Titaanianodin käyttö kloori-alkaliteollisuudessa
May 12, 2023
Kloori-alkaliteollisuus on kemianteollisuus, joka tuottaa kloorikaasua ja kaustista soodaa elektrolysoimalla suolaliuosta. Sillä on yli 100 vuoden historia. Kloori-alkaliteollisuus on myös titaanin varhaisin sovellus kemianteollisuudessa.
Kloori-alkalin tuotantoprosesseja ovat elohopean elektrolyysi, kalvoelektrolyysi ja ionikalvoelektrolyysi. Kloori-alkalianodit ovat käyttäneet grafiittianodeja aiemmin. Vuonna 1956 hollantilainen Henry Beer (H. Beer) ehdotti ensimmäisen kerran metallianodien käyttöä elektrolyyttikennoissa, jotka tunnetaan myös nimellä Dimensionally Stable Anodes (DSA), ja sai patentin vuonna 1965. Mittastabiilit anodit on päällystetty platinalla titaanisubstraateilla. . Jalometallioksidien elektrodit. Vuonna 1968 Italialainen DeNore tajusi ensimmäisen kerran titaanianodien teollistumisen kloori-alkaliteollisuudessa. Vuoden 1970 tienoilla Yhdysvallat, Italia, Japani, Saksa, Ranska ja muut maat siirtyivät nopeasti metallianodeihin grafiittianodien sijaan. Japanissa tuhansia tonneja titaanimateriaaleja on käytetty metallianodien perusmateriaalina, ja noin 5 titaanimateriaalia tarvitaan 10,000 tonnin kaustisen soodan valmistukseen.
Kotimaani kloori-alkaliteollisuuden kehittyessä kaustisen soodan tuotannon päälaitteet (elektrolysaattori) ovat kokeneet kolme suurta muutosta. Ensimmäinen muutos oli pystysäiliö vaakasuuntaisen säiliön sijaan. 1960-luvun alussa (pysty adsorptiokalvoelektrolysaattori) käytettiin korvaamaan perinteinen vaakasuora säiliö, mikä lisäsi huomattavasti kaustisen soodan tuotantoa maassani, vuodesta 1957, 000 vuodesta 1957. Tonni kasvoi 693:een,{{ 6}} tonnia vuonna 1966, kasvua 3,6 kertaa.
Toinen muutos on, että metallianodielektrolysaattori korvaa grafiittianodielektrolysaattorin. 1970-luvulla käytettiin metallianodia (DSA) grafiittianodin sijaan. kotimaani on tehnyt titaanianodeja Shanghai Tianyuanin kemiantehtaissa ja Tianjinin kemiantehtaassa vuodesta 1972. Vuonna 1973 aloitettiin 20 metrin metallianodikalvoelektrolyyttikennotesti, ja 30 metrin metallianodielektrolyyttikennoa otettiin vähitellen käyttöön vuonna 1974. Vuonna 1978 maa suoritti metalli-anodien teknisen muutoksen 400,000 tonnin kalvon kaustista soodaa varten. Vuodesta 1981 lähtien 17 kloori-alkalitehdasta eri puolilla maata käytti yhteensä 1 217 metallianodielektrolyyttikennoa, joiden vuotuinen tuotantokapasiteetti oli 670 000 tonnia kaustista soodaa kalvometallianodeilla, mikä vastaa 30 prosenttia kansallista kaustisen soodan tuotantokapasiteettia ja 95 000 tonnia elohopeapohjaista elektrolyysikapasiteettia. DSA. Vuodesta 1996 lähtien maassa oli 99 kloori-alkalitehdasta, joissa oli yhteensä 8 409 metallianodikalvoelektrolysaattoria ja joiden vuotuinen tuotantokapasiteetti oli 4,2 miljoonaa tonnia natriumhydroksidia, mikä vastaa 70 prosenttia kansallisesta kaustisen soodan tuotantokapasiteetista. Lukuun ottamatta muutamia suuria kemiantehtaita, kuten Tianyuan, Tianhua, Daguhua ja muut tehdasvalmisteiset metallianodielektrolysaattorit, useimmat niistä valmistetaan ja toimitetaan ammattimaisissa tehtaissa, kuten Beijing Chemical Machinery Factory ja Shanghai 4805 Factory.
