钛在化工应用

钛在化工应用（精选4篇）

篇1：钛在化工应用

宝鸡志峰钛业有限公司bjtc4.com

钛在化工、冶金等工业中的应用

钛还有个显著特点，就是它的耐腐蚀性能好。这是由于它表面易生成一层致密的氧化膜，起保护钛基体不受介质腐蚀作用之故。纯钛耐蚀性能优异，化工、石油、纺织、冶金等工业常使用纯钛来制作防腐设备或零件。

钛材在化工、冶金领域中的应用范围包括用来制造各类设备、电解极板、反应器、热交换器、分离器、吸收塔、冷却器、浓缩器，以及各种连续配套的管、阀、配件、垫圈、泵等。

氯碱生产中用(涂钌)钛阳极代替原来的石墨阳极，形成了电极间距不用调整的”尺寸稳定电极”，使用寿命比石墨阳极长l0倍以上。这种钛阳极为半永久性的，电流密度比石墨阳极增加近一倍，生产能力也相应提高近一倍，节电15％。而且可提高碱的质量，收到了极好的经济效益，被誉为氯碱工业的一次革命。年产1万 t苛性钠需使用5t钛材。

钛棒、钛板、钛丝、钛管、钛盘管

篇2：钛在化工应用

基于水资源、节能、安全等因素的综合考虑, 我国许多在用或新建核电站及火电站选址在沿海地区, 便于充分利用海水为介质, 通过换热器设备将海水应用于核岛、常规岛等系统的除盐水和饱和蒸汽的冷却。然而, 众所周知, 海水具有极强的腐蚀性, 容易对传统的换热器产生腐蚀作用, 缩短设备的使用寿命。长时间的腐蚀, 不仅增加设备维护工作, 造成经济损失, 而且容易造成设备漏泄, 产生安全事故, 具有极大的安全隐患。综上所述, 寻找一种适当的材质, 从源头上防止海水腐蚀势在必行。通过大量的研究, 钛因其具有的特殊性能从众多的材质中脱颖而出。

1 钛与传统材料相比, 其特点、优势

钛作为一种新型金属, 因其特殊的性能而被广泛应用于各个领域, 与不锈钢、铝合金、铜合金、镍合金相比较有明显优势。

(1) 抗海水及氯化物点蚀。钛耐蚀性最突出的优点是抗海水及氯化物点蚀。

(2) 良好的抗缝隙腐蚀性能。易钝化金属 (镍、铝、不锈钢、钛) 在一定的环境中都有可能发生缝隙腐蚀。但钛相对具有较高的抗缝隙腐蚀性能。

(3) 焊接接头耐蚀性好。不锈钢常易发生晶间腐蚀, 而在焊接熔合线处表现为刀口状腐蚀, 成为不锈钢一种主要的腐蚀问题。钛不会发生晶间腐蚀, 在母材适用的环境中, 其焊缝及母材热影响区通常有同样的耐蚀性。

(4) 腐蚀疲劳强度高。钛的腐蚀疲劳现象比较罕见。钛在海水中的腐蚀疲劳极限等于或稍高于空气中的疲劳极限。钛比常用金属的抗腐蚀疲劳性能好。

(5) 抗应力腐蚀破裂。钛在化工装置中, 一般不发生应力腐蚀破坏。钛的应力腐蚀通常只在极为特殊的条件下生产。含溴的甲醇、沸腾的硝酸几乎是唯一会引起钛应力腐蚀破坏的介质。而不锈钢对应力腐蚀破裂比较敏感。

(6) 耐磨蚀。钛表面由于有一层致密的氧化性保护膜, 在一定环境中氧化膜还有迅速生长和修复能力, 因而在钛能处于钝态的环境, 如海水、中性盐溶液、氧化性酸中, 钛具有良好的抗磨蚀性能。

(7) 换热能力。虽然钛的导热系数低, 但因其比强度高, 且具有良好的耐蚀性, 在保证同等机械强度条件下, 用钛制作的换热管其管壁厚仅为1mm~2mm, 且不需要进行涂敷处理, 而钢制的换热管壁厚则为4mm~5mm, 且表面还要涂敷防腐涂层, 增加了涂料膜层阻热。因此, 在相同使用环境下, 钛换热管的外冷传热系数可达2500k J/m²·h·ºC~3350 k J/m²·h·ºC, 而钢换热管的外冷传热系数仅为630k J/m²·h·ºC~840 k J/m²·h·ºC。

