A klorátok elektrolitikus előállításánál vegyes fém-oxid (MMO) titán anódok kiváló teljesítményük miatt az elsődleges választássá váltak. A klorátok (beleértve a nátrium-klorátot, kálium-klorátot, kalcium-klorátot, ammónium-klorátot stb.) nélkülözhetetlen alapvető vegyi anyagok a vegyiparban. Széles körben használják őket a cellulózfehérítésben, vízkezelésben, robbanóanyag-gyártásban, mezőgazdasági gyomirtókban, textilnyomtatásban és -festésben, valamint klór-dioxid előállításában, többek között.
A klorátgyártó vállalatok számára az anód kulcsfontosságú a gazdasági előnyök és a piaci versenyképesség szempontjából. A kiváló minőségű anódok segítenek a vállalatoknak 10-30%-kal csökkenteni az energiafogyasztást, 3-8%-kal növelni az áramhatékonyságot, 2-5-szörösére meghosszabbítani az élettartamot, és jelentősen csökkenteni a költségeket. Wstitanium, mint Kína vezető MMO titánanód gyártója, nagy teljesítményű, hosszú élettartamú és testreszabott titánanód megoldásokat kínál a klorátgyártó vállalatoknak. Termékeink szigorúan megfelelnek a nemzetközi szabványoknak, mint például az ASTM B265 és az ISO 19097-1:2018. Ez az oldal bemutatja a Wstitanium klorátgyártáshoz használt MMO titánanód termékeit, beleértve a bevonórendszereket, a műszaki paramétereket, a formákat, az egyedi megoldásokat, a mérnöki esettanulmányokat és a gyakran ismételt kérdéseket. Elkötelezettek vagyunk az iránt, hogy segítsük a globális klorátgyártókat a költségcsökkentés, a hatékonyságnövelés és a zöld termelés céljainak elérésében.
MMO titán anódbevonat klorátgyártáshoz
Az MMO titánanódok teljesítménye több mint 90%-ban a felületükön lévő vegyes fém-oxid bevonattól függ. Az elemek, a mikroszerkezet, a vastagság, az előállítási technológia és a bevonat titán hordozóhoz való tapadása befolyásolja a klórfejlődési potenciált, az oxigénfejlődési potenciált, az áramerősség-hatékonyságot, a korrózióállóságot, a szennyeződések lerakódásával szembeni ellenállást és az élettartamot.
A klorát előállításának elektrolízise egy összetett elektrokémiai és kémiai reakciókapcsolási folyamat. A teljes reakcióegyenlet a következő:
- NaCl + 3H2O → NaClO3 + 3H2↑ ΔH = +216 kJ/mol
Az anód felületén lejátszódó fő reakció a klórfejlődési reakció:
- 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ E⁰ = 1.36V a külső hővezető képesség (SHE) függvényében
A keletkezett klórgáz diszproporcionálódási reakción megy keresztül a forró lúgos elektrolitban, hipoklorit- és klorátionokat képezve:
- Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + Cl⁻ + H⁺
- HClO ⇌ ClO⁻ + H⁺
- 2HClO + ClO⁻ → ClO₃⁻ + 2Cl⁻ + 2H⁺
Ezzel egyidejűleg oxigénfejlődési mellékreakció játszódik le az anód felületén:
- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e⁻ E⁰ = 1.23 V vs. SHE
Ez az oxigénfejlődési mellékreakció nemcsak csökkenti az áramhatásfokot és növeli az energiafogyasztást, hanem felgyorsítja a bevonat korrózióját és meghibásodását is. Ezért egy ideális MMO titán anódbevonatnak klorát előállításához a következő tulajdonságokkal kell rendelkeznie:
- Jó elektromos vezetőképesség
- Rendkívül alacsony klórfejlődési túlfeszültség
- Erős oxidálószerek okozta korrózióval szembeni ellenállás
- Magas oxigénfejlődési túlfeszültség az oxigénfejlődési mellékreakciók elnyomására
- Ellenáll a szennyeződések, például a FePO₄, CaSO₄ és Mg(OH)₂ lerakódásával szemben
RuO₂-TiO₂
A ruténiumbevonat volt az első MMO bevonatrendszer, amelyet klorátgyártásban alkalmaztak. Ez a bevonat ruténium-dioxidot (RuO₂) használ fő elektrokatalitikus aktív komponensként, titán-dioxidot (TiO₂) pedig stabilizátorként és hordozóként. A RuO₂ jelentősen csökkenti a klórfejlődési reakció túlfeszültségét. A TiO₂ javítja a bevonat kémiai stabilitását és mechanikai szilárdságát, megakadályozva a RuO₂ oldódását és elvesztését.
