近年來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)鹽堿的需求明顯增長(zhǎng)。1989年全國(guó)燒堿產(chǎn)量322萬(wàn)t，產(chǎn)鹽2802萬(wàn)t，預(yù)測(cè)1995年鹽的需求達(dá)3100萬(wàn)t。2000年為3800萬(wàn)t，堿的生產(chǎn)能力將達(dá)到1470萬(wàn)t。由于廣闊的市場(chǎng)前景和我國(guó)豐富的鹽鹵資源，給鹽化工業(yè)帶來(lái)了勃勃生機(jī)。
但是，鹽鹵介質(zhì)具有極強(qiáng)的腐蝕特性，在鹽化工業(yè)中設(shè)備因腐蝕 結(jié)垢引起跑、冒、滴、漏，堵等現(xiàn)象，使整個(gè)鹽化工業(yè)的發(fā)展受到了嚴(yán)重影響；由于腐蝕、結(jié)垢，平均每年鹽化工業(yè)停工、停產(chǎn)所耗時(shí)間占全年的18％，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)27％。據(jù)統(tǒng)計(jì)：一個(gè)年產(chǎn)30萬(wàn)t鹽的企業(yè)，—年因腐蝕損失的鋼材達(dá)100多t， 這不僅使生產(chǎn)的連續(xù)性受到嚴(yán)重影響，綜合能耗指標(biāo)普遍偏高，鹽、堿質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)。還造成了鹽化工業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
鹽化工設(shè)備遇到的主要問(wèn)題表現(xiàn)在：
(1)腐蝕在制鹽方面，建國(guó)以來(lái)，鹽廠的生產(chǎn)設(shè)備、器材大多是普通碳鋼、不銹鋼、鍘材等。耐氯根離子腐蝕性差，造成設(shè)備嚴(yán)重腐蝕，需定期更新，每年因鹽腐蝕造成的設(shè)備折舊率約在10％，使制鹽成本大幅度增加，并因腐蝕嚴(yán)重，鐵及其它金屬化合物滲入鹵料，使鹽質(zhì)受到嚴(yán)重影響。
在制堿方面，高溫濕氯氣具有強(qiáng)烈的腐蝕性。上海燎原化工廠在1972年使用的石墨冷卻器，間接冷卻濕氯氣，有6臺(tái)100m2的石墨冷卻器由于不耐高溫濕氯氣腐蝕，使用僅三個(gè)月就產(chǎn)生了跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象，不到半年就全部報(bào)廢了。
(2)結(jié)垢在制鹽生產(chǎn)中，結(jié)垢的出現(xiàn)對(duì)鹽業(yè)的產(chǎn)量產(chǎn)生了直接影響。而且因碳鋼等罐壁粗糙，使結(jié)垢更加嚴(yán)重，并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，垢層不斷加厚，逐漸形成大塊鹽。進(jìn)而減少循環(huán)通道，使鹵液換熱受到影響。甚至堵塞加熱室進(jìn)口。造成1亭產(chǎn)。停扎嚴(yán)重?zé)龎碾姍C(jī)。
如何克服鹽化工業(yè)中碳鋼，石墨等難以克服的設(shè)備腐蝕，結(jié)垢等問(wèn)題．引起了有關(guān)人士的高度重視，并進(jìn)行了研究實(shí)踐，認(rèn)為鈦是較好的鹽化工設(shè)備材料。
1、鈦材在真空制鹽中的應(yīng)用
真空制鹽設(shè)備多在溫度為100℃左右的NaCI、KCI，MgCI2， Na2SO4，MgSO4、CaSO4、Fe(SO4)-等多種氯化物，硫化物條件下工作，碳鋼、不銹鋼及鋼材設(shè)備經(jīng)常發(fā)生結(jié)垢堵管、腐蝕穿孔等現(xiàn)象，其流程見(jiàn)圖1。
