کاربرد آند تیتانیوم در صنعت کلر قلیایی

صنعت کلر قلیایی یک صنعت شیمیایی است که با الکترولیز محلول نمکی گاز کلر و سود سوزآور تولید می کند. سابقه ای بیش از 100 سال دارد. صنعت کلر قلیایی نیز اولین کاربرد تیتانیوم در صنایع شیمیایی است.
 

فرآیندهای تولید کلر قلیایی شامل الکترولیز جیوه، الکترولیز دیافراگم و الکترولیز غشای یونی است. آندهای کلر قلیایی در گذشته از آندهای گرافیت استفاده می کردند. در سال 1956، هلندی هنری بیر (H. Beer) برای اولین بار استفاده از آندهای فلزی را در سلول های الکترولیتی پیشنهاد کرد که به آندهای پایدار بعدی (DSA) نیز معروف است، و در سال 1965 این حق اختراع را به دست آورد. آندهای پایدار بعدی با پلاتین روی بسترهای تیتانیوم پوشانده می شوند. . الکترودهای اکسیدهای فلزات نجیب. در سال 1968، DeNore در ایتالیا برای اولین بار متوجه صنعتی شدن آندهای تیتانیوم در صنعت کلر قلیایی شد. در حدود سال 1970، ایالات متحده، ایتالیا، ژاپن، آلمان، فرانسه و سایر کشورها به سرعت به آندهای فلزی به جای آندهای گرافیت روی آوردند. در ژاپن هزاران تن مواد تیتانیوم به عنوان ماده پایه برای آندهای فلزی استفاده شده است و برای تولید 10،{9}} تن سود سوزآور به حدود 5 ماده تیتانیوم نیاز است.

با توسعه صنعت کلر قلیایی کشورم، تجهیزات اصلی (الکترولایزر) تولید سود سوزآور سه تغییر عمده را تجربه کرده است. اولین تغییر مخزن عمودی به جای مخزن افقی بود. در اوایل دهه 1960، (الکترولایزر دیافراگم جذب عمودی) برای جایگزینی مخزن افقی سنتی استفاده شد، که تولید سود سوزآور در کشور من را به شدت افزایش داد، از 193،{3}} در سال 1957. تن به 693،{{{ 6}} تن در سال 1966، افزایش 3.6 برابری.

تغییر دوم این است که الکترولیز آند فلزی جایگزین الکترولیز آند گرافیت می شود. در دهه 1970 از آند فلزی (DSA) به جای آند گرافیت استفاده شد. کشور من از سال 1972 آندهای تیتانیوم را در کارخانه شیمی شانگهای تیانیوان و کارخانه شیمی تیانجین انجام داده است. در سال 1973، آزمایش سلول الکترولیتی دیافراگم آند فلزی 20 متری آغاز شد و سلول الکترولیتی آند فلزی 30 متری به تدریج در سال 1978 استفاده شد. کشور وظیفه تبدیل فنی آند فلزی 400،{8}} تن سود سوزآور دیافراگمی را انجام داد. تا سال 1981، 17 کارخانه کلر قلیایی در سراسر کشور در مجموع از 1217 سلول الکترولیتی آند فلزی استفاده کردند که ظرفیت تولید سالانه 670،{15}} تن سود سوزآور با آندهای فلزی دیافراگمی را تشکیل می‌دهند که 30 درصد از آن را تشکیل می‌دهد. ظرفیت تولید ملی سود سوزآور و 95،{18}} تن ظرفیت الکترولیز مبتنی بر جیوه. DSA. تا سال 1996، 99 کارخانه کلر قلیایی در کشور با مجموع 8409 دستگاه الکترولیز دیافراگمی آند فلزی، با ظرفیت تولید سالانه 4.2 میلیون تن سود سوزآور در کشور وجود داشت که 70 درصد از ظرفیت تولید سود سوزآور کشور را به خود اختصاص می دهد. به جز چند کارخانه بزرگ شیمیایی مانند Tianyuan، Tianhua، Daguhhua و سایر الکترولیزهای آند فلزی کارخانه ای، اکثر آنها توسط کارخانه های حرفه ای مانند Beijing Chemical Machinery Factory و Shanghai 4805 Factory تولید و عرضه می شوند.

