Základný dôvod, prečo titán dominuje chlór-alkalickým zariadeniam, spočíva v jeho pasivácii. Pri vystavení oxidačnému prostrediu-najmä vlhkému plynnému chlóru-titán rýchlo vytvorí na svojom povrchu stabilný ochranný oxidový film. Táto pasívna vrstva chráni podkladový kov pred agresívnym chemickým útokom v podmienkach, ktoré by rýchlo znehodnotili nehrdzavejúce ocele, zliatiny medi a dokonca aj mnohé materiály na báze niklu-. V prostredí s vysokou-teplotou vlhkého chlóru vykazuje titán rýchlosť korózie rádovo len mikróny za rok. Táto kombinácia termodynamickej nestability v objeme (štandardný elektródový potenciál Ti2⁺/Ti pri -1,63 V) a kinetickej stability prostredníctvom povrchovej pasivácie dáva titánu jeho jedinečné postavenie v chlór-alkalickej metalurgii.
Elektrolytické články
Najvýznamnejšie využitie titánu pri výrobe chlór-zásad je v elektrolytických článkoch. Elektrolytické články s kovovou anódou a elektrolyzéry s iónomeničovou -membránou využívajú titán ako substrát pre rozmerovo stabilné anódy (DSA)-titánové základné štruktúry potiahnuté oxidmi ušľachtilých kovov, ako je ruténium, irídium alebo ich kombinácie.
Prechod od grafitových anód na anódy DSA na báze titánu- znamenal technologickú revolúciu v tomto odvetví. Titánové anódy ponúkajú stabilné rozmery počas celej svojej životnosti, umožňujú presnú reguláciu vzdialenosti elektród a konzistentnú distribúciu prúdu. Táto rozmerová stabilita sa priamo premieta do nižšieho napätia článkov a zníženej spotreby energie. Technológia DSA, propagovaná v 50. rokoch a komercializovaná koncom 60. rokov, bola rýchlo prijatá v Spojených štátoch, Taliansku, Japonsku a Nemecku.
V iónovo-výmenných membránových elektrolyzéroch sa titán vo veľkej miere používa nielen na anódy, ale aj na cirkulačné systémy anolytov, systémy na manipuláciu so soľankou a rôzne výmenníky tepla. Anódové priestory týchto článkov sú vyrobené z titánu, aby odolali vysoko oxidačnému anolytovému prostrediu.
Mokré chladenie chlórom
Elektrolýza soľanky vytvára veľké objemy horúceho, vlhkého plynného chlóru, ktorý sa musí pred ďalším spracovaním ochladiť a vysušiť. Toto prostredie patrí medzi najviac korozívne, s ktorými sa v priemyselnej chémii stretávame. Prvé pokusy s použitím grafitových, sklenených, keramických a plastových chladičov narážali na zásadné obmedzenia-korózie, praskania, starnutia a slabého prenosu tepla.
Titánové chladiče úplne zmenili túto krajinu. Testovanie preukázalo, že titán v horúcom a vlhkom plynnom chlóre koroduje iba 0,0025 mm za rok. Rusko bolo priekopníkom v používaní titánových chlórových chladičov v roku 1963 a čoskoro nasledovala americká Allied Chemical Company, ktorá nahradila grafitové jednotky titánom. Čína vyrobila svoj prvý titánový chladič v roku 1965 a do roku 1973 boli titánové rúrkové chladiče prevádzkované vo viacerých provinciách.
Výhody presahujú odolnosť proti korózii. Titánové chladiče skracujú proces chladenia a sušenia, znižujú straty plynného chlóru, minimalizujú znečistenie životného prostredia a zlepšujú stabilitu stlačeného plynu. Niektoré titánové mokré chladiče chlóru inštalované v chlór-zásadách zostali v prevádzke takmer dve desaťročia bez známok degradácie.
Systémy predhrievania a dechlorácie soľanky
Ďalšou kritickou aplikáciou sú predhrievače rafinovanej soľanky. Tieto výmenníky tepla musia udržiavať stabilnú prevádzku pri zvýšených teplotách v médiách-bohatých na chloridy. Zväzky titánových rúrok poskytujú potrebnú odolnosť proti korózii a zároveň poskytujú spoľahlivý prenos tepla.
V dechloračných systémoch je titán materiálom voľby pre dechloračné veže a čerpadlá a ventily používané pri vákuovej dechlorácii. Tieto zložky musia odolávať napadnutiu zvyškovým voľným chlórom zostávajúcim v procesnom prúde. Titánové zariadenie efektívne predlžuje intervaly údržby a zabezpečuje kvalitu recyklovanej soľanky.
Čerpadlá, ventily a dopravné systémy
Titánové čerpadlá a ventily zohrávajú zásadnú úlohu pri preprave média v chlór-zásadách. V procesoch membránovej elektrolýzy a ortuťovej elektrolýzy ponúkajú titánové čerpadlá najekonomickejšie riešenie na manipuláciu s prúdmi chlórnanu draselného a chlórnanu sodného. Pozoruhodný prípad sa týkal americkej spoločnosti, ktorá použila titánové čerpadlo na manipuláciu s 85-stupňovým soľným roztokom obsahujúcim kryštály NaCl a voľný chlór-čerpadlo preukázalo životnosť presahujúcu desať rokov. V systémoch na dopravu plynného chlóru sa titánové potrubie zameriava na obmedzenia pevnosti a tesnenia, s ktorými sa predtým stretávali ne-kovové materiály.
Priemysel-alkalických chloridov prešiel tromi hlavnými transformáciami zariadení na výrobu hydroxidu sodného: od horizontálnych nádrží k vertikálnym membránovým elektrolyzérom v 60. rokoch 20. storočia, z grafitových na kovové anódy v 70. rokoch a na technológiu iónovo výmenných membrán v 80. rokoch. Titán bol ústredným prvkom posledných dvoch revolúcií.
Titánové zariadenia-vrátane anód, elektrolyzérov, chladičov, predhrievačov, dechloračných veží, čerpadiel, ventilov a potrubí- tvoria základ modernej výroby chlór-zásad. Odolnosť materiálu proti korózii, rozmerová stálosť a dlhá životnosť umožnili vyššie prúdové hustoty, nižšiu spotrebu energie, predĺžili kampane na vybavenie a znížili dopad na životné prostredie. Odvetvie chlór-zásad zostáva jedným z najväčších spotrebiteľov titánu v chemickom sektore a titán naďalej dodáva nový impulz priemyselnému rozvoju.
