Klor-Alkali Endüstrisinde Titanyum Uygulamaları

Titanyumun klor{0}}alkali ekipmanlara hakim olmasının temel nedeni pasifleştirme davranışında yatmaktadır. Oksitleyici ortamlara (özellikle nemli klor gazına- maruz kaldığında, titanyum hızla yüzeyinde stabil, koruyucu bir oksit filmi oluşturur. Bu pasif katman, alttaki metali, paslanmaz çelikleri, bakır alaşımlarını ve hatta birçok nikel- bazlı malzemeyi hızla bozabilecek koşullarda agresif kimyasal saldırılara karşı korur. Yüksek-sıcaklıktaki ıslak klor ortamlarında titanyum, yılda yalnızca mikron mertebesinde korozyon oranları sergiler. Kütledeki termodinamik kararsızlığın (-1,63V'de Ti²⁺/Ti'nin standart elektrot potansiyeli) ve yüzey pasivasyonu yoluyla kinetik stabilitenin bu kombinasyonu, titanyuma klor-alkali metalurjisinde benzersiz konumunu verir.

Klor-alkali üretiminde titanyumun en önemli uygulaması elektrolitik hücrelerdedir. Metal anot elektrolitik hücreleri ve iyon-değişim membran elektrolizörleri, rutenyum, iridyum veya bunların kombinasyonları gibi soy metal oksitlerle kaplanmış boyutsal olarak kararlı anotlar (DSA)-titanyum bazlı yapılar için substrat olarak titanyum kullanır.

Grafit anotlardan titanyum{0}bazlı DSA anotlara geçiş, sektörde teknolojik bir devrime işaret ediyordu. Titanyum anotlar, hizmet ömürleri boyunca sabit boyutlar sunarak hassas elektrot aralığı kontrolüne ve tutarlı akım dağıtımına olanak tanır. Bu boyutsal stabilite doğrudan daha düşük hücre voltajına ve daha az güç tüketimine dönüşür. 1950'lerde öncülük eden ve 1960'ların sonlarında ticarileşen DSA teknolojisi, Amerika Birleşik Devletleri, İtalya, Japonya ve Almanya'da hızla benimsendi.

İyon-değişim membranlı elektrolizörlerinde titanyum, yalnızca anotlar için değil aynı zamanda anolit sirkülasyon sistemleri, tuzlu su işleme sistemleri ve çeşitli ısı değiştiriciler için de yaygın olarak kullanılır. Bu hücrelerin anodik bölmeleri, yüksek oranda oksitleyici anolit ortamına dayanacak şekilde titanyumdan yapılmıştır.

Tuzlu suyun elektrolizi, daha sonraki işlemlerden önce soğutulması ve kurutulması gereken büyük miktarlarda sıcak, nemli klor gazı üretir. Bu ortam endüstriyel kimyada karşılaşılan en aşındırıcı ortamlar arasındadır. Grafit, cam, seramik ve plastik soğutucuların kullanıldığı ilk denemelerin tümü, temel sınırlamalarla ({2}}korozyon, çatlama, eskime ve zayıf ısı transferi) karşılaştı.

Titanyum soğutucular bu manzarayı tamamen değiştirdi. Testler, sıcak, nemli klor gazındaki titanyumun yılda yalnızca 0,0025 mm korozyona uğradığını göstermiştir. Rusya, 1963'te titanyum klor gazı soğutucularının kullanımına öncülük etti ve kısa süre sonra Amerika Birleşik Devletleri'nin Müttefik Kimya Şirketi de onu takip ederek grafit birimlerini titanyumla değiştirdi. Çin ilk titanyum soğutucusunu 1965'te üretti ve 1973'e gelindiğinde titanyum boru şeklindeki soğutucular birçok ilde faaliyet gösteriyordu.

Faydaları korozyon direncinin ötesine uzanır. Titanyum soğutucular, soğutma ve kurutma sürecini kısaltır, klor gazı kaybını azaltır, çevre kirliliğini en aza indirir ve sıkıştırılmış gazın stabilitesini artırır. Klor-alkali tesislerine kurulan bazı titanyum ıslak klor soğutucuları, hiçbir bozulma belirtisi olmadan neredeyse yirmi yıldır hizmette kalmıştır.

Rafine tuzlu su ön ısıtıcıları başka bir kritik uygulamayı temsil eder. Bu ısı eşanjörlerinin, klorür-zengin ortamda yüksek sıcaklıklarda kararlı çalışmayı sürdürmesi gerekir. Titanyum boru demetleri, güvenilir ısı transfer performansı sağlarken gerekli korozyon direncini de sağlar.

Klorsuzlaştırma sistemlerinde, klorsuzlaştırma kuleleri ve vakumlu klorsuzlaştırmada kullanılan pompa ve vanalar için tercih edilen malzeme titanyumdur. Bu bileşenlerin, proses akışında kalan artık serbest klorun saldırısına karşı dayanıklı olması gerekir. Titanyum ekipmanı bakım aralıklarını etkili bir şekilde uzatır ve geri dönüştürülmüş tuzlu suyun kalitesini garanti eder.

Titanyum pompalar ve valfler, klor-alkali tesisi boyunca ortamın taşınmasında önemli bir rol oynar. Membran elektrolizi ve cıva elektroliz proseslerinde titanyum pompalar, potasyum hipoklorit ve sodyum hipoklorit akışlarının taşınmasında en ekonomik çözümü sunar. Dikkate değer bir örnek, bir ABD şirketinin NaCl kristalleri ve serbest klor içeren 85 derecelik bir tuz çözeltisini işlemek için titanyum pompa kullanmasıyla ilgiliydi-pompanın on yılı aşan bir hizmet ömrü olduğu görüldü. Klor gazı taşıma sistemlerinde titanyum borular, daha önce metalik olmayan malzemelerde karşılaşılan dayanıklılık ve sızdırmazlık sınırlamalarını giderir.

Klor{0}}alkali endüstrisi, kostik soda üretiminde üç büyük ekipman dönüşümünden geçmiştir: 1960'larda yatay tank hücrelerinden dikey diyaframlı elektrolizörlere, 1970'lerde grafitten metal anotlara ve 1980'lerde iyon-değişim membran teknolojisine. Titanyum son iki devrimin merkezinde yer aldı.

Günümüzde anotlar, elektrolizörler, soğutucular, ön ısıtıcılar, klor giderme kuleleri, pompalar, vanalar ve borular dahil olmak üzere titanyum ekipmanları-modern klor-alkali üretiminin omurgasını oluşturmaktadır. Malzemenin korozyon direnci, boyutsal stabilitesi ve uzun hizmet ömrü, daha yüksek akım yoğunluklarına, daha düşük enerji tüketimine, daha uzun ekipman kampanyalarına ve daha az çevresel etkiye olanak sağlamıştır. Klor-alkali endüstrisi, kimya sektöründeki en büyük titanyum tüketicilerinden biri olmaya devam ediyor ve titanyum, endüstriyel gelişime yeni bir ivme kazandırmaya devam ediyor.

Şimdi iletişime geçin