Kluczowe zastosowania i zalety tytanu i stopów tytanu w produkcji mocznika

Produkcja mocznika, neutralnego i wydajnego nawozu azotowego, wiąże się z kilkoma złożonymi reakcjami chemicznymi. W szczególności konwersja karbaminianu amonu do mocznika nie jest całkowita i dlatego wymaga skutecznego oddzielenia od mieszaniny zawierającej mocznik, nadmiar amoniaku i wodę. Biorąc pod uwagę, że roztwór karbaminianu amonu, produkt pośredni powstający w wysokich temperaturach i ciśnieniach, jest wyjątkowo korozyjny, wybór idealnego materiału ma szczególne znaczenie. Tytan wyróżnia się pod tym względem swoimi wyjątkowymi właściwościami.
Badania przeprowadzone przez American Crucible Company wykazały, że sprzęt tytanowy może znacząco poprawić wydajność procesu mocznika. Dzieje się tak głównie ze względu na stabilne zachowanie tytanu w wysokich temperaturach. Natomiast stal nierdzewna, chociaż ma dobrą odporność na korozję mocznikową w niskich temperaturach, zwiększa szybkość korozji wykładniczo z każdym wzrostem temperatury o 10 stopni. W rezultacie tytanowe rurowe wymienniki ciepła i tytanowe rurociągi stały się niezbędnym i krytycznym wyposażeniem w zakładach produkujących mocznik.

W latach sześćdziesiątych japońska firma Mitsui East Pressure Chemical Company objęła wiodącą rolę w zastosowaniu tytanu jako materiału wyściółkowego w produkcji mocznika. Po sprawdzeniu odporności tytanu na korozję w drodze serii eksperymentów, firma zdecydowała się na pełne wykorzystanie tytanu w wieży syntezy mocznika i jej wyposażeniu pomocniczym. Ta innowacyjna inicjatywa nie tylko zwiększyła stopień syntezy, ale także uprościła proces operacyjny, poprawiła jakość produktu i stworzyła sprzęt na dużą skalę, który ostatecznie znalazł szerokie zastosowanie w światowej produkcji mocznika.
W kluczowym procesie syntezy mocznika włoska firma Nationwide Mamine Pipeline Transport również wybrała tytan do swoich wież odpędowych. Dzieje się tak dlatego, że zastosowanie amin w wieży odpędowej w celu oddzielenia mocznika od reaktywnych produktów procesu produkcyjnego jeszcze bardziej zaostrza problem korozji. Doskonała odporność na korozję tytanu uczyniła go idealnym wyborem do rozwiązania tego problemu.
We wczesnych latach siedemdziesiątych Chiny również zaczęły badać zastosowanie tytanu w produkcji mocznika. W tym czasie Chiny zaprojektowały i wyprodukowały 240,000 ton mocznika z wieżą do usuwania dwutlenku węgla, a jej kluczowe elementy, takie jak głowica, prosta rura oraz górna i dolna płyta rury, są wykorzystywane w wybuchowym kompozytie tytan-stal technologię płytkową i wbudowane rurki tytanowe o wymiarach 1,361 31mm × 31mm. Sprzęt został wprowadzony do produkcji w 1979 r. i wycofany ze służby w 1987 r., podczas którego pracował łącznie przez 1310 dni i przeszedł 31 440 godzin chemicznych testów produkcyjnych z dobrymi parametrami. Następnie w 1990 r. w Chinach z sukcesem zaprojektowano i wyprodukowano wieżę syntezową o średnicy 400 mm wyłożoną tytanem, która została oddana do użytku w Anyang. W tych samych warunkach szybkość korozji tytanu jest o rząd wielkości niższa niż w przypadku stali nierdzewnej 316L, a zastosowanie wyższych temperatur przynosi przedsiębiorstwu znaczne korzyści ekonomiczne w zakresie oszczędności energii, pary i wody.