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鈦在化工領域中的應用

來源:力航鈦業(www.dtjoud.co) 發布時間:2011-12-16 11:33:46
金屬具有優秀的耐腐蝕性和力學性能,被廣泛應用于很多部門。特別是化工應用中,用鈦可以代替不銹鋼作為耐腐蝕材料,這對延長設備使用年限、降低成本、防止污染和提高生產率等方面有著十分重要的意義。近年來,我國化工用鈦的范圍在不斷擴大,用量逐年增加,鈦已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一。鈦作為一種用于化工裝置中的耐腐蝕結構材料,已經成為化工設備中的理想材料。
氯堿工業
    氯堿工業是重要的基礎原料工業,其生產和發展對國民經濟影響很大。這是因為鈦對氯離子的耐腐蝕性能優于常用的不銹鋼和其它有色金屬。目前氯堿工業中廣泛采用鈦來制造金屬陽極電解槽、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精制鹽水預熱器、脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔等。這些設備的主要零部件過去多采用非金屬材料(如石墨、聚氯乙烯等),由于非金屬材料的力學性能、熱穩定性能和加工工藝性能不夠理想,造成設備笨重、能耗大、壽命短,并影響產品質量和污染環境。因此,我國自70年代以來,開始陸續用金屬陽極電槽和離子膜電槽代替石墨電槽,用鈦制濕氯冷卻器代替石墨冷卻器,均取得良好的效果。
例如:鈦制濕氯冷卻器的應用。食鹽電解生產燒堿是要產生大量的高溫濕氯氣,溫度一般在75~95,需要經過冷卻和干燥才能使用。我國食鹽電解制取氯氣的生產,以前因為冷卻工藝不合理或因冷卻設備的腐蝕問題影響了氯氣產量和質量,而且還嚴重地污染了環境。耐高溫濕氯氣腐蝕的鈦制冷卻器投入生產,改變了氯堿工業中制取氯的生產面貌。鈦在高溫濕氯氣的環境中極耐腐蝕,鈦在常溫時的氯水中,腐蝕速率為0.000565mm/a;80時的氯水中,鈦的腐蝕速率為0.00431mm/a;在含95%濕氯氣中,常溫下鈦的腐蝕速率為0.00096mm/a。許多氯堿常應用了鈦制濕氯氣冷卻器,有的已使用了近20年,仍然完好。
純堿工業
    純堿是最基本的化工原料之一,它直接關系到國民經濟的發展。純堿生產過程中,氣體介質多為NH3CO2, 液體介質多為NaClNH4ClNH4HCO3Cl- 濃度較高的溶液,使用碳鋼、鑄鐵材質進行碳酸化反應的碳化塔小管、熱母液冷卻器、冷卻器、結晶外冷器等主體設備,均不耐腐蝕,腐蝕泄漏嚴重,使用壽命不超過三年。1975-1977年,天津堿廠和大連化學工業公司建廠進行了鈦應用示范工作,碳化塔冷卻管63×2mm、鈦平板換熱器、鈦外冷器、鈦泵、CO2透平壓縮機轉子、Ti-6Al-4V合金葉輪等的應用效果很好,這為全行業進行用鈦技術改造和新建三個年產60萬噸純堿廠起到了樣板作用。
例如:某純堿廠蒸餾塔頂部氨冷凝器應用純鈦管代替鑄鐵管。氨冷凝器是純堿生產過程中,將蒸餾塔蒸出的氨氣進行冷凝的設備,它由兩個鑄鐵冷卻箱組成,每個箱的直徑2.5m,1.2m,箱內原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214,兩個箱共428根。管內外均用熱固性酚醛清漆防腐,管外介質為NH3CO2H2O蒸氣,溫度95左右。管內走NH4Cl母液,與管外介質進行換熱。在此條件下,鑄鐵管腐蝕嚴重,使用一年即有部分管子腐蝕穿孔,2年已腐蝕損壞嚴重,停止使用。為解決氨冷凝器內鑄鐵管嚴重腐蝕問題,將鑄鐵管全部替換為TA2鈦管,規格為Φ60×2×3010mm,鈦管管端與鑄鐵花板間用O型橡膠圈密封。這是我國純堿工業第一臺蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管。投產使用二年多,曾抽管進行宏觀檢查,未發現腐蝕現象,預計使用壽命可達20年以上,可比鑄鐵管延長10倍。由于鈦管耐腐蝕,傳熱效率保持良好(鑄鐵管在3年一個大修期間,其傳熱效率前期好,中期差,后期就失效),管內NH4Cl母液預熱回收熱量,提高母液進入蒸餾塔的溫度,可節約大量蒸汽,經濟效益明顯。
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