Peamine põhjus, miks titaan domineerib kloor-leeliste seadmetes, seisneb selle passiivsuses. Oksüdeerivas keskkonnas -eriti niiske kloorgaas- moodustab titaan selle pinnale kiiresti stabiilse kaitsva oksiidkile. See passiivne kiht kaitseb selle all olevat metalli agressiivse keemilise rünnaku eest tingimustes, mis lagundavad kiiresti roostevaba terast, vasesulamid ja isegi paljusid niklipõhiseid materjale. Kõrgetemperatuurilises-märjas kloorikeskkonnas on titaani korrosioonikiirus suurusjärgus vaid mikronid aastas. See termodünaamilise ebastabiilsuse kombinatsioon (Ti²⁺/Ti standardne elektroodipotentsiaal -1,63 V juures) ja kineetiline stabiilsus pinna passiveerimise kaudu annab titaanile ainulaadse positsiooni kloorleelise metallurgias.
Elektrolüütilised rakud
Titaani kõige olulisem kasutusala kloor{0}}leeliste tootmisel on elektrolüütilistes elementides. Metallanoodi elektrolüütilised elemendid ja ioon{2}}vahetusmembraaniga elektrolüüsaatorid kasutavad titaani substraadina mõõtmeliselt stabiilsete anoodide (DSA)-titaanist alusstruktuuride jaoks, mis on kaetud väärismetallioksiididega, nagu ruteenium, iriidium või nende kombinatsioonid.
Üleminek grafiitanoodidelt titaan{0}}põhistele DSA-anoodidele tähistas tööstuses tehnoloogilist revolutsiooni. Titaananoodid pakuvad stabiilseid mõõtmeid kogu nende kasutusea jooksul, võimaldades täpset elektroodide vahe reguleerimist ja ühtlast voolujaotust. See mõõtmete stabiilsus tähendab otseselt madalamat elemendi pinget ja väiksemat energiatarbimist. DSA-tehnoloogia, mis võeti kasutusele 1950. aastatel ja viidi turule 1960. aastate lõpus, võeti kiiresti kasutusele Ameerika Ühendriikides, Itaalias, Jaapanis ja Saksamaal.
Ioonivahetusmembraani-elektrolüüsiseadmetes kasutatakse titaani laialdaselt mitte ainult anoodides, vaid ka anolüütide tsirkulatsioonisüsteemides, soolvee käitlemise süsteemides ja mitmesugustes soojusvahetites. Nende rakkude anoodsed sektsioonid on valmistatud titaanist, et taluda tugevalt oksüdeerivat anolüütikeskkonda.
Märg klooriga jahutamine
Soolvee elektrolüüs tekitab suures koguses kuuma, niisket kloori gaasi, mida tuleb enne edasist töötlemist jahutada ja kuivatada. See keskkond on üks kõige söövitavamaid tööstuskeemias. Esimesed katsed kasutada grafiidist, klaasist, keraamilistest ja plastist jahutit tõid kokku põhilised piirangud-korrosiooni, pragunemise, vananemise ja halva soojusülekandega.
Titaanjahutid muutsid seda maastikku täielikult. Katsed on näidanud, et titaan korrodeerub kuumas ja niiskes kloorigaasis vaid 0,0025 mm aastas. Venemaa oli 1963. aastal teerajaja titaankloorgaasijahutite kasutamisel ja peagi järgnes Ameerika Ühendriikide Allied Chemical Company, kes asendas grafiidiüksused titaaniga. Hiina valmistas oma esimese titaanjahuti 1965. aastal ja 1973. aastaks töötasid titaanist torujahutid mitmes provintsis.
Eelised ulatuvad kaugemale korrosioonikindlusest. Titaanjahutid lühendavad jahutus- ja kuivatusprotsessi, vähendavad kloorigaasi kadu, minimeerivad keskkonnareostust ja parandavad surugaasi stabiilsust. Mõned kloor-leeliste tehastesse paigaldatud titaanist märgkloorjahutid on olnud kasutusel peaaegu kaks aastakümmet, ilma lagunemise märkideta.
Soolvee eelsoojendus- ja dekloorimissüsteemid
Rafineeritud soolvee eelsoojendid on veel üks oluline rakendus. Need soojusvahetid peavad kloriidi{1}}rikkas keskkonnas kõrgel temperatuuril stabiilselt töötama. Titaanist torukimbud tagavad vajaliku korrosioonikindluse, tagades samal ajal usaldusväärse soojusülekande.
Kloorieemaldussüsteemides on titaan eelistatud materjal kloori eemaldamise tornide ning vaakumdekloorimisel kasutatavate pumpade ja ventiilide jaoks. Need komponendid peavad vastu pidama protsessivoogu jääva vaba kloori jääkide rünnakutele. Titaanseadmed pikendavad tõhusalt hooldusvälbasid ja tagavad taaskasutatud soolvee kvaliteedi.
Pumbad, ventiilid ja transpordisüsteemid
Titaanpumbad ja ventiilid mängivad olulist rolli keskkonna transportimisel kogu kloor-leelisetehases. Membraani elektrolüüsi ja elavhõbeda elektrolüüsi protsessides pakuvad titaanpumbad kõige ökonoomsemat lahendust kaaliumhüpokloriti ja naatriumhüpokloriti voogude käitlemiseks. Märkimisväärne juhtum oli seotud USA ettevõttega, kes kasutas titaanpumpa 85-kraadise soolalahuse töötlemiseks, mis sisaldas NaCl kristalle ja vaba kloori,{6}}pumba kasutusiga ületas kümme aastat. Kloorigaasi transpordisüsteemides lahendab titaantorustik tugevus- ja tihenduspiiranguid, mis varem esinesid mittemetalsete materjalide puhul.
Kloor-leelisetööstuses on seebikivi tootmisel toimunud kolm suurt seadmete ümberkujundamist: 1960. aastatel horisontaalsetest paagielementidest vertikaalse diafragmaga elektrolüsaatoriteni, 1970. aastatel grafiidist metallianoodideni ja 1980. aastatel ioonivahetusmembraanitehnoloogiani. Titaan on olnud kahe viimase revolutsiooni keskmes.
Tänapäeval moodustavad titaanist seadmed-, sealhulgas anoodid, elektrolüüsijad, jahutid, eelsoojendid, kloorimistornid, pumbad, ventiilid ja torustikud-moodsa kloor-leeliste tootmise alustala. Materjali korrosioonikindlus, mõõtmete stabiilsus ja pikk kasutusiga on võimaldanud suuremat voolutihedust, väiksemat energiatarbimist, pikendanud seadmete kampaaniaid ja vähendanud keskkonnamõju. Kloor-leelisetööstus on endiselt üks suurimaid titaani tarbijaid keemiasektoris ja titaan annab jätkuvalt tööstuse arengusse uut hoogu.
