Základní důvod, proč titan dominuje chlor-alkalickým zařízením, spočívá v jeho pasivačním chování. Při vystavení oxidačnímu prostředí-zejména vlhkému plynnému chlóru-titan rychle vytváří na svém povrchu stabilní ochranný oxidový film. Tato pasivní vrstva chrání podkladový kov před agresivním chemickým útokem v podmínkách, které by rychle degradovaly nerezové oceli, slitiny mědi a dokonce i mnoho materiálů na bázi niklu-. V prostředí s vysokou-teplotou mokrého chlóru vykazuje titan rychlost koroze v řádu pouhých mikronů za rok. Tato kombinace termodynamické nestability ve hmotě (standardní elektrodový potenciál Ti2⁺/Ti při -1,63 V) a kinetické stability prostřednictvím povrchové pasivace dává titanu jeho jedinečné postavení v chlor-alkalické metalurgii.
Elektrolytické články
Nejvýznamnější uplatnění titanu při výrobě chlor-zásad je v elektrolytických článcích. Elektrolytické články s kovovou anodou a elektrolyzéry s iontoměničovou -membránou využívají titan jako substrát pro rozměrově stabilní anody (DSA)- titanové základní struktury potažené oxidy ušlechtilých kovů, jako je ruthenium, iridium nebo jejich kombinace.
Přechod od grafitových anod k anodám DSA na bázi titanu- znamenal technologickou revoluci v tomto odvětví. Titanové anody nabízejí stabilní rozměry po celou dobu své životnosti, což umožňuje přesné řízení vzdálenosti elektrod a konzistentní rozložení proudu. Tato rozměrová stabilita se přímo promítá do nižšího napětí článku a snížené spotřeby energie. Technologie DSA, propagovaná v 50. letech a komercializovaná na konci 60. let, byla rychle přijata ve Spojených státech, Itálii, Japonsku a Německu.
V iontově výměnných membránových elektrolyzérech se titan široce používá nejen pro anody, ale také pro cirkulační systémy anolytů, systémy pro manipulaci se solankou a různé výměníky tepla. Anodové prostory těchto článků jsou konstruovány z titanu, aby vydržely vysoce oxidační prostředí anolytů.
Mokré chlazení chlorem
Elektrolýza solanky vytváří velké objemy horkého, vlhkého plynného chlóru, který musí být před dalším zpracováním ochlazen a vysušen. Toto prostředí patří mezi nejkorozivnější, se kterými se v průmyslové chemii setkáváme. První pokusy s grafitovými, skleněnými, keramickými a plastovými chladiči narážely na zásadní omezení-koroze, praskání, stárnutí a špatného přenosu tepla.
Titanové chladiče tuto krajinu zcela změnily. Testování prokázalo, že titan v horkém a vlhkém plynném chlóru koroduje pouze 0,0025 mm za rok. V roce 1963 bylo Rusko průkopníkem v používání plynových chladičů titanu a chlóru a brzy následovala americká Allied Chemical Company, která nahradila grafitové jednotky titanem. Čína vyrobila svůj první titanový chladič v roce 1965 a do roku 1973 byly titanové trubkové chladiče provozovány v několika provinciích.
Výhody přesahují odolnost proti korozi. Titanové chladiče zkracují proces chlazení a sušení, snižují ztráty plynného chlóru, minimalizují znečištění životního prostředí a zlepšují stabilitu stlačeného plynu. Některé titanové mokré chladiče chlóru instalované v chlor-alkalických závodech zůstaly v provozu téměř dvě desetiletí bez známek degradace.
Systémy předehřívání a dechlorace solanky
Další kritickou aplikací jsou předehřívače rafinované solanky. Tyto výměníky tepla musí udržovat stabilní provoz při zvýšených teplotách v médiích bohatých na chlorid-. Svazky titanových trubek poskytují nezbytnou odolnost proti korozi a zároveň poskytují spolehlivý přenos tepla.
V dechloračních systémech je titan materiálem volby pro dechlorační věže a čerpadla a ventily používané při vakuové dechloraci. Tyto složky musí odolávat napadení zbytkovým volným chlorem zbývajícím v procesním proudu. Titanové zařízení efektivně prodlužuje intervaly údržby a zajišťuje kvalitu recyklované solanky.
Čerpadla, ventily a dopravní systémy
Titanová čerpadla a ventily hrají zásadní roli při dopravě média v chlor-zásadách. V procesech membránové elektrolýzy a elektrolýzy rtuti nabízejí titanová čerpadla nejekonomičtější řešení pro manipulaci s proudy chlornanu draselného a chlornanu sodného. Pozoruhodný případ se týkal americké společnosti, která použila titanové čerpadlo k manipulaci s 85stupňovým solným roztokem obsahujícím krystaly NaCl a volný chlor-čerpadlo vykazovalo životnost přesahující deset let. V systémech pro dopravu plynného chlóru řeší titanové potrubí pevnostní a těsnící omezení, s nimiž se dříve setkávaly ne-kovové materiály.
Průmysl chlor-alkalických hydroxidů prošel třemi hlavními transformacemi zařízení při výrobě louhu: od horizontálních nádrží k vertikálním membránovým elektrolyzérům v 60. letech, od grafitových k kovovým anodám v 70. letech a k technologii iontově výměnných membrán v 80. letech. Titan byl ústředním prvkem posledních dvou revolucí.
Dnes titanová zařízení-včetně anod, elektrolyzérů, chladičů, předehřívačů, dechloračních věží, čerpadel, ventilů a potrubí- tvoří páteř moderní výroby chloru-zásad. Odolnost materiálu proti korozi, rozměrová stabilita a dlouhá životnost umožnily vyšší proudové hustoty, nižší spotřebu energie, prodloužené kampaně na vybavení a snížení dopadu na životní prostředí. Chlor-alkalický průmysl zůstává jedním z největších spotřebitelů titanu v chemickém sektoru a titan i nadále dodává nový impuls průmyslovému rozvoji.
