La aplicación del ánodo de titanio en la industria cloroalcalina
May 12, 2023
La industria cloroalcalina es una industria química que produce cloro gaseoso y soda cáustica por electrolización de solución salina. Tiene una historia de más de 100 años. La industria cloroalcalina es también la primera aplicación del titanio en la industria química.
Los procesos de producción de cloro-álcali incluyen electrólisis de mercurio, electrólisis de diafragma y electrólisis de membrana iónica. Los ánodos de cloro-álcali han estado usando ánodos de grafito en el pasado. En 1956, el holandés Henry Beer (H. Beer) propuso por primera vez el uso de ánodos metálicos en celdas electrolíticas, también conocidos como ánodos dimensionalmente estables (DSA), y obtuvo la patente en 1965. Los ánodos dimensionalmente estables están recubiertos con platino sobre sustratos de titanio. . Electrodos de óxidos de metales nobles. En 1968, DeNore en Italia realizó por primera vez la industrialización de los ánodos de titanio en la industria cloroalcalina. Alrededor de 1970, Estados Unidos, Italia, Japón, Alemania, Francia y otros países cambiaron rápidamente a ánodos de metal en lugar de ánodos de grafito. En Japón, se han utilizado miles de toneladas de materiales de titanio como material base para los ánodos de metal, y se necesitan alrededor de 5 materiales de titanio para producir 10,000 toneladas de sosa cáustica.
Con el desarrollo de la industria cloroalcalina de mi país, el equipo principal (electrolizador) para la producción de soda cáustica ha sufrido tres cambios importantes. El primer cambio fue el tanque vertical en lugar del tanque horizontal. A principios de la década de 1960, se utilizó (electrolizador de diafragma de adsorción vertical) para reemplazar el tanque horizontal tradicional, lo que aumentó considerablemente la producción de soda cáustica en mi país, de 193,000 en 1957. La tonelada aumentó a 693,{{ 6}} toneladas en 1966, un aumento de 3,6 veces.
El segundo cambio es que el electrolizador de ánodo de metal reemplaza al electrolizador de ánodo de grafito. En la década de 1970, se utilizó el ánodo de metal (DSA) en lugar del ánodo de grafito. mi país ha llevado a cabo ánodos de titanio en la Planta Química Tianyuan de Shanghai y la Planta Química Tianjin desde 1972. En 1973, se inició la prueba de celda electrolítica de diafragma de ánodo metálico de 20 m, y la celda electrolítica de ánodo metálico de 30 m se utilizó gradualmente en 1974. En 1978, el país llevó a cabo la tarea de transformación técnica de ánodos metálicos de 400,000 toneladas de sosa cáustica de diafragma. A partir de 1981, 17 plantas de cloro-álcali en todo el país utilizaban un total de 1217 celdas electrolíticas de ánodo metálico, formando una capacidad de producción anual de 670,000 toneladas de soda cáustica con ánodos metálicos de diafragma, lo que representa el 30 por ciento de la capacidad nacional de producción de sosa cáustica, y 95,000 toneladas de capacidad de electrólisis a base de mercurio. DSA. En 1996 había en el país 99 fábricas de cloro-álcali con un total de 8.409 electrolizadores de diafragma de ánodo metálico, con una capacidad de producción anual de 4,2 millones de toneladas de sosa cáustica, lo que representa el 70 por ciento de la capacidad de producción nacional de sosa cáustica. A excepción de algunas grandes fábricas de productos químicos como Tianyuan, Tianhua, Daguhua y otros electrolizadores de ánodo de metal fabricados en fábrica, la mayoría de ellos son fabricados y suministrados por fábricas profesionales como Beijing Chemical Machinery Factory y Shanghai 4805 Factory.
El tercer cambio es el uso de electrolizadores de membrana iónica. A mediados-1980, se promovió el método de membrana iónica eficiente y de ahorro de energía para producir soda cáustica. mi país introdujo tecnología de soda cáustica de membrana iónica y dispositivos de Japón y otros países, formando una capacidad de producción de 10,000 a 50,000 toneladas de dispositivos serializados, el equipo principal incluye electrolizador de membrana iónica, titanio tanque de circulación de anolito, tanque de salmuera ligera, torre de decloración al vacío, intercambiador de calor, tubos y válvulas de bomba, etc. Los equipos de titanio y los tubos de titanio se utilizan principalmente en el sistema de circulación de anolito, sistema de salmuera ligera, sistema de decloración, sistema de suministro de gas de cloro húmedo y cloro. sistema de circulación de agua. Las bombas de titanio se utilizan principalmente para transportar salmuera refinada, fluido circulante de ánodo, salmuera ligera y agua con cloro, etc. Un conjunto de equipos de 10000-toneladas utiliza alrededor de 8 toneladas de titanio. En junio de 1986, la planta química de Yanguoxia introdujo por primera vez la tecnología de Asahi Glass de Japón, con una producción anual de 10,000 toneladas de equipo de soda cáustica. A excepción del electrolizador tridimensional y la bomba de anolito de titanio suministrados por Japón, los otros seis equipos de titanio fueron todos proporcionados por fabricantes nacionales. Jinxi Chemical Machinery Factory se encarga del suministro. Para 1990, 11 plantas de cloro-álcali habían adoptado plantas de sosa cáustica con membrana de intercambio iónico, con una capacidad de producción de 295,000 toneladas. En 1995, 27 plantas de cloro-álcali habían adoptado plantas de soda cáustica de membrana de intercambio iónico, con una capacidad de producción de 827,000 toneladas. En el año 2000, la capacidad de producción anual de sosa cáustica de la industria cloroalcalina de mi país fue de 7,5 millones de toneladas, en 2005 fue de 14,71 millones de toneladas y en 2010 fue de 23,99 millones de toneladas.
En el electrolizador de membrana iónica, la temperatura de las cámaras de cátodo y ánodo es de aproximadamente 90 grados, la cámara de ánodo tiene cloro gaseoso y una solución salina, y la cámara de cátodo tiene una concentración de 30 a 35 por ciento de solución de sosa cáustica. La densidad de corriente operativa general del electrolizador de membrana iónica es de 30~40A/dm. En condiciones tan duras, el uso del material y la estructura anticorrosión de la celda electrolítica deben tenerse en cuenta al diseñar la celda electrolítica. Para la parte del ánodo del electrolizador de membrana de intercambio iónico (refiriéndose al ánodo y la parte en contacto con el anolito), todos los países del mundo han elegido metal de titanio (o aleación de titanio resistente a la corrosión) con buena resistencia a la corrosión en el anolito. sin excepción.
El diagrama esquemático de la membrana de intercambio iónico de la sosa cáustica, como se muestra en la figura, los dos electrodos están separados por la membrana de intercambio iónico, y el agua salada se agrega por un lado, y el agua pura se agrega por el otro lado. Después de pasar una corriente eléctrica, se genera gas de cloro del lado del ánodo y gas de hidrógeno del lado del cátodo. La membrana iónica solo permite el paso de iones de sodio, por lo que se produce hidróxido de sodio del lado del cátodo.
Además del electrolizador del equipo principal de la planta de soda cáustica con membrana de intercambio iónico, las partes de aplicación del equipo de titanio incluyen principalmente: sistema de salmuera - indicador de nivel de líquido; sistema de anolito - tanque de anolito y depurador de cloro gaseoso; sistema de salmuera ligera - torre de decloración, distribuidor de agua salada ligera, enfriador de instrumentos; sistema de hipoclorito de sodio - refrigeración, torre de absorción, distribuidor; sistema de gas de cloro - enfriador de gas de cloro húmedo; sistema de eliminación de plagas: intercambiador de calor, ventilador de eliminación de plagas.
