L'aplicació de l'ànode de titani a la indústria de clor-àlcali

La indústria del clor-àlcali és una indústria química que produeix clor gasós i sosa càustica mitjançant l'electrolisi de la solució salina. Té una història de més de 100 anys. La indústria del clor-àlcali també és la primera aplicació del titani a la indústria química.
 

Els processos de producció de clor-àlcali inclouen l'electròlisi de mercuri, l'electròlisi del diafragma i l'electròlisi de la membrana iònica. Els ànodes de clor-àlcali han estat utilitzant ànodes de grafit en el passat. L'any 1956, l'holandès Henry Beer (H. Beer) va proposar per primera vegada l'ús d'ànodes metàl·lics a les cèl·lules electrolítiques, també coneguts com ànodes dimensionalment estables (DSA), i va obtenir la patent el 1965. Els ànodes dimensionalment estables estan recoberts de platí sobre substrats de titani. . Elèctrodes d'òxids de metalls nobles. El 1968, DeNore a Itàlia es va adonar per primera vegada de la industrialització dels ànodes de titani a la indústria del clor-àlcali. Al voltant de 1970, els Estats Units, Itàlia, el Japó, Alemanya, França i altres països van canviar ràpidament als ànodes metàl·lics en lloc dels ànodes de grafit. Al Japó, milers de tones de materials de titani s'han utilitzat com a material base per als ànodes metàl·lics i es necessiten uns 5 materials de titani per produir 10,000 tones de sosa càustica.

Amb el desenvolupament de la indústria clor-àlcali del meu país, l'equip principal (electrolitzador) per a la producció de sosa càustica ha sofert tres canvis importants. El primer canvi va ser el dipòsit vertical en comptes del tanc horitzontal. A principis dels anys 60, es va utilitzar (electrolitzador de diafragma d'adsorció vertical) per substituir el dipòsit horitzontal tradicional, que va augmentar molt la producció de sosa càustica al meu país, des de 193,000 el 1957. La tona va augmentar fins a 693,{{ 6}} tones el 1966, un augment de 3,6 vegades.

El segon canvi és que l'electrolitzador d'ànode metàl·lic substitueix l'electrolitzador d'ànode de grafit. A la dècada de 1970, es va utilitzar l'ànode metàl·lic (DSA) en lloc de l'ànode de grafit. el meu país ha dut a terme ànodes de titani a la planta química de Xangai Tianyuan i a la planta química de Tianjin des de 1972. El 1973, es va iniciar la prova de cèl·lula electrolítica de diafragma d'ànode metàl·lic de 20 m, i la cèl·lula electrolítica d'ànode metàl·lic de 30 m es va utilitzar gradualment el 1974. El 1978, el país va dur a terme la tasca de transformació tècnica de l'ànode metàl·lic de 400,000 tones de sosa càustica de diafragma. A partir de 1981, 17 plantes de clor-àlcali a tot el país utilitzaven un total de 1.217 cèl·lules electrolítiques d'ànode metàl·lic, la qual cosa formava una capacitat de producció anual de 670,000 tones de sosa càustica amb ànodes metàl·lics de diafragma, que representaven el 30 per cent de la capacitat nacional de producció de sosa càustica i 95,000 tones de capacitat d'electròlisi a base de mercuri. DSA. A partir de 1996, hi havia 99 fàbriques de clor-àlcali al país amb un total de 8.409 electrolitzadors de diafragma d'ànode metàl·lic, amb una capacitat de producció anual de 4,2 milions de tones de sosa càustica, que representa el 70 per cent de la capacitat de producció nacional de sosa càustica. Excepte algunes grans fàbriques químiques com ara Tianyuan, Tianhua, Daguhua i altres electrolitzadors d'ànode metàl·lic fets a fàbrica, la majoria d'ells són fabricats i subministrats per fàbriques professionals com Beijing Chemical Machinery Factory i Shanghai 4805 Factory.

