Klor-alkali Endüstrisinde Titanyum Anot Uygulaması

Klor-alkali endüstrisi, tuz çözeltisini elektrolize ederek klor gazı ve kostik soda üreten bir kimya endüstrisidir. 100 yılı aşkın bir geçmişe sahiptir. Klor-alkali endüstrisi ayrıca kimya endüstrisinde titanyumun en eski uygulamasıdır.
 

Klor-alkali üretim süreçleri cıva elektrolizi, diyafram elektrolizi ve iyonik membran elektrolizini içerir. Klor-alkali anotlar geçmişte grafit anotlar kullanıyordu. 1956'da Hollandalı Henry Beer (H. Beer), ilk olarak Boyutsal Olarak Kararlı Anotlar (DSA) olarak da bilinen elektrolitik hücrelerde metal anotların kullanılmasını önerdi ve 1965'te patentini aldı. Boyutsal olarak kararlı anotlar, titanyum substratlar üzerinde platinle kaplanır. . Soy metal oksitlerin elektrotları. 1968'de İtalya'daki DeNore, klor-alkali endüstrisinde titanyum anotların sanayileşmesini ilk kez gerçekleştirdi. 1970 civarında Amerika Birleşik Devletleri, İtalya, Japonya, Almanya, Fransa ve diğer ülkeler hızla grafit anotlar yerine metal anotlara geçti. Japonya'da, metal anotlar için temel malzeme olarak binlerce ton titanyum malzeme kullanılmıştır ve 10,000 ton kostik soda üretmek için yaklaşık 5 titanyum malzemeye ihtiyaç vardır.

Ülkemin klor-alkali endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, kostik soda üretimi için ana ekipman (elektrolizör) üç büyük değişikliğe uğradı. İlk değişiklik, yatay tank yerine dikey tanktı. 1960'ların başında, (dikey adsorpsiyon diyaframlı elektrolizör), 1957'de 193,000 olan ülkemdeki kostik soda üretimini büyük ölçüde artıran geleneksel yatay tankın yerini almak için kullanıldı. Ton, 693,{{ 6}} ton, 1966'da 3,6 kat arttı.

İkinci değişiklik, metal anot elektrolizörünün grafit anot elektrolizörünün yerini almasıdır. 1970'lerde grafit anot yerine metal anot (DSA) kullanıldı. ülkem, 1972'den beri Şangay Tianyuan Kimya Fabrikası ve Tianjin Kimya Fabrikasında titanyum anotları gerçekleştiriyor. 1973'te 20m metal anot diyaframlı elektrolitik hücre testi başlatıldı ve 30m metal anot elektrolitik hücre, 1974'te kademeli olarak kullanıldı. ülke 400,000 ton diyafram kostik sodasının metal anot teknik dönüşümü görevini gerçekleştirdi. 1981 itibariyle, ülke çapındaki 17 klor-alkali tesisi toplam 1.217 metal anot elektrolitik hücre kullanıyordu ve bu da yıllık 670,{15}} ton diyafram metal anotlu kostik soda üretim kapasitesi oluşturuyordu; bu, toplam üretimin yüzde 30'unu oluşturuyordu. ulusal kostik soda üretim kapasitesi ve 95,000 ton cıva bazlı elektroliz kapasitesi. DSA. 1996 itibariyle, ülkede toplam 8.409 metal anot diyaframlı elektrolizöre sahip 99 klor-alkali fabrikası vardı ve yıllık 4.2 milyon ton kostik soda üretim kapasitesi, ulusal kostik soda üretim kapasitesinin yüzde 70'ini oluşturuyordu. Tianyuan, Tianhua, Daguhua ve diğer fabrika yapımı metal anot elektrolizörleri gibi birkaç büyük kimya fabrikası dışında, bunların çoğu Beijing Chemical Machinery Factory ve Shanghai 4805 Factory gibi profesyonel fabrikalar tarafından üretilmekte ve tedarik edilmektedir.

