Cymhwyso titaniwm yn y diwydiant cemegol - alcali clor

Anod metel
Mae prosesau cynhyrchu alcali clor yn cynnwys electrolysis mercwri, electrolysis pilen, ac electrolysis pilen ïon. Yn y gorffennol, roedd anodau graffit bob amser yn cael eu defnyddio fel anodau alcali clor. Ym 1956, cynigiodd y dyn o'r Iseldiroedd H. Beer gyntaf y defnydd o anodau metel, a elwir hefyd yn Anodes Dimensiynol Sefydlog (DSA), mewn celloedd electrolytig. Cafodd batent ym 1965, ac mae'r anod sefydlog maint yn electrod wedi'i orchuddio â grŵp platinwm ocsidau metel gwerthfawr ar swbstrad titaniwm. Ym 1968, cyflawnodd DeNore Company yn yr Eidal ddiwydiannu anodau titaniwm yn y diwydiant alcali clor. Tua 1970, newidiodd gwledydd fel yr Unol Daleithiau, yr Eidal, Japan, yr Almaen a Ffrainc yn gyflym i ddefnyddio anodau metel yn lle anodau graffit. Yn Japan, mae miloedd o dunelli o ddeunyddiau titaniwm eisoes yn cael eu defnyddio fel deunydd swbstrad ar gyfer anodau metel, ac mae cynhyrchu 10000 tunnell o soda costig yn gofyn am tua 5 tunnell o ddeunyddiau titaniwm.
Mae datblygiad diwydiant alcali clor Tsieina wedi cael tri newid mawr yn y prif offer (cell electrolytig) ar gyfer cynhyrchu soda costig. Y trawsnewidiad cyntaf oedd disodli tanciau llorweddol gyda thanciau fertigol. Yn gynnar yn y 1960au, disodlwyd y tanciau llorweddol traddodiadol gan danciau electrolysis bilen arsugniad fertigol, a gynyddodd yn fawr gynhyrchiad soda costig Tsieina o 193000 tunnell ym 1957 i 693000 tunnell ym 1966, sef cynnydd o 3.6 gwaith.
Yr ail drawsnewidiad oedd disodli celloedd electrolysis anod graffit â chelloedd electrolysis anod metel. Yn y 1970au, defnyddiwyd anodau metel (DSA) i ddisodli anodau graffit. Dechreuodd Tsieina gynnal arbrofion anod titaniwm yn Shanghai Tianyuan Chemical Plant a Tianjin Chemical Plant ym 1972, a dechreuodd brofi 20m ym 1973? Metel anod diaffram prawf cell electrolytig, raddol gan ddefnyddio 30m ers 1974? Cell electrolytig anod metel. Ym 1978, cynhaliodd y wlad dasg trawsnewid technoleg anod metel ar gyfer 400000 tunnell o soda costig diaffram. O 1981, roedd 17 o blanhigion clor alcali yn Tsieina yn defnyddio cyfanswm o 1217 o gelloedd electrolysis anod metel, gan ffurfio cynhwysedd o 670000 tunnell o soda costig a gynhyrchir yn flynyddol gan y dull diaffram anod metel, gan gyfrif am 30% o'r cynhyrchiad soda costig cenedlaethol gallu. Yn ogystal, cyflawnwyd cyfanswm o 95000 tunnell o gapasiti electrolysis mercwri gan ddefnyddio DSA. O 1996, roedd cyfanswm o 99 o blanhigion alcali clor yn Tsieina gyda chyfanswm o 8409 o gelloedd electrolytig diaffram anod metel, gyda chynhwysedd cynhyrchu blynyddol o 4.2 miliwn o dunelli o soda costig, gan gyfrif am 70% o'r gallu cynhyrchu soda costig cenedlaethol . Ac eithrio ychydig o ffatrïoedd cemegol mawr megis Tianyuan, Tianhua, a Daguhua, mae'r rhan fwyaf o'r tanciau electrolysis anod metel yn cael eu cynhyrchu a'u cyflenwi gan ffatrïoedd proffesiynol fel Beijing Chemical Machinery Factory a Shanghai 4805 Factory.
