کاربرد تیتانیوم در صنایع شیمیایی - کلر قلیایی

آند فلزی
فرآیندهای تولید کلر قلیایی شامل الکترولیز جیوه، الکترولیز غشایی و الکترولیز غشای یونی است. در گذشته از آندهای گرافیت به عنوان آندهای قلیایی کلر استفاده می شد. در سال 1956، مرد هلندی H. Beer برای اولین بار استفاده از آندهای فلزی، همچنین به عنوان آندهای پایدار بعدی (DSA)، در سلول های الکترولیتی را پیشنهاد کرد. او در سال 1965 یک حق اختراع به دست آورد و اندازه آند پایدار الکترودی است که با اکسیدهای فلزات گرانبهای گروه پلاتین روی یک بستر تیتانیوم پوشانده شده است. در سال 1968، شرکت DeNore در ایتالیا برای اولین بار به صنعتی سازی آندهای تیتانیوم در صنعت کلر قلیایی دست یافت. در حدود سال 1970، کشورهایی مانند ایالات متحده، ایتالیا، ژاپن، آلمان و فرانسه به سرعت به استفاده از آندهای فلزی به جای آندهای گرافیت روی آوردند. در ژاپن هزاران تن از مواد تیتانیوم به عنوان ماده زیرلایه آندهای فلزی استفاده می شود و تولید 10000 تن سود سوزآور به حدود 5 تن مواد تیتانیوم نیاز دارد.
توسعه صنعت کلر قلیایی چین دستخوش سه تغییر عمده در تجهیزات اصلی (سلول الکترولیتی) تولید سود سوزآور شده است. اولین تحول جایگزینی تانک های افقی با مخازن عمودی بود. در اوایل دهه 1960، مخازن افقی سنتی با مخازن الکترولیز غشایی جذب عمودی جایگزین شدند که تولید سود سوزآور چین را به میزان زیادی از 193000 تن در سال 1957 به 693000 تن در سال 1966 افزایش داد که افزایشی 3.6 برابری داشت.
تبدیل دوم جایگزینی سلول های الکترولیز آند گرافیتی با سلول های الکترولیز آند فلزی بود. در دهه 1970 از آندهای فلزی (DSA) برای جایگزینی آندهای گرافیت استفاده شد. چین در سال 1972 شروع به انجام آزمایش های آند تیتانیوم در کارخانه شیمی شانگهای تیانیوان و کارخانه شیمی تیانجین کرد و در سال 1973 آزمایش 20 متری را آغاز کرد؟ آزمایش سلول الکترولیتی دیافراگم آند فلزی، از سال 1974 به تدریج از 30 متر استفاده می کند؟ سلول الکترولیتی آند فلزی. در سال 1978، کشور کار تبدیل فناوری آند فلزی را برای 400000 تن سود سوزآور دیافراگمی انجام داد. از سال 1981، 17 کارخانه کلر قلیایی در چین با استفاده از مجموعا 1217 سلول الکترولیز آند فلزی وجود داشت که ظرفیت 670000 تن سود سوزآور سالانه با روش آند فلزی دیافراگمی را تشکیل می‌داد که 30 درصد از تولید ملی سود سوزآور را تشکیل می‌داد. ظرفیت. علاوه بر این، در مجموع 95000 تن ظرفیت الکترولیز جیوه با استفاده از DSA به دست آمد. تا سال 1996، در کل 99 کارخانه کلر قلیایی در چین با مجموع 8409 سلول الکترولیتی دیافراگمی آند فلزی، با ظرفیت تولید سالانه 4.2 میلیون تن سود سوزآور، 70 درصد از ظرفیت تولید ملی سود سوزآور وجود داشت. . به جز چند کارخانه بزرگ شیمیایی مانند Tianyuan، Tianhua و Daguhhua، بیشتر مخازن الکترولیز آند فلزی توسط کارخانه‌های حرفه‌ای مانند Beijing Chemical Machinery Factory و Shanghai 4805 Factory تولید و عرضه می‌شوند.
