Bahan yang sangat baik untuk anoda dalam industri klor-alkali—titanium

Titik leleh titanium adalah 1680 derajat dan kepadatannya 4,54g/cm3. Ini lebih berat dari aluminium tetapi 43% lebih ringan dari baja. Titanium sangat kuat, 6 kali lebih kuat dari aluminium. Oleh karena itu, di antara material struktural, titanium memiliki kekuatan spesifik yang sangat tinggi. Keuntungan besar lainnya dari titanium adalah ketahanan korosinya yang kuat terhadap berbagai zat.

Titanium banyak digunakan dalam industri klor-alkali, pertama karena ketahanan korosinya yang sangat baik terhadap larutan klorin basah dan natrium klorida, dan kedua karena sifat elektrokimianya membuatnya cocok untuk digunakan sebagai bahan anoda. Amerika Serikat mulai memproduksi peralatan klor-alkali sejak tahun 1960an, dan penerapannya telah berkembang pesat, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 8%. Pada tahun 2021, sekitar 50% produksi klorin global menggunakan anoda berlapis rutenium-titanium. Dalam produksi klorin Rusia, lebih dari 80% peralatan dan pipa terbuat dari titanium. Seluruh industri klor-alkali, yang menghasilkan klorin dan oksida lainnya, bahan kimia beracun, kloramin, dan bubuk pemutih, menyumbang lebih dari 60% peralatan titanium yang digunakan di sektor kimia. Dalam industri klor-alkali, Jepang menggunakan anoda titanium, yang merupakan produk titanium yang paling banyak digunakan di Jepang. Sejak awal 1980-an, industri klor-alkali di negara saya telah mulai menggunakan anoda titanium dan telah memperoleh manfaat ekonomi yang baik.

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 tahun; menghemat sekitar 15% listrik dan sekitar 5% uap. Kualitas produk bagus. Soda kaustik yang dihasilkan oleh tangki anoda grafit berwarna ungu kemerahan, sedangkan soda kaustik yang dihasilkan oleh tangki anoda titanium tidak berwarna dan memiliki kandungan pengotor organik yang rendah; diafragma asbes memiliki umur yang panjang. Diafragma tangki anoda grafit hanya dapat digunakan sekitar 180 hari, sedangkan diafragma tangki anoda titanium memiliki masa pakai yang lama karena tidak terhalang oleh partikel grafit, yang tidak hanya menghemat asbes, tetapi juga membutuhkan lebih sedikit pekerjaan perawatan; anoda titanium tidak menggunakan aspal dan timbal, serta ramah lingkungan dan ramah lingkungan.

Dalam proses produksi klorin oleh perusahaan klor-alkali, gas klor yang dikeluarkan dari sel elektrolitik tidak hanya memiliki suhu tinggi, tetapi juga mengandung uap air dalam jumlah besar. Harus didinginkan dan dikeringkan sebelum digunakan. Proses pendinginan meliputi metode langsung dan metode tidak langsung. Pendinginan semprotan air secara langsung tidak hanya akan membentuk air yang mengandung klorin dalam jumlah besar, tetapi juga mencemari lingkungan. Hilangnya klorin dalam jumlah besar, konsumsi H2SO4 dalam jumlah besar, dan kondisi kerja juga buruk. Jika pendingin tidak langsung baja tahan karat digunakan untuk pendinginan, masa pakainya sulit melebihi 10 hari, sedangkan pendingin grafit hanya dapat digunakan sekitar 90 hari. Titanium adalah bahan yang sangat baik untuk pembuatan pendingin dan memiliki ketahanan yang sangat kuat terhadap korosi klorin basah, dengan laju korosi kurang dari atau sama dengan 0,0025 mm/tahun. Oleh karena itu, penggunaan pendingin titanium dalam pengolahan klor-alkali dapat mempersingkat waktu pendinginan dan pengeringan, mengurangi hilangnya klorin, dan mengurangi pencemaran lingkungan. Kedua, dapat menciptakan kondisi yang diperlukan untuk pengoperasian yang stabil dan pengeringan gas terkompresi secara menyeluruh.

In the U.S. chemical industry, >50% titanium digunakan dalam pendingin untuk produksi klor-alkali. Tabung pendingin Allied berbahan grafit hanya bertahan 2 hingga 3 tahun. Setelah beralih ke tabung titanium, mereka dapat digunakan selama lebih dari 10 tahun. Penggunaan tabung titanium berdinding tipis menghilangkan kebutuhan untuk memasang strip grafit pada pendingin dan dapat menahan konduksi panas yang sangat tinggi. Misalnya, pendingin titanium berukuran 78m2 menghantarkan panas sebanyak pendingin grafit berukuran 140m2. Pendingin yang digunakan di Uni Soviet dan industri klor-alkali Rusia semuanya terbuat dari titanium. Indikator ekonomi pendinginan klorin basah, tabung grafit Perusahaan Kimia Shanghai Liaoyuan, indikator teknis dan ekonomi pendingin tabung titanium. Terlihat dari data tersebut bahwa pendinginan tidak langsung dengan klorin basah jauh lebih efektif dibandingkan pendinginan semprot langsung dengan air.

Setelah Shanghai Liaoyuan Chemical Company beralih ke pendingin titanium tidak langsung, perusahaan ini dapat menghemat 400,000 ton/tahun air, 1.360 ton/tahun asam sulfat untuk pengeringan, dan 1.400 ton/tahun gas klorin. Pendingin tabung titanium bertahan lebih lama dibandingkan pendingin tabung grafit.
Pompa, katup, dll.

Pompa titanium yang menggunakan metode membran atau elektrolisis merkuri untuk menghasilkan klorin dapat memperoleh manfaat ekonomi tertinggi. Pompa titanium dari perusahaan Amerika Piffic memiliki masa pakai hingga 10 tahun. Pabrik Kimia Beijing No. 2 menggunakan pompa titanium 6BA-12 cor, katup penghenti Dg100 dan Dg150, dan impeler titanium pompa vakum keramik cincin air HTB-7011 dalam proses deklorinasi vakum. Setelah 1,5 tahun beroperasi, masih utuh. Tidak ada tanda-tanda korosi. Berbagai katup titanium dapat digunakan secara efektif pada tekanan tinggi dari tekanan normal hingga 5000N/cm2.