu. Anodová část (označující anodu a část v kontaktu s anodovým roztokem) ionexových membránových elektrolyzérů byla vybrána zeměmi po celém světě bez výjimky jako kovový titan (nebo korozivzdorná titanová slitina) s dobrou odolností proti korozi v anodový roztok.
Schematický diagram iontoměničové membrány pro louh sodný je znázorněn na obrázku 2-4. Dvě elektrody jsou izolovány pomocí iontoměničových membrán, přičemž slaná voda se přidává z jedné strany a čistá voda se přidává z druhé strany. Po průchodu proudu se na anodové straně generuje plynný chlór a na katodové straně plynný vodík. Iontové membrány umožňují průchod pouze sodným iontům, takže hydroxid sodný je generován ze strany katody.
Kromě hlavního zařízení iontoměničového membránového zařízení na výrobu hydroxidu sodného se titanové zařízení používá zejména v následujících oblastech: systém solanky - hladinoměr; Systém anodové kapaliny - nádrž na anodovou kapalinu a mycí věž s chlórem; Systém sladké vody - dechlorační věž, rozdělovač čerstvé vody, přístrojový chladič; Systém chlornanu sodného - chlazení, absorpční věž, rozdělovač; Chlorový systém - mokrý chladič chlóru; Systém odstraňování škůdců - výměník tepla, ventilátor na odstraňování škůdců.