Facebook

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В НАШ БЛОГ

Мы делимся знаниями в областях, которые нас больше всего увлекают.
click

Материал реактора - Титан и его сплавы

От WHGCM December 11th, 2023 826 просмотров
Мы хотели бы предложить как можно более полное введение в титан от истории его открытия до современного использования. Надеемся, этот блог поможет вам лучше узнать этот вид металла.

Содержание

II, Титановый элемент

I, Открытие титана

1.1 Кто открыл титан/где находится титан

Титан был открыт как титаносодержащий минерал в Корнуолле, Англия, в 1791 году Преподобный Уильям Грегор, английский минералог-любитель.

1.2 Титановая руда

Руды титана — ильменит и рутил, широко распространенные в земной коре и литосфере.
Photo of Titanium ore

1.2.1 Рутил

Природный рутил (TiO2) имеет темно-красный, темно-коричневый или даже черный цвет из-за примесей. Он близок к чистому диоксиду титана, содержит более 95% диоксида титана.

1.2.2 Ильменит

Он также известен как титаномагнетит, содержит 52,66% TiO2 и является основным минералом, из которого извлекают титан и диоксид титана.

II, Титановый элемент

Титан — металлический химический элемент с химическим символом Ti и атомным номером 22, расположенный в 4 периоде, группе IVB Периодической системы химических элементов.
Электронная конфигурация титана — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s² ([Ar]3d²4s²).
Photo of Titanium element description
Мономеры титана имеют два изомера: α-Ti и β-Ti.
α-Ti представляет собой гексагональную кристаллическую систему с гексагональной плотной упаковкой атомов и 74% использованием атомного пространства.
β-Ti представляет собой кубическую решетку с плотной объемно-центрированной кубической упаковкой атомов и 68% использованием атомного пространства.

III, Титан металлический

3.1 Свойства титана

Металлический титан имеет металлическую гексагональную кристаллическую структуру.
Плотность титана: 4,507 г/см³
Температура кипения: 3287°C
Температура плавления: 1668°С
Молярная масса: 48 г/моль
Цвет: серебристо-белый
Скорость распространения: 5090 м/с.
photo of Titanium metal
Специальное примечание:
Титан не может использоваться в сухом хлорном газе. Даже сухой хлорный газ при температуре ниже 0°C будет подвергаться бурной химической реакции с образованием тетрахлорида титана, который затем разлагается до дихлорида титана или горит. Титан может сохранять стабильность только при содержании воды в хлорном газе более 0,5%.

