Βασικές εφαρμογές και πλεονεκτήματα του τιτανίου και των κραμάτων τιτανίου στην παραγωγή ουρίας

Η παραγωγή ουρίας, ενός ουδέτερου και αποτελεσματικού αζωτούχου λιπάσματος, περιλαμβάνει πολλές σύνθετες χημικές αντιδράσεις. Συγκεκριμένα, η μετατροπή του καρβαμικού αμμωνίου σε ουρία δεν είναι πλήρης και επομένως απαιτεί αποτελεσματικό διαχωρισμό από ένα μείγμα που περιέχει ουρία, περίσσεια αμμωνίας και νερό. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το διάλυμα καρβαμικού αμμωνίου, ένα ενδιάμεσο προϊόν που παράγεται σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, είναι εξαιρετικά διαβρωτικό, η επιλογή του ιδανικού υλικού έχει ιδιαίτερη σημασία. Το τιτάνιο ξεχωρίζει από αυτή την άποψη λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων του.
Έρευνα από την American Crucible Company έδειξε ότι ο εξοπλισμός τιτανίου μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας ουρίