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工業(yè)純鈦在化工領(lǐng)域的應用

點(diǎn)擊次數:834   更新時(shí)間:2022-08-16 09:59:48     來(lái)源:本站

金屬鈦具有優(yōu)秀的耐腐蝕性和力學(xué)性能,被廣泛應用于很多部門(mén)。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(cháng)設備使用年限、降低成本、防止污染和提高生產(chǎn)率等方面有著(zhù)十分重要的意義。近年來(lái),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(jīng)成為化工設備中的理想材料。
氯堿工業(yè)
    氯堿工業(yè)是重要的基礎原料工業(yè),其生產(chǎn)和發(fā)展對國民經(jīng)濟影響很大。這是因為鈦對氯離子的耐腐蝕性能優(yōu)于常用的不銹鋼和其它有色金屬。目前氯堿工業(yè)中廣泛采用鈦來(lái)制造金屬陽(yáng)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(guò)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(xué)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(chǎn)品質(zhì)量和污染環(huán)境。因此,我國自70年代以來(lái),開(kāi)始陸續用金屬陽(yáng)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(chǎn)燒堿是要產(chǎn)生大量的高溫濕氯氣,溫度一般在75~95℃,需要經(jīng)過(guò)冷卻和干燥才能使用。我國食鹽電解制取氯氣的生產(chǎn),以前因為冷卻工藝不合理或因冷卻設備的腐蝕問(wèn)題影響了氯氣產(chǎn)量和質(zhì)量,而且還嚴重地污染了環(huán)境。耐高溫濕氯氣腐蝕的鈦制冷卻器投入生產(chǎn),改變了氯堿工業(yè)中制取氯的生產(chǎn)面貌。鈦在高溫濕氯氣的環(huán)境中極耐腐蝕,鈦在常溫時(shí)的氯水中,腐蝕速率為0.000565mm/a;在80℃時(shí)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(yè)
    純堿是最基本的化工原料之一,它直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的發(fā)展。純堿生產(chǎn)過(guò)程中,氣體介質(zhì)多為NH3和CO2, 液體介質(zhì)多為NaCl、NH4Cl、NH4HCO3和Cl- 濃度較高的溶液,使用碳鋼、鑄鐵材質(zhì)進(jìn)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(guò)三年。1975-1977年,天津堿廠(chǎng)和大連化學(xué)工業(yè)公司建廠(chǎng)進(jìn)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(yè)進(jìn)行用鈦技術(shù)改造和新建三個(gè)年產(chǎn)60萬(wàn)噸純堿廠(chǎng)起到了樣板作用。

例如:某純堿廠(chǎng)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(chǎn)過(guò)程中,將蒸餾塔蒸出的氨氣進(jìn)行冷凝的設備,它由兩個(gè)鑄鐵冷卻箱組成,每個(gè)箱的直徑2.5m,高1.2m,箱內原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214根,兩個(gè)箱共428根。管內外均用熱固性酚醛清漆防腐,管外介質(zhì)為NH3、CO2、H2O蒸氣,溫度95℃左右。管內走NH4Cl母液,與管外介質(zhì)進(jìn)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?chē)乐馗g問(wèn)題,將鑄鐵管全部替換為T(mén)A2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(yè)第一臺蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管。投產(chǎn)使用二年多,曾抽管進(jìn)行宏觀(guān)檢查,未發(fā)現腐蝕現象,預計使用壽命可達20年以上,可比鑄鐵管延長(cháng)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(gè)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(jìn)入蒸餾塔的溫度,可節約大量蒸汽,經(jīng)濟效益明顯。


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