Titan in der chemischen und petrochemischen Industrie

Relevanz

Die Industriechemie ist einer der Hauptverbraucher von gewalztem Titan in der Volkswirtschaft. In Bezug auf den Verbrauch von Titanlegierungen teilt sie sich die führende Position mit der Luft- und Raumfahrtindustrie. Eines der Hauptanliegen der chemischen und petrochemischen Industrie ist der Korrosionsschutz. Im Zuge des technologischen Fortschritts und des kontinuierlichen Produktivitätswachstums steigen auch die Kosten für den Korrosionsschutz und den Ersatz von Ausrüstungen im Falle von Ausfällen. Die wirksamste Lösung für solche Probleme ist heute die Verwendung neuer korrosionsbeständiger Werkstoffe.

Vorteile von Titanlegierungen

Titanlegierungen ersetzen wirksam alternative Werkstoffe wie

1. Nickellegierungen (Halstelloy "B" und "C");
2. Hochlegierter Stahl wie X23H28MDZT;
3. nichtrostende Stähle wie X18H10T;
4. Seltene Metalle und Edelmetalle;
5. Nichteisenmetalle (Tantal, Platin, Zinn, Niob, Kupfer);
6. Kunststoffe.

Vergleichende Analyse

Eine vergleichende Analyse der Metalle und Legierungen, die in modernen chemischen Anlagen verwendet werden, hat gezeigt, dass Titan die größten Einsparungen bei den Betriebskosten ermöglicht und die Zuverlässigkeit des Betriebs erhöht. Konstruktionen können vereinfacht und verbessert werden. Arbeitsintensive und teure Auskleidungsarbeiten sind nicht mehr erforderlich. Der einzige Nachteil sind die massiven Kapitalinvestitionen, die für die Installation von Titananlagen erforderlich sind.

Der erste Einsatz von Titanausrüstungen zeigte, dass Titan ein wertvolles Konstruktionsmaterial für Basisausrüstungen in der chemischen und petrochemischen Industrie ist. Im Jahr 1954 war die Titanium Metals Corporation of America das erste Unternehmen, das Titan für die Auskleidung eines Mischers verwendete, der in einer Chlordioxidatmosphäre betrieben wurde, was zu einer schnellen Korrosion führte. Titanausrüstungen werden in vielen Ländern hergestellt, z. B. in Bulgarien, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Rumänien, dem Vereinigten Königreich, den Vereinigten Staaten usw.

Verwendung

Es gibt eine Reihe von Industriezweigen, in denen die Verwendung von Titan nahezu alternativlos ist. Sie sind die Produktion:

1. von Chlor, Chlordioxid und Perchlorsäure;
2.Ätzmittel;
3. Kalium, Kaliumchloride und Kaliumchlorate;
4. Natrium;
5. Magnesium;
6. Mangan;
7. Ammoniumperchlorat;
8. Kalziumhypochlorit;
9. Trichloracetat;
10. Unkrautbekämpfungsmittel 2,4-D;
11. kalkhaltiges Chlorid
12. Kupferchloroxyd;
13. Ammoniumchlorid; 13;
14. Carnallit;
15. Soda;
16. Bertoletsalz;
17. Glaubersalz;
18. Harnstoff;
19. Salpetersäure und Schwefelsäure;
20. Polychloressigsäure; 20;
21. Ethylbenzol;
22. Isopropylbenzol;
23. Organisches Glas;
24. Nitrosylchlorid, und Melamin;
25. 2-3-Dichloronaphthaipon, 1,4-Paraoxydiphymelamin;
26. Paranythroinilin, Neozon D, Isatin, Chromolan;
27. Optische Bleichmittel, Polyethylen und Acetaldehyd;
28. Synthetische Kautschuke (Chloronrepe, Isoprepe);
29. Flüssiges Thiokol, Viskosefaser, Caprolactam;
30. Vinylacetat;
31. Epoxidharz; 31;
32. Arzneimittel wie: (Gallussäure, Jodtinktur, Thymianextrakte, Digolenpeo, Wasserpfeffer, Tannin, Brustelixier, Lösungen zur Injektion).

Chemische Beständigkeit

Bis heute gibt es mehr als 600 Industrieprodukte, bei denen die chemische Beständigkeit von Titan gut untersucht wurde. Trotzdem werden die Korrosionsprüfungen mit neuen Technologien durchgeführt, da die Zusammensetzungen in der chemischen Industrie im Allgemeinen aus mehreren Komponenten bestehen. Daher können selbst geringfügige Zusätze einer Substanz das Korrosionsverhalten von Titan grundlegend verändern. Mineralsäurelösungen und Oxidationsmittelzusätze hemmen das Korrosionsverhalten von Titan. Es wurde mehrfach nachgewiesen, dass Titanbauteile in einer Umgebung, die bis zu 200 g/l Schwefelsäure mit Kupfer-, Nickel- und Eisensalzen bei einer Temperatur von ca. 80°C enthält, bis zu acht Jahre lang nicht korrodieren. Ein Beispiel: Eine Titanpumpe kann in einer Fabrik betrieben werden, in der 20 %ige Schwefelsäure bei Temperaturen von bis zu 90 °C gepumpt wird, und wird in einem Jahr nur 5 mm Korrosion "fressen". Ähnliche Pumpen in der Produktion laufen recht lange in Lösungen mit 5-15% Salzsäure, die eine Mischung aus Eisen- und Magnesiumchlorid enthalten.

Titan ist sehr widerstandsfähig gegen Korrosion in feuchtem Chlor und Chlorderivaten, die eitrige Korrosion und Korrosionsrisse verursachen können, sowie in organischen Verbindungen, die Sauerstoff und Chlor enthalten, und in den meisten Chloridlösungen. Aus diesem Grund wird Titan in der chemischen Industrie so häufig für die Herstellung von Ausrüstungen verwendet. Es gab jedoch einige ungewöhnliche Fälle, in denen Titan in der Praxis der Korrosion in Chlor und Chloridlösungen erlag. Die Korrosion tritt häufig an Rissen, Spalten und Ritzen auf, sehr oft an den Verbindungsstellen von Kollektor und Elektrolyseur. Um solche Störungen zu vermeiden, sollten die Anlagen intelligent konstruiert sein, um das Korrosionsrisiko auf ein Minimum zu reduzieren.

In Kontakt mit anderen Metallen

Titan wird zur Kathode und verstärkt in einer aggressiven Umgebung die Korrosion anderer Metalle, die mit ihm in Kontakt kommen. Hier ein Beispiel. Rostfreier Stahl X18H10T oder X17HSM2T und Messing oder Bronze. Oft ist diese Korrosion geschwürartig, ihre Entwicklung hängt von der Kontaktfläche ab.

Titan-Güteklassen

Die Sorte BT1-0 weist eine bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit bei Temperaturen bis zu 350 °C auf. Die von I. I. Kornilov und seinen Kollegen bei IMET AS USSR entwickelte Legierung AT-3 ist nicht weniger beliebt. AT-3 hat eine höhere chemische Beständigkeit als andere Legierungen (einschließlich BT1-0) und ausgezeichnete Gleiteigenschaften. Es wird häufig in Kontakt mit kochender Ameisen-, Schwefel-, Salz- und Phosphorsäure und in Kontakt mit heißen Laugen verwendet. AT-3 hat erfolgreich Nickel-, Platin- und Goldlegierungen ersetzt. Nach industriellen Tests von Legierungen wie 4200 und 4201 werden sie für die Verwendung in der Synthese von Tetrachloriden und Aminosäuren empfohlen.

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