- RuO₂ 30-40 mol%, TiO₂ 60-70 mol%
- Nemesfém-tartalom: 8-25 g/m²
- Bevonat porozitása: 20%-30%
- Bevonat vastagság: 8-15μm
- Jelenlegi hatásfok ≥94%
- Tervezési élettartam: 5-8 év
- Viszonylag alacsony költség
- Fluoridion-tartalom az elektrolitban <50mg/l
- Klórfejlődési potenciál: ≤1.08 V az SCE-hez képest
- Oxigénfejlődési potenciál: ≥1.45 V az SCE-hez képest
- Üzemi áramsűrűség ≤2500A/m²
- Bevonat ellenállása: ≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- Megnövelt élettartam: ≥45 óra (40000 A/m²)
- Elektrolit hőmérséklet ≤65 ℃
Az irídium-dioxid (IrO₂) rutil kristályszerkezettel rendelkezik, amelynek rácsállandói a = 4.49 Å és c = 3.15 Å, amelyek nagyon közel állnak a RuO₂ és a TiO₂ rácsszerkezetéhez. Ezért folytonos szilárd oldatot képez velük. Az IrO₂ nagyobb kémiai stabilitást és oxidációs ellenállást mutat, mint a RuO₂. Az IrO₂ jó elektromos vezetőképességgel is rendelkezik. Továbbá az IrO₂ jobban ellenáll a fordított áramnak, mint a RuO₂.
- pH 1 12-
- Jelenlegi hatásfok ≥95%
- Fluoridion-tartalom: <80 mg/l
- Hőmérséklet: ≤75 ℃
- Áramsűrűség: ≤3000 A/m²
- Tervezési élettartam: 8-12 év
- Porozitás: 25-35%
- RuO₂ 25-35 mol%, IrO2 5-15 mol%, TiO2 50-70 mol%
- Nemesfém töltet: 10-20 g/m²
- Bevonat vastagsága: 3-8 μm
- Megnövelt élettartam: ≥80 óra (40000 A/m²)
- Ellenállás: ≤3×10⁻⁴ Ω·cm
- Klórfejlődési potenciál: ≤1.10 V az SCE-hez képest
- Oxigénfejlődési potenciál: ≥1.48 V az SCE-hez képest
RuO2-IrO2-SnO2
A nyersanyagok elkerülhetetlenül tartalmaznak szennyeződéseket, például vasat, foszfort, kalciumot és magnéziumot. Ezek a szennyeződések az elektrolízis során lerakódnak az anód felületén, szigetelő lerakódásokat képezve, például FePO₄-t, CaSO₄-t és Mg(OH)₂-t. Ez az áramhatásfok csökkenéséhez vezet. Az SnO₂ csökkenti a szennyező ionok adszorpcióját és lerakódását az anód felületén. Az SnO₂ magas oxigénfejlődési túlfeszültséggel rendelkezik, ami tovább gátolja az oxigénfejlődési mellékreakciót. Az SnO₂ fokozza a bevonat oxidációs ellenállását és korrózióállóságát.
- Bevonat vastagsága: 5-20 μm
- Jelenlegi hatásfok ≥95%
- Ellenállás: ≤4×10⁻⁴ Ω·cm
- Áramsűrűség: ≤3500A/m²
- Tervezési élettartam: 10-15 év
- Fluoridion-tartalom: <100 mg/l
- Nemesfém töltet: 12-25 g/m²
- Elektrolit hőmérséklet: ≤80 ℃
- Bevonat vastagsága: 3-8 μm
- Megnövelt élettartam: ≥120 óra (40000 A/m²)
- Klórfejlődési potenciál: ≤1.12 V az SCE-hez képest
- Oxigénfejlődési potenciál: ≥1.52 V az SCE-hez képest
Az IrO₂-Ta₂O₅ egy olyan bevonatrendszer, amelyet a Wstitanium extrém üzemi körülményekre fejlesztett ki, alkalmas nagy áramsűrűségre, magas hőmérsékletre és erősen korrozív környezetre. A tantál-pentoxid (Ta₂O₅) egy kémiailag rendkívül stabil oxid, kiváló korrózióállósággal. A Ta₂O₅ megakadályozza a korrozív közeg behatolását, jelentősen csökkentve a bevonat korróziós sebességét.
