Dlaczego tytan jest idealnym materiałem na sprzęt do przetwarzania chemicznego

Dlaczego tytan pokonuje stal nierdzewną w zastosowaniach chemicznych

Tytan łączy-odporność na korozję w wodzie morskiej, gęstość zaledwie 4,51 g/cm3 i wysoką wytrzymałość właściwą. W zakładach chemicznych jest odporny na mokry chlor, chlorki, podchloryn i wiele mediów redukujących i utleniających, w których stal nierdzewna jest narażona na wżery, ataki szczelinowe lub pękanie korozyjne naprężeniowe. Praktycznym rezultatem jest dłuższa żywotność sprzętu, mniej przestojów, mniej konserwacji i mniej przypadków zanieczyszczeń. Właśnie dlatego tytan stał się jednym z głównych-odpornych na korozję materiałów konstrukcyjnych stosowanych w sprzęcie chemicznym, od zakładów chloro-alkalicznych po wysokowartościowe jednostki chemiczne.

Chlor-Przemysł alkaliczny

Chlor-alkaliczny był pierwszym dużym chemicznym zastosowaniem tytanu, obejmującym produkcję chloru, tlenki chloru, pestycydy i proszek wybielający. W produkcji chloru sprzęt i rurociągi z tytanu mogą stanowić znaczną część całkowitej masy instalacji. Typowe produkty obejmują elektrolizery z anodami metalowymi, elektrolizery z membraną-wymiennej jonowej, pompy do anolitu, płaszczowe-i-chłodnice chloru na mokro, wieże do odchlorowania ścieków z chlorem, wieże do chłodzenia i oczyszczania chloru gazowego, podgrzewacze wstępne rafinowanej solanki oraz próżniowe pompy i zawory do odchlorowania.

Produkcja sody kalcynowanej i soli próżniowej

W zakładach produkujących sodę kalcynowaną tytan pojawia się w zewnętrznych chłodnicach krystalizatora, skraplaczach amoniaku w wieżach destylacyjnych, podgrzewaczach-ługu macierzystego chlorku amonu, płytowych i parapetowych wymiennikach ciepła, rurach chłodzących wieży karbonizacyjnej, wirnikach i wirnikach sprężarek turbin CO2 oraz pompach alkalicznych. W produkcji soli próżniowej parowniki tytanowo-amoniakalne, podgrzewacze wstępne, chłodnice wstępne, kołnierze, arkusze rurowe, obudowy pomp i kolanka są standardem ze względu na korozyjność solanki w podwyższonej temperaturze.

Zakłady petrochemiczne włókiennicze i chemiczne

Na liniach produkcyjnych poliestru, nylonu i winylonu zastosowano sprzęt tytanowy, aby zapewnić bezpieczną, ciągłą pracę, lepszą jakość produktu i dłuższą żywotność w przypadku przedwczesnej korozji stali nierdzewnej. W instalacjach tlenku propylenu (PO) mediami procesowymi są ciekły chlor i propylen, które powodują korozję stali węglowej, aluminium, miedzi, niklu i stali nierdzewnej; tytan jest jedynym ekonomicznym metalem konstrukcyjnym, który wytrzymuje te warunki w krytycznych rurociągach i zbiornikach.

Sole nieorganiczne, barwniki, mocznik i kwas azotowy

Chloran sodu: ogniwa elektrolityczne, anody tytanowe, reaktory i wyparki; zużycie może osiągnąć około 15 ton tytanu na 10 000 ton mocy produkcyjnych chloranu sodu.

Sole potasowe: wyparki, podgrzewacze i chłodnice do produkcji chlorku, siarczanu, azotanu i węglanu potasu.

Dwutlenek tytanu i mocznik: koncentratory membranowe, rury zasilające kalcynator, płyty rozdzielacza wirówek, wykładziny wież syntezy mocznika, urządzenia do usuwania amoniaku-, mieszalniki wysokociśnieniowe i sprężyny zaworów.

Barwniki i kwas azotowy: wężowe wymienniki ciepła, wieże absorpcyjne, płuczki, wentylatory, pompy próżniowe, filtry, wyparki kwasu azotowego, podgrzewacze-gazu resztkowego, turbodmuchawy, pompy, zawory i rurociągi.

Dlaczego tytan się sprawdza: kluczowe właściwości w przypadku obciążenia chemicznego

Niska gęstość (4,51 g/cm3) zmniejsza ciężar konstrukcyjny i obciążenie sznurków.

