রাসায়নিক শিল্পে টাইটানিয়ামের প্রয়োগ - ক্লোর ক্ষার

ধাতব অ্যানোড
ক্লোর ক্ষার উৎপাদন প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে পারদ ইলেক্ট্রোলাইসিস, মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইসিস এবং আয়ন মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইসিস। অতীতে, গ্রাফাইট অ্যানোডগুলি সর্বদা ক্লোর অ্যালকালি অ্যানোড হিসাবে ব্যবহৃত হত। 1956 সালে, ডাচ মানুষ এইচ. বিয়ার সর্বপ্রথম ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষে মেটাল অ্যানোড, যা ডাইমেনশনাল স্ট্যাবল অ্যানোডস (ডিএসএ) নামেও পরিচিত, ব্যবহারের প্রস্তাব করেন। তিনি 1965 সালে একটি পেটেন্ট পেয়েছিলেন এবং আকারের স্থিতিশীল অ্যানোড হল একটি টাইটানিয়াম সাবস্ট্রেটের উপর প্ল্যাটিনাম গ্রুপের মূল্যবান ধাতব অক্সাইডের সাথে লেপা একটি ইলেক্ট্রোড। 1968 সালে, ইতালির ডিনোর কোম্পানি প্রথম ক্লোর ক্ষার শিল্পে টাইটানিয়াম অ্যানোডের শিল্পায়ন অর্জন করে। 1970 সালের দিকে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ইতালি, জাপান, জার্মানি এবং ফ্রান্সের মতো দেশগুলি দ্রুত গ্রাফাইট অ্যানোডের পরিবর্তে ধাতব অ্যানোড ব্যবহার করতে শুরু করে। জাপানে, ইতিমধ্যেই হাজার হাজার টন টাইটানিয়াম সামগ্রী রয়েছে যা ধাতব অ্যানোডগুলির জন্য সাবস্ট্রেট উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং 10000 টন কস্টিক সোডা উত্পাদনের জন্য প্রায় 5 টন টাইটানিয়াম উপাদান প্রয়োজন৷
চীনের ক্লোর ক্ষার শিল্পের বিকাশের ফলে কস্টিক সোডা উৎপাদনের জন্য প্রধান সরঞ্জামে (ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ) তিনটি বড় পরিবর্তন হয়েছে। প্রথম রূপান্তরটি ছিল অনুভূমিক ট্যাঙ্কগুলিকে উল্লম্ব ট্যাঙ্কগুলির সাথে প্রতিস্থাপন করা। 1960-এর দশকের গোড়ার দিকে, ঐতিহ্যবাহী অনুভূমিক ট্যাঙ্কগুলি উল্লম্ব শোষণ ঝিল্লি ইলেক্ট্রোলাইসিস ট্যাঙ্কগুলির সাথে প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যা চীনের কস্টিক সোডা উত্পাদন 1957 সালে 193000 টন থেকে 1966 সালে 693000 টনে 3.6 গুণ বৃদ্ধি করে।
দ্বিতীয় রূপান্তরটি ছিল গ্রাফাইট অ্যানোড ইলেক্ট্রোলাইসিস কোষের সাথে ধাতব অ্যানোড ইলেক্ট্রোলাইসিস কোষের প্রতিস্থাপন। 1970-এর দশকে, গ্রাফাইট অ্যানোডগুলি প্রতিস্থাপন করতে মেটাল অ্যানোড (DSA) ব্যবহার করা হয়েছিল। চীন 1972 সালে সাংহাই তিয়ানুয়ান কেমিক্যাল প্ল্যান্ট এবং তিয়ানজিন কেমিক্যাল প্ল্যান্টে টাইটানিয়াম অ্যানোড পরীক্ষা চালানো শুরু করে এবং 1973 সালে 20 মিটার পরীক্ষা শুরু করে? ধাতব অ্যানোড ডায়াফ্রাম ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ পরীক্ষা, 1974 সাল থেকে ধীরে ধীরে 30 মি ব্যবহার করে? ধাতব অ্যানোড ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ। 1978 সালে, দেশটি 400000 টন ডায়াফ্রাম কস্টিক সোডার জন্য একটি ধাতব অ্যানোড প্রযুক্তি রূপান্তর কাজ করেছে। 1981 সাল পর্যন্ত, চীনে মোট 1217টি ধাতব অ্যানোড ইলেক্ট্রোলাইসিস কোষ ব্যবহার করে 17টি ক্লোর ক্ষারীয় উদ্ভিদ ছিল, যা ডায়াফ্রাম পদ্ধতির ধাতব অ্যানোড দ্বারা বার্ষিক 670000 টন কস্টিক সোডা তৈরির ক্ষমতা তৈরি করে, যা জাতীয় কস্টিক সোডা উত্পাদনের 30% জন্য দায়ী। ক্ষমতা অতিরিক্তভাবে, ডিএসএ ব্যবহার করে মোট 95000 টন পারদ ইলেক্ট্রোলাইসিস ক্ষমতা অর্জন করা হয়েছিল। 1996 সাল পর্যন্ত, চীনে মোট 8409টি ধাতব অ্যানোড ডায়াফ্রাম ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ সহ মোট 99টি ক্লোর ক্ষারীয় উদ্ভিদ ছিল, যার বার্ষিক উত্পাদন ক্ষমতা 4.2 মিলিয়ন টন কস্টিক সোডা, যা জাতীয় কস্টিক সোডা উৎপাদন ক্ষমতার 70%। . Tianyuan, Tianhua এবং Daguhua এর মতো কয়েকটি বড় রাসায়নিক কারখানা বাদে, বেশিরভাগ ধাতব অ্যানোড ইলেক্ট্রোলাইসিস ট্যাঙ্কগুলি পেশাদার কারখানা যেমন বেইজিং কেমিক্যাল মেশিনারি ফ্যাক্টরি এবং সাংহাই 4805 ফ্যাক্টরি দ্বারা তৈরি এবং সরবরাহ করা হয়।
তৃতীয় রূপান্তরটি ছিল আয়ন বিনিময় ঝিল্লি ইলেক্ট্রোলাইজারের ব্যবহার। কস্টিক সোডা উৎপাদনের জন্য-1980 দশকের মাঝামাঝি সময়ে, শক্তি-সাশ্রয়ী এবং দক্ষ আয়ন বিনিময় ঝিল্লি পদ্ধতির প্রচার করা হয়েছিল। চীন জাপান এবং অন্যান্য দেশ থেকে আয়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন কস্টিক সোডা প্রযুক্তি এবং সরঞ্জাম চালু করেছে, 10000 থেকে 50000 টন ইউনিটের একটি সিরিজ গঠন করেছে। প্রধান সরঞ্জামগুলির মধ্যে রয়েছে আয়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইজার, টাইটানিয়াম অ্যানোড তরল সঞ্চালন ট্যাঙ্ক, পাতলা লবণের জলের ট্যাঙ্ক, ভ্যাকুয়াম ডিক্লোরিনেশন টাওয়ার, হিট এক্সচেঞ্জার, পাইপ এবং পাম্প ভালভ, টাইটানিয়াম সরঞ্জাম এবং টিউবগুলি প্রধানত অ্যানোড তরল সঞ্চালন সিস্টেম, পাতলা ব্রাইন সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। ডিক্লোরিনেশন সিস্টেম, ওয়েট ক্লোরিন গ্যাস পরিবহন ব্যবস্থা এবং ক্লোরিন জল সঞ্চালন ব্যবস্থা। টাইটানিয়াম পাম্পগুলি প্রধানত পরিশ্রুত ব্রাইন, অ্যানোড সঞ্চালনকারী তরল, পাতলা ব্রাইন এবং ক্লোরিন জল পরিবহন করতে ব্যবহৃত হয়। 10000 টন সরঞ্জামের একটি সেটের জন্য প্রায় 8 টন টাইটানিয়াম প্রয়োজন। জুন 1986 সালে, ইয়াংগুক্সিয়া কেমিক্যাল প্ল্যান্ট প্রথম জাপানি আসাহি প্রযুক্তি চালু করে এবং 10000 টন কস্টিক সোডা সরঞ্জামের বার্ষিক আউটপুট তৈরি করে। ত্রিমাত্রিক ইলেক্ট্রোলাইসিস ট্যাঙ্ক এবং জাপান দ্বারা সরবরাহ করা অ্যানোড তরল টাইটানিয়াম পাম্প ব্যতীত, বাকি ছয়টি টাইটানিয়াম সরঞ্জাম সমস্ত দেশীয়ভাবে মিলিত এবং জিনসি রাসায়নিক যন্ত্রপাতি কারখানা দ্বারা সরবরাহ করা হয়েছিল। 