Application des alliages de titane dans l'industrie du chlore-alcali

L'industrie du chlore-alcali produit de la soude caustique, du chlore gazeux et de l'hydrogène par électrolyse de saumure saturée, dont les produits sont largement utilisés dans la fabrication du papier, le textile, le traitement de l'eau et d'autres secteurs. Le milieu de production est très corrosif et les ions chlorure ont tendance à provoquer divers dommages corrosifs sur les équipements. Le titane et ses alliages présentent une résistance exceptionnelle à la corrosion par les ions chlorure, une résistance spécifique élevée et une soudabilité et une aptitude au traitement favorables. En tant que matériaux critiques-résistants à la corrosion pour les unités chlor-alcali, ils ont poussé l'industrie à passer des équipements à base de graphite-à des installations métalliques,-à grande échelle et à long-fonctionnement à cycle.

 

 

Le titane forme spontanément un film de passivation de dioxyde de titane dense et stable dans des environnements contenant de l'oxygène-, qui peut rapidement s'auto-réparer-une fois endommagé. Sa résistance à la corrosion dans les milieux contenant du chlore- surpasse de loin l'acier inoxydable 316L et les métaux non ferreux ordinaires-. Le taux de corrosion du titane est extrêmement faible dans l'eau chlorée à température ambiante et dans le chlore gazeux humide à 80 degrés, avec pratiquement aucune corrosion par piqûre ou fissuration par corrosion sous contrainte observée.

 

Le titane possède une résistance spécifique élevée, avec une densité de seulement 60 % de celle de l'acier, ce qui allège le poids mort des équipements. Il présente une bonne plasticité et des processus matures pour le travail à froid, l'expansion des tubes et le soudage ; les joints soudés offrent des performances comparables à celles du métal de base, permettant la fabrication d'échangeurs de chaleur, de composants électrolytiques, de tuyaux, de vannes et d'autres équipements. Le titane commercialement pur de grade 1 et 2 est couramment adopté dans les usines de chlore-alcali.Alliage titane-palladium Ti-0,2Pdest sélectionné pour améliorer la résistance à la corrosion là où la corrosion caverneuse présente des risques élevés.

 

 

1. Électrolyseurs à membrane échangeuse d'ions et anodes dimensionnellement stables

Le titane sert de substrat aux anodes DSA recouvertes de couches de ruthénium-iridium, remplaçant les anodes en graphite. Cette technologie réduit la consommation d'énergie, offre une durée de vie de 5 à 8 ans et améliore la pureté de la soude caustique. Le titane est également utilisé pour les cadres d'anodes, les réservoirs de circulation et les réservoirs de stockage de saumure diluée pour protéger les membranes échangeuses d'ions-.

 

2. Refroidisseurs de gaz de chlore humide et équipement d'échange de chaleur

Les refroidisseurs en titane pur Gr2 pour chlore gazeux humide ont une durée de vie de plus de 15 ans, maintenant un échange thermique stable avec un minimum d'entretien. Le titane est également appliqué aux préchauffeurs de saumure, aux évaporateurs caustiques et autres échangeurs de chaleur pour résister aux ions chlorure et empêcher la perforation et les fuites.

 

3.Systèmes de déchloration, tours et réservoirs de stockage

Les tours de déchloration, les tours de lavage et divers réservoirs de stockage entrent en contact avec de la saumure chargée de chlore-, où l'acier inoxydable souffre d'une grave corrosion. Les matériaux en titane garantissent une production continue, réduisent les impuretés de métaux lourds et protègent les membranes échangeuses d'ions-.

 

4.Tuyauterie, pompes et vannes en titane

Des tuyaux, pompes et vannes en titane sont utilisés pour transporter l’anolyte, le chlore gazeux humide et la saumure diluée. Les pompes et vannes en acier inoxydable ont une durée de vie inférieure à 2 ans, tandis que leurs homologues en titane peuvent fonctionner pendant plus de 8 ans, réduisant ainsi les risques de fuite et d'arrêts imprévus. Les brides et raccords de tuyauterie en titane atténuent efficacement la corrosion caverneuse.

 

 

Bien que l’investissement initial des équipements en titane soit plus élevé que celui des alternatives en acier au carbone et en acier inoxydable, ils présentent des avantages remarquables sur tout le cycle de vie. Les équipements en acier inoxydable et non-métalliques sont sujets à la corrosion, nécessitant des révisions et des remplacements fréquents, ce qui entraîne des arrêts de production, des fuites, une contamination des produits et des risques pour la sécurité environnementale. Les équipements en titane présentent une longue durée de vie et de faibles besoins de maintenance, ce qui réduit les pertes dues aux arrêts de production, stabilise la qualité de la soude caustique et du chlore gazeux, prolonge la durée de vie des composants de membrane échangeuse d'ions à haute valeur-de valeur-et réduit les coûts globaux à long terme-. Les matériaux en titane ont été largement adoptés dans les processus d'anodes, de refroidissement au chlore humide et de déchloration pour les projets de soude caustique à membrane échangeuse d'ions nouvellement construits, rénovés et étendus à travers la Chine, agissant comme un matériau essentiel soutenant la production de chlore alcalin à grande échelle et -respectueuse de l'environnement.

 

 

Les matériaux en titane sont toujours confrontés à des risques de corrosion dans des conditions de fonctionnement chlor-alcali. La corrosion caverneuse a tendance à se produire au niveau des interstices des brides, des boulons et des joints. Ces risques peuvent être atténués en adoptant des alliages titane-palladium, en optimisant les structures d'assemblage et en standardisant les processus de fabrication. Des mesures préventives supplémentaires sont nécessaires contre la fragilisation par l'hydrogène et la corrosion galvanique provoquées par un contact avec des métaux différents.

 

Avec les progrès de la technologie nationale de traitement du titane et la baisse des coûts des matériaux à base de titane, le champ d'application du titane dans l'industrie du chlor-alcali continuera de s'étendre. Les orientations de développement de l'industrie comprennent des tubes soudés en titane de grand-diamètre et des récipients sous pression recouverts de titane-adaptés à la production de soude caustique à grande échelle-, ainsi que des formulations optimisées pour les anodes en titane revêtues afin de réduire la consommation d'énergie de l'électrolyse et de faire progresser les économies d'énergie et la réduction des émissions de carbone. Un système de recyclage mature des déchets de titane permet une utilisation circulaire des ressources en titane, réduisant encore davantage le coût du cycle de vie complet du-cycle de vie-de l'équipement et facilitant le développement de haute-qualité de l'industrie du chlore-alcali.

 

 

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