Wysoka wytrzymałość na rozciąganie, pełzanie i zmęczenie, także w podwyższonej temperaturze.

Doskonała odporność na korozję, szczególnie na wodę morską, chlorki i mokry chlor.

Szeroki zakres temperatur pracy: konwencjonalne stopy tytanu działają w zakresie od około -269 stopni C do +600 stopni C.

Duża zdolność do odkształcenia elastycznego: wysoka granica plastyczności przy niskim module sprężystości, odpowiednia dla sprężyn i elastycznych rurociągów.

Niska rozszerzalność cieplna zmniejsza naprężenia termiczne w sprzęcie narażonym na wahania temperatury.

Dzięki nie-zachowaniu magnetycznemu oprzyrządowanie, urządzenia wykrywające i sterujące nie są zakłócane.

Dobra wydajność przetwarzania w odlewaniu, kuciu, spawaniu i produkcji przyrostowej.

Wybór właściwej klasy

Komercyjnie czyste klasy 1 i 2 obejmują większość sprzętu chemicznego i rurociągów; Klasa 7 (Ti-0,2Pd) i klasa 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) są zalecane tam, gdzie istnieje ryzyko korozji szczelinowej w gorących chlorkach lub w warunkach redukujących; Klasa 5 (Ti-6Al-4V) jest stosowana tam, gdzie liczy się wytrzymałość mechaniczna. Odpowiednie normy produktowe obejmują ASTM B265 (arkusz/blacha), ASTM B338 i B861 (rura), ASTM B348 (bar) i odpowiedniki ASME dla urządzeń ciśnieniowych. Certyfikaty huty zgodne z EN 10204 3.1 powinny być dołączone do dostaw na rzecz projektów chemicznych.

Często zadawane pytania

Dlaczego stal nierdzewna zawodzi, gdy tytan przetrwa w chlorkach?

Stal nierdzewna zależy od pasywności tlenku chromu, który rozkłada się lokalnie w mediach chlorkowych i powoduje wżery i pękanie korozyjne naprężeniowe. Pasywna folia tytanu jest znacznie bardziej odporna na działanie chlorków, a jej powierzchnia szybko ulega ponownej pasywacji nawet po uszkodzeniu mechanicznym.

Czy tytan jest opłacalny-dla zakładów chemicznych?

Tak, w odpowiednich aplikacjach. Tytan kosztuje więcej za kilogram niż stal nierdzewna, ale jego gęstość jest mniejsza, a jego żywotność w środowisku chlorkowym jest kilkakrotnie dłuższa, więc porównanie -kosztów instalacji-na- rok zwykle faworyzuje tytan w sprzęcie o znaczeniu krytycznym.

Jakiego gatunku tytanu powinien używać wymiennik ciepła w instalacji chloro-alkalicznej?

Chłodnice mokrego chloru są powszechnie budowane w klasie CP 2; tam, gdzie na połączeniach rur-z-arkuszami rurowymi występują szczeliny, bezpieczniejszym wyborem jest klasa 7 lub klasa 12. Ostateczny wybór powinien być zgodny z mediami procesowymi, temperaturą i przepisami projektowymi.

Czy sprzęt tytanowy można spawać i naprawiać na miejscu?

Tak, z kwalifikowanymi procedurami. Spawanie tytanu wymaga ścisłej osłony jeziorka spawalniczego i chłodzącej strefy spawania gazem obojętnym; Spawanie naprawcze w zakładzie chemicznym powinno odbywać się zgodnie z pierwotną kwalifikacją procedury spawalniczej.

Czy tytan reaguje z kwasem azotowym?

Tytan ma dobrą odporność na kwas azotowy w szerokim zakresie stężeń w umiarkowanych temperaturach i jest stosowany w wyparkach i skraplaczach kwasu azotowego; Przed zaprojektowaniem należy sprawdzić warunki stężonego gorącego kwasu w oparciu o dane dotyczące korozji.

Jaka jest graniczna temperatura robocza tytanowego sprzętu chemicznego?

Tytan CP jest ogólnie ograniczony do około 300 stopni C w przypadku ciągłej pracy korozyjnej, podczas gdy stopy tytanu rozszerzają ten zakres do 600 stopni C, gdzie rządzą właściwości mechaniczne. Ryzyko korozji szczelinowej wzrasta powyżej około 70-80 stopni C w środowisku chlorkowym w przypadku gatunków CP, dlatego do gorących solanek wybiera się gatunki stopowe.