تغییر سوم استفاده از الکترولیزهای غشایی یونی است. در اواسط{0}}، روش غشای یونی کم مصرف و کارآمد برای تولید سود سوزآور ترویج شد. کشور من فناوری و دستگاه‌های سود سوزآور غشای یونی را از ژاپن و سایر کشورها معرفی کرد که ظرفیت تولید 10،{3}} تا 50،000 تن دستگاه‌های سریالی را تشکیل می‌دهد، تجهیزات اصلی شامل الکترولیز غشای یونی، تیتانیوم است. مخزن گردش آنولیت، مخزن آب نمک، برج دکلره خلاء، مبدل حرارتی، لوله و شیر پمپ و غیره. تجهیزات تیتانیوم و لوله های تیتانیوم عمدتا در سیستم گردش آنولیت، سیستم آب نمک سبک، سیستم دکلره، سیستم انتقال گاز کلر مرطوب و کلر استفاده می شود. سیستم گردش آب پمپ های تیتانیوم عمدتاً برای انتقال آب نمک تصفیه شده، سیال گردش آند، آب نمک سبک و آب کلر و غیره استفاده می شود. مجموعه ای از تجهیزات 10،{7}}تنی حدود 8 تن تیتانیوم استفاده می کند. در ژوئن 1986، کارخانه شیمیایی Yanguoxia فناوری شیشه آساهی را از ژاپن با تولید سالانه 10،{11}} تن تجهیزات سود سوزآور برای اولین بار معرفی کرد. به جز الکترولایزر سه بعدی و پمپ تیتانیوم آنولیت عرضه شده توسط ژاپن، شش تجهیزات تیتانیوم دیگر همگی توسط سازندگان داخلی ارائه شده اند. کارخانه ماشین آلات شیمیایی Jinxi تامین را بر عهده می گیرد. تا سال 1990، 11 کارخانه کلر قلیایی، گیاهان سود سوز آور غشایی تبادل یونی را با ظرفیت تولید 295،{18} تن پذیرفتند. در سال 1995، 27 کارخانه کلر قلیایی، گیاهان سود سوز آور غشایی تبادل یونی با ظرفیت تولید 827،{24}} تن را پذیرفتند. در سال 2000 ظرفیت تولید سالانه سود سوزآور صنعت کلر قلیایی کشورم 7.5 میلیون تن، در سال 2005 14.71 میلیون تن و در سال 2010 23.99 میلیون تن بوده است.

در الکترولیز غشایی یونی، دمای اتاقک کاتد و آند حدود 90 درجه است، محفظه آند دارای گاز کلر و محلول نمک است و محفظه کاتد دارای غلظت 30 تا 35 درصد محلول سود سوزآور است. چگالی جریان عملیاتی کلی الکترولایزر غشای یونی 30 ~ 40 A / dm است. در چنین شرایط سخت، استفاده از مواد و ساختار ضد خوردگی سلول الکترولیتی باید به طور کامل در طراحی سلول الکترولیتی در نظر گرفته شود. برای قسمت آند الکترولیز غشای تبادل یونی (اشاره به آند و قسمت در تماس با آنولیت)، همه کشورهای جهان فلز تیتانیوم (یا آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی) را با مقاومت خوردگی خوب در آنولیت انتخاب کرده اند. بدون استثنا.

نمودار شماتیک غشای تبادل یونی سود سوزآور، همانطور که در شکل نشان داده شده است، دو الکترود توسط غشای تبادل یونی از هم جدا شده و از یک طرف آب نمک و از طرف دیگر آب خالص اضافه می شود. پس از عبور جریان الکتریکی، گاز کلر از سمت آند و گاز هیدروژن از سمت کاتد تولید می شود. غشای یونی تنها اجازه عبور یون های سدیم را می دهد، بنابراین هیدروکسید سدیم از سمت کاتد تولید می شود.

علاوه بر الکترولیز تجهیزات اصلی کارخانه سود سوزآور غشای تبادل یونی، بخش های کاربردی تجهیزات تیتانیوم عمدتاً شامل: سیستم آب نمک - گیج سطح مایع. سیستم آنولیت - مخزن آنولیت و اسکرابر گاز کلر؛ سیستم آب نمک سبک - برج دکلره، توزیع کننده آب نمک سبک، کولر ابزار. سیستم هیپوکلریت سدیم - خنک کننده، برج جذب، توزیع کننده؛ سیستم گاز کلر - کولر گازی کلر مرطوب؛ سیستم حذف آفات - مبدل حرارتی، فن حذف آفات.