1、前言
鈦于1791年由Gregor發現,于1795年由Klaproth命名。1910年Hunter首先用四氯化鈦經金屬鈉還原制得金屬鈦。二戰后,1948年美國Dupont公司率先實現了鈦的groll法工業化生產。到2000年全球海錦鈦總產量已達到62900t,鈦材產量48000t。我國經過40多年的努力,到2001年海綿鈦和鈦材產量分別達到3650t和2800t,排居世界第5位。多年來,通過多次的鈦材民用推廣活動,鈦材在我國民用工業領域獲得廣泛的應用,其中以化工領域排居榜首。立坤鈦業就鈦合金材料在制鹽和無機化工方面應用近況,結合相關資料分享如下。
2、應用
2.1性能特點
金屬鈦已它獨特的優異性能,被廣泛地應用到各個領域,尤其是化學工業。鈦的比重小(比重為4.5l,是不銹鋼的57%),比強度高(強度/比重,鎂合金16,鋁合金21,不銹鋼23,鈦合金29)。而且,鈦合金可耐高溫(500。C),耐低溫(一196。C)。工業純鈦在多種化學介質中,尤其是氧化性和中性介質中,其耐腐性能遠遠超過不銹鋼,在海水中的耐腐性能與白金相媲美。對流速較大的海水和含晶體的料漿物料所造成的沖刷性腐蝕,鈦的抗腐能力也很強。鈦之所以有如此的耐腐性能,是由于鈦表面很容易生成一層致密的、附著力很強的惰性氧化膜,這種膜由于具有很強的自愈和修復能力,即使受到機械破壞,但只要在氧化性介質中又可重新生成,且相當穩定。鈦的這一特性,使其在化工、石油、電力、冶金、海洋、能源、輕工以及醫療器械等眾多領域獲得廣泛的應用。
Eylon曾匯總了鈦材在29個不同專業領域中的應用現狀,從此可見一般由于鈦表面極為光滑,難以在表面形成污垢,且大多以滴狀冷凝,因而是熱阻大大降低。加之,選用鈦材后,可不考慮腐蝕裕度,管壁可盡量減薄。如日本大分縣鶴崎的一套多級海水淡化裝置,鈦管壁厚僅為0.4mm。從而可節省大量管材。
2.2應用領域舉例
鈦是海水、鹽水、鹵水,堿金屬、堿土金屬氯化物,無機類銨鹽,鉀鹽、濕氯氣、次氯酸鹽等無機介質中具有很強抗蝕性能的金屬材料,某些鈦合金對不同的介質具有極強的抗蝕性能。據統計,我國已由近220個氯堿廠,近50個純堿(包括聯堿)廠,1000多家化肥廠和10余家鹽廠¨和鹽化廠使用了鈦材。截止1998年,全國由近30家電廠的94臺機組使用了鈦管冷凝量,鈦管總用量已近3,400t。1999年計劃投入運行和在建的機組中,鈦管用量亦將達到1,300t。處理的介質為海水的占有相當比重。
和海洋與腐蝕相關的應用領域還包括海水淡化。海水淡化設備中的鹽水加熱器和蒸發器大量使用鈦制管板和鈦盤管。日本Sasakura工程公司是著名的海水淡化設備制造廠家,多年來已為日本國內和包括中東國家在內的多個國家建成200多套海水淡化裝置,而所有淡化用的冷凝器、給水加熱器、鹵水預熱器和熱回收系統全部使用鈦管,其中最大的一套是為沙特阿拉伯A1Jobail提供的23000t/d×6的多級閃發淡化廠,鈦材總用量為1344t。均為薄壁(0.6mm)鈦管。
在國外鈦制換熱器,特別是板式換熱器是鈦制設備的重要領域。日本1999年用于此項領域的金屬鈦總量為2100t,預計到2009年將達到5000t。
R阪(Hisaka)公司就是其中的著名制造商之一。此外,瑞典Alfa—Laval公司在此領域也頗具名氣。它們的產品遠銷世界各國,專有制造技術也有多項輸出。
2.3使用壽命比較
與傳統材料相比,選用鈦材制造的化工設備,其使用壽命可大大延長。
下面是鈦材設備與傳統材料設備使用壽命比較。
3、鈦及鈦合金在部分無機介質中的腐蝕速率數據
Shutz鈦給出了鈦及鈦合金在為數眾多的不同介質中的腐蝕速率數據,現將與制鹽和無機化工有關的部分列出如下。
4、結束語
在制鹽和無機化工產品生產領域,盡管國內外有大量的應用鈦材的成功經驗可資借鑒,投資與效益經濟技術分析比較也時有論述發表,但由于一次性投資較大,對于它的應用,企業的決策者看法還不盡一致。誠然,目前雖然鈦設備一次性投資較高,但從技術經濟綜合分析,使用壽命大幅度延長,減少年投資費用,提高換熱效率和產品產量及質量,減輕維修工作量。杜絕跑冒滴漏進而改善環境狀況等方面綜合考慮,應用鈦材實為一項明智之舉,決不能讓鈦材的一次性投資較高而遮住長遠的戰略眼光,這一點是企業的決策者所必須看到的。
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