2 利用钛的特殊性能对传统换热器进行改进

海水冷却换热器主要由前后水室、管板、换热管、壳体、芯体等组成, 改进后的海水冷却换热器在结构、外形上没有任何变化, 但是其与海水接触的所有部件全部用钛来替代, 以下分别详细说明这些部件的改进。

(1) 换热管。海水冷却换热器的换热管材质是工业纯钛, 其标准号为ASTMB338 Gr.2, 以此来替代传统的不锈钢及碳钢换热管。与不锈钢相比, 钛的传热性能更好, 密度更小, 强度更高, 而且更耐海水腐蚀, 是目前最好的换热器之一。另外, 其管头与管板之间采用的是强度胀加密封焊的连接方式, 彻底解决了管头的泄漏及间隙腐蚀两大难题, 大大地提高了海水冷却换热器的使用寿命。

(2) 水室。传统的海水冷却换热器水室是通过涂层来实现防腐, 即是在水室内壁与海水接触的地方贴上橡胶整体硫化融合达到防腐的效果, 但由于衬胶在海水里时间长了会老化, 容易造成泄漏, 增加维护成本。经过长时间的研究, 对水室进行了改进, 改进后的水室采用的是钛钢复合板, 与海水接触的内层为钛, 外层为普通碳钢, 两者经过爆炸焊接复合而成。采用该材质的水室, 所有与海水接触的地方均有钛层保护, 既保证了水室的强度, 又能耐海水腐蚀, 一劳永逸, 彻底解决水室衬胶老化、泄漏等问题。

(3) 管板。传统的海水冷却换热器为了防腐, 管板通常选用的是不锈钢等材料, 但是当管板厚度较大时, 整体不锈钢管板的价格昂贵, 而且, 对海水而言, 不锈钢的防腐能力不能达标。改进后的海水冷却换热器选用的管板为钛钢复合板, 与海水接触的薄层为钛, 不与海水接触的厚层为普通碳钢, 两者经过爆炸焊接复合而成。采用该材质的管板, 所有与海水接触的地方均有钛层保护, 既保证管板不被海水腐蚀, 又相对节约了成本。

海水冷却换热器经过以上三个部件的改进后, 海水从前水室进入换热器, 与管板相接触, 再途经钛换热管, 最后从后水室排出, 整个过程, 海水都是与钛相接触, 从而彻底解决了海水腐蚀的问题。

3 改进后的海水冷却换热器取得的成果及前景

经过十几年的研究, 茂名市茂港电力设备厂有限公司利用以上改进后的海水冷却换热器申请了十几项国家实用新型专利, 其中外导流折流杆海水-工业水换热器和错位折流杆换热器两项专利获得了广东省优秀专利奖, 海水-工业水换热器水室获得了广东省茂名市优秀专利奖, 该技术得到了沿海地区的核电、火电站的大量应用和推广。其中包括阳江核电、秦山核电、方家山核电、广西防城港中华电力公司、华能汕头电厂, 神华台山电厂等, 为我国的电力发展事业作出了贡献。而且, 从第一台设备运行至今已有十几年, 设备从未发生泄漏现象, 运行效果良好, 得到了广大客户的好评的同时, 也为企业取得了良好的经济效益。随着我国电力事业的进一步发展, 钛管海水冷却换热器因其独有的优势, 其应用前景必将更加广阔。

4 结束语

以钛管、钛钢复合板代替传统的碳钢、不锈钢制造海水冷却换热器是解决海水腐蚀的最有效方法之一, 但缺点就是进口钛管、钛钢复合板的订货时间周期长而且成本偏高, 但是从长远来看, 钛管海水冷却换热器的维护成本低, 换热性能好, 使用寿命长, 安全性能高, 综合这几方面考虑, 其还是有比较大的优势。随着电力事业在沿海地区的加速发展, 钛在海水冷却换热器中的应用优势必将更加明显。

参考文献

[1]马丽欣, 高兴国, 杨建军, 等.钛管材在换热器中的应用[J].钛工业进程, 2003, (5) :109-110.