3.2 Преимущества титана и его применение

3.2.1 Хорошие механические свойства

3.2.1.1 Низкая плотность
Титан почти вдвое легче стали (такой же, как алюминий), но обладает высокой механической прочностью.
3.2.1.2 Прочный
Механическая прочность титана в 3 раза выше, чем у алюминия, в 6 раз выше, чем у магния, и у него практически отсутствует явление усталости металла.
3.2.1.3 Сверхпроводник
Проводимость и теплопередача титана хорошие. Титан немагнитен. Он может стать сверхпроводником при низкой температуре -272,74 ℃.
photo of submarine made from titanium metal Чистый титановый металл выдерживает высокое давление, поэтому подводные лодки, изготовленные из титана, могут погружаться в море на глубину до 4500 метров.
Поскольку титан немагнитен, подводные лодки, изготовленные из него, не будут обнаружены магнитными минами.
3.2.1.4 Сильный антидемпфирующий эффект
По сравнению со сталью и медью титан имеет самое длительное время затухания собственных колебаний после воздействия механической и электрической вибрации.
Титан можно использовать в качестве камертонов, вибрационных компонентов медицинских ультразвуковых пульверизаторов, а также вибрационной пленки для высокоуровневых аудиодинамиков.
3.2.1.5 Высокий предел текучести
Предел текучести титана выше, чем у стали, и в 2 раза выше, чем у алюминия. Удельная прочность титана выше, чем у алюминия и стали, а его удельный модуль упругости очень близок к алюминию и стали.
Титан широко используется для замены стали в ракетостроении и ракетостроении. photo of aircraft engineer parts
Титан имеет большое отношение предела текучести к модулю упругости, что дает титану большую способность к пружинению при формовании, поэтому его называют металлом с эффектом памяти.
3.2.1.6 Металлургическая практичность
Жидкий титан способен растворять практически все металлы, поэтому его можно превращать в сплавы с широким спектром металлов.
3.2.1.7 Хорошая термостойкость
Титан может сохранять высокую прочность и износостойкость при температурах от -253 ℃ до 500 ℃.
Благодаря своей превосходной стойкости к воздействию тепла и холода титановый сплав постепенно вытеснил алюминиевые сплавы и сталь в авиастроении, производстве ракет, спутников, космических кораблей и т. д.
3.2.1.8 Хорошая пластичность
Чистый металл обладает хорошей пластичностью, его можно прессовать и тянуть, но при наличии примесей он становится твердым и хрупким.
3.2.1.9 Хорошая коррозионная стойкость
Титан может противостоять окислительным средам, эрозии хлоридных солевых растворов, многим кислотам, щелочным растворам, морской воде и промышленной коррозионной атмосфере. Титан не будет корродировать в любой концентрации азотной кислоты ниже точки кипения.
Коррозионная стойкость титана в целом лучше, чем у нержавеющей стали. Она в 15 раз выше, чем у нержавеющей стали, что означает, что срок службы в 15 раз больше, чем у нержавеющей стали.
Титан и титановые сплавы являются хорошими материалами для изготовления морских судов.
Химическая промышленность всегда была крупнейшим потребителем материалов для переработки титана, ее доля в общем объеме потребления титановых материалов составляла более 50%.
photo of chemical industial plants
3.2.1.10 Высокая химическая активность
Титан химически активен и активно реагирует с O2, N2, H2, CO, CO2, водяным паром, аммиаком и т. д. в атмосфере.
Металлический титан при комнатной температуре не активен, так как его диоксид стабилен и не дает титану вступать в реакцию с воздухом. Таким образом, диоксид титана можно использовать в косметике, солнцезащитных кремах, защите от ультрафиолета.
Титан легко реагирует с кислородом, серой, азотом и т. д. при высокой температуре. Добавление небольшого количества сплава титана и железа в процесс производства стали может раскислить, удалить серу, удалить азот и улучшить качество стали.
Поскольку взаимодействие титана с O2 и N2 необратимо, титан является хорошим поглотителем газов и может также использоваться в вакуумной технике.
3.2.1.11 Биофильный металл
В медицине его можно использовать для замены поврежденных костей.
К поврежденной кости приклепывают титановые листы и титановые винты.
При лечении переломов костей старая кость, новая кость и титановые пластины плотно срастутся в течение нескольких месяцев.
Так, его используют при производстве медицинских имплантатов, искусственных суставов, материалов для зубных протезов и других медицинских изделий.
3.2.1.12 Преимущество использования титана в химической промышленности
Титановые сплавы используются при изготовлении реакторов, дистилляционных колонн и другого оборудования.
3.2.1.12.1 Длительный срок службы
По сравнению с химическим оборудованием, изготовленным из традиционных материалов, химическое оборудование из титана, обладающее превосходной коррозионной стойкостью, может продлить срок его службы в несколько раз, в десятки и даже в сотни раз.
3.2.1.12.2 Стоимость
Проектирование и изготовление одного и того же оборудования, выбор титана по сравнению с другими материалами, обеспечивает более низкую стоимость.
Плотность титана составляет около 56% от нержавеющей стали, поэтому объем используемого материала составляет около половины нержавеющей стали. Хотя цена титана в два раза выше нержавеющей стали, общая стоимость их почти одинакова.
Кроме того, благодаря высокой удельной прочности титана и хорошей коррозионной стойкости, титан имеет меньший запас по коррозии, и, следовательно, толщина стенок титанового оборудования тоньше.
Например:
В применении изготовления охладителей морской воды и конденсаторов. При использовании алюминиевой латуни и медно-никелевых сплавов толщина стенки трубки 1,5 ~ 2,5 мм. Однако толщина стенки трубки титана только 0,5 мм или даже 0,3 мм.
В некоторых применениях башни футеруются нержавеющей сталью толщиной 6 ~ 8 мм, а при использовании титана ее можно уменьшить до 3 ~ 5 мм или даже 1 ~ 2 мм.
3.2.1.12.3 Экономия затрат на электроэнергию
Мощность привода должна быть меньше при использовании титана, чем стали для турбин, центрифуг, вентиляторов, насосов и других машин общего назначения. Кроме того, титан обеспечивает лучшую производительность и более высокие скорости.
Photo of turbines, fans, and pumps
3.2.1.12.4 Высокая эффективность теплопередачи
Коэффициент теплопередачи титана (15,24 Вт/(м·К)) примерно такой же, как у нержавеющей стали (16,33 Вт/(м·К)), но значительно ниже, чем у меди (393,56 Вт/(м2·К)).
Суммарный коэффициент теплопередачи охладителя и конденсатора зависит от коэффициента теплопередачи материала и толщины стенок теплообменных трубок, а также от таких факторов, как загрязнение.
Хотя коэффициент теплопередачи t итаний не высок, его стенка трубки может быть тонкой, как 0,3 ~ 0,5 мм. С другой стороны, коэффициент чистоты титана выше, чем стальные и медные трубы, поверхность которых подвержена образованию продуктов коррозии и отложению грязи. Так, общий коэффициент теплопередачи из титана очень высок.
Кроме того, смачиваемость поверхности титана мала, а характеристики конденсации капель более благоприятны, чем мембранная конденсация. В сочетании с использованием более высоких скоростей потока общий коэффициент теплопередачи титанового теплообменника аналогичен коэффициенту медного теплообменника.
Поэтому на прибрежных электростанциях и нефтехимических предприятиях конденсаторы и охладители используют титановые трубки вместо медных сплавов.
photo of titanium heat exchanger Общий коэффициент теплопередачи титанового теплообменника практически такой же, как у медного.
Из-за других преимуществ на прибрежных электростанциях и нефтехимических заводах предпочитают использовать титановые теплообменники вместо медных.


