O titânio possui excelentes propriedades, como baixa densidade, alta resistência específica, baixa condutividade térmica, características não{0}}magnéticas, resistência superior a altas e baixas-temperaturas, forte resistência à corrosão, boa biocompatibilidade e baixas propriedades de amortecimento. Além disso, exibe três funções especiais: memória de forma (liga Ti-50%Ni), supercondutividade (liga Nb-Ti) e armazenamento de hidrogênio (liga Ti-50%Fe (atômica)). Inicialmente aplicado em campos de alta tecnologia, como aeroespacial, o titânio é agora amplamente utilizado em indústrias como processamento químico, petróleo, geração de energia, dessalinização, construção, biomedicina, eletrônica 3C, transporte e ferramentas domésticas diárias. É aclamado como o "metal moderno" e o "metal estratégico".
Ao contrário dos EUA e da Rússia, onde os maiores consumidores da indústria de titânio eram aeroespaciais ou de defesa, na China o maior consumidor de materiais-à base de titânio era a indústria química. O consumo de materiais de titânio na China atingiu 151.000 toneladas em 2024, com um crescimento anual-a- de 1,6%, conforme relatado pela filial de titânio-zircônio-háfnio da Associação da Indústria de Metais Não Ferrosos da China no *2024 Progress of China's Titanium Industry*, a maior e mais influente organização do setor de metais não ferrosos. A indústria química ocupa 48,5% das diversas áreas dos principais fornecedores de materiais de titânio na China.
Estima-se que as aplicações de titânio na indústria química tenham caído de 52,73% em 2013, de acordo com a Associação de Titânio-Zircônio-Háfnio (2013-2024)* (Relatório de Desenvolvimento da Indústria de Titânio da China 2013-2024). Esse número evoluiu ao longo de dez anos para três, com 49,91% em 2023 e 48,48% em 2024. Os principais usos do material titânio nas indústrias química e petroquímica são: células eletrolíticas (eletrodos, reatores, concentradores, separadores, torres de absorção, tubulações de conexão, conexões (flanges, parafusos, porcas), juntas, bombas, válvulas).
A maioria dos materiais processados de titânio nos Estados Unidos e na Rússia são utilizados no setor aeroespacial, representando aproximadamente 80%. Em contraste, o Japão e a China utilizam cerca de 80% do seu titânio em aplicações químicas, industriais civis em geral e de bens de consumo. A excepcional resistência à corrosão, resistência ao desgaste e resistência à abrasão do titânio o tornam altamente adequado para ambientes de produção química. A primeira aplicação internacional de titânio na indústria química começou no Japão durante as décadas de 1950 a 1960, quando foi empregado pela primeira vez como um material-resistente à corrosão na indústria petroquímica. Exemplos incluem a planta piloto de ácido acético Kuraray em Toyama, a torre de síntese de ureia da Mitsui Eastern Pressure Chemical Company em Hokkaido e a planta piloto de fibra de caxemira em Yoneoka. Em 1958, o titânio foi usado em reatores de alta-pressão na fábrica de ácido ftálico da Mitsubishi Kasei Corporation em Kōriki. A aplicação de titânio em trocadores de calor expandiu-se rapidamente. Em 1969, o Japão empregou pela primeira vez tubos de titânio no condensador da Unidade 1 da Usina Térmica de Aomori da Tohoku Electric Power Company. Em 1950, o ICI britânico e o estudioso holandês H. Beer desenvolveram independentemente métodos para depositar platina ou outros metais do grupo da platina em substratos de titânio. A partir de 1960, ânodos de titânio revestidos com 70Pt/30Ir-começaram a ser usados em algumas fábricas de clorato. Em 1965, H. Beer inventou o método de decomposição térmica para preparar eletrodos Ru()-Ti() em substratos de titânio, substituindo os eletrodos de Pt/Ti e eletrodos de grafite menos cataliticamente eficazes. Em 1968, a DeNora Company da Itália foi pioneira na aplicação industrial da pesquisa de revestimento de rutênio-titânio da H. Beer na indústria de cloro-álcalis. Na China, a pesquisa e a utilização de materiais de titânio começaram em 1960, e sua aplicação na indústria química começou em 1972. Em 1972, a Shanghai Tianyuan Chemical Plant foi pioneira no uso de materiais de titânio no sistema de produção de cloro-álcalis, marcando o início formal da aplicação de titânio em grande-escala na indústria química da China.
O setor químico continua a ser o primeiro e maior consumidor industrial de titânio na indústria civil da China, servindo como um mercado central tradicional para aplicações de titânio a jusante. O uso de titânio neste setor representa aproximadamente 50% do total. Na indústria química, o titânio é usado principalmente no setor dos "dois álcalis", sendo a indústria de cloro-álcalis o maior consumidor, respondendo por 50% do uso total de titânio. Seguido por carbonato de sódio com 20%, plásticos com 17%, produtos químicos orgânicos com 10% e produtos químicos inorgânicos com 3%. As aplicações de titânio nas indústrias química e petroquímica incluem células eletrolíticas (eletrodos), reatores, concentradores, separadores, trocadores de calor, resfriadores, torres de absorção, tubulações de conexão, acessórios (flanges, parafusos, porcas), juntas, bombas, válvulas, etc. Os principais cenários de aplicação em equipamentos químicos envolvem principalmente reatores, trocadores de calor e torres. Atualmente, os trocadores de calor de titânio constituem a maioria dos equipamentos químicos de titânio produzidos internamente, respondendo por 56,66%, seguidos por ânodos de titânio e vasos de titânio com 20,41% e 16,28% respectivamente, com os restantes aproximadamente 6,65% compreendendo outros equipamentos de titânio.
Do ponto de vista da estrutura do produto, os trocadores de calor de tubos de titânio deterão a participação de mercado de 62,7% em 2024 e são aplicados principalmente em plantas químicas de grande escala e projetos de dessalinização de água do mar; Os trocadores de calor a placas são seguidos com uma participação de mercado de 28,4% e são aplicados principalmente em equipamentos de pequeno e médio- porte, bem como em indústrias de alta limpeza, como alimentos, medicamentos; A penetração no mercado de trocadores de calor de placas em espiral de titânio é baixa, mas está em rápido crescimento e deverá aumentar 13,6% em 2024, indicando que tem um grande potencial em algumas aplicações.
Atualmente, a utilização da tecnologia de equipamento de titânio evoluiu para além da sua aplicação inicial na «indústria de carbonato de sódio e de soda cáustica», abrangendo o clorato, o cloreto de amónio, a ureia, a síntese orgânica, os corantes, os sais inorgânicos, os pesticidas, as fibras sintéticas, os fertilizantes, a química fina e outras indústrias.
Os tipos de equipamentos evoluíram de pequenos e únicos a grandes e diversificados. Aplicações específicas do titânio na indústria química A aplicação de materiais de titânio na indústria química é principalmente em indústrias como cloro alcalino, carbonato de sódio, produção de sal a vácuo, petroquímica, química fina e sais inorgânicos. Especificamente, é usado em células eletrolíticas, reatores, torres de destilação, concentradores, separadores, tubulações de trocadores de calor, eletrodos, tubos de conexão, conexões (flanges, parafusos, porcas), juntas, bombas e válvulas. Com excelente resistência à corrosão e propriedades mecânicas, ele substitui o aço inoxidável como material-resistente à corrosão no mercado-de alta tecnologia.
A indústria de cloro e álcalis é um ramo da indústria química, que eletrolisa a solução de água salgada para produzir cloro gasoso e soda cáustica. Foi há mais de 100 anos. A maior e mais alta indústria de processamento químico que consome titânio é a indústria de cloro alcalino, que responde por 50% do consumo total de titânio. O processo cloralcalino é extremamente corrosivo e os meios e produtos do processo, incluindo salmoura saturada, cloro gasoso úmido, hidróxido de sódio, ácido clorídrico e ácido sulfúrico, são todos altamente corrosivos.
Portanto, a vantagem da resistência à corrosão dos materiais de titânio o torna uma escolha de material ideal para ambientes químicos extremos. O equipamento de titânio usado na produção de cloro alcalino inclui principalmente células eletrolíticas de ânodo metálico, células eletrolíticas de membrana iônica, resfriadores tubulares de cloro úmido, pré-aquecedores de salmoura refinados, torres de descloração, torres de resfriamento e lavagem de cloro alcalino, bombas e válvulas de descloração a vácuo, etc.
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