De toepassing van titaniumanode in de chloor-alkali-industrie
May 12, 2023
De chloor-alkali-industrie is een chemische industrie die chloorgas en natronloog produceert door een zoutoplossing te elektrolyseren. Het heeft een geschiedenis van meer dan 100 jaar. De chlooralkali-industrie is ook de vroegste toepassing van titanium in de chemische industrie.
Chloor-alkaliproductieprocessen omvatten kwikelektrolyse, diafragma-elektrolyse en ionische membraanelektrolyse. Chloor-alkali-anodes hebben in het verleden grafiet-anodes gebruikt. In 1956 stelde de Nederlander Henry Beer (H. Beer) voor het eerst het gebruik van metalen anoden voor in elektrolytische cellen, ook wel bekend als Dimensionaal Stabiele Anodes (DSA), en verkreeg het patent in 1965. Maatvaste anodes zijn gecoat met platina op titaniumsubstraten . Elektroden van edele metaaloxiden. In 1968 realiseerde DeNore in Italië voor het eerst de industrialisatie van titaniumanodes in de chlooralkali-industrie. Rond 1970 stapten de Verenigde Staten, Italië, Japan, Duitsland, Frankrijk en andere landen al snel over op metalen anoden in plaats van grafiet anodes. In Japan zijn duizenden tonnen titaniummaterialen gebruikt als basismateriaal voor metalen anodes, en er zijn ongeveer 5 titaniummaterialen nodig om 10,000 ton caustic soda te produceren.
Met de ontwikkeling van de chloor-alkali-industrie in mijn land heeft de belangrijkste uitrusting (elektrolyseur) voor de productie van bijtende soda drie belangrijke veranderingen ondergaan. De eerste verandering was de verticale tank in plaats van de horizontale tank. In de vroege jaren zestig werd (verticale adsorptiediafragma-elektrolyser) gebruikt om de traditionele horizontale tank te vervangen, waardoor de productie van bijtende soda in mijn land sterk toenam, van 193,000 in 1957. Ton steeg tot 693,{{ 6}} ton in 1966, een toename van 3,6 keer.
De tweede wijziging is dat de elektrolyser met metalen anode de elektrolyser met grafietanode vervangt. In de jaren zeventig werd de metaalanode (DSA) gebruikt in plaats van de grafietanode. mijn land heeft sinds 1972 titaniumanodes uitgevoerd in de Tianyuan Chemical Plant en de Tianjin Chemical Plant in Shanghai. In 1973 werd de elektrolytische celtest van het 20 m metalen anodemembraan gestart en in 1974 werd geleidelijk de 30 m metalen anode elektrolytische cel gebruikt. land voerde de taak uit van de technische transformatie van de metaalanode van 400,000 ton diafragmacaustic soda. Vanaf 1981 gebruikten 17 chloor-alkalifabrieken in het hele land in totaal 1217 elektrolytische cellen met metaalanode, wat neerkomt op een jaarlijkse productiecapaciteit van 670,{15}} ton bijtende soda met diafragma-metaalanodes, goed voor 30 procent van de nationale caustic soda-productiecapaciteit en 95,000 ton op kwik gebaseerde elektrolysecapaciteit. DSA. In 1996 waren er 99 chloor-alkalifabrieken in het land met in totaal 8.409 metaalanode-membraanelektrolysers, met een jaarlijkse productiecapaciteit van 4,2 miljoen ton natronloog, goed voor 70 procent van de nationale productiecapaciteit voor natronloog. Met uitzondering van een paar grote chemische fabrieken zoals Tianyuan, Tianhua, Daguhua en andere in de fabriek gemaakte elektrolysers met metalen anode, worden de meeste vervaardigd en geleverd door professionele fabrieken zoals Beijing Chemical Machinery Factory en Shanghai 4805 Factory.
De derde verandering is het gebruik van ionische membraanelektrolyzers. Halverwege-1980werd de energiebesparende en efficiënte ionische membraanmethode gepromoot om bijtende soda te produceren. mijn land introduceerde ionische membraancaustic soda-technologie en apparaten uit Japan en andere landen, met een productiecapaciteit van 10,000 tot 50,000 ton geserialiseerde apparaten, de belangrijkste apparatuur omvat ionenmembraanelektrolyzer, titanium anolytcirculatietank, lichte pekeltank, vacuümdechloreringstoren, warmtewisselaar, buizen en pompkleppen, enz. Titaniumapparatuur en titaniumbuizen worden voornamelijk gebruikt in het anolytcirculatiesysteem, licht pekelsysteem, dechloreringssysteem, nat chloorgasafgiftesysteem en chloor water circulatie systeem. Titaniumpompen worden voornamelijk gebruikt voor het transporteren van geraffineerde pekel, circulerende anodevloeistof, lichte pekel en chloorwater, enz. Een set van 10,{7}ton apparatuur gebruikt ongeveer 8 ton titanium. In juni 1986 introduceerde de Yanguoxia Chemical Plant voor het eerst de technologie van Asahi Glass uit Japan, met een jaarlijkse productie van 10,000 ton caustic soda-apparatuur. Behalve de driedimensionale elektrolyseur en de anolyt-titaniumpomp geleverd door Japan, werden de andere zes titaniumapparatuur allemaal geleverd door binnenlandse fabrikanten. Jinxi Chemical Machinery Factory zorgt voor de levering. Tegen 1990 hadden 11 chloor-alkalifabrieken fabrieken met natronloogfabrieken met ionenuitwisselingsmembraan, met een productiecapaciteit van 295,000 ton. In 1995 hadden 27 chloor/alkalifabrieken fabrieken met natronloogfabrieken met ionenuitwisselingsmembraan, met een productiecapaciteit van 827,000 ton. In 2000 bedroeg de jaarlijkse productiecapaciteit voor natronloog van de chloor-alkali-industrie in mijn land 7,5 miljoen ton, in 2005 14,71 miljoen ton en in 2010 23,99 miljoen ton.
In de ionische membraanelektrolyseur is de temperatuur van de kathode- en anodekamers ongeveer 90 graden, de anodekamer heeft chloorgas en zoutoplossing en de kathodekamer heeft een concentratie van 30% ~ 35% natriumhydroxideoplossing. De algemene stroomdichtheid van de ionenmembraan-elektrolyseur is 30~40A/dm. Onder dergelijke zware omstandigheden moet bij het ontwerpen van de elektrolytische cel volledig rekening worden gehouden met het materiaalgebruik en de anticorrosiestructuur van de elektrolytische cel. Voor het anodegedeelte van de ionenuitwisselingsmembraanelektrolyseur (verwijzend naar de anode en het deel dat in contact staat met de anolyt), hebben alle landen ter wereld titaniummetaal (of corrosiebestendige titaniumlegering) gekozen met een goede corrosieweerstand in de anolyt zonder uitzondering.
Het schematische diagram van het ionenuitwisselingsmembraan van natronloog, zoals weergegeven in de figuur, de twee elektroden worden gescheiden door het ionenuitwisselingsmembraan en het zoute water wordt aan de ene kant toegevoegd en het zuivere water wordt aan de andere kant toegevoegd. Na het passeren van een elektrische stroom wordt aan de anodezijde chloorgas gegenereerd en aan de kathodezijde waterstofgas. Het ionische membraan laat alleen de doorgang van natriumionen door, dus natriumhydroxide wordt geproduceerd vanaf de kathodezijde.
Naast de elektrolyseur van de hoofdapparatuur van de natronloogfabriek met ionenuitwisselingsmembraan, omvatten de toepassingsonderdelen van titaniumapparatuur voornamelijk: pekelsysteem - vloeistofpeilmeter; anolytsysteem - anoliettank en chloorgaswasser; licht pekelsysteem - dechloreringstoren, licht zoutwaterverdeler, instrumentenkoeler; natriumhypochlorietsysteem - koeling, absorptietoren, verdeler; chloorgassysteem - natte chloorgaskoeler; ongedierteverwijderingssysteem - warmtewisselaar, ventilator voor ongediertebestrijding.
