離子膜電解制堿技術(shù)是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的技術(shù)，與隔膜法和水銀法電解制堿相比，具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保等優(yōu)點。離子膜電解制堿工藝，在我國氯堿工業(yè)中已具有較大規(guī)模。離子膜燒堿采用鹵水為原料進(jìn)行生產(chǎn)，鈦設(shè)備在離子膜制堿工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。
一、離子膜電解制堿工藝過程的特點
(1)離子膜電解制堿工藝，對進(jìn)槽鹽水的質(zhì)量要求非常高，進(jìn)槽鹽水除了要達(dá)到一定濃度(305±5g/L)和溫度(77.5±7.50℃)外，對其中雜質(zhì)的含量有著極其嚴(yán)格的要求，因此鹽水必須經(jīng)過精制和加熱才能達(dá)到生產(chǎn)要求。
(2)采用離子膜電解制堿技術(shù)，生產(chǎn)中要產(chǎn)生大量的高溫濕氯氣，溫度在75～90℃，需要經(jīng)過冷卻和干燥才能使用。
(3)離子膜電解制堿過程中，由于生產(chǎn)上的原因，電解后的淡鹽水中將存在NaOH、Na2CO3、Ba2+,CIO-、C1O3-等雜質(zhì)；電解后的淡鹽水溫度為83~85℃左右；陰極槽生產(chǎn)出的燒堿濃度為28％~32％，溫度為85℃左右。
(4)鹽水中的NaCl以及淡鹽水中的NaOH、Na2CO3、ClO-、ClO3-等雜質(zhì)以及高溫濕氯氣、燒堿等具有極強(qiáng)的腐蝕性，一般金屬材料不能承受此種腐蝕。這些因素決定了在離子膜電解制堿過程中，必須慎重選擇其生產(chǎn)裝置及管道材料，否則生產(chǎn)中會出現(xiàn)跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量，并將大幅增加設(shè)備維護(hù)和生產(chǎn)成本。
二、離子膜燒堿工業(yè)選用鈦設(shè)備的依據(jù)
(1)生產(chǎn)實踐證明，鈦在≤140℃的范圍內(nèi)，在各種濃度的氯化鈉溶液中幾乎不被腐蝕，比不銹鋼3 16L和銅鎳合金等都有高得多的耐腐蝕性能；鈦具有很強(qiáng)的鈍化性，并具有能迅速修復(fù)其受損的保護(hù)性氧化膜的能力；工業(yè)純鈦對接觸腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等都不敏感；鈦在高溫濕氯氣中耐腐蝕能力非常強(qiáng)，鈦在常溫的氯水中，腐蝕速率為0.000565mm/a；在溫度為80℃的氯水中，腐蝕速率為0.00431mm/a；在95％的濕氯氣中，常溫下鈦的腐蝕速率為0.00096mm/a。
(2)鈦由于表面氧化膜的浸潤性很差，表面光滑而又無腐蝕，因而不易結(jié)垢，比其他金屬要好。鈦的導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼和銅低，與不銹鋼相似，但鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。所以壁厚可以大大減薄，而且鈦表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝，減少了熱阻，鈦的表面不結(jié)垢．使鈦的換熱性能顯著提高，非常適合制作腐蝕性介質(zhì)的換熱設(shè)備。
(3)由于鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，所以離子膜燒堿工業(yè)應(yīng)用鈦設(shè)備具有顯著優(yōu)點：首先，延長設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備及管道的維修頻率，從根本上解決跑、冒、滴、漏等問題，節(jié)約能源，增加有效生產(chǎn)時間。其次，使用鈦設(shè)備及管道，可以減少設(shè)備及管道的材料費用，降低生產(chǎn)成本。使用鈦材，雖然一次性投資較大，但從全面看，從長遠(yuǎn)看是經(jīng)濟(jì)的。
