화학 산업에서 티타늄의 응용 - 클로르 알칼리

금속 양극
염소알칼리의 생산공정에는 수은 전기분해, 막 전기분해, 이온막 전기분해가 있다. 과거에는 흑연 양극이 항상 염소 알칼리 양극으로 사용되었습니다. 1956년 네덜란드인 H. Beer는 전해조에 DSA(Dimensionally Stable Anodes)라고도 알려진 금속 양극의 사용을 처음으로 제안했습니다. 그는 1965년에 특허를 얻었으며 크기가 안정적인 양극은 티타늄 기판에 백금족 귀금속 산화물로 코팅된 전극입니다. 1968년 이탈리아의 DeNore Company는 염소 알칼리 산업에서 처음으로 티타늄 양극 산업화를 달성했습니다. 1970년경 미국, 이탈리아, 일본, 독일, 프랑스 등의 국가에서는 흑연 양극 대신 금속 양극을 사용하는 방향으로 빠르게 전환했습니다. 일본에는 이미 금속 음극 기판 소재로 사용되는 티타늄 소재가 수천 톤에 달하며, 가성소다 10,000톤을 생산하려면 약 5톤의 티타늄 소재가 필요하다.
중국 클로르 알칼리 산업의 발전은 가성소다 생산을 위한 주요 장비(전해조)에서 세 가지 주요 변화를 겪었습니다. 첫 번째 변화는 수평 탱크를 수직 탱크로 교체하는 것이었습니다. 1960년대 초, 전통적인 수평형 탱크를 수직형 흡착막 전해조로 교체하여 중국의 가성소다 생산량은 1957년 193,000톤에서 1966년 693,000톤으로 3.6배 증가했습니다.
두 번째 변형은 흑연 양극 전해전지를 금속 양극 전해전지로 교체한 것입니다. 1970년대에는 흑연 양극을 대체하기 위해 금속 양극(DSA)이 사용되었습니다. 중국은 1972년부터 상하이 천원화학공장과 천진화학공장에서 티타늄 양극 실험을 시작했고, 1973년부터 20m 길이의 실험을 시작했다. 금속양극 격막 전해조 시험, 1974년부터 점차 30m 사용? 금속 양극 전해조. 1978년에는 40만톤의 격막가성소다에 대한 금속양극기술전환과제를 진행하였다. 1981년 현재 중국에는 17개 염소알칼리공장이 있고 총 1217개의 금속양극 전해셀을 사용하여 격막법 금속양극으로 연간 가성소다를 생산하는 67만톤의 생산능력을 갖추고 있으며 전국 가성소다 생산량의 30%를 차지한다. 용량. 또한 DSA를 사용하여 총 95,000톤의 수은 전기분해 용량을 달성했습니다. 1996년 현재 중국에는 총 99개의 염소 알칼리 공장이 있고 총 8409개의 금속 양극 격막 전해조가 있으며 연간 가성소다 생산 능력은 420만 톤으로 전국 가성소다 생산 능력의 70%를 차지한다. . Tianyuan, Tianhua 및 Daguhua와 같은 몇몇 대형 화학 공장을 제외하고 대부분의 금속 양극 전해 탱크는 베이징 화학 기계 공장 및 상하이 4805 공장과 같은 전문 공장에서 제조 및 공급됩니다.
세 번째 변화는 이온교환막 전해조의 사용이었습니다. 중반{0}}에는 가성소다 생산을 위해 에너지를 절약하고 효율적인 이온 교환막 방법이 홍보되었습니다. 중국은 일본 및 기타 국가의 이온교환막 가성소다 기술과 장비를 도입하여 10,000~50,000톤 단위의 시리즈를 구성했습니다. 주요 장비로는 이온 교환막 전해조, 티타늄 양극 액체 순환 탱크, 희석 염수 탱크, 진공 탈염소 탑, 열 교환기, 파이프 및 펌프 밸브가 포함되며 티타늄 장비 및 튜브는 주로 양극 액체 순환 시스템, 희석 염수 시스템, 탈염소 시스템, 습식 염소 가스 운송 시스템, 염소 물 순환 시스템. 티타늄 펌프는 주로 정제된 염수, 양극 순환액, 묽은 염수 및 염소수를 이송하는 데 사용됩니다. 10,000톤 장비 세트에는 약 8톤의 티타늄이 필요합니다. 1986년 6월 양궈시아화학공장은 일본 아사히 기술을 최초로 도입해 연간 1만톤의 가성소다 장비를 생산했다. 일본에서 공급한 3차원 전해조와 양극액티타늄 펌프를 제외하고 나머지 6개의 티타늄 장비는 모두 국내 매칭으로 금시화공기계공장에서 공급했다. 1990년까지 11개의 클로르 알칼리 공장이 295,000톤의 생산 능력을 갖춘 이온막 가성소다 장치를 채택했습니다. 1995년 중국의 총 27개 클로르 알칼리 공장에서 이온막 가성소다 장치를 채택했으며 생산 능력은 827,000톤에 달했습니다. 중국 염소알칼리 산업의 가성소다 연간 생산능력은 2000년 750만톤, 2005년 1,471만톤, 2010년 2,399만톤이다.
이온 교환막 전기분해 전지에서 음극실과 양극실의 온도는 약 90도입니다. 양극실에는 염소 가스와 소금 용액이 들어 있고, 음극실에는 30%~35% 농도의 가성소다 용액이 들어 있습니다. 이온교환막 전기분해 전지는 일반적으로 30-40A/dmΩ의 전류 밀도로 작동합니다. 이러한 가혹한 작동 조건에서는 전해조를 설계할 때 전해조의 재료 용도와 부식 방지 구조를 충분히 고려할 필요가 있습니다. 이온교환막전해장치의 양극부분(양극과 양극용액이 접촉하는 부분을 말한다)은 세계 각국에서 예외 없이 내식성이 좋은 티타늄 금속(또는 내식성 티타늄 합금)으로 선택되고 있다. 양극 용액.
가성소다용 이온교환막의 개략도는 그림 2-4에 나타나 있다. 두 전극은 이온 교환막을 사용하여 분리되어 있으며 한쪽에는 소금물이 추가되고 다른 쪽에는 순수한 물이 추가됩니다. 전류를 흘린 후 양극 측에서 염소 가스가 발생하고 음극 측에서 수소 가스가 발생합니다. 이온막은 나트륨 이온만 통과시키므로 음극측에서 수산화나트륨이 생성됩니다.
이온 교환막 가성소다 장치의 주요 장비 외에도 티타늄 장비는 주로 다음 분야에서 사용됩니다: 염수 시스템 - 액체 레벨 게이지; 양극액 시스템 - 양극액 탱크 및 염소 세척탑; 담수 시스템 - 탈염소탑, 담수 분배기, 기기 냉각기; 차아염소산나트륨 시스템 - 냉각, 흡수탑, 분배기; 염소 시스템 - 습식 염소 냉각기; 해충 제거 시스템 - 열교환기, 해충 제거 팬.