- Áramsűrűség: 5000A/m²
- Nemesfém-tartalom: 15-35 g/m²
- Vastagság: 5-12μm
- Porozitás: 25-35%
- Ellenállás: ≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- Jelenlegi hatásfok ≥95%
- Fluoridion-tartalom: <150 mg/l
- Hőmérséklet: ≤90 ℃
- Tervezési élettartam: 12-18 év
- Beton élettartam: ≥180 óra (40000 A/m²)
- Klórfejlődési potenciál: ≤1.13 V az SCE-hez képest
- Oxigénfejlődési potenciál: ≥1.55 V az SCE-hez képest
MMO titán anód összehasonlítás
A legmegfelelőbb bevonatrendszer kiválasztásának megkönnyítése érdekében a Wstitanium részletes összehasonlítást nyújtott a fent említett négy fő bevonatrendszer főbb műszaki paramétereiről. Minden adat a Wstitanium laboratóriumában végzett standard vizsgálati eredményekből származik, és a vizsgálati módszerek szigorúan követik a GB/T 26136-2010 és a HG/T 4593-2014 szabványokat.
| Vizsgált paraméter | Szabványos/vizsgálati módszer | RuO₂-TiO₂ | RuO₂-IrO₂ | RuO2-IrO2-SnO2 | RIrO₂-Ta₂O₅ |
|---|---|---|---|---|---|
| Nemesfém betöltése | XRF teszt | 8–15 g/m² (Ru) | 10–20 g/m² (Ru+Ir) | 12–25 g/m² (Ru+Ir) | 15–35 g/m² (Ru+Ir) |
| Bevonat vastagsága | XRF teszt | 2–5 μm | 3–8 μm | 4–10 μm | 5–12 μm |
| Bevonat porozitása | Tömörítési módszer | 20% -30% | 25% -35% | 30% -40% | 25% -35% |
| Bevonat ellenállása | Négypontos szonda módszer | ≤ 5 × 10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 3 × 10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 4 × 10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 5 × 10⁻⁴ Ω·cm |
| Klór evolúciós potenciál | 2000 A/m², 25°C, telített NaCl, vs. SCE | ≤ 1.08 V | ≤ 1.10 V | ≤ 1.12 V | ≤ 1.13 V |
| Oxigénfejlődési potenciál | 2000 A/m², 25°C, 1 mol/L H₂SO₄, az SCE-hez képest | ≥ 1.45 V | ≥ 1.48 V | ≥ 1.52 V | ≥ 1.55 V |
| Klórfejlődés polarizációs rátája | 200–2000 A/m², telített NaCl | ≤ 40 mV | ≤ 40 mV | ≤ 45 mV | ≤ 45 mV |
| Jelenlegi hatékonyság | HG/T 4593-2014 | ≥ 94% | ≥ 95% | ≥ 96% | ≥ 96.5% |
| Pillanatnyi sűrűség | Tervezési érték | ≤ 2500 A/m² | ≤ 3000 A/m² | ≤ 3500 A/m² | ≤ 5000 A/m² |
| Csúcsáram-sűrűség | Tervezési érték | ≤ 4000 A/m² | ≤ 5000 A/m² | ≤ 6000 A/m² | ≤ 8000 A/m² |
| Üzemi hőmérséklet | Tervezési érték | ≤ 65 ° C | ≤ 75 ° C | ≤ 80 ° C | ≤ 90 ° C |
| pH tartomány | Tervezési érték | 1-12 | 0-14 | 0-14 | 0-14 |
| Klorid rezisztencia | Tervezési érték | < 50 mg/L | < 80 mg/L | < 100 mg/L | < 150 mg/L |
| Fordított áram ellenállás | Minőségi értékelés | Vásár | Jó | Kiváló | Felettes |
| Lerakódásgátló ellenállás | Minőségi értékelés | Vásár | Jó | Felettes | Kiváló |
| Termikus ütésállóság | Minőségi értékelés | Vásár | Jó | Jó | Felettes |
| Gyorsított életteszt | 40000 A/m², 40 °C, 1 mol/l H2SO4 | ≥ 45 óra | ≥ 80 óra | ≥ 120 óra | ≥ 180 óra |
| Élettartam | Standard feltételek | 5–8 év | 8–12 év | 10–15 év | 12–18 év |
| Relatív költség | Ru-Ti bináris bevonat alapján = 1.0 | 1 | 1.3 | 1.6 | 2 |
| Ajánlott alkalmazás | - | Kis/közepes standard egységek Kiváló minőségű sóoldat Enyhe működési feltételek |
Nagy, modern egységek Nagyobb áramsűrűség Mérsékelt körülmények |