Kolmas muutos on ionikalvoelektrolysaattorien käyttö. Puolivälissä-1980 energiaa säästävää ja tehokasta ionikalvomenetelmää edistettiin kaustisen soodan tuottamiseksi. kotimaani esitteli ionikalvopohjaisen kaustisen soodateknologian ja laitteet Japanista ja muista maista, joiden tuotantokapasiteetti on 10,000 - 50,000 tonnia sarjoitettuja laitteita, päälaitteita ovat ionikalvoelektrolysaattori, titaani anolyytin kiertovesisäiliö, kevyt suolavesisäiliö, tyhjiökloorinpoistotorni, lämmönvaihdin, putket ja pumppuventtiilit jne. Titaanilaitteita ja titaaniputkia käytetään pääasiassa anolyytin kiertojärjestelmässä, kevyessä suolaliuosjärjestelmässä, kloorinpoistojärjestelmässä, märän kloorikaasun syöttöjärjestelmässä ja kloorissa vedenkiertojärjestelmä. Titaanipumppuja käytetään pääasiassa puhdistetun suolaveden, anodikiertonesteen, kevyen suolaveden ja klooriveden jne. kuljettamiseen. 10,000-tonninen laitteisto käyttää noin 8 tonnia titaania. Kesäkuussa 1986 Yanguoxia Chemical Plant esitteli japanilaisen Asahi Glassin teknologian ensimmäistä kertaa, ja sen vuotuinen tuotanto on 10,000 tonnia natriumhydroksidia. Japanin toimittamaa kolmiulotteista elektrolysaattoria ja anolyyttititaanipumppua lukuun ottamatta kaikki muut kuusi titaanilaitetta olivat kotimaisten valmistajien toimittamia. Jinxi Chemical Machinery Factory sitoutuu toimituksiin. Vuoteen 1990 mennessä 11 kloori-alkalitehdasta oli ottanut käyttöön ioninvaihtokalvon kaustista soodatehdasta, joiden tuotantokapasiteetti oli 295 000 tonnia. Vuonna 1995 27 kloori-alkalitehdasta otti käyttöön ioninvaihtokalvon kaustista soodatehdasta, joiden tuotantokapasiteetti oli 827 000 tonnia. Kotimaani kloorialkaliteollisuuden vuotuinen kaustisen soodan tuotantokapasiteetti oli vuonna 2000 7,5 miljoonaa tonnia, vuonna 2005 se oli 14,71 miljoonaa tonnia ja vuonna 2010 23,99 miljoonaa tonnia.
Ionikalvoelektrolysaattorissa katodi- ja anodikammioiden lämpötila on noin 90 astetta, anodikammiossa on kloorikaasua ja suolaliuosta, ja katodikammiossa on 30-35 prosentin pitoisuus natriumhydroksidiliuosta. Ionikalvoelektrolysaattorin yleinen käyttövirrantiheys on 30-40A/dm. Tällaisissa ankarissa olosuhteissa elektrolyyttikennon materiaalin käyttö ja korroosionestorakenne on otettava täysin huomioon elektrolyysikennoa suunniteltaessa. Ioninvaihtokalvoelektrolysaattorin anodiosaan (jossa tarkoitetaan anodia ja anolyytin kanssa kosketuksissa olevaa osaa) kaikki maailman maat ovat valinneet titaanimetallin (tai korroosionkestävän titaaniseoksen), jonka anolyytissä on hyvä korroosionkestävyys. poikkeuksetta.
Kaustisen soodan ioninvaihtokalvon kaavakuva, kuten kuvassa näkyy, kaksi elektrodia erotetaan ioninvaihtokalvolla ja suolavesi lisätään toiselta puolelta ja puhdas vesi toiselta puolelta. Sähkövirran kulkemisen jälkeen kloorikaasua syntyy anodin puolelta ja vetykaasua katodipuolelta. Ionikalvo sallii vain natriumionien läpikulun, natriumhydroksidia tuotetaan katodipuolelta.
Ioninvaihtokalvon kaustisen soodatehtaan päälaitteiden elektrolysaattorin lisäksi titaanilaitteiden käyttöosia ovat pääasiassa: suolavesijärjestelmä - nesteen pinnankorkeusmittari; anolyyttijärjestelmä - anolyyttisäiliö ja kloorikaasupesuri; kevyt suolavesijärjestelmä - kloorinpoistotorni, kevyt suolaveden jakaja, instrumentin jäähdytin; natriumhypokloriittijärjestelmä - jäähdytys, absorptiotorni, jakelija; kloorikaasujärjestelmä - märkä kloorikaasun jäähdytin; tuholaisten poistojärjestelmä - lämmönvaihdin, tuholaisten poistotuuletin.