鈦材價格是不銹鋼的6倍，但其密度僅為不銹鋼的1/2(鈦密度4.51g/cm3，不銹鋼密度7.93g/cm3)，而且鈦的耐腐蝕性較不銹鋼強(qiáng)得多，制造設(shè)備及管道時，在滿足設(shè)計壓力的前提下，可選用較不銹鋼更薄的壁厚，鈦材的實際用量比不銹鋼減少很多。
由此可見，鈦材的實際投資只有不銹鋼的兩倍左右，由于鈦制品使用壽命長，從而減少了設(shè)備及管道的更新費用和頻繁的維修費用，實際上是節(jié)省開支，降低了成本。每使用lt鈦材每年可獲得10萬元的經(jīng)濟(jì)效益。由于鈦材可解決設(shè)備及管道的腐蝕問題，避免了由于設(shè)備及管道的腐蝕對鹽水及燒堿的污染。
(4)鈦在地殼中的儲量很高，僅次于鐵、鋁、鎂，居第四位，比常用金屬銅、鎳、鉛、鋅的總和還多十幾倍。我國的鈦資源極其豐富，已探明的儲量居世界首位，將為我國離子膜燒堿工業(yè)鈦設(shè)備的廣泛應(yīng)用提供有力支持。
根據(jù)以上所述，鈦是能夠適應(yīng)離子膜燒堿工業(yè)生產(chǎn)特點和全面滿足其使用要求的一種理想材料。
三、鈦設(shè)備的應(yīng)用
公司離子膜燒堿生產(chǎn)裝置中，鈦的主要應(yīng)用有：陽極系統(tǒng)的陽極液槽；濃鹽水系統(tǒng)的加熱器，濃鹽水泵；淡鹽水系統(tǒng)的淡鹽水泵、脫氯塔、淡鹽水分配器、儀表、冷卻器；次氯酸鈉系統(tǒng)的冷卻器、吸收塔、分離器；氯氣處理系統(tǒng)的濕氯冷卻器；鹽水系統(tǒng)的液面計；除害系統(tǒng)的換熱器、除害風(fēng)機(jī)；堿液系統(tǒng)的堿液循環(huán)泵、堿液冷卻器以及上述各系統(tǒng)的管道。
四、使用鈦設(shè)備必須注意的問題
(1)鈦不能用于干氯氣中。鈦在干氯氣中，即使溫度在0℃以下，也會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，生成四氯化鈦，再分解為二氯化鈦。甚至燃燒。只有氯氣中的含水量在0.5％以上時，鈦在其中才能保持可靠的穩(wěn)定性。
(2)鈦制設(shè)備被鐵污染后，將會降低其耐腐蝕能力，使鈦更吸氫，并通過氫化作用而引起脆變，被鐵污染越嚴(yán)重，鈦的吸氫現(xiàn)象就越厲害。因此，在加工、運輸、安裝、檢修和維護(hù)鈦設(shè)備時，應(yīng)盡可能不使用鋼質(zhì)工具。
(3)鈦設(shè)備及管道在使用中易發(fā)生縫隙腐蝕，尤其是寬度為0.5mm左右的縫隙更易發(fā)生腐蝕?？p隙腐蝕常發(fā)生在換熱器的管子與管板的連接處、鈦與非金屬墊片的接觸處，另外在溫度高于120℃的飽和鹽水中也易發(fā)生縫隙腐蝕。
防止縫隙腐蝕可采取的措施有：設(shè)備及管道上避免存在縫隙和積滯區(qū)；采用鈦鈀合金法蘭焊環(huán)或者用鈦墊片及鈦包墊片；
換熱用鈦管與管板的連接采用強(qiáng)度脹加密封焊；控制飽和食鹽水的溫度在70~85℃之間。
五、結(jié)束語
鈦在地殼中的儲量雖然非常豐富，但由于其化學(xué)活性很高，在高溫下化合能力極強(qiáng)，可與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。
在進(jìn)行鈦的冶煉時，這些元素的存在，將與鈦化合生成鈦的化合物，使鈦變脆，嚴(yán)重影響其力學(xué)性能，所以不論在冶煉、鑄造或者焊接的時候，都必須防止這些元素“侵襲”鈦。這就造成鈦的冶煉異常困難，生產(chǎn)成本非常高，使其應(yīng)用受到限制。隨著鈦的冶煉技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高以及離子膜燒堿工業(yè)的發(fā)展壯大，相信在不久的將來，鈦設(shè)備在離子膜燒堿工業(yè)中的應(yīng)用將會越來越廣。
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