Titāna anoda pielietojums hlor-sārmu rūpniecībā

Hlora-sārmu rūpniecība ir ķīmiskā rūpniecība, kas ražo hlora gāzi un kaustisko soda, elektrolizējot sāls šķīdumu. Tai ir vairāk nekā 100 gadu sena vēsture. Hlora-sārmu rūpniecība ir arī agrākais titāna pielietojums ķīmiskajā rūpniecībā.
 

Hlora-sārmu ražošanas procesi ietver dzīvsudraba elektrolīzi, diafragmas elektrolīzi un jonu membrānas elektrolīzi. Hlora-sārmu anodi pagātnē ir izmantojuši grafīta anodus. 1956. gadā holandietis Henrijs Bērs (H. Beer) pirmo reizi ierosināja izmantot metāla anodus elektrolītiskajās šūnās, kas pazīstami arī kā dimensiju stabili anodi (DSA), un patentu ieguva 1965. gadā. Izmēru stabili anodi ir pārklāti ar platīnu uz titāna substrātiem. . Cēlmetālu oksīdu elektrodi. 1968. gadā DeNore Itālijā pirmo reizi realizēja titāna anodu industrializāciju hlora-sārmu rūpniecībā. Ap 1970. gadu ASV, Itālija, Japāna, Vācija, Francija un citas valstis ātri pārgāja uz metāla anodiem grafīta anodu vietā. Japānā tūkstošiem tonnu titāna materiālu ir izmantoti kā metāla anodu pamatmateriāls, un ir nepieciešami aptuveni 5 titāna materiāli, lai ražotu 10,000 tonnas kaustiskās sodas.

Attīstoties manas valsts hlora-sārmu rūpniecībai, galvenās kaustiskās sodas ražošanas iekārtas (elektrolizators) ir piedzīvojušas trīs lielas izmaiņas. Pirmā izmaiņa bija vertikālā tvertne, nevis horizontālā tvertne. Sešdesmito gadu sākumā (vertikālās adsorbcijas diafragmas elektrolizators) tika izmantots, lai aizstātu tradicionālo horizontālo tvertni, kas manā valstī ievērojami palielināja kaustiskās sodas ražošanu no 193,000 1957. gadā. Tonnās palielinājās līdz 693,{{ 6}} tonnas 1966. gadā, pieaugot 3,6 reizes.

Otrā izmaiņa ir tāda, ka metāla anoda elektrolizators aizstāj grafīta anoda elektrolizatoru. Pagājušā gadsimta 70. gados grafīta anoda vietā tika izmantots metāla anods (DSA). mana valsts ir veikusi titāna anodus Šanhajas Tianjuaņas ķīmiskajā rūpnīcā un Tjaņdzjiņas ķīmiskajā rūpnīcā kopš 1972. gada. 1973. gadā tika uzsākta 20 m metāla anoda diafragmas elektrolītisko elementu pārbaude, un 30 m metāla anoda elektrolītisko elementu pakāpeniski izmantoja 1974. gadā. 1978. valsts veica 400,000 tonnu diafragmas kaustiskās sodas metāla anoda tehnisko pārveidošanu. 1981. gadā 17 hlora-sārmu rūpnīcās visā valstī kopumā tika izmantoti 1217 metāla anoda elektrolītiskie elementi, veidojot gada ražošanas jaudu 670,{15}} tonnas kaustiskās sodas ar diafragmas metāla anodiem, kas veido 30 procentus no valsts kaustiskās sodas ražošanas jauda un 95,{18}} tonnas dzīvsudraba elektrolīzes jaudas. DSA. 1996. gadā valstī bija 99 hlora-sārmu rūpnīcas, kurās kopā bija 8409 metāla anoda diafragmas elektrolizatori, kuru ikgadējā ražošanas jauda bija 4,2 miljoni tonnu kaustiskās sodas, kas veido 70 procentus no valsts kaustiskās sodas ražošanas jaudas. Izņemot dažas lielas ķīmiskās rūpnīcas, piemēram, Tianyuan, Tianhua, Daguhua un citus rūpnīcā ražotus metāla anodu elektrolizatorus, lielāko daļu no tiem ražo un piegādā profesionālas rūpnīcas, piemēram, Pekinas ķīmisko mašīnu rūpnīca un Shanghai 4805 rūpnīca.

Trešā izmaiņa ir jonu membrānas elektrolizatoru izmantošana. Vidū-1980 kaustiskās sodas ražošanā tika veicināta enerģiju taupoša un efektīva jonu membrānas metode. mana valsts ieviesa jonu membrānas kaustiskās sodas tehnoloģiju un ierīces no Japānas un citām valstīm, veidojot ražošanas jaudu no 10,000 līdz 50,000 tonnām sērijveida ierīču, galvenajā aprīkojumā ietilpst jonu membrānas elektrolizators, titāns anolīta cirkulācijas tvertne, vieglā sālsūdens tvertne, vakuuma dehlorēšanas tornis, siltummainis, caurules un sūkņa vārsti utt. Titāna iekārtas un titāna caurules galvenokārt tiek izmantotas anolīta cirkulācijas sistēmā, vieglā sālsūdens sistēmā, dehlorēšanas sistēmā, mitrā hlora gāzes padeves sistēmā un hlora sistēmā. ūdens cirkulācijas sistēma. Titāna sūkņus galvenokārt izmanto, lai transportētu rafinētu sālījumu, anoda cirkulācijas šķidrumu, vieglu sālījumu un hlora ūdeni utt. 10 000-tonnu iekārtu komplektā tiek izmantotas aptuveni 8 tonnas titāna. 1986. gada jūnijā Yanguoxia Chemical Plant pirmo reizi ieviesa Japānas Asahi Glass tehnoloģiju ar 10,{11}} tonnu kaustiskās sodas iekārtu gadā. Izņemot Japānas piegādāto trīsdimensiju elektrolizatoru un anolīta titāna sūkni, visas pārējās sešas titāna iekārtas nodrošināja vietējie ražotāji. Jinxi Chemical Machinery Factory uzņemas piegādi. Līdz 1990. gadam 11 hlor-sārmu rūpnīcas bija ieviesušas jonu apmaiņas membrānas kaustiskās sodas rūpnīcas ar ražošanas jaudu 295,{18}} tonnas. 1995. gadā 27 hlora-sārmu rūpnīcas bija ieviesušas jonu apmaiņas membrānas kaustiskās soda rūpnīcas ar ražošanas jaudu 827, 000 tonnas. 2000. gadā manas valsts hlora-sārmu rūpniecības kaustiskās sodas ražošanas jauda bija 7,5 miljoni tonnu gadā, 2005. gadā tā bija 14,71 miljons tonnu, bet 2010. gadā tā bija 23,99 miljoni tonnu.

Jonu membrānas elektrolizatorā katoda un anoda kameru temperatūra ir aptuveni 90 grādi, anoda kamerā ir hlora gāzes un sāls šķīdums, un katoda kamerā ir 30% ~ 35% kaustiskās sodas šķīduma koncentrācija. Jonu membrānas elektrolizatora vispārējais darba strāvas blīvums ir 30-40A/dm. Šādos skarbos apstākļos, projektējot elektrolītisko elementu, pilnībā jāņem vērā elektrolītiskās šūnas materiāla izmantošana un pretkorozijas struktūra. Jonu apmaiņas membrānas elektrolizatora anoda daļai (attiecībā uz anodu un daļu, kas saskaras ar anolītu) visas pasaules valstis ir izvēlējušās titāna metālu (vai korozijizturīgu titāna sakausējumu) ar labu korozijas izturību anolītā. bez izņēmuma.

Kaustiskās sodas jonu apmaiņas membrānas shematiskā diagramma, kā parādīts attēlā, divus elektrodus atdala jonu apmaiņas membrāna, un sālsūdens tiek pievienots no vienas puses, bet tīrs ūdens tiek pievienots no otras puses. Pēc elektriskās strāvas izlaišanas no anoda puses tiek ģenerēta hlora gāze, bet no katoda puses - ūdeņraža gāze. Jonu membrāna pieļauj tikai nātrija jonu pāreju, nātrija hidroksīds tiek ražots no katoda puses.

Papildus jonu apmaiņas membrānas kaustiskās sodas rūpnīcas galvenā aprīkojuma elektrolizatoram titāna iekārtu lietošanas daļās galvenokārt ietilpst: sālsūdens sistēma - šķidruma līmeņa mērītājs; anolītu sistēma - anolīta tvertne un hlora gāzes skruberis; vieglā sālsūdens sistēma - dehlorēšanas tornis, Vieglā sālsūdens sadalītājs, instrumentu dzesētājs; nātrija hipohlorīta sistēma - dzesēšana, absorbcijas tornis, sadalītājs; hlora gāzes sistēma - slapjā hlora gāzes dzesētājs; kaitēkļu likvidēšanas sistēma - siltummainis, kaitēkļu likvidēšanas ventilators.