Rossz minőségű nyers sóoldat Magas szennyeződéstartalom Magas áramerősség-követelmény |
Extrém körülmények Nagy áramsűrűség Magas hőmérsékletű Maximális élettartam követelmény |
| Megjegyzés: A fenti adatok tipikus értékek standard vizsgálati körülmények között. A tényleges élettartamot az üzemi körülmények befolyásolják. A Wstitanium pontosabb élettartam-előrejelzést és személyre szabott bevonatmegoldásokat kínál az ügyfelek egyedi munkakörülményei szerint. | |||||
MMO titán anód szerkezet klorát előállításához
Az anód alakja és szerkezete szintén fontos tényezők, amelyek befolyásolják az elektrolizátor teljesítményét. A különböző anódformák eltérő fajlagos felülettel, árameloszlási jellemzőkkel, gázkibocsátási teljesítménnyel és elektrolitáramlási teljesítménnyel rendelkeznek. A Wstitanium az Ön elektrolizátorának szerkezetéhez illeszkedő MMO titán anódformák széles választékát kínálja. Minden anód alapanyagként az ASTM B265 szabványnak megfelelő Gr1 vagy Gr2 tiszta titánt használ, ami kiváló mechanikai szilárdságot és korrózióállóságot biztosít.
Titán lemez anódok
- ASTM B265 Gr1, Gr2
- Vastagság: 0.5-10mm
- Maximális méret: 2000 mm × 1000 mm
- Vezetőrúd átmérője: 10-50 mm
- Vezetőrúd hossza: 100-1000 mm
- Csatlakozás: Hegesztés, csavarok, karimák
Titán hálós anód
- Huzal átmérő: 0.5-3.0 mm
- Szövetméret: 1×2mm-5×10mm
- Rekesznyílás arány: 50%-75%
- Vastagság: 1.0-4.0mm
- Maximális méret: 2000 mm × 1200 mm
- Keretvastagság: 2.0-10.0 mm
Cső alakú titán anódok
- 360°-os egyenletes kisülés
- Külső átmérő: 10-110 mm
- Falvastagság: 0.5-5.0mm
- Hossz: ≤3500mm
- Csatlakozások: Menetes, Karimás, Hegesztett
- ASTM B265 varrat nélküli titáncső
Titán rúd anód
- Átmérő: 3-100mm
- ASTM B265 titán rúd
- Hossz: ≤3000mm
- Csatlakozás: Menetes, Hegesztett
- Felületkezelés: Teljesen bevonatolt
Kosár titán anód
- Kerek, téglalap alakú
- Átmérő 50-300mm
- Hossz 100-1000mm
- Csatlakozók: Tiszta titán, titán-réz
- Csatlakozások: Hegesztés, csavarok, kábelek
- Szigetelés opcionális
Egyedi gyártás
- Ív, hullám, spirál, kör stb.
- Házon belüli CNC megmunkáló központ
- STP, PDF, kézzel rajzolt rajzok
- Tolerancia: ± 0.01 mm
- Argon ívhegesztés
- Hajlítási tolerancia: ±0.1°
Projekt esetek
A Wstitanium MMO titán anód termékeit széles körben használják klorátgyártó üzemekben világszerte, jelentős gazdasági és társadalmi előnyökkel járva. Az alábbiakban néhány tipikus projektünk esettanulmányát mutatjuk be:
1. eset: Nátrium-klorát előállítása
Malajzia egyik legnagyobb nátrium-klorátgyártója egy 300 000 tonna/év kapacitású nátrium-klorátgyártó üzembe fektetett be. A ruténium-titán bináris bevonatú lemezanódok 8 éve vannak használatban, és élettartamuk végéhez közelednek.
Problémák: Az anódbevonat jelentősen elöregedett, ami a cellafeszültség jelentős növekedését eredményezte 3.2 V-ról 3.6 V-ra. Az áramhatásfok jelentősen csökkent, 94%-ról 90%-ra. A termék tonnájára jutó egyenáramú energiafogyasztás 2600 kWh-ról 2850 kWh-ra nőtt. Egyes anódoknál bevonatleválás és titán hordozó korrózió jelentkezett.