Y trydydd trawsnewid oedd y defnydd o electrolyzers bilen cyfnewid ïon. Yng nghanol{0}}au, hyrwyddwyd dulliau cyfnewid ïon arbed ynni ac effeithlon ar gyfer cynhyrchu soda costig. Cyflwynodd Tsieina dechnoleg ac offer soda caustig bilen cyfnewid ïon o Japan a gwledydd eraill, gan ffurfio cyfres o unedau 10000 i 50000 tunnell. Mae'r prif offer yn cynnwys electrolyzers pilen cyfnewid ïon, tanciau cylchrediad hylif anod titaniwm, tanciau dŵr halen gwanedig, tyrau datglorineiddio gwactod, cyfnewidwyr gwres, pibellau, a falfiau pwmp, defnyddir offer a thiwbiau titaniwm yn bennaf mewn systemau cylchrediad hylif anod, systemau heli gwanedig, systemau dechlorination, systemau cludo nwy clorin gwlyb, a systemau cylchrediad dŵr clorin. Defnyddir pympiau titaniwm yn bennaf i gludo heli mireinio, hylif sy'n cylchredeg anod, heli gwanedig, a dŵr clorin. Mae angen tua 8 tunnell o ditaniwm ar set o offer 10000 tunnell. Ym mis Mehefin 1986, cyflwynodd Planhigyn Cemegol Yanguoxia dechnoleg Asahi Japaneaidd gyntaf a chynhyrchodd allbwn blynyddol o 10000 tunnell o offer soda costig. Ac eithrio'r tanc electrolysis tri dimensiwn a'r pwmp titaniwm hylif anod a gyflenwir gan Japan, cafodd y chwe chyfarpar titaniwm arall eu paru a'u cyflenwi'n ddomestig gan Jinxi Chemical Machinery Factory. Erbyn 1990, roedd 11 o blanhigion alcali clor wedi mabwysiadu unedau soda costig bilen ïon gyda chynhwysedd cynhyrchu o 295000 tunnell. Ym 1995, roedd cyfanswm o 27 o blanhigion alcali clor yn Tsieina wedi mabwysiadu unedau soda costig bilen ïon gyda chynhwysedd cynhyrchu o 827000 tunnell. Cynhwysedd cynhyrchu blynyddol soda costig yn niwydiant alcali clor Tsieina oedd 7.5 miliwn o dunelli yn 2000, 14.71 miliwn o dunelli yn 2005, a 23.99 miliwn o dunelli yn 2010.
Mewn cell electrolysis pilen cyfnewid ïon, mae tymheredd y siambrau catod a'r anod tua 90 gradd. Mae'r siambr anod yn cynnwys hydoddiant nwy clorin a halen, tra bod y siambr catod yn cynnwys hydoddiant soda costig gyda chrynodiad o 30% ~ 35%. Yn gyffredinol, mae'r gell electrolysis pilen cyfnewid ïon yn gweithredu gyda dwysedd cerrynt o 30-40A/dm?. O dan amodau gweithredu mor llym, mae angen ystyried yn llawn y defnydd o ddeunydd a strwythur gwrth-cyrydiad y gell electrolytig wrth ei ddylunio. Mae'r rhan anod (gan gyfeirio at yr anod a'r rhan sydd mewn cysylltiad â'r datrysiad anod) o electrolyzers bilen cyfnewid ïon wedi'i ddewis gan wledydd ledled y byd yn ddieithriad, fel metel titaniwm (neu aloi titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad) gyda gwrthiant cyrydiad da yn yr ateb anod.
Dangosir y diagram sgematig o bilen cyfnewid ïon ar gyfer soda costig yn Ffigur 2-4. Mae'r ddau electrod yn cael eu hynysu gan ddefnyddio pilenni cyfnewid ïon, gyda dŵr halen yn cael ei ychwanegu o un ochr a dŵr pur yn cael ei ychwanegu o'r ochr arall. Ar ôl pasio'r cerrynt, cynhyrchir nwy clorin o ochr yr anod a chynhyrchir nwy hydrogen o'r ochr catod. Mae pilenni ïonig yn caniatáu i ïonau sodiwm basio trwodd yn unig, felly mae sodiwm hydrocsid yn cael ei gynhyrchu o ochr y catod.
Yn ogystal â phrif offer dyfais soda caustig bilen cyfnewid ïon, defnyddir yr offer titaniwm yn bennaf yn y meysydd canlynol: system heli - mesurydd lefel hylif; System hylif anod - tanc hylif anod a thŵr golchi clorin; System dŵr ffres - twr dechlorination, dosbarthwr dŵr ffres, oerach offeryn; System hypoclorit sodiwm - oeri, twr amsugno, dosbarthwr; System clorin - oerach clorin gwlyb; System symud plâu - cyfnewidydd gwres, ffan tynnu plâu.