[2]束国刚, 上官斌, 何大波.核电设备国产化推进工作实践[J].电力技术经济, 2009, (3) :7-12.

篇3：化工行业清洁生产应用浅析

关键词：化工行业、清洁生产、经济效益

一、化学工业污染状况分析

化学工业是我国国民经济中的支柱产业，对工农业生产的发展、国防现代化建设，人民群众物质文化生活水平的提高，发挥着重要作用。但化学工业又是一个容易产生污染的行业，它在生产过程中产生了大量污染物，造成了严重的环境污染。根据国家环保总局发布的1998年环境统计，工业废水排放总量，化工占全国工业废水排放总量的19%，位居第一位，化工工业废气占7%，位居全国第三位，化工固体废物的产生量及排放量占7%和1.6%，位居全国第四位。而且化工行业主要污染物排放量在全国工业基本都在前三位。

近年来，虽然我国环境污染防治工作取得了很大的成效，但由于各种原因，我国环境面临的形势仍然非常严峻。据90年代初的不完全统计，环境污染每年造成的经济损失约占当年全国工农业总产值的14%左右。从这样一组数据中我们可以很明显地看到，我国严重的环境问题已经严重阻碍了我国国民经济的健康发展，这势必对我国以后经济的发展极为不利[1]。

二、清洁生产的产生背景

伴随着人类社会发展的历程，特别是产业革命后，随着人类实践向广度和深度的不断扩大，人类对自然索取和自然环境干预的能力越来越强，资源消耗和排放废弃物大量增加，加上对环境保护认识的局限性，环境问题也日渐突出。要从根本上解决工业污染问题，必须“预防为主”，将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制。这就使得我们必须重新审视自身的经济活动，遵循自然规律，选择新的健康的发展方式，而清洁生产正是在这样的环境背景下应运而生的。

1992年5月中国组织召开了第一次国际清洁生产研讨会，第一次提出中国清洁生产行动计划，2002年6月第九届全国人大第二十八次会会议通过了中国发布了《中华人民共和国清洁生产促进法》，将清洁生产工作提升法律高度，并对清洁生产定义：“指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理，综合利用等措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害” [2]。

三、实施清洁生产的重要意义

清洁生产是一种全新的发展战略，它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取预防措施，将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面的物流、能量、信息等要素有机地结合起来，并优化运行方式，从而实现最小的环境影响、最小的资源利用、最佳的管理模式以及最优化的经济增长水平，更为重要的是，环境是经济的载体，良好的环境可更好地支撑经济发展，并为社会经济活动提供所必需的资源和能源，从而实现经济的可持续发展。

清洁生产的要旨就在于从产品（包括服务）、生产过程、及其构成的整个产业体系，围绕结构生态化重组转型，推动生态产业系统的建设。大量试点工作的经验证明，实施清洁生产，可以节约资源 ，削减污染，降低污染治理设施的建设和运行费用 ，提高企业经济效益和竞争能力；实施清洁生产，可以从根本上减轻因经济快速发展给环境造成的巨大压力，降低生产和服务活动对环境的破坏 ，实现经济发展与环境保护取得 “双赢”，并为探索和发展“循环经济”奠定良好的基础。

清洁生产的实质是贯彻污染预防原则，从生产设计、能源与材料选用、工艺技术与设备维护管理等社会生产和服务的各个环节实施全过程控制，从生产和服务源头减少资源的浪费，促进资源的循环利用，控制污染的产生，实现经济效益和环境效益的统一。

四、化工行业推行清洁生产的途径

我国是全世界自然资源浪费最严重的国家之一，工业企业作为清洁生产的主体，必须做好清洁生产工作，“从我做起、从现在做起”，每个企业都有许多的清洁生产的机会，实行清洁生产有以下几个方面工作要做：