3.2.1.12.5 Улучшить качество продукции
Химическое оборудование, изготовленное из титана, обладает превосходной коррозионной стойкостью, что значительно снижает загрязнение ионами металлов.
Например:
ᆞ Что касается окисления ацетальдегида в устройстве получения уксусной кислоты, после нанесения титана в ключевой башне, ребойлере, охладителе и т. д., скорость первый класс Выход уксусной кислоты составляет 100%.
ᆞ На вакуумном соляном заводе первоначальное использование стального оборудования даст нерастворимый оксид железа. А использование медного оборудования даст медно-зеленые частицы. Соль, произведенная ими, является только продуктом третьего сорта. Но при замене на титановое оборудование соль становится первоклассной из-за отсутствие примесей .
Кулер для N-фенилнафталин-2-амин производство, коррозия серьезная, если использовать Охладитель из углеродистой стали. При использовании нет загрязнения титановый охладитель.
ᆞ В фармацевтической промышленности, поскольку титан выдерживает воздействие соляной кислоты, уксусной кислоты, серной кислоты, солей кислот и других сред, процент первоклассной продукции увеличился с 75% до 100%.
ᆞ В хлорщелочном производстве в прошлом для электролиза использовался графитовый анод, что влияло на качество каустической соды из-за загрязнения графитовым порошком, а качество каустической соды значительно улучшилось после перехода на титановый анод.
3.2.1.12.6 Сокращение затрат на обслуживание оборудования
Техническое обслуживание из оборудование из углеродистой стали, нержавеющей стали, медного сплава, графита и других традиционных материалов очень часто из-за сильной коррозии, вызванной кислота, щелочь, соль и другие среды.
Если используете
титана, значительно снижается риск незапланированных остановок и технического обслуживания из-за его хорошей коррозионной стойкости е.
Например:
Охладитель морской воды на основе этилена:
Первоначальное использование свинцовой латунной трубки, хотя жертвенный анод и другие защитные меры, все еще неоднократно коррозия перфорация, расширение утечки, часто останавливается, что приводит к незапланированному обслуживанию. Средняя годовая замена всего медного охладителя от 3 до 5 раз. Устройство станет полупостоянным оборудованием i f изменить на титан и сэкономить много средств на техническое обслуживание.
Охладитель мокрого хлора:
После замены графита на титан количество аварий значительно сократилось.
Устройство окиси этилена:
Трубы и фитинги изначально были покрыты ПТФЭ, из-за плохого процесса футеровки произошло много аварий с трещинами и повреждениями. После замены на титановую трубу проблема полностью решена.
Устройства PTA:
Полное применение титана устранило коррозию, устройства смогли работать стабильно.
Photo of cooler and PTA devices
3.2.1.12.7 Сокращение потерь материала и увеличение производственных мощностей
Титан и титановый сплав обладают превосходными комплексными характеристиками, поэтому они становятся заменой нержавеющей стали и сплавов на основе никеля в современном производстве химического оборудования. Многие из современных химических продуктов не смогут достичь крупномасштабного производства без титана.
Например:
ᆞ Детали низкотемпературной легкой нефти для НПЗ:
Когда сырая нефть с высоким содержанием серы, коррозия серьезна. В частности, коррозия на верхней части обычной декомпрессионной башни и ее конденсационной системы стального охладителя более серьезна, что стоит большого количества стали. Хотя метод «одной из трех инъекций» применяется, он все еще не может полностью решить проблему. Использование аустенитной нержавеющей стали вызовет коррозию под напряжением; использование медно-никелевого сплава приведет к образованию сульфида; например, использование титанового охладителя может устранить все виды коррозии, нелегко накипеть, улучшить теплопроводность и усилить производство. Но если использовать титан, проблема больше не существует.
equipment photo of oil industry
ᆞ Производство PTA методом Amoco
Он использует п-ксилол в качестве сырья, уксусную кислоту в качестве растворителя, ацетат в качестве катализатора, бромид в качестве ускорителя, при 185 ~ 200 ℃, 1,1 МПа в условиях реакции окисления. Из-за того, что бромид обладает сильными коррозионными свойствами, в настоящее время почти вся нержавеющая сталь вскоре будет разрушена. Единственный практичный материал, который может справиться с такой суровой средой, - это титан.
Композитный титановый столб с титановыми трубками, реактор окисления, изготовленный из титанового столба, несколько конденсаторов, ребойлер, контейнер были введены в безопасную и стабильную эксплуатацию на многих нефтехимических предприятиях.
ᆞ Производство мочевины
В качестве сырья используются CO и жидкий аммиак. Они реагируют и при определенной температуре и давлении в башне синтеза образуют карбамат аммония, который преобразуется в мочевину.
Нержавеющая сталь 316 L в качестве синтетической футеровки башни, применимая для полного цикла метода, и ее температура синтеза 185 ℃, давление 15 МПа, CO: Степень конверсии 60%. Если мы продолжим повышать температуру синтеза, степень конверсии может быть увеличена еще больше, но скорость коррозии 316L также резко возрастет, температура реакции, таким образом, ограничена.
Итак, люди начинают использовать титановую футеровку для башни синтеза с помощью усовершенствованного углеродного метода. Температура реакции достигает 200 ℃, давление до 25 МПа, степень конверсии CO составляет 72%, что значительно повышает выход мочевины.

