Le titane dans l'industrie chimique et pétrochimique

Pertinence

La chimie industrielle est l'un des principaux consommateurs de titane laminé dans l'économie nationale. En termes de volumes de consommation d'alliages de titane, elle partage la première place avec l'industrie aérospatiale. L'une des principales préoccupations de l'industrie chimique et pétrochimique est la protection contre la corrosion. Avec les avancées technologiques et la croissance continue de la productivité, les coûts de la protection contre la corrosion et du remplacement des équipements en cas de panne augmentent également. La solution la plus efficace à ces problèmes est aujourd'hui l'utilisation de nouveaux matériaux résistants à la corrosion.

Avantages des alliages de titane

Les alliages de titane remplacent efficacement les matériaux alternatifs tels que

1. Les alliages de nickel (Halstelloy "B" et "C") ;
2. Les aciers fortement alliés tels que le X23H28MDZT ;
3. aciers inoxydables tels que le X18H10T ;
4. Métaux rares et précieux ;
5. Métaux non ferreux (tantale, platine, étain, niobium, cuivre) ;
6. Les matières plastiques.

Analyse comparative

Une analyse comparative des métaux et alliages utilisés dans les équipements chimiques modernes a montré que le titane permettait la plus grande réduction des coûts d'exploitation et augmentait la fiabilité du fonctionnement. Les conceptions peuvent être simplifiées et améliorées. Les travaux de revêtement coûteux et à forte intensité de main-d'œuvre ont été éliminés. Le seul inconvénient est l'investissement massif en capital nécessaire à l'installation d'équipements en titane.

La première utilisation d'équipements en titane a montré que le titane est un matériau de construction précieux pour les équipements de base de l'industrie chimique et pétrochimique. En 1954, Titanium Metals Corporation of America a été la première entreprise à utiliser le titane pour le revêtement d'un mélangeur qui fonctionnait dans une atmosphère de dioxyde de chlore, provoquant une corrosion rapide. Les équipements en titane sont produits dans de nombreux pays, tels que la Bulgarie, la France, l'Allemagne, l'Italie, le Japon, la Roumanie, le Royaume-Uni, les États-Unis, etc.

Utilisation

Il existe un certain nombre d'industries où l'utilisation du titane est presque sans alternative. Il s'agit de la production :

1. chlore, dioxyde de chlore et acide perchlorique ;
2. du caustique ;
3. du potassium, des chlorures de potassium et des chlorates de potassium ;
4. Sodium ;
5. Magnésium ;
6. Manganèse ;
7. Perchlorate d'ammonium ;
8. Hypochlorite de calcium ;
9. Trichloroacétate ;
10. Herbicides 2,4-D ;
11. chlorure de chaux
12. chloroxyde de cuivre ;
13. Chlorure d'ammonium ; 13 ;
14. Carnallite ;
15. Soude ;
16. Sel de Bertolite ;
17. Sel de Glauber ;
18. Urée ;
19. Acides nitrique et sulfurique ;
20. Acide polychloracétique ; 20 ;
21. éthylbenzène ;
22. Isopropylbenzène ;
23. Verre organique ;
24. Chlorure de nitrosyle et mélamine ;
25. 2-3-dichloronaphtaphone, 1,4-paraoxydiphy mélamine ;
26. Paranythroiniline, néozone D, isatine, chromolan ;
27. Agents de blanchiment optique, polyéthylène et acétaldéhyde ;
28. Caoutchoucs synthétiques (chloronrepe, isoprepe) ;
29. Thiokol liquide, fibre de viscose, caprolactame ;
30. Acétate de vinyle ;
31. Résine époxy ; 31 ;
32. Produits pharmaceutiques tels que : (acide gallique, teinture d'iode, extraits de thym, digolène, poivre d'eau, tanin, élixir mammaire, solutions injectables).

Résistance chimique

À ce jour, il existe plus de 600 produits industriels dans lesquels la résistance chimique du titane a été bien étudiée. Malgré cela, les tests de corrosion sont effectués à l'aide de nouvelles technologies, car les compositions dans l'industrie chimique sont généralement multi-composants. Par conséquent, même des ajouts mineurs d'une substance peuvent modifier fondamentalement le comportement du titane face à la corrosion. Les solutions d'acides minéraux et les additifs oxydants inhibent le comportement du titane face à la corrosion. Il a été prouvé à de nombreuses reprises que les pièces en titane ne se corrodent pas pendant huit ans dans un environnement contenant jusqu'à 200 g/l d'acide sulfurique avec des sels de cuivre, de nickel et de fer à une température d'environ 80°C. Voici un exemple : une pompe en titane peut fonctionner dans une usine pompant 20 % d'acide sulfurique à des températures allant jusqu'à 90 °C, et ne "mangera" que 5 mm de corrosion en un an. Des pompes similaires en production fonctionnent assez longtemps dans des solutions contenant 5 à 15 % d'acide chlorhydrique, contenant un mélange de chlorure de fer et de magnésium.

Le titane est très résistant à la corrosion dans le chlore humide et les dérivés du chlore qui peuvent provoquer une corrosion ulcéreuse et une fissuration par corrosion, ainsi que dans les composés organiques contenant de l'oxygène, du chlore et dans la plupart des solutions de chlorure. C'est pourquoi le titane est si largement utilisé dans l'industrie chimique pour la fabrication d'équipements. Cependant, il y a eu quelques cas anormaux où, dans la pratique, le titane a succombé à la corrosion dans le chlore et les solutions de chlorure. La corrosion se produit souvent là où il y a des fissures, des trous et des crevasses, très souvent là où le collecteur et l'électrolyseur sont connectés. Afin d'éviter de tels désagréments, l'équipement doit être construit intelligemment pour réduire au minimum le risque de corrosion.

En contact avec d'autres métaux

Le titane devient une cathode et, dans un environnement agressif, il augmente la corrosion des autres métaux en contact avec lui. En voici un exemple. Acier inoxydable X18H10T ou X17HSM2T plus laiton ou bronze. Souvent, cette corrosion est de nature ulcéreuse, son développement dépendant de la zone de contact.

Grades de titane

La nuance BT1-0 présente une résistance remarquable à la corrosion à des températures allant jusqu'à 350 °C. L'alliage AT-3 mis au point par I. I. Kornilov et ses collègues de l'IMET AS USSR n'est pas moins populaire. L'AT-3 présente une meilleure résistance chimique que les autres alliages (y compris le BT1-0) et d'excellentes propriétés antifriction. Il est souvent utilisé en contact avec des acides formique, sulfurique, chlorhydrique et phosphorique en ébullition, ainsi qu'avec des alcalis chauds. L'AT-3 a remplacé avec succès les alliages de nickel, de platine et d'or. Après des tests industriels sur des alliages comme le 4200 et le 4201, leur utilisation est recommandée pour la synthèse des tétrachlorures et des acides aminés.

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