首先，要认真贯彻执行可持续发展战略思想，企业是推行清洁生产的主体。一方面清洁生产是以减少污染物产生量、提高资源利用效率为目标，实行生产全过程控制，既有环境效益，又有经济效益，企业有动力，因此清洁生产应成为企业的自觉行动。另一方面，企业的领导、技术人员、广大职工最熟悉企业的情况，熟悉工艺流程、设备状况、和环境状况，只有依靠他们才能把清洁生产落到实处。

其次，根据以上指导思想将推行清洁生产与产品结构调整、技术改造、节能降耗提高效益紧密结合起来，使环保提出的清洁生产融于企业追求的生产发展的目标中去、使清洁生产成为生产发展主体的要求。尤其是加强科研开发工作，依靠科学技术进步，充分发挥工艺开发、工程设计、设备制造等方面人员的积极性，增强他们的控制污染的意识，并且贯彻到开发设计中去[3]。

具体而言，企业实施清洁生产的实施途径有：①资源的综合利用，“废弃物是放错了位置的资源”，要充分考虑过程中各种浪费的资源的综合利用，这是推行清洁生产的首要方向。②改革工藝和设备、简化流程，变间歇操作为连续操作、装置大型化、适当改变工艺条件；改变原料；配备动控制装置；换用高效设备；开发利用科技新成果的全新工艺。③组织厂内的物料循环，在厂内物料再循环中，应特别强调生产过程中气和水的再循环，以减少废气和废水的排放。④加强管理，要突出清洁生产的目标，从着重于末端处理向全过程控制倾斜；使环境管理落实到企业中的各个层次，分解到生产过程的各个环节，贯穿于企业的全部经济活动之中。⑤必要的末端处理，因为清洁生产是个持续的过程，企业生产过程中仍会有三废产生，那么必要的末端处理是减少对环境污染的重要举措。⑥组织区域内的清洁生产，针对当地的资源条件，联合性质上不同类型的各种生产，实现3R组合，使整个系统对原料和能量的利用达到很高的效率，实现循环经济。

五、结束语

实践证明，清洁生产对于减少生产过程中的能源、物料的消耗和废弃物产生具有十分重要的作用，是企业实现经济发展和环境保护协调发展的有效途径，也是实现可持续发展战略的需要。因此化工企业要想持续稳定地发展，必须改变高消耗、高投入的发展模式，结合企业实际制定清洁生产战略，逐步实施清洁生产途径，持续开展清洁生产审核，大力推行清洁生产，一方面满足法规要求，另一方面，通过清洁生产的持续实施，早日使企业走上正确的可持续的健康发展之路，实现企业效益、环境效益和社会效益的和谐统一。

参考文献

[1] 钱易，唐孝炎.环境保护与可持续发展[M].北京；高等教育出版社，2000.56—67.

[2] 孙启宏 清洁生产标准体系研究[J] .北京；新华出版社，2006.

篇4：钛在化工应用

1 硼、钛的存在形式

在水氯镁石、查尔汗盐湖卤水和化工生产副产的氯化镁碱液中都含有硼。光卤石和生产海绵钛时产生的副产品氯化镁中没有硼。生产氯化镁的原料中的硼是以硼酸镁或复合化合物的形式存在。当无水氯化镁中的硼的浓度为10ppm%~20ppm时,电解槽的电流效率降低3%~6%;当硼的含量更高时,则此种无水氯化镁原料则不宜用于电解生产金属镁。

钛主要存在于由钛返回的氯化镁熔体中,以直径为0.005至0.03mm的金属粒子或低价氯化铁的形式进入电解质,电解过程中钛可能在阴极析出,与析出的铁一起或单独形成钝化膜。低价钛的氯化物与空气中的水分及氧反应产生Mg O;反应生成的钛氧化物,既可参与形成钝化膜,也可参与形成钝化膜,也可附在镁粒表面,两种情况都使镁不能汇集。当原料含钛超过80ppm时,镁的电流效率下降4%~9%。

在实验室电解条件下,往电解质中添加1.2%Ca F2时,加入粉状钛和二氧化钛,不会引起电流效率的下降,而加入低价氯化钛时,则使电流效率降低到相当于把氯化钛还原成金属钛所消耗的镁的程度。镁电流效率的降低,在不同程度上取决于电解质中钛的存在形态,按危害程度增加的排序为Ti O2→Ti金属→Ti CL2→Ti CL3..

