염소-알칼리 산업의 우수한 양극 소재인 티타늄

티타늄의 융점은 1680도이고 밀도는 4.54g/cm3입니다. 알루미늄보다 무겁지만 강철보다 43% ​​가볍습니다. 티타늄은 매우 강하며 알루미늄보다 6배 더 강합니다. 따라서 구조재료 중 티타늄은 비강도가 매우 높다. 티타늄의 또 다른 큰 장점은 다양한 물질에 대한 강한 내식성입니다.

티타늄은 첫째로 젖은 염소 및 염화나트륨 용액에 대한 내식성이 우수하고, 둘째로 전기화학적 특성으로 인해 양극 재료로 사용하기에 적합하기 때문에 염소-알칼리 산업에서 널리 사용됩니다. 미국은 1960년대부터 염소-알칼리 장비를 제조하기 시작했으며 이 응용 분야는 연평균 성장률 8%로 빠르게 발전했습니다. 2021년에는 전 세계 염소 생산량의 약 50%가 루테늄-티타늄 코팅 양극을 사용합니다. 러시아 염소 생산에서 장비와 파이프의 80% 이상이 티타늄으로 만들어집니다. 염소 및 기타 산화물, 독성 화학물질, 클로라민 및 표백분을 생산하는 전체 염소-알칼리 산업은 화학 부문에 사용되는 티타늄 장비의 60% 이상을 차지합니다. 염소-알칼리 산업에서 일본은 일본에서 가장 널리 사용되는 티타늄 제품인 티타늄 양극을 사용합니다. 1980년대 초부터 우리나라의 염소-알칼리 산업은 티타늄 양극을 사용하기 시작하여 좋은 경제적 이익을 얻었습니다.

Titanium anode is currently the single product that uses the most titanium in the chemical industry. In the past, graphite anodes were commonly used in chlor-alkali industrial electrolyzers, which had short lifespan and high power consumption. The advantages of using titanium anodes are: anode size stability, long life, low power and steam consumption, high product quality, large production capacity, and good working conditions. After Shanghai Liaoyuan Chemical Company switched its 20-meter-long electrolytic cell to titanium anodes, experts determined that its production capacity doubled compared to that of graphite anode electrolytic cells. The current density of graphite electrodes is mostly 1100A/m2, and the current density of titanium anodes can reach >2000A/m2; the anode has a long life. Graphite anodes can only be used for about 0.5 years, while titanium anodes can be used for >4 년; 전기는 약 15%, 증기는 약 5% 절약됩니다. 제품 품질이 좋습니다. 흑연 양극 탱크에서 생성된 가성소다는 적자색을 띠는 반면, 티타늄 양극 탱크에서 생성된 가성소다는 무색이며 유기 불순물 함량이 낮습니다. 석면 다이어프램은 수명이 길다. 흑연 양극 탱크 다이어프램은 약 180일 동안만 사용할 수 있는 반면, 티타늄 양극 탱크 다이어프램은 흑연 입자에 의해 막히지 않기 때문에 수명이 길어 석면을 절약할 뿐만 아니라 유지 관리 작업도 덜 필요합니다. 티타늄 양극은 아스팔트와 납을 사용하지 않으며 환경친화적입니다.

클로르알칼리사의 염소 제조공정에서 전해조에서 배출되는 염소가스는 온도가 높을 뿐만 아니라 다량의 수분을 함유하고 있습니다. 사용하기 전에 식혀서 건조시켜야 합니다. 냉각과정에는 직접법과 간접법이 있다. 직접 물 분무 냉각은 다량의 염소 함유 물을 생성할 뿐만 아니라 환경을 오염시킵니다. 염소 손실이 크고 H2SO4 소비량이 많으며 작업 조건도 열악합니다. 스테인레스 간접 쿨러를 사용하여 냉각하면 수명은 10일을 넘기 어려운 반면, 그래파이트 쿨러는 90일 정도만 사용할 수 있습니다. 티타늄은 냉각기 제조에 탁월한 소재이며 부식 속도가 0.0025mm/년 이하로 습식 염소 부식에 대한 저항성이 매우 강합니다. 따라서 염소-알칼리 처리에 티타늄 냉각기를 사용하면 냉각 및 건조 시간을 단축하고 염소 손실을 줄이며 환경 오염을 줄일 수 있습니다. 둘째, 압축가스의 안정적인 운전과 완전한 건조에 필요한 조건을 조성할 수 있습니다.

In the U.S. chemical industry, >티타늄의 50%는 염소-알칼리 생산을 위한 냉각기에 사용됩니다. 흑연으로 만든 Allied의 냉각 튜브는 수명이 2~3년밖에 되지 않았습니다. 티타늄 튜브로 교체한 후에도 10년 이상 사용할 수 있습니다. 벽이 얇은 티타늄 튜브를 사용하면 쿨러에 흑연 스트립을 삽입할 필요가 없으며 극도로 높은 열전도를 견딜 수 있습니다. 예를 들어, 78m2 티타늄 쿨러는 140m2 흑연 쿨러만큼 많은 열을 전도합니다. 소련과 러시아의 염소알칼리 산업에서 사용되는 냉각기는 모두 티타늄으로 만들어졌다. 습식 염소 냉각 경제 지표, Shanghai Liaoyuan Chemical Company 흑연 튜브, 티타늄 튜브 냉각기 기술 및 경제 지표. 이러한 데이터를 통해 습식 염소를 사용한 간접 냉각이 물로 직접 분무 냉각하는 것보다 훨씬 더 효과적이라는 것을 알 수 있습니다.

Shanghai Liaoyuan Chemical Company는 간접 티타늄 냉각기로 전환한 후 400000톤/년의 물, 1,360톤/년의 건조용 황산, 1,400톤/년의 염소 가스를 절약할 수 있습니다. 티타늄 튜브 쿨러는 흑연 튜브 쿨러보다 훨씬 오래 지속됩니다.
펌프, 밸브 등

염소를 생산하기 위해 멤브레인 방식이나 수은 전기분해를 사용하는 티타늄 펌프는 최고의 경제적 이점을 얻을 수 있습니다. 미국 회사 Piffic의 티타늄 펌프의 사용 수명은 최대 10년입니다. 베이징 화학 공장 2호기는 진공 탈염소 공정에서 주조 티타늄 6BA-12 펌프, Dg100 및 Dg150 스톱 밸브, HTB-7011 수봉 세라믹 진공 펌프 티타늄 임펠러를 사용했습니다. 1.5년 동안 운영한 후에도 여전히 손상되지 않았습니다. 부식 흔적이 없습니다. 다양한 티타늄 밸브는 상압에서 5000N/cm2까지의 고압에서 효과적으로 사용될 수 있습니다.