鈦在化工生產中的應用

由於鈦具有優良的耐腐（fǔ）蝕性能、力學性能和工藝性能，被廣泛的應用於國民經濟許（xǔ）多部門（mén）。特別是在化工生產中，用鈦（tài）代替不鏽鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為（wéi）耐腐蝕材料,這對增加產量，提高產品質（zhì）量，延長設備使用（yòng）壽命、減少消耗、降低能耗、降低成本、防止汙染、改善勞（láo）動條件和提高生產率等方麵都有十分重（chóng）要的意義。近年來，我國化工用鈦的範圍在不（bú）斷（duàn）擴大，用量（liàng）逐年增加，鈦已成為化工裝備中（zhōng）主要的防（fáng）腐蝕材料之一。鈦作為一種用（yòng）於化工裝置中的耐腐（fǔ）蝕結構材料，已經確立了它的地位（wèi），而且作為化工設備中的理想材料，鈦也愈（yù）來愈引（yǐn）起工程技術人員的重視。一、氯堿工業氯堿工業是重要的（de）基本原料（liào）工業，其生產和發展對國民經濟影響很大。這（zhè）是因為鈦對氯離子的耐腐（fǔ）蝕性能優於常用（yòng）的不鏽鋼和（hé）其它有（yǒu）色金屬（shǔ）。目（mù）前氯堿工業中廣（guǎng）泛采用鈦來製造金屬陽極電解（jiě）槽（cáo）、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精製鹽水預（yù）熱器、脫氯塔、氯氣冷卻（què）洗滌塔等。這些設備的主要（yào）零（líng）部件過（guò）去多采（cǎi）用非金屬材料（如石墨、聚氯乙烯（xī）等），由於非金屬材料的力學性能、熱穩定（dìng）性能和加工工藝性能（néng）不夠理想，造成設（shè）備笨重、能耗大、壽命短，並影響產品質量和汙染環（huán）境。因此，我國自70年代以來，開始陸續用金屬陽極電槽和離子膜電槽（cáo）代替石墨電槽，用鈦製（zhì）濕氯冷卻器代替石墨冷卻器，均取得良好的效果。例如：鈦製濕氯（lǜ）冷卻器的應用。食鹽電解生產燒堿要產生大量的高溫（wēn）濕氯氣（qì），溫度一（yī）般在75~95℃，需要經過冷卻和幹燥才能使用。我國（guó）食鹽電解製取氯氣的生產,以前因為冷卻（què）工藝不（bú）合（hé）理或因冷卻設（shè）備的腐蝕問（wèn）題影響了氯氣產量和質量，而且還嚴重地汙染了環境。耐高溫濕氯氣（qì）腐蝕的鈦（tài）製冷卻器投入生產，改變了氯堿工業中製取氯的生產麵貌。鈦在高溫濕氯氣的環境中極耐腐蝕，鈦在（zài）常溫時的氯水中，腐蝕速率為0.000565mm/a;在80℃時的氯水中，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（lǜ）為0.00096mm/a。許多（duō）氯堿廠（chǎng）使（shǐ）用（yòng）了鈦製濕氯氣冷卻器，有的（de）已使用了近20年，至今（jīn）仍（réng）然完好無損。二、純堿工業純堿是最基本的化（huà）工原料之一，它直接關係到國民經濟的發展。純（chún）堿生產過程中，氣體介質（zhì）多為NH3和CO2, 液體（tǐ）介質多為NaCl、NH4Cl、NH4HCO3和Cl- 濃度較高（gāo）的溶液，使用碳鋼、鑄鐵材質進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（lěng）器（qì）等主體設備（bèi），均不耐腐蝕，腐蝕泄漏嚴重（chóng），使用壽命不超過三（sān）年。1975-1977年，天津堿廠和大（dà）連（lián）化學工業公司建廠進行了鈦應用示範工作，碳化塔冷（lěng）卻管Φ63×2mm、鈦平板換熱器、鈦外（wài）冷器（qì）、鈦泵（bèng）、CO2透平壓縮機轉子、Ti-6Al-4V合（hé）金葉（yè）輪等的應用效果很好，這為全（quán）行業進行用鈦技術改造和新（xīn）建三個（gè）年產60萬噸純堿廠起到了樣板作用。 例如：某純堿廠蒸餾塔頂部氨（ān）冷凝器應用純鈦管（guǎn）代替（tì）鑄鐵管。氨冷凝器是純堿生產過程中,將蒸餾塔蒸出的（de）氨氣（qì）進行冷凝（níng）的設備，它由兩個鑄鐵冷卻箱組成,每個箱的直徑2.5m,高（gāo）1.2m，箱內原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214根,兩個箱共428根。管內外均用熱固性酚醛清（qīng）漆防腐,管外介質為NH3、CO2、H2O蒸氣，溫度95℃左右。管內走NH4Cl母液，與管外介質進行換熱。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（yǐ）腐蝕損壞嚴重，停止使用。為解決（jué）氨冷凝器內（nèi）鑄鐵管嚴重腐蝕問題，將鑄鐵管全部替換為TA2鈦管，規格為Φ60×2×3010mm，鈦管管端（duān）與鑄鐵花板間用O型橡膠圈密封。這是我國純堿工業第一台蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管。投產使（shǐ）用二年多，曾抽管進行宏觀檢查，未發現腐蝕現象，預計使用壽命（mìng）可達20年（nián）以上，可比鑄鐵管延長10倍。由於鈦管耐腐蝕，傳熱效率保持良好（鑄（zhù）鐵管在（zài）3年一個大修期間，其傳熱效率前期好（hǎo），中期差，後期就失效），管內NH4Cl母（mǔ）液預熱回收（shōu）熱量，提高（gāo）母液進入蒸餾塔（tǎ）的溫度，可節約大（dà）量蒸汽，經濟效（xiào）益明顯。