有隔板工业电解槽以钛生产返回的氯化镁为原料时,钛的含量情况是:电解质中0.0005~0.008;渣中0.8~2.0;钝化阴极沉积物中0.5~2.1:阳极升华物0.07~0.3;阴极升华物中0.017~0.050;粗镁中不大于0.006.

钛不论以什么形态存在于电解质中,经过30~60分钟后即可从电解质中排除。有91%的钛进入渣中;在渣中它主要以Ti O2形式存在,部分以金属的形式附于镁珠表面。

电解质中钛含量增加,镁随渣带走的损失增加。当供给电解槽的氯化镁中含0.01%~0.03%Ti时,电解过程不稳定,镁的电流效率波动于73%~84%之间,得到的镁发脏,分散度增加,汇集不好。

2 对镁含量的影响

在含0%~70%氯化镁的熔融氯化物中,B2O3的溶解度是0.04%~0.09%。当氯化镁的含量增加超过70%时,B2O3溶解度明显增加;在纯氯化镁中,它的溶解度达到0.28%,B2O3与Mg O反应生成硼酸镁,它在氯化物熔体中的溶解性能比B2O3与Mg O单独存在时好一倍。

在往含有0.02%~0.22%B的氯化物熔体中通入4~6小时的氯或氯化氢时,硼实际上不氯化。

电解质中钛的含量,对其在金属镁中的含量有强烈的影响。当电解质中Ti为0.04、0.08、0.12、0.16时金属镁中含Ti相应为0.01、0.07、0.27、0.78、1.27。根据镁珠的分层分析,钛主要集聚于镁珠的下表面。这也与电解质对镁珠的“粘附”效应有关。由于粘附效应,镁中铁和氯的含量也增加了。添加Ca F2(1%~5%)可完全消除粘附效应,降低镁珠中钛和铁的含量。

3 杂质对电解的危害

镁与含硼氯化物熔体接触,表面便被一层厚达1~2mm的黑壳所覆盖,黑壳的92%~97%是氧化镁,3%~8%是元素硼和硼化镁。

电解质中的硼的含量超过0.002%时,它在阴极上析出,生成的硼化镁及氧化镁使阴极钝化,镁分散在集镁室中不上浮,破坏电解制度,导致镁电流效率的明显下降。

在生产实践中,用如下的办法消除钛杂质对电解的有害影响,即往槽中加入氟化钙使F含量达到0.2%~0.4%。Ca F2含量过高也会降低电流效率,这大概是由于电解质中生成溶解度很小的Mg F2细悬浮物加剧阴极钝化的结果。

电解质中钛含量增加,镁随渣带走的损失增加。当供给电解槽的氯化镁中含0.01%~0.03%Ti时,电解过程不稳定,镁的电流效率波动于73%~84%之间,得到的镁发脏,分散度增加,汇集不好。

电解之前,对氯化镁进行专门净化,是消除氯化镁中钛杂质有害影响的最正确最根本的方法。

4 结语

本文简单的介绍了金属镁冶炼的发展史,浅析了硼、钛在电解过程中的存在形式、对镁含量的影响及硼、钛的存在对生产过程中的危害。

摘要：金属镁从发现到现在已经历了194年的历史(1808-2002年),工业生产的年代已有116年的历史,在这116年的发展与生产实践中,完整了以各种镁矿为原料(菱镁矿、海水、盐湖卤水、光卤石)的脱水、氯化及电解制镁的理论与实践;近年来,氯化镁电解法生产金属镁的工艺,由于能耗低,产生的固体废渣、二氧化碳等远比硅热法产生的低的多,因此电解法生产金属镁有较大的发展趋势,而电解法生产金属镁中硼、钛杂质含量对整个电解过程有较大的影响,本文将分析在金属镁生产过程中,杂质硼跟钛对电解过程的影响。

关键词：硼,钛,电解,镁电解槽,影响

参考文献

[1]《中国镁业》。2000.6及2001.3.

[2]徐日瑶。《镁冶金学》,冶金工业出版社,1993.

[3]徐日瑶。《有色金属提取冶金手册》。冶金工业出版社,1992.