سومین تبدیل، استفاده از الکترولیزهای غشایی تبادل یونی بود. در اواسط{0}}، روش‌های صرفه‌جویی در انرژی و کارآمدی غشای تبادل یونی برای تولید سود سوزآور ترویج شد. چین فناوری و تجهیزات سود سوزآور غشای تبادل یونی را از ژاپن و سایر کشورها معرفی کرد و مجموعه ای از 10000 تا 50000 تن را تشکیل داد. تجهیزات اصلی شامل الکترولیزهای غشای تبادل یونی، مخازن گردش مایع آند تیتانیوم، مخازن آب نمک رقیق، برج‌های خلاء دکلره، مبدل‌های حرارتی، لوله‌ها و دریچه‌های پمپ، تجهیزات و لوله‌های تیتانیوم عمدتاً در سیستم‌های گردش مایع آند، سیستم‌های آب نمک رقیق استفاده می‌شوند. سیستم های کلر زدایی، سیستم های انتقال گاز کلر مرطوب و سیستم های گردش آب کلر. پمپ های تیتانیوم عمدتاً برای انتقال آب نمک تصفیه شده، مایع گردش آند، آب نمک رقیق و آب کلر استفاده می شود. مجموعه ای از تجهیزات 10000 تنی تقریباً به 8 تن تیتانیوم نیاز دارد. در ژوئن 1986، کارخانه شیمیایی Yanguoxia برای اولین بار فناوری آساهی ژاپنی را معرفی کرد و سالانه 10000 تن تجهیزات سود سوزآور تولید کرد. به جز مخزن سه بعدی الکترولیز و پمپ تیتانیوم مایع آند عرضه شده توسط ژاپن، شش تجهیزات تیتانیوم دیگر همگی در داخل کشور مطابقت داده شده و توسط کارخانه ماشین آلات شیمیایی Jinxi عرضه شده اند. تا سال 1990، 11 کارخانه کلر قلیایی واحدهای سود سوز آور غشایی یونی با ظرفیت تولید 295000 تن را پذیرفتند. در سال 1995، در مجموع 27 کارخانه کلر قلیایی در چین، واحدهای سود سوزآور غشایی یونی با ظرفیت تولید 827000 تن را پذیرفتند. ظرفیت تولید سالانه سود سوزآور در صنعت کلر قلیایی چین 7.5 میلیون تن در سال 2000، 14.71 میلیون تن در سال 2005 و 23.99 میلیون تن در سال 2010 بود.
در سلول الکترولیز غشای تبادل یونی، دمای اتاقک کاتد و آند حدود 90 درجه است. محفظه آند حاوی گاز کلر و محلول نمک است، در حالی که محفظه کاتد حاوی محلول سود سوزآور با غلظت 30٪ تا 35٪ است. سلول الکترولیز غشای تبادل یونی عموماً با چگالی جریان 30-40A/dm? کار می‌کند. در چنین شرایط سخت عملیاتی، لازم است در هنگام طراحی، استفاده از مواد و ساختار ضد خوردگی سلول الکترولیتی را به طور کامل در نظر بگیرید. قسمت آند (اشاره به آند و قسمت در تماس با محلول آند) الکترولیزهای غشایی تبادل یونی توسط کشورهای سراسر جهان بدون استثنا به عنوان فلز تیتانیوم (یا آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی) با مقاومت در برابر خوردگی خوب انتخاب شده است. محلول آند
نمودار شماتیک غشای تبادل یونی برای سود سوزآور در شکل 2-4 نشان داده شده است. دو الکترود با استفاده از غشاهای تبادل یونی جدا می شوند و از یک طرف آب نمک و از طرف دیگر آب خالص اضافه می شود. پس از عبور جریان، گاز کلر از سمت آند و گاز هیدروژن از سمت کاتد تولید می شود. غشاهای یونی فقط به یون های سدیم اجازه عبور می دهند، بنابراین هیدروکسید سدیم از سمت کاتد تولید می شود.
علاوه بر تجهیزات اصلی دستگاه سود سوز آور غشای تبادل یونی، تجهیزات تیتانیوم عمدتاً در زمینه های زیر استفاده می شود: سیستم آب نمک - گیج سطح مایع. سیستم مایع آند - مخزن مایع آند و برج شستشوی کلر؛ سیستم آب شیرین - برج دکلره، توزیع کننده آب شیرین، کولر ابزار. سیستم هیپوکلریت سدیم - خنک کننده، برج جذب، توزیع کننده؛ سیستم کلر - خنک کننده کلر مرطوب؛ سیستم حذف آفات - مبدل حرارتی، فن حذف آفات.