3.3 Методы производства металлического титана

Основным методом производства для крупномасштабного промышленного производства является метод термического восстановления магния TiCl4-вакуумной дистилляции (называемый магниевым методом или методом Кроуэлла).
Photo of porous titanium Пористая титановая губка является промежуточным продуктом TiCl4, получаемым путем восстановления при использовании расплавленного магния в аргоне.
После измельчения титановой губки и ее плавки в вакуумной дуговой печи из нее можно получить различные титановые материалы.

3.4 Стоимость титана

Производство титана очень дорого по следующим причинам:

3.4.1 Распределение ресурсов

Ресурсы титана распределены неравномерно, только несколько стран способны добывать и производить этот металл. Эти факторы приводят к очень высоким издержкам производства титанового металла, что является одной из главных причин, по которой титановый металл такой дорогой.

3.4.2 Стоимость переработки

Для переработки титана требуются высокотемпературные и высоконапорные производственные процессы, а также специальное оборудование.

3.4.3 Химическая активность титана

Титан и титановые сплавы имеют плохую химическую реакцию с другими материалами при высоких температурах. Поэтому методы плавки и литья титановых сплавов сильно отличаются от традиционной очистки, которая часто повреждает формы.

3.4.4 Техническая сложность

Последующая обработка металла также очень сложна. Титановый сплав очень трудно резать, если его твердость больше HB350. Если же твердость меньше HB300, он склонен к липкости, что также является препятствием для резки.
Titanium alloy machining photo
Вышеперечисленные 4 причины делают стоимость титановых сплавов значительно выше, чем других металлов.

3.5 Цена титанового металла

Цена на металлический титан колеблется примерно в пределах 35 000–65 000 долл. США за тонну.
Стоимость титановых деталей, приемлемая для автомобильной промышленности, составляет от 8 до 13 USD/кг для титана шатунов, от 13 до 20 USD/кг для титана клапанов и, как можно надеяться, менее 8 USD/кг для пружин, выхлопных систем двигателей и крепежей. Это в 6–15 раз больше, чем у алюминиевого листа, и в 45–83 раза больше, чем у стального листа.
Титановый металл является дорогим, что обусловлено его уникальной потребительской ценностью, а также стоимостью производства, спросом и предложением на рынке и т. д.
Цена на титановый металл может испытывать некоторые колебания в связи с постоянным развитием различных областей применения и технологий производства титанового металла. Однако, по-видимому, высокий уровень цен на титан останется неизменным в будущем.

IV, Титановые сплавы

4.1 Определение

Титановые сплавы — это различные сплавы, изготовленные из титана и других металлов.

4.2 Ti-6Al-4V

Это первый титановый сплав, разработанный Соединенными Штатами в 1954 году. Благодаря своей хорошей термостойкости, прочности, пластичности, вязкости, формуемости, свариваемости, коррозионной стойкости и биосовместимости он стал основным сплавом в отрасли титановых сплавов, с объемом использования около 75% - 85% всех титановых сплавов. Многие другие титановые сплавы можно рассматривать как модификацию Ti-6Al-4V.

4.3 Преимущества титанового сплава

4.3.1 Высокая прочность

Высокопрочные титановые сплавы по прочности превосходят многие легированные конструкционные стали. Удельная прочность (прочность/плотность) титановых сплавов значительно больше, чем у других металлических конструкционных материалов, поэтому их можно изготавливать в виде деталей с высокой единичной прочностью, хорошей жесткостью и малым весом.
Титановые сплавы используются для изготовления деталей двигателей, каркасов, обшивки, крепежных деталей и шасси самолетов. Photo of arecraft parts

4.3.2 Высокая термическая прочность

Температура эксплуатации титанового сплава на несколько сотен градусов выше, чем у алюминиевого сплава. Он может сохранять необходимую прочность при средних температурах и работать в течение длительного времени при температуре 450~500℃.

4.3.3 Хорошая коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость титанового сплава намного выше, чем у нержавеющей стали во влажной атмосфере и морской воде.
Он обладает высокой устойчивостью к точечной коррозии, кислотной коррозии, коррозии под напряжением, щелочам, хлоридам, хлору, органическим веществам, азотной кислоте, серной кислоте и т. д. Однако титановый сплав имеет плохую коррозионную стойкость к восстановительному кислороду и хромовым солям.

4.3.4 Хорошие характеристики при низких температурах

Титановый сплав способен сохранять механические свойства при низких и сверхнизких температурах. Титановый сплав, такой как TA7, с хорошими низкотемпературными характеристиками и очень низким зазором, может сохранять пластичность при -253 ℃. Поэтому титановый сплав также является важным низкотемпературным конструкционным материалом.

