Galvenais iemesls, kāpēc titāns dominē hlora-sārmu iekārtās, ir tā pasivēšanas uzvedība. Oksidējošā vidē-īpaši mitra hlora gāze-titāns ātri veido stabilu aizsargājošu oksīda plēvi uz tās virsmas. Šis pasīvais slānis pasargā pamatā esošo metālu no agresīvas ķīmiskas iedarbības apstākļos, kas ātri noārdīs nerūsējošo tēraudu, vara sakausējumus un pat daudzus niķeļa{5}}materiālus. Augstas-temperatūras mitrā hlora vidē titāna korozijas ātrums ir aptuveni mikroni gadā. Šī termodinamiskās nestabilitātes kombinācija (standarta Ti²⁺/Ti elektrodu potenciāls pie -1,63 V) un kinētiskā stabilitāte virsmas pasivācijas rezultātā nodrošina titānam tā unikālo stāvokli hlora-sārmu metalurģijā.
Elektrolītiskās šūnas
Nozīmīgākais titāna pielietojums hlora -sārmu ražošanā ir elektrolītiskos elementos. Metāla anodu elektrolītiskos elementos un jonu apmaiņas membrānas elektrolizatoros titāns tiek izmantots kā dimensiju stabilu anodu (DSA)-titāna bāzes struktūras, kas pārklātas ar cēlmetālu oksīdiem, piemēram, rutēniju, irīdiju vai to kombinācijām.
Pāreja no grafīta anodiem uz DSA anodiem, kuru pamatā ir titāns{0}}, iezīmēja tehnoloģisku revolūciju nozarē. Titāna anodi nodrošina stabilus izmērus visā to kalpošanas laikā, nodrošinot precīzu elektrodu spraugas kontroli un konsekventu strāvas sadalījumu. Šī izmēru stabilitāte tieši nozīmē zemāku elementu spriegumu un samazinātu enerģijas patēriņu. DSA tehnoloģija, kas tika uzsākta 1950. gados un tika komercializēta 20. gadsimta 60. gadu beigās, tika ātri pieņemta visās ASV, Itālijā, Japānā un Vācijā.
Jonu-apmaiņas membrānas elektrolizatoros titānu plaši izmanto ne tikai anodiem, bet arī anolītu cirkulācijas sistēmām, sālsūdens apstrādes sistēmām un dažādiem siltummaiņiem. Šo šūnu anodiskie nodalījumi ir izgatavoti no titāna, lai izturētu ļoti oksidējošu anolītu vidi.
Mitrā hlora dzesēšana
Sālījuma elektrolīze rada lielu daudzumu karstas, mitras hlora gāzes, kas pirms tālākas apstrādes ir jāatdzesē un jāizžāvē. Šī vide ir viena no kodīgākajām rūpnieciskajā ķīmijā. Pirmie mēģinājumi izmantot grafīta, stikla, keramikas un plastmasas dzesētājus saskārās ar būtiskiem-korozijas, plaisāšanas, novecošanas un sliktas siltuma pārneses ierobežojumiem.
Titāna dzesētāji pilnībā mainīja šo ainavu. Testēšana ir parādījusi, ka titāns karstā, mitrā hlora gāzē korozējas tikai 0,0025 mm gadā. Krievija 1963. gadā bija pionieris titāna hlora gāzes dzesētāju izmantošanā, un drīz tam sekoja ASV Alied Chemical Company, aizstājot grafīta blokus ar titānu. Ķīna savu pirmo titāna dzesētāju izgatavoja 1965. gadā, un līdz 1973. gadam titāna cauruļveida dzesētāji darbojās vairākās provincēs.
Priekšrocības pārsniedz izturību pret koroziju. Titāna dzesētāji saīsina dzesēšanas un žāvēšanas procesu, samazina hlora gāzes zudumus, samazina vides piesārņojumu un uzlabo saspiestās gāzes stabilitāti. Daži titāna mitrā hlora dzesētāji, kas uzstādīti hlora-sārmu rūpnīcās, ir palikuši ekspluatācijā gandrīz divas desmitgades bez degradācijas pazīmēm.
Sālījuma priekšsildīšanas un dehlorēšanas sistēmas
Rafinēti sālsūdens priekšsildītāji ir vēl viens svarīgs pielietojums. Šiem siltummaiņiem ir jāuztur stabila darbība paaugstinātā temperatūrā hlorīda{1}}bagātinātā vidē. Titāna cauruļu saišķi nodrošina nepieciešamo izturību pret koroziju, vienlaikus nodrošinot uzticamu siltuma pārnesi.
Dehlorēšanas sistēmās titāns ir izvēlētais materiāls dehlorēšanas torņiem un sūkņiem un vārstiem, ko izmanto vakuuma dehlorēšanai. Šīm sastāvdaļām ir jāiztur uzbrukumi no procesa plūsmā palikušā brīvā hlora atlikuma. Titāna aprīkojums efektīvi pagarina apkopes intervālus un nodrošina pārstrādātā sālījuma kvalitāti.
Sūkņi, vārsti un transportēšanas sistēmas
Titāna sūkņiem un vārstiem ir būtiska nozīme vides transportēšanā visā hlor-sārmu rūpnīcā. Membrānas elektrolīzes un dzīvsudraba elektrolīzes procesos titāna sūkņi piedāvā visekonomiskāko risinājumu kālija hipohlorīta un nātrija hipohlorīta plūsmu apstrādei. Ievērojams gadījums bija saistīts ar ASV uzņēmumu, kas izmantoja titāna sūkni, lai apstrādātu 85 grādu sāls šķīdumu, kas satur NaCl kristālus un brīvu hloru, -sūkņa kalpošanas laiks pārsniedza desmit gadus. Hlora gāzes transportēšanas sistēmās titāna cauruļvadi risina stiprības un blīvējuma ierobežojumus, kas iepriekš bija sastopami ar nemetāliskiem materiāliem.
Hlor-sārmu rūpniecībā kaustiskās sodas ražošanā ir notikušas trīs lielas aprīkojuma pārveides: no horizontālām tvertnes šūnām līdz vertikālās diafragmas elektrolizatoriem 1960. gados, no grafīta līdz metāla anodiem 1970. gados un līdz jonu-apmaiņas membrānas tehnoloģijai 1980. gados. Titāns ir bijis pēdējo divu revolūciju centrālais elements.
Mūsdienās titāna iekārtas,{0}}tostarp anodi, elektrolizatori, dzesētāji, priekšsildītāji, dehlorēšanas torņi, sūkņi, vārsti un cauruļvadi-veido mūsdienu hlora-sārmu ražošanas pamatu. Materiāla izturība pret koroziju, izmēru stabilitāte un ilgs kalpošanas laiks ir nodrošinājuši lielāku strāvas blīvumu, mazāku enerģijas patēriņu, pagarinātas aprīkojuma kampaņas un samazinātu ietekmi uz vidi. Hlora -sārmu rūpniecība joprojām ir viens no lielākajiem titāna patērētājiem ķīmiskajā nozarē, un titāns turpina dot jaunu impulsu rūpniecības attīstībai.