Wstitanium Solutions
A ruténium-iridium-ón-titán bevonatrendszer kiváló ellenállást mutat a szennyeződések lerakódásával és a korrózióval szemben. A hálóanódok nagyobb fajlagos felületet és jobb gázkibocsátási teljesítményt kínálnak, növelve az áramsűrűséget. Az optimalizált anódtávolság és elrendezés javítja az árameloszlás egyenletességét.
Eredmények
A cellafeszültség 3.6 V-ról 3.2 V-ra csökkent. Az áramhatásfok 90%-ról 96.2%-ra nőtt. A termék tonnájára vetített egyenáramú energiafogyasztás 2850 kWh-ról 2520 kWh-ra csökkent. Az anód élettartama 6 évről 12 évre nőtt. A termék tisztasága 99.5%-ról 99.8%-ra nőtt.
2. eset: Kálium-klorát előállítása
Egy ismert lengyel kálium-klorátgyártó egy új, évi 50 000 tonna kapacitású kálium-klorátgyártó létesítmény építését tervezi, amely a legmodernebb membrán nélküli elektrolízis technológiát alkalmazza.
Követelmények: Az MMO titánanódnak meg kell felelnie az EU környezetvédelmi és biztonsági szabványainak (RoHS, REACH). Rendkívül magas áramhatásfoknak és terméktisztaságnak kell lennie. A létesítménynek alkalmazkodnia kell a gyakori indítási és leállítási körülményekhez.
Titánium oldat
Nagy teljesítményű ruténium-irídium-tantál-titán bevonat (Wstitanium). Ez a bevonat kiváló korrózióállóságot, magas hőmérsékleti stabilitást és fordított árammal szembeni ellenállást kínál. A lemez alakú anód egyenletes árameloszlást biztosít, biztosítva a termék állandó minőségét. Minden alapanyag és gyártás megfelel az EU RoHS és REACH szabványainak, és a vonatkozó tanúsítási dokumentumokat és minőségellenőrzési jelentéseket biztosítjuk.
Eredmények
A termék tisztasága meghaladja a 99.8%-ot. Az áramhatásfok stabilan 96.5%-on marad, ezzel iparágvezető szintet érve el. A termék tonnájára vetített egyenáramú energiafogyasztás alacsony: mindössze 2480 kWh, ami 10%-kal alacsonyabb az iparági átlagnál. Többszörös indítás és leállítás után az anód teljesítménye nem mutatott jelentős visszaesést. 2026 májusában az anód 6 éve stabil teljesítménnyel működött, várható élettartama meghaladja a 15 évet.
3. eset: Nátrium-klorát előállítása
Egy közepes méretű, évi 50 000 tonna kapacitású indonéz nátrium-klorátgyártó vállalat 2015-ben vásárolt egy adag MMO titán anódot. 2023-ra ezek az anódok már nyolc éve használatban voltak, és a bevonat nagyrészt meghibásodott.
A cellafeszültség megnőtt, az áramhatásfok csökkent, és az energiafogyasztás is megnőtt. A korlátozott költségvetés miatt a vállalat nem engedhette meg magának, hogy az összes anódot újra cserélje. Hiányzott a professzionális anódfelújítási szolgáltató a helyi piacon. A vállalat kérte, hogy az új MMO titánanódok beszerzési költsége alacsony legyen.
Titánium oldat
Az ügyfél régi anódjainak átfogó vizsgálata: A titán hordozó jó állapotban volt, látható korrózió vagy deformáció nélkül, és teljesen felújításra kész. A fejlett bevonat eltávolítási technológia alaposan eltávolította a régi bevonatot. A Wstitanium ruténium-iridium-titán bevonatának felhordása. Ez a bevonatrendszer kiváló teljesítményt kínál kedvező áron, és megfelel az ügyfél üzemi körülményeinek.
Eredmények
A felújított anódok teljesítménye az új anódokéhoz képest több mint 95%-os volt. A költség az új anódok beszerzési árának mindössze 60%-át tette ki, így a vevő körülbelül 400 000 dollárt takarított meg. A szállítás mindössze 12 napot vett igénybe, 3 nappal a tervezettnél korábban. 2026 márciusáig a felújított anódok közel 3 éve stabil teljesítménnyel és több mint 8 éves várható élettartammal működtek.