Üçüncü değişiklik, iyonik membran elektrolizörlerinin kullanılmasıdır. Orta-1980larda, kostik soda üretmek için enerji tasarruflu ve verimli iyonik zar yöntemi tanıtıldı. ülkem, Japonya ve diğer ülkelerden iyonik membran kostik soda teknolojisi ve cihazlarını piyasaya sürdü ve 10,000 ila 50,000 ton seri hale getirilmiş cihaz üretim kapasitesi oluşturdu, ana ekipman iyon membran elektrolizörü, titanyum içerir anolit sirkülasyon tankı, hafif tuzlu su tankı, vakumlu klorsuzlaştırma kulesi, ısı eşanjörü, tüpler ve pompa valfleri, vb. Titanyum ekipman ve titanyum tüpler esas olarak anolit sirkülasyon sistemi, hafif tuzlu su sistemi, klorsuzlaştırma sistemi, ıslak klor gazı dağıtım sistemi ve klorda kullanılır. su sirkülasyon sistemi. Titanyum pompalar genellikle rafine tuzlu su, anot dolaşım sıvısı, hafif tuzlu su ve klorlu su vb. taşımak için kullanılır. 10,000-tonluk bir ekipman seti yaklaşık 8 ton titanyum kullanır. Haziran 1986'da Yanguoxia Kimya Fabrikası, yıllık 10,000 ton kostik soda ekipmanı üretimiyle Japonya'dan Asahi Glass teknolojisini ilk kez tanıttı. Japonya tarafından sağlanan üç boyutlu elektrolizör ve anolit titanyum pompası dışında, diğer altı titanyum ekipmanın tamamı yerli üreticiler tarafından sağlandı. Jinxi Chemical Machinery Factory tedariki üstleniyor. 1990 yılına gelindiğinde, 11 klor-alkali tesisi, 295,000 ton üretim kapasiteli iyon değiştirici membranlı kostik soda tesislerini benimsemişti. 1995 yılında, 27 klor-alkali tesisi, 827,{24}} ton üretim kapasiteli iyon değiştirici membranlı kostik soda tesislerini benimsemişti. 2000 yılında ülkem klor-alkali sanayisinin yıllık kostik soda üretim kapasitesi 7,5 milyon ton, 2005 yılında 14,71 milyon ton, 2010 yılında ise 23,99 milyon tondur.

İyonik membran elektrolizörde, katot ve anot bölmelerinin sıcaklığı yaklaşık 90 derecedir, anot bölmesinde klor gazı ve tuz çözeltisi bulunur ve katot bölmesinde yüzde 30 ~ yüzde 35 kostik soda çözeltisi konsantrasyonu bulunur. İyon membran elektrolizörünün genel çalışma akımı yoğunluğu 30~40A/dm'dir. Bu tür zorlu koşullar altında, elektrolitik hücre tasarlanırken, elektrolitik hücrenin malzeme kullanımı ve korozyon önleyici yapısı tam olarak dikkate alınmalıdır. İyon değiştirici membran elektrolizörünün anot kısmı için (anot ve anolit ile temas halindeki kısma atıfta bulunularak), dünyadaki tüm ülkeler anolitte iyi korozyon direncine sahip titanyum metali (veya korozyona dayanıklı titanyum alaşımı) seçmiştir. istisnasız.

Kostik sodanın iyon değişim membranının şematik diyagramı şekilde gösterildiği gibi, iki elektrot iyon değişim membranı ile ayrılır ve bir taraftan tuzlu su, diğer taraftan saf su eklenir. Elektrik akımı geçtikten sonra anot tarafından klor gazı, katot tarafından hidrojen gazı üretilir. İyonik zar sadece sodyum iyonlarının geçişine izin verir, bu nedenle katot tarafından sodyum hidroksit üretilir.

İyon değiştirme membranlı kostik soda fabrikasının ana ekipmanının elektrolizörüne ek olarak, titanyum ekipmanının uygulama parçaları temel olarak şunları içerir: tuzlu su sistemi - sıvı seviye göstergesi; anolit sistemi - anolit tankı ve klor gazı yıkayıcı; hafif tuzlu su sistemi - klor giderme kulesi, Hafif tuzlu su dağıtıcısı, alet soğutucusu; sodyum hipoklorit sistemi - soğutma, absorpsiyon kulesi, distribütör; klor gazı sistemi - ıslak klor gazı soğutucusu; haşere giderme sistemi - ısı eşanjörü, haşere giderme fanı.