El tercer canvi és l'ús d'electrolitzadors de membrana iònica. A mitjans-1980s, es va promoure el mètode de membrana iònica eficient i d'estalvi d'energia per produir sosa càustica. el meu país va introduir la tecnologia i els dispositius de sosa càustica de membrana iònica del Japó i d'altres països, amb una capacitat de producció de 10,000 a 50,000 tones de dispositius serialitzats, l'equip principal inclou un electrolitzador de membrana iònica, titani tanc de circulació d'anòlits, dipòsit de salmorra lleugera, torre de decloració al buit, intercanviador de calor, tubs i vàlvules de bomba, etc. Els equips de titani i els tubs de titani s'utilitzen principalment en el sistema de circulació d'anolits, sistema de salmorra lleugera, sistema de descloració, sistema de lliurament de gas de clor humit i clor. sistema de circulació d'aigua. Les bombes de titani s'utilitzen principalment per transportar salmorra refinada, fluid circulant ànode, salmorra lleugera i aigua amb clor, etc. Un conjunt d'equips de 10 000-tones utilitza unes 8 tones de titani. El juny de 1986, la planta química de Yanguoxia va introduir per primera vegada la tecnologia d'Asahi Glass del Japó, amb una producció anual de 10,000 tones d'equip de sosa càustica. Excepte l'electrolitzador tridimensional i la bomba de titani anòlit subministrada pel Japó, els altres sis equips de titani van ser proporcionats per fabricants nacionals. Jinxi Chemical Machinery Factory s'encarrega del subministrament. El 1990, 11 plantes de clor-àlcali havien adoptat plantes de sosa càustica de membrana d'intercanvi iònic, amb una capacitat de producció de 295,000 tones. El 1995, 27 plantes de clor-àlcali havien adoptat plantes de sosa càustica de membrana d'intercanvi iònic, amb una capacitat de producció de 827,000 tones. L'any 2000, la capacitat anual de producció de sosa càustica de la indústria de clor-àlcali del meu país va ser de 7,5 milions de tones, el 2005 va ser de 14,71 milions de tones i el 2010 va ser de 23,99 milions de tones.

A l'electrolitzador de membrana iònica, la temperatura de les cambres del càtode i de l'ànode és d'uns 90 graus, la cambra de l'ànode té una solució de clor i sal, i la cambra del càtode té una concentració del 30% ~ 35% de solució de sosa càustica. La densitat general de corrent de funcionament de l'electrolitzador de membrana iònica és de 30 ~ 40 A/dm. En condicions tan dures, l'ús del material i l'estructura anticorrosió de la cèl·lula electrolítica s'han de tenir en compte a l'hora de dissenyar la cel·la electrolítica. Per a la part de l'ànode de l'electrolitzador de membrana d'intercanvi iònic (en referència a l'ànode i la part en contacte amb l'anòlit), tots els països del món han escollit metall de titani (o aliatge de titani resistent a la corrosió) amb una bona resistència a la corrosió a l'anòlit. sense excepció.

El diagrama esquemàtic de la membrana d'intercanvi iònic de la sosa càustica, com es mostra a la figura, els dos elèctrodes estan separats per la membrana d'intercanvi iònic i l'aigua salada s'afegeix d'un costat i l'aigua pura de l'altre costat. Després de passar un corrent elèctric, es genera clor gas des del costat de l'ànode i es genera gas hidrogen des del costat del càtode. La membrana iònica només permet el pas dels ions de sodi, per la qual cosa es produeix hidròxid de sodi pel costat del càtode.

A més de l'electrolitzador de l'equip principal de la planta de sosa càustica de membrana d'intercanvi d'ions, les parts d'aplicació dels equips de titani inclouen principalment: sistema de salmorra - indicador de nivell de líquid; sistema d'anolit - tanc d'anolit i depurador de gas clor; sistema de salmorra lleugera - torre de decloració, distribuïdor d'aigua salada lleugera, refrigerador d'instruments; sistema d'hipoclorit de sodi - refrigeració, torre d'absorció, distribuïdor; sistema de gas de clor: refrigerador de gas de clor humit; sistema d'eliminació de plagues: intercanviador de calor, ventilador d'eliminació de plagues.