因此，設(shè)備的使用壽命短。經(jīng)常停工、停產(chǎn)，維修更換設(shè)備．其平均壽命僅階月左右。給生產(chǎn)造成巨大的損失。在真空制鹽中使用碳鋼，不銹鋼及銅材設(shè)備，最短的壽命只有2個(gè)月．這種嚴(yán)重的腐蝕情況，不能適應(yīng)我國(guó)迅速發(fā)展的制鹽工業(yè)的需要，因此選擇了鈦以取而代之。
鈦是一種比重輕、強(qiáng)度高，具有優(yōu)異耐腐蝕性能的金屬，特別是在NaCl水溶液中，鈦的耐腐蝕性能尤為顯著，在氨液中也有很好的耐腐蝕性能。從而引起了制鹽工業(yè)的極大重視。鈦的化學(xué)成份見(jiàn)表l。
1975年國(guó)外開(kāi)始進(jìn)行真空制鹽的設(shè)備選材試驗(yàn)工作，并取得一系列數(shù)據(jù)。日本三菱重工業(yè)公司與日本汽油公司在沿海凈海水中做了鈦管( φ19×0.3 ×2000)的耐腐蝕試驗(yàn)。介質(zhì)是海水，流速為1.2～1.8m/s，試驗(yàn)結(jié)果證明：鈦管在NaCl溶液中的耐腐蝕性能與鋼，不銹鋼比較其效果最好。
要檢驗(yàn)出鈦管經(jīng)過(guò)試驗(yàn)由腐蝕而減少重量是困難的，同時(shí)鈦管的結(jié)垢速度也很小，只為合金鋼管的1/3—1/5的程度。
為了在真空翩鹽中選擇鈦材取得更實(shí)際、更可靠的科學(xué)依據(jù)，湖南省湘里鹽礦，四川省貢井鹽廠等單位都在制鹽場(chǎng)作了鈦材的掛片試驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，可看出鈦材在氯化物及真空制鹽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件下的耐腐蝕性能是非常明顯的，而其它材料的腐蝕情況則是嚴(yán)重的。因此，湖南省湘里鹽礦、四川省自貢大安鹽廠、貢井鹽廠、湖北省應(yīng)城鹽礦、云南省一平浪鹽礦等單位都巳相繼選擇了鈦制設(shè)備用于生產(chǎn)或試生產(chǎn)中。從此，鈦材在我國(guó)真空制鹽領(lǐng)域開(kāi)始了應(yīng)用，使真空制鹽的選材工作出現(xiàn)了一次新的革命。
真空制鹽工業(yè)自從選用了鈦材以后，經(jīng)多年的實(shí)踐受到人們高度評(píng)價(jià)，湖南省湘里鹽礦僅在四年中便相繼制造了鈦氨蒸發(fā)器5臺(tái)、鈦預(yù)熱器7臺(tái)、鈦預(yù)冷器3臺(tái)、加工出各種鈦法蘭，鈦管板，鈦泵的殼體及鈦彎頭等部件，共用鈦材60余噸，這些設(shè)備與部件的應(yīng)用效果是相當(dāng)令人滿意的。
用于芒硝生產(chǎn)的是全鈦型氨蒸發(fā)器，使用條件是：管程鹵水，壓力為0.6MPa，殼程為液氨和氨氣，溫度12~2℃，自1977年10月投人生產(chǎn)運(yùn)行，四年后檢查，未發(fā)生任何腐蝕現(xiàn)象，管內(nèi)不結(jié)垢，不堵管，而使用碳鋼制造的氨蒸發(fā)器經(jīng)運(yùn)行8個(gè)月后，便發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，已經(jīng)到了無(wú)法使用的地步。
用于芒硝生產(chǎn)的全鈦型預(yù)冷器，工作條件是將鹵水由26~27℃預(yù)冷到12℃，1979~年12月投產(chǎn)運(yùn)行后，至今未發(fā)現(xiàn)腐蝕、堵管和結(jié)垢，而以前使用的碳鋼預(yù)冷器，使用壽命只有8個(gè)月，并且在這8個(gè)月的使用中，還經(jīng)常發(fā)生Na2SO4結(jié)垢，每周都要進(jìn)行一次沖冼，不僅影響生產(chǎn)，也加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
在芒硝生產(chǎn)中，由于使用了鈦制預(yù)冷器與鈦氨蒸發(fā)器，使得設(shè)備的完好率高，熱交換能力好，四臺(tái)鈦預(yù)冷器可代替14臺(tái)碳鋼等預(yù)冷器，從而使Na2SO4結(jié)晶率近100％，保證了成品鹽中的含硝量大大減少，鹽中的含硝量由過(guò)去使用碳鋼設(shè)備時(shí)的4g/l減少到0.68g/l,超過(guò)了lg/l的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
在制鹽生產(chǎn)中，湘里鹽礦先后制造了7臺(tái)不同換熱面積的鈦預(yù)熱器。預(yù)熱器的工作條件是：管程鹵水，殼程蒸氣，使用溫度在80～100℃之間，經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)轉(zhuǎn)證明，氯離子對(duì)鈦沒(méi)有任何腐蝕，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)堵管結(jié)垢現(xiàn)象，總換熱率超過(guò)了鋼材預(yù)熱器：而過(guò)去用紫銅管制造的預(yù)熱器，使用幾個(gè)月便發(fā)生嚴(yán)重的堵管、結(jié)垢，最后因腐蝕穿孔，只10個(gè)月便要更換新設(shè)備。
在制鹽生產(chǎn)過(guò)程中，鹽漿管道的腐蝕最為嚴(yán)重，由于鹽漿管道中流動(dòng)的是飽和NaCl溶液伴有NaCl顆粒，固液比1：1．5，用碳鋼管時(shí)，只要半個(gè)月，管的下部即被腐蝕，呈蜂窩孔狀，—經(jīng)出現(xiàn)這種情況就要進(jìn)行補(bǔ)漏．每年要更換鹽漿管道6次．用不銹鋼管使用補(bǔ)月也就腐蝕穿孔，從1975年6月開(kāi)始，湘里鹽礦逐步把所有的鹽漿管道部換成鈦管，使用4年從未出現(xiàn)腐蝕與穿孔現(xiàn)象，也未出現(xiàn)過(guò)堵管與結(jié)垢現(xiàn)象。
輸鹵泵的鑄鐵葉輪，其腐蝕程度也非常嚴(yán)重．僅僅使用1個(gè)月，便因J裔蝕導(dǎo)致報(bào)廢，而改用鑄鈦葉 色后，使用4年仍非常完好。甚至葉輪上的加工刀痕部清晰可見(jiàn)。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，使人們從技術(shù)的角度感到鈦制設(shè)備比碳鋼、不銹鋼及鋼材設(shè)備使用的長(zhǎng)期性，可靠性大得多．它解決了過(guò)去使用其它材料無(wú)法解決的難題．據(jù)資料報(bào)道．在制鹽生產(chǎn)中，使用鋼材，會(huì)產(chǎn)生不潛性的氧化鐵。使用鍋材則產(chǎn)生錒綠(CuO)微粒．這都導(dǎo)致鹽的質(zhì)量難以提高；而使用鈦材以后,由于不產(chǎn)生雜質(zhì),從而徹底解決了鹽的質(zhì)量難以提高的技術(shù)問(wèn)題，1978年以前湘里鹽礦的三級(jí)鹽鞍多，而使用戧材屆徹底結(jié)柬了不產(chǎn)—級(jí)鹽的歷史。
2、鈦材在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用
鈦在化工中的最早、最大用戶是氯堿工業(yè)，其中包括氯氣。氯氧化物，農(nóng)藥，漂泊粉等的生產(chǎn)，在氯的生產(chǎn)中，鈦設(shè)備和管道幾乎占其重量的四分之一。如用鈦制作食鹽電解槽陽(yáng)極列管式濕氯冷卻器，氯廢水脫氯塔加熱臂，含氯淡鹽氯冷卻器．真空脫氯用泵和閥門等。
在氯堿工業(yè)中．應(yīng)用鈦制換熱器代替石墨換熱器冷卻濕氯及氯水，可提高設(shè)備的使用壽命。降低氯的損失和茂少氯對(duì)環(huán)境的污染。用涂鈦的鈦陽(yáng)極代替石墨陽(yáng)極，提高了使用壽命近8倍，增產(chǎn)達(dá)50％以上。而且省電，降低了蒸汽消耗和提高了產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)鹽液加熱用的鈦耕管式換熱器，服役幾年也不要檢修。而不銹錒換熱器在使用8～10個(gè)月后就要停下來(lái)檢修，用鈦管代替石墨管制造冷卻含氯鹽液的換熱器提高了使用壽命3～5倍和提高了傳熱效率近1倍。用鈦泵來(lái)輸送被氯飽和的或含氯鹽水，預(yù)計(jì)泵的使用壽命可達(dá)10年，生產(chǎn)氯化鈣觸的鈦設(shè)備，使用—年半后沒(méi)有窩蝕的痕跡。而各種不銹鋼均遭到強(qiáng)烈的腐蝕，特別是焊縫的腐蝕更加嚴(yán)重。因此，近十年鈦在化工中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，逐漸成為氯堿工業(yè)設(shè)備的主要耐腐蝕材料。例如日本生產(chǎn)的鈦材約有90％用于化工都門。其中接觸氯化物的生產(chǎn)設(shè)備占50％．在原蘇聯(lián)100個(gè)化工企業(yè)的170多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，已成功地使用鈦設(shè)備和鈦臂管道，其中鈦制換熱器和蒸發(fā)器占40％，閥門及管件占20％。
我國(guó)食鹽電解嗣取氯氣的生產(chǎn)．以前因?yàn)槔鋮s工藝不合理或因冷卻設(shè)備的腐蝕問(wèn)題影響了氯氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，嚴(yán)重地污染了環(huán)境。
食鹽電解生產(chǎn)燒堿時(shí)要產(chǎn)生大量的高溫濕氯氣．溫度一般是75～95℃，需要經(jīng)過(guò)冷卻和干燥才能使用。由于鈦在高溫濕氯氣環(huán)境中極耐腐蝕，所以開(kāi)展了鈦應(yīng)用試驗(yàn)，四川自貢鴻鶴鎮(zhèn)化工廠進(jìn)行鈦的掛片試驗(yàn)，結(jié)果表明：在常溫時(shí)氯水中鈦的腐蝕速率為0.00665mm/a，在80℃氯水中鈦
的腐蝕速率為0.00431mm/a。在含95％的濕氨氣中,常溫下鈦的腐蝕速率為0.000096mm/a，上述實(shí)驗(yàn)證明鈦材是高溫濕氯冷卻器理想的耐腐蝕材料。
1963~年，原蘇聯(lián)使用了鈦制濕氯冷卻器，其換熱面積為14m2，還應(yīng)用了輸送濕氯氣的管道，其直徑300～600mm，長(zhǎng)度大干500m，在介質(zhì)為氯水的條件下，使用了二臺(tái)50m2的板式冷卻器，使用三年仍然完好。
我國(guó)第一次制造鈦冷卻器，是1965年由錦西化工機(jī)被廠’承擔(dān)的。現(xiàn)將該廠制造的一臺(tái)16.8m2小型鈦冷卻器的試用情況列表2。
1969年， 上海新建機(jī)械廠為江西星火化工廠制造的25m2鈦冷卻器投入生產(chǎn)，管內(nèi)為流動(dòng)的濕氯氣，含氯氣大于95％，設(shè)備累計(jì)運(yùn)行8個(gè)月后進(jìn)行檢修，未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象，至今的運(yùn)行情況穩(wěn)定，簡(jiǎn)化了工藝，操怍方便。明顯地改善了環(huán)境，且維護(hù)工作量大大減少。
從上述鈦材的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，鈦材具有碳鋼，不銹鋼及銅材所無(wú)法比擬的優(yōu)異性：
(1)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
(2)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)減少了材料、能源的消耗。
(4)消除了污染，有益于工廠的文明生產(chǎn)
(5)減少了設(shè)備維修次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度·
(6)解決了制鹽生產(chǎn)中的跑、冒、滴、漏、堵等現(xiàn)象。
相關(guān)鏈接