1990 সালের মধ্যে, 11টি ক্লোর ক্ষারীয় উদ্ভিদ 295000 টন উৎপাদন ক্ষমতা সহ আয়ন মেমব্রেন কস্টিক সোডা ইউনিট গ্রহণ করেছিল। 1995 সালে, চীনে মোট 27টি ক্লোর ক্ষারীয় উদ্ভিদ 827000 টন উৎপাদন ক্ষমতা সহ আয়ন মেমব্রেন কস্টিক সোডা ইউনিট গ্রহণ করেছিল। চীনের ক্লোর ক্ষার শিল্পে কস্টিক সোডার বার্ষিক উৎপাদন ক্ষমতা ছিল 2000 সালে 7.5 মিলিয়ন টন, 2005 সালে 14.71 মিলিয়ন টন এবং 2010 সালে 23.99 মিলিয়ন টন।
একটি আয়ন বিনিময় ঝিল্লি তড়িৎ বিশ্লেষণ কোষে, ক্যাথোড এবং অ্যানোড চেম্বারের তাপমাত্রা প্রায় 90 ডিগ্রি। অ্যানোড চেম্বারে ক্লোরিন গ্যাস এবং লবণের দ্রবণ থাকে, যখন ক্যাথোড চেম্বারে কস্টিক সোডা দ্রবণ থাকে যার ঘনত্ব 30%~35%। আয়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইসিস সেল সাধারণত 30-40A/dm? এর বর্তমান ঘনত্বের সাথে কাজ করে। এই ধরনের কঠোর অপারেটিং অবস্থার অধীনে, এটি ডিজাইন করার সময় ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের উপাদান ব্যবহার এবং ক্ষয়-বিরোধী কাঠামো সম্পূর্ণরূপে বিবেচনা করা প্রয়োজন। আয়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইজারের অ্যানোড অংশ (অ্যানোড এবং অ্যানোড দ্রবণের সংস্পর্শে থাকা অংশ) টাইটানিয়াম ধাতু (বা ক্ষয়-প্রতিরোধী টাইটানিয়াম খাদ) হিসাবে ব্যতিক্রম ছাড়াই নির্বাচিত হয়েছে অ্যানোড সমাধান।
কস্টিক সোডার জন্য আয়ন বিনিময় ঝিল্লির পরিকল্পিত চিত্র 2-4 চিত্রে দেখানো হয়েছে। দুটি ইলেক্ট্রোড আয়ন বিনিময় ঝিল্লি ব্যবহার করে বিচ্ছিন্ন করা হয়, একদিক থেকে লবণ জল এবং অন্য পাশ থেকে বিশুদ্ধ জল যোগ করা হয়। কারেন্ট অতিক্রম করার পর অ্যানোড পাশ থেকে ক্লোরিন গ্যাস এবং ক্যাথোড পাশ থেকে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়। আয়নিক ঝিল্লি শুধুমাত্র সোডিয়াম আয়নগুলিকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়, তাই ক্যাথোড পাশ থেকে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড উৎপন্ন হয়।
আয়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন কস্টিক সোডা ডিভাইসের প্রধান সরঞ্জাম ছাড়াও, টাইটানিয়াম সরঞ্জামগুলি প্রধানত নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়: ব্রাইন সিস্টেম - তরল স্তর গেজ; অ্যানোড তরল সিস্টেম - অ্যানোড তরল ট্যাঙ্ক এবং ক্লোরিন ওয়াশিং টাওয়ার; মিঠা পানির ব্যবস্থা - ডিক্লোরিনেশন টাওয়ার, মিঠা পানির পরিবেশক, যন্ত্র কুলার; সোডিয়াম হাইপোক্লোরাইট সিস্টেম - কুলিং, শোষণ টাওয়ার, পরিবেশক; ক্লোরিন সিস্টেম - ভিজা ক্লোরিন কুলার; কীটপতঙ্গ অপসারণ ব্যবস্থা - তাপ এক্সচেঞ্জার, কীটপতঙ্গ অপসারণ পাখা।