Anwendung von Titanlegierungen in der Chlor-Alkali-Industrie

Die Chloralkaliindustrie produziert Natronlauge, Chlorgas und Wasserstoff durch Elektrolyse gesättigter Salzlake, deren Produkte in der Papierherstellung, Textilindustrie, Wasseraufbereitung und anderen Bereichen weit verbreitet sind. Das Produktionsmedium ist stark korrosiv und Chloridionen neigen dazu, verschiedene korrosive Schäden an der Ausrüstung auszulösen. Titan und seine Legierungen zeichnen sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion, eine hohe spezifische Festigkeit sowie eine gute Schweiß- und Verarbeitbarkeit aus. Als entscheidende korrosionsbeständige Materialien für Chlor-Alkali-Anlagen haben sie die Industrie dazu veranlasst, von Geräten auf Graphitbasis auf metallische Großanlagen mit langen Betriebszyklen umzusteigen.

 

 

Titan bildet in sauerstoffhaltigen Umgebungen spontan einen dichten und stabilen Titandioxid-Passivierungsfilm, der sich nach Beschädigung schnell selbst reparieren kann. Seine Korrosionsbeständigkeit in chlorhaltigen Medien übertrifft bei weitem die von 316L-Edelstahl und gewöhnlichen Nichteisenmetallen. Die Korrosionsrate von Titan ist in Chlorwasser bei Umgebungstemperatur und feuchtem Chlorgas bei 80 Grad extrem niedrig, wobei kaum Lochfraß oder Spannungsrisskorrosion beobachtet wird.

 

Titan weist eine hohe spezifische Festigkeit auf und hat eine Dichte, die nur 60 % der von Stahl beträgt, was das Eigengewicht der Ausrüstung verringert. Es weist eine gute Plastizität und ausgereifte Prozesse für Kaltumformung, Rohraufweitung und Schweißen auf; Schweißverbindungen bieten eine mit dem Grundmetall vergleichbare Leistung und ermöglichen die Herstellung von Wärmetauschern, Elektrolytkomponenten, Rohren, Ventilen und anderen Geräten. Kommerziell reines Titan der Güteklasse 1 und 2 wird üblicherweise in Chloralkalianlagen eingesetzt.Ti-0,2Pd Titan-Palladium-Legierungwird ausgewählt, um die Korrosionsbeständigkeit dort zu verbessern, wo Spaltkorrosion ein hohes Risiko darstellt.

 

 

1. Ionenaustauschmembran-Elektrolyseure und dimensionsstabile Anoden

Titan dient als Substrat für DSA-Anoden, die mit Ruthenium-iridium-Schichten beschichtet sind und Graphitanoden ersetzen. Diese Technologie senkt den Energieverbrauch, sorgt für eine Lebensdauer von 5–8 Jahren und verbessert die Reinheit der Natronlauge. Titan wird auch für Anodenrahmen, Zirkulationstanks und Speichertanks für verdünnte Sole zum Schutz von Ionenaustauschmembranen verwendet.

 

2.Feuchtchlorgaskühler und Wärmeaustauschgeräte

Gr2-Kühler aus reinem Titan für feuchtes Chlorgas haben eine Lebensdauer von über 15 Jahren und gewährleisten einen stabilen Wärmeaustausch bei minimalem Wartungsaufwand. Titan wird auch in Solevorwärmern, Laugenverdampfern und anderen Wärmetauschern eingesetzt, um Chloridionen standzuhalten und Perforationen und Leckagen zu verhindern.

 

3.Entchlorungssysteme, Türme und Lagertanks

Entchlorungstürme, Waschtürme und verschiedene Lagertanks kommen mit chlorhaltiger Salzlösung in Kontakt, wodurch Edelstahl starke Korrosion erleidet. Titanmaterialien gewährleisten eine kontinuierliche Produktion, reduzieren Schwermetallverunreinigungen und schützen Ionenaustauschmembranen.

 

4.Rohrleitungen, Pumpen und Ventile aus Titan

Für den Transport von Anolyt, feuchtem Chlorgas und verdünnter Sole werden Rohre, Pumpen und Ventile aus Titan eingesetzt. Pumpen und Ventile aus Edelstahl haben eine Lebensdauer von weniger als zwei Jahren, während Gegenstücke aus Titan mehr als acht Jahre in Betrieb sein können, wodurch das Risiko von Leckagen und ungeplanten Stillständen verringert wird. Titanflansche und Rohrverschraubungen mindern effektiv Spaltkorrosion.

 

 

Obwohl die Vorabinvestition für Titanausrüstung höher ist als für Alternativen aus Kohlenstoffstahl und Edelstahl, bietet sie über den gesamten Lebenszyklus hinweg bemerkenswerte Vorteile. Edelstahl- und nichtmetallische Geräte sind anfällig für Korrosion und erfordern häufige Überholungen und Austausche, was zu Produktionsunterbrechungen, Leckagen, Produktverunreinigungen und Gefahren für die Umweltsicherheit führt. Titangeräte zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer und einen geringen Wartungsaufwand aus, was Verluste durch Produktionsstillstände eindämmt, die Qualität von Natronlauge und Chlorgas stabilisiert, die Lebensdauer hochwertiger Ionenaustauschmembrankomponenten verlängert und die langfristigen Gesamtkosten senkt. Titanmaterialien werden häufig in Anoden, Feuchtchlorkühlungs- und Entchlorungsprozessen für neu gebaute, renovierte und erweiterte Natronlaugeprojekte mit Ionenaustauschmembranen in ganz China eingesetzt und fungieren als entscheidendes Material für die groß angelegte und umweltfreundliche Chloralkaliproduktion.

 

 

Bei Titanwerkstoffen besteht unter Chlor-Alkali-Betriebsbedingungen immer noch ein Korrosionsrisiko. Spaltkorrosion tritt häufig an Spalten von Flanschen, Schrauben und Dichtungen auf. Solche Risiken können durch den Einsatz von Titan-Palladiumlegierungen, die Optimierung von Montagestrukturen und die Standardisierung von Herstellungsprozessen gemindert werden. Es sind zusätzliche vorbeugende Maßnahmen gegen Wasserstoffversprödung und galvanische Korrosion erforderlich, die durch den Kontakt unterschiedlicher Metalle verursacht werden.

 

Mit Fortschritten in der heimischen Titanverarbeitungstechnologie und sinkenden Titanmaterialkosten wird sich der Anwendungsbereich von Titan in der Chloralkaliindustrie weiter erweitern. Zu den Entwicklungsrichtungen der Industrie gehören geschweißte Titanrohre mit großem Durchmesser und mit Titan verkleidete Druckbehälter, die speziell für die Produktion von Natronlauge im großen Maßstab konzipiert sind, sowie optimierte Formulierungen für beschichtete Titananoden, um den Energieverbrauch der Elektrolyse zu senken und die Energieeinsparung sowie die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen voranzutreiben. Ein ausgereiftes Recyclingsystem für Titanschrott ermöglicht die zirkuläre Nutzung von Titanressourcen, wodurch die gesamten -Lebenszykluskosten-der Ausrüstung weiter gesenkt und eine qualitativ hochwertige Entwicklung der Chloralkaliindustrie erleichtert wird.

 

 

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