4.3.5 Низкая термоэластичность

Тепловая упругость титана составляет примерно 1/4 от никеля, 1/5 от железа и 1/14 от алюминия.

4.4 Применение титановых сплавов

Некоторые титановые сплавы обладают достаточной прочностью при температуре -253 ℃, их используют для изготовления емкостей для жидких газов (например, жидкого азота, жидкого гелия, жидкого водорода и т. д.).
Многие титановые сплавы сохраняют свои характеристики независимо от комнатной температуры или высоких температур. Общая температура долгосрочного использования титановых сплавов составляет 400 ~ 500 ℃, поэтому их можно использовать в производстве компонентов компрессора авиадвигателя, структурных компонентов для ракет, снарядов и высокоскоростных самолетов, спутников, лунных модулей, пилотируемых космических кораблей и космических челноков.
Электроды для электролизной промышленности.
Конденсаторы для электростанций.
Нагреватели для нефтепереработки и опреснения, а также устройства для контроля загрязнения окружающей среды.
Производство сплавов с эффектом памяти формы.

4.5 Модели из пищевого титанового сплава

4.5.1 TC4ELI

TC4ELI — это титановый сплав типа α+β, содержащий 6% алюминия и 4% ванадия, который обладает очень хорошими механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Его прочность на сжатие составляет до 1100 МПа или более, и это широко используемый материал для медицинских приборов и других отраслей с высокими требованиями.

4.5.2 ТС2

TC2 — это разновидность титанового сплава типа α+β, содержащего 6% алюминия и 4% ванадия, с более высокой прочностью и твердостью, чем TC4ELI, а также имеет хорошую ударную вязкость и коррозионную стойкость. Он в основном используется в пищевом оборудовании, рулевых колесах кораблей, авиационных тормозах и других областях.

4.5.3 ТА1

TA1 - это разновидность чистого титанового сплава α-типа, обладающего превосходной пластичностью и ковкостью, а также хорошей коррозионной стойкостью. Благодаря своей низкой цене он широко используется в различных видах оборудования в пищевой промышленности, таких как пищевые резервуары, прессы, котлы и т. д.

4.5.4 ТА2

TA2 — это сплав титана типа α+β с превосходной вязкостью, прочностью и коррозионной стойкостью. Он имеет больше преимуществ, чем чистый титан, поэтому он все шире используется в пищевой промышленности.

V. Важные соединения титана и их применение


5.1 Диоксид титана

Наиболее распространенным соединением титана является диоксид титана, который используется для изготовления белых пигментов.
TiO2 — это поликристаллический оксид, имеющий три кристаллические формы: анатаз, платиноид и рутил. В природе анатаз и рутил существуют как минералы, но минералы платиноидного типа найти трудно.
Промышленно производимый диоксид титана, широко известный как титановые белила, является важным белым пигментом.
Так как диоксид титана не реагирует со многими другими веществами при нормальных обстоятельствах, обладает сильной кроющей способностью и не токсичен, он является прекрасным белым пигментом. Его кроющая способность лучше, чем у свинцовых белил [2PbCO3 Pb(OH)2], а его долговечность лучше, чем у цинковых белил (ZnO), и он считается «королем белых пигментов».
Приложения

5.1.1 Высококачественная белая краска.


5.1.2 Отбеливающие средства в косметологии.

Диоксид титана в основном защищает кожу и может в определенной степени препятствовать проникновению ультрафиолетовых лучей.

5.1.3

Используется в качестве наполнителя в производстве бумаги.

5.1.4

В качестве матирующего агента в искусственных волокнах.

5.1.5

Его также можно использовать в твердом титановом сплаве, термостойком стекле и стекле, устойчивом к ультрафиолетовому излучению, а добавление TiO2 в керамику может повысить кислотостойкость.

5.1.6

Диоксид титана может использоваться в качестве катализатора.
Диоксид титана и карбонат бария совместно плавятся, образуя титанат бария (BaTiO3).

5.1.7

TiO2 может быть хлорирован до TiCl4 с помощью Cl2 при нагревании до 800~1000 ℃ в присутствии восстановителя C, что является основным методом промышленного производства TiCl4.

5.1.8 Диоксид титана в пищевых продуктах

5.1.8.1 Безопасен ли диоксид титана?
Ti02 — это нетоксичный белый порошок без запаха, сертифицированный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). photo of FDA symble
5.1.8.2 Применение в пищевых продуктах
Институтом тестирования пищевых продуктов как безопасные и безвредные для человека.
Пищевой диоксид титана, широко известный как альбумин, используется в качестве красителя и отбеливателя пищевых продуктов, или фармацевтический диоксид титана — нетоксичный, не имеющий запаха белый порошок.
Пищевые продукты: Применяется к мясным продуктам, продуктам из сурими, конфетам, глазури для конфет, желе, жевательной резинке, выпечке, сыру, приправам, твердым напиткам без подсластителей, концентрированным твердым напиткам, молочным напиткам и воздушной пище. Цукаты, джемы, заправки для салатов, майонезы и другие продукты, требующие отбеливания.
Помимо отбеливающего эффекта, диоксид титана может давать более мягкий цвет, если его использовать в сочетании с другими пигментами.
Диоксид титана используется в качестве разбавителя в улучшителях хлеба. Его цель — равномерно добавлять фермент, используемый в улучшителях хлеба, в муку, улучшать дисперсность продукта, может заменить разбавитель карбонат кальция (известняк), сульфат кальция (гипс) и так далее.

5.2 Титановая кислота

Титановая кислота относится к гидрату диоксида титана. Две наиболее важные титановые кислоты — это прототитановая кислота и метатитановая кислота.
Титановая кислота в основном используется как матирующий агент для химических волокон, катализатор и адсорбент морской воды. Она также является сырьем для получения чистого сульфата титана.

5.3 Титанат лития

Химическая формула Li4Ti5O12
Новая Энергия
Новый титанат лития представляет собой материал с «нулевым напряжением» и используется в производстве крупногабаритных накопителей энергии и литиевых аккумуляторов.
Циклы заряда/разряда новой литиевой батареи могут составлять более тысячи раз, поэтому батарею можно использовать не менее 10 лет.

5.4 Тетрахлорид титана

5.4.1 Собственность

Тетрахлорид титана — бесцветная жидкость плотностью 1,726 г/см3 (при 20℃), температурой плавления 250К и температурой кипения 409К. Имеет раздражающий запах и легко гидролизуется в воде или влажном воздухе. Поэтому тетрахлорид титана испаряется при контакте с воздухом. Обычно его получают из рутила и ильменита. Он является важным промежуточным продуктом в производстве титана.

5.4.2Приложения:

5.4.2.1 Военные

photo of fire smoke bomb Тетрахлорид титана является материалом для изготовления дымовых шашек.

5.4.2.2 Реклама
Его можно использовать в коммерческих целях для воздушной рекламы.
5.4.2.3 Синтез полимеров.
В 1953 году западный немец Циглер изобрел способ использования TiCl4 и (C2H5)3Al в качестве катализатора для успешной направленной полимеризации этилена при атмосферном давлении, который получил название катализатора Циглера.
В 1954 году итальянец Натта усовершенствовал изобретение Циглера и использовал в качестве катализаторов TiCl4 и (C2H5)3Al (так называемые катализаторы Циглера-Натта), что было успешно применено для направленной полимеризации пропилена и стирола.
5.4.2.4 Электронные компоненты
Спеченные тела (керамика) из мельчайших частиц (несколько мкм) PbZr(1-x)TixO3 (известного как PZT) обычно используются в качестве «пьезоэлектриков» в устройствах зажигания с высоким напряжением в десятки тысяч вольт.
5.4.2.5 Сельское хозяйство
Тетрафторид титана используется для защиты от мороза.

5.4.3 Хранение

Чистый TiCl4 практически не вызывает коррозии железа при комнатной температуре, поэтому его можно использовать при изготовлении стали и нержавеющей стали для изготовления резервуаров для хранения, высокоуровневых резервуаров и других емкостей.
Однако он разъедает сталь при температуре выше 200℃. Обнаружено, что он явно взаимодействует с железом при температуре выше 850℃~900℃.

5.5 Трихлорид титана (TiCl3).

Это неорганическое соединение с химической формулой TiCl3, фиолетовый кристаллический порошок, растворимый в этаноле, ацетонитриле, слабо растворимый в хлороформе, нерастворимый в эфире и бензоле.
TiCl3 можно использовать в органической химии для определения содержания нитросоединений.
Его водный раствор можно использовать в качестве восстановителя.
Трихлорид титана также может быть использован в качестве катализатора получения полипропилена.

5.6 Карбид титана (TiC)


photo of TiC powder , equipment, semi product material
TiC — самый твёрдый из известных карбидов и важное сырье для производства твёрдых сплавов.
Расплавленный металлический титан (1800~2400°C) может напрямую взаимодействовать с углеродом, образуя TiC. TiC обычно получают в промышленных масштабах путем восстановления TiO2 с помощью C в вакууме и при высокой температуре (>1800°C).
Сплавы WC-TiC, твердый раствор WC + (WC-Mo2C-TiC), сплавы TiC-TaC и т. д. являются важными режущими материалами с высокой твердостью и высокой износостойкостью.
TiC характеризуется высокой термической твердостью, низким коэффициентом трения, низкой теплопроводностью и т. д. Поэтому режущие инструменты, содержащие TiC, имеют более высокую скорость резания и более длительный срок службы.
Как правило, WC-инструменты с покрытием из карбида титана обладают более высокими режущими характеристиками (покрытие предметов путем реакции TiCl4 с CH4 в условиях вакуума при высокой температуре более 1000°C).

5.7 Гидрид титана (TiH2)

Гидрид титана — это гидрид титана.
Гидрид титана очень хрупок, поэтому его используют при производстве порошкообразного титана.
TiH2 также используется в сварке, где дигидрогенаты титана термически разлагаются с выделением нового экологичного водорода и металлического титана, последний из которых облегчает сварку и увеличивает прочность сварного шва.

5.8 Титанат бария (BaTiO3)

Титанат бария обладает замечательными «пьезоэлектрическими свойствами» и может пропускать через себя ток высокой частоты для получения ультразвуковых волн, поэтому титанат бария широко используется в ультразвуковых генераторах.
Железнодорожники кладут его под железнодорожные пути, чтобы измерить давление проходящих поездов.
Врачи используют его для изготовления пульсометров.
Подводный детектор из титаната бария — это острый подводный глаз, который может видеть не только рыбу, но и подводные рифы, айсберги и подводные лодки.
photo of piezoelectric appication

5.9 Нитрид титана (TiN)

Нитрид титана имеет цвет, похожий на золото, и широко используется в декоре.
TiN имеет температуру плавления 2950°C, твердость по Моосу 8-9, хорошую стойкость к тепловому удару. Поэтому его можно использовать в качестве покрытия для режущих инструментов.
Тигель TiN является прекрасным контейнером для изучения взаимодействия стали с некоторыми элементами.
Нитрид титана обладает высокой электропроводностью и сверхпроводимостью, поэтому его можно применять в высокотемпературных конструкционных материалах и сверхпроводящих материалах.

5.10 Трифторид титана (TiF3)

Трифторид титана (трифторид титана), называемый фторидом титана, представляет собой синие кристаллы, нерастворимые в воде, разбавленных кислотах и щелочах.
Его можно использовать для изготовления стекла из фторида титана.

VI, Титан против других металлов

6.1 Титан против циркония

6.1.1 Механические свойства

И цирконий, и титан обладают хорошей пластичностью, производительностью обработки. Их можно отливать, ковать и сваривать с различными формовками, облицовкой и плакировкой, легко изготавливать различные сложные формы химического оборудования, такие как башни, теплообменники, мешалки, насосы и клапаны и т. д.
Для башни они обычно используются в виде плакированного металла или облицовочного металла. А в зависимости от коррозионной стойкости нижняя часть башни использует цирконий, верхняя часть — титан.

6.1.2 Коррозионная стойкость

Титан и цирконий дополняют друг друга при использовании в агрессивных химических средах. Оба они имеют схожие превосходные характеристики в некоторых средах, но в некоторых средах один будет сильно корродирован, в то время как другой имеет отличную коррозионную стойкость.
Они могут дополнять друг друга, удовлетворяя потребности современных химических структурных материалов.
Цирконий лучше всего себя проявляет в серной кислоте концентрацией 70%, фосфорной кислоте до 55%, сернистой, сульфаминовой кислотах, азотной кислоте, перекиси водорода, HCl,AlCl3,ZnCl2, всех щелочах. ,органические соединения, такие как уксусная, муравьиная, молочная и щавелевая кислоты, а также сухой хлор.
Пожалуйста, проверьте здесь введение в цирконий.
Титан подходит для окисления таких кислот, как FeCl3, CuCl2, царская водка и влажный хлор.
Титан и цирконий для химического применения в основном представляют собой нелегированные промышленные сплавы, а их сплавы в основном используются в военной и ядерной технике.

6.1.3 Цена:

Цена циркония обычно в 2–3 раза выше, чем титана, и в 4–5 раз выше, чем нержавеющей стали.

6.2 Титан против Хастеллоя

6.2.1 Механические свойства:

Hastelloy прост в изготовлении, поэтому его можно использовать в массовом производстве. Титан имеет более высокую точку ментела и сложен в обработке, поэтому требует гораздо более высокого технического процесса и поддержки передового оборудования.

6.2.2 Коррозионная стойкость:

Хастеллой обладает превосходной коррозионной стойкостью при высоких температурах, однако титан по-прежнему является лучшим выбором для некоторых экстремально коррозионных условий.

6.2.3 вес:

VII, Титановое оборудование в химической промышленности

Большая часть оборудования, используемого в химическом производстве, работает в условиях воздействия различных агрессивных сред, поэтому при проектировании и эксплуатации оборудования необходимо учитывать коррозионную стойкость и коррозионную стойкость материалов, из которых изготовлено оборудование.

7.1 Индустрия удобрений

7.1.1 Компоненты оборудования для производства мочевины

Титан имеет лучшую устойчивость к локальной коррозии, чем нержавеющая сталь в среде расплавленной мочевины. Из-за высокой коррозионной активности карбамата аммония и жидкой смеси избыточного аммиака, мочевины и воды при высоких температурах и высоких давлениях, которая является средой для производства синтетической мочевины, титан необходим для оборудования высокого давления башни синтеза, колонны отпарки диоксида углерода и первой ступени сепаратора.
Башня отпарки мочевины — это более тяжелое оборудование с титановой футеровкой, разработанное и изготовленное в Китае.
urea and urea production equipment

7.1.2 Объединенная щелочь:

Объединенный щелочной завод страдает от сильной коррозии высококонцентрированного раствора хлорида аммония. Защита краски не работает должным образом. Поэтому люди используют титан для решения проблемы.
Кроме того, титан и титановые сплавы могут использоваться в качестве химических устройств (например, водородных и азотных компрессоров высокого давления и т. д.) клапанов, пружин и электрохимической катодной защиты анодного материала с целью повышения его усталостной коррозионной стойкости и срока службы.

7.2 Хлорно-щелочная промышленность

Поскольку титан обладает превосходной коррозионной стойкостью в мокром хлоре, хлориде, растворе хлора. Не будет происходить точечной коррозии и явления коррозии под напряжением, которые, как правило, не могут сравниться с нержавеющей сталью, также титан в хлорной промышленности и многих промышленных секторах, контактирующих с хлоридом, используется в качестве большого количества оборудования коррозионно-стойких материалов, он решает хлорщелочной завод в течение многих лет существования общих проблем коррозии. Таким образом, хлорщелочная промышленность является одним из наиболее широко используемых титановых оборудований, основным титановым оборудованием являются охладитель мокрого хлора, металлический анод электролитического бака, нагревательная трубка башни дехлорирования, вакуумные насосы дехлорирования свежего рассола, содержащие хлор, и клапаны.

7.3 Промышленность синтетических волокон

Сильный коррозионный материал, такой как галогенированные соединения (хлориды, бромиды), использовался в качестве катализаторов или хлоридов в качестве промежуточных сред в промышленности синтетических волокон в течение этих лет. Таким образом, использование титана в качестве основного коррозионно-стойкого материала оборудования является решением.
В состав титанового оборудования входят окислительная башня для производства полиэфира, фотохимический реактор производства актама, промежуточный нагреватель для гидролиза соли, теплообменник гидроксиламина, а также окислительный реактор для производства винилацетата и т. д.
photo of Synthetic fiber and Synthetic fiber producing equipment

7.4 Производство красителей и пестицидов

Существуют разновидности красителей и пестицидов и их промежуточных продуктов, оборудование для производства которых часто подвергается сильной коррозии под воздействием различных кислот и щелочей. Поэтому для оборудования были применены различные коррозионно-стойкие материалы, включая титан и титановые сплавы.
Например:
Башня постоянного кипения малеиновой кислоты, испаритель.
Использование титана и титановых сплавов позволяет не только решить проблему коррозии, но и сэкономить расходы на техническое обслуживание.

7.5 Другое

Помимо вышеуказанных областей применения, титановое оборудование также используется в нефтеперерабатывающей промышленности для решения серьезной проблемы коррозии дистилляционного оборудования в системе переработки нефти.
Кроме того, поскольку титан устойчив к коррозии в морской воде и хлорсодержащих средах, из него изготавливают компоненты для насосов, клапанов, теплообменников, конденсаторов, трубопроводов в соляной и опресняющей промышленности.

В целом, большая часть современного химического оборудования работает в условиях высоких температур и давления, пожаро- и взрывоопасности, сильной коррозии при непрерывной эксплуатации, поэтому титан становится все более популярным из-за его хорошей коррозионной стойкости, удельной прочности (прочность/относительная плотность).

Как профессиональный производитель реакторов, WHGCM использует титан в качестве сырья для удовлетворения потребностей наших клиентов с момента своего основания в 2010 году. Титановый реактор, производимый WHGCM, обладающий высокой коррозионной стойкостью и высокой стойкостью к давлению, широко используется во многих областях, таких как пищевая, фармацевтическая, химическая, красильная, сельскохозяйственная, нефтеперерабатывающая, научные эксперименты и т. д.


Для промышленного применения реактора, объем которого составляет от 1000 литров до 30 000 литров.
Стоимость сырья будет очень высокой, что потребует большого бюджета.
Так, применяется титановая плакирующая пластина, представляющая собой композитную пластину, изготовленную из пластины сплава олова и дешевой стальной пластины методом сварки взрывом.
Компания WHGCM уже много лет применяет этот вид титановой облицовочной пластины.
Он не только обладает хорошей коррозионной стойкостью титана и хорошей жесткостью стали, но и делает оборудование, изготовленное с использованием этой облицовочной пластины, гораздо более экономичным.
Таким образом, реактор с титановой облицовкой является популярным решением использования титановой облицовочной плиты для удовлетворения требований заказчика.

Назад
Химическое оборудование и категории
Читать далее
Далее
Тонкие химикаты и специальные химикаты
Читать далее

ЗАПРОСИТЬ БОЛЕЕ ПОДРОБНУЮ ИНФОРМАЦИЮ

Пожалуйста, заполните форму ниже и нажмите кнопку, чтобы запросить дополнительную информацию о
Имя*
Фамилия*
Электронная почта*
Требуемая температура*
Объем реактора*
Давление в реакторе*
Среда для реакции*
Другие требования к реактору(<5000 Characters)
Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить вашу работу в Интернете. Продолжая просматривать этот сайт, вы соглашаетесь на использование нами файлов cookie.