Anwendung von industriell reinem Titan in der chemischen Industrie

Warum reines Titan in der Chemieindustrie Edelstahl ersetzt

Industriell reines Titan, hauptsächlich TA2 im chinesischen Bezeichnungssystem (entspricht ASTM B265 Grade 2, UNS R50400), widersteht Chloridangriffen weitaus besser als Edelstahl, da sein stabiler, selbst{4}}reparierender Oxidfilm in oxidierenden und leicht reduzierenden Medien passiv bleibt. In feuchten Chlor-, Hypochlorit- und Chloridsolen versagen Geräte aus Edelstahl aufgrund von Lochfraß und Spaltkorrosion innerhalb von Monaten, während Titankomponenten routinemäßig eine Lebensdauer von 20 Jahren erreichen. Der wirtschaftliche Vorteil liegt nicht in niedrigeren Anschaffungskosten, sondern in einer längeren Lebensdauer, weniger Stillständen und keiner Produktverunreinigung durch Korrosionsprodukte.

Gemessenes Korrosionsverhalten

Die Korrosionsraten von reinem Titan sind in allen in Chloranlagen vorkommenden Medien gering. In Chlorwasser liegt die Korrosionsrate bei Raumtemperatur in der Größenordnung von 0,0006 mm/a; bei 80 Grad steigt sie auf etwa 0,004 mm/a und liegt damit immer noch weit unter dem Schwellenwert von 0,1 mm/a, der für langlebige Konstruktionen verwendet wird. In feuchtem Chlorgas, das bei Umgebungstemperatur etwa 95 % Chlor enthält, bleibt die Rate nahe bei 0,001 mm/a. Diese Werte gelten für kommerziell reine Qualitäten gemäß GB/T 3621 oder ASTM B265 und erklären, warum Titan der Standard für Nasschlorkühler ist, wo Graphit und nichtmetallische Alternativen mechanisch versagen.

Chlor-Alkalipflanzen

Zu den Titangeräten für den Chloralkali-Service gehören Metallanodenelektrolyseure, Ionenaustauschmembranzellen, Anolyt-Umwälzpumpen, Rohrbündel-Nasschlorkühler, Chlorgas-Kühl- und Waschtürme, Entchlorungstürme und Vorwärmer für raffinierte Sole. Vor der Umstellung auf Titan bestanden diese Teile aus Graphit, PVC und anderen nicht-metallischen Werkstoffen, die sperrig, energieintensiv und kurz{7}}waren. Seit den 1970er Jahren sind Titan-Nasschlorkühler und Metallanodenzellen zum Standarddesign geworden, und Anlagen berichten über einen jahrzehntelangen korrosionsfreien Betrieb.

Kondensatoren für Soda und Ammoniak

Bei der Herstellung von Soda sind die korrosiven Medien Ammoniumchlorid-Mutterlauge, feuchter CO2-NH3-Dampf und heiße Chloridlösungen. Karbonisierungskühlrohre aus Kohlenstoffstahl und Gusseisen, Mutterlaugenkühler und Destillationsturm-Ammoniakkondensatoren korrodieren typischerweise innerhalb von ein bis drei Jahren. Der Austausch von Gusseisen-Kondensatorrohren durch TA2-Titanrohre ändert beispielsweise die Ausfallart vollständig: Titanrohre im Ammoniakkondensatorbetrieb zeigen nach Jahren des Betriebs keine messbare Korrosion, behalten die Wärmeübertragungseffizienz bei, da Ablagerungen nicht anhaften und ätzen, und verlängern die Lebensdauer der Ausrüstung um etwa das Zehnfache. Ähnliche Titananwendungen umfassen externe Kühler, Plattenwärmetauscher, CO2-Kompressorrotoren und Alkalipumpen.

Spezifikations- und Herstellungshinweise

Wählen Sie die Klasse nach Umgebung aus: TA2/Klasse 2 für den Einsatz von oxidierendem Chlorid; TA9 (Ti-0,15Pd) oder TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni), wenn Spaltkorrosion oder reduzierende Säuren zu erwarten sind.

Spezifizieren Sie das Material gemäß GB/T 3621 (Platten, Bleche und Streifen), GB/T 3624 oder ASTM B338 (Rohre) und überprüfen Sie die Chemie und Zugeigenschaften im Werkszertifikat.

Titan mit beidseitiger Argonabschirmung schweißen; Eine Verunreinigung des Schweißbades mit Luft versprödet die Verbindung und zerstört die Korrosionsbeständigkeit.

Design für Geschwindigkeit: Titan hält hohen Durchflussraten ohne Erosion-Korrosion stand, vermeiden Sie jedoch anhaltenden Kontakt mit rauchender Salpetersäure, trockenem Chlorgas und heißen reduzierenden Säuren, wenn der Passivfilm instabil ist.

Häufig gestellte Fragen

Ist reines Titan für Chemieanlagen immer die richtige Wahl?

Nein. Reines Titan ist die richtige Wahl für oxidierende, chloridreiche und chlorfeuchte Umgebungen. In heißen reduzierenden Säuren wie Salz- und Schwefelsäure sind Palladium-haltiges Material der Güteklasse 7 oder Molybdän-Nickel der Güteklasse 12 erforderlich, und in einigen Fällen sind nichtmetallische Auskleidungen wirtschaftlicher.

Was ist der Unterschied zwischen TA2- und Grade-2-Titan?

TA2 ist die chinesische Bezeichnung gemäß GB/T 3621; Klasse 2 ist die ASTM-Bezeichnung (UNS R50400). Bei beiden handelt es sich um kommerziell reines Titan mit äquivalenten Sauerstoff- und Eisengrenzwerten, und beide werden in der internationalen Ausrüstungsversorgung austauschbar verwendet.

Warum widersteht Titan nassem Chlor, aber nicht trockenem Chlor?

Wasser erhält den schützenden Oxidfilm auf Titan aufrecht. Trockenes Chlorgas kann oberhalb von etwa 200 Grad mit Titan reagieren und die Verbrennung unterstützen. Nasses Chlor, der normale Anlagenzustand, ist sicher und eine der bekanntesten Anwendungen von Titan.

Wie lange halten Titanwärmetauscher im Chloridbetrieb?

Bei richtiger Materialauswahl und Schweißung halten Titan-Rohrbündelwärmetauscher im Chlor--Alkali- und Meerwasserbetrieb in der Regel länger als 20 Jahre, verglichen mit ein bis drei Jahren bei Kohlenstoffstahl und wiederholten Ausfällen bei Edelstahl im Spalt-{4}}Chlorid-Betrieb.

Welche Standards gelten für Titan für chemische Geräte?

Gängige Spezifikationen sind GB/T 3621 und GB/T 3625 für Bleche und Rohre, ASTM B265 für Bleche und Platten, ASTM B338 für nahtlose und geschweißte Rohre und ASTM B861 für nahtlose Rohre. Die Überprüfung der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften erfolgt gemäß den Mühlenzertifikaten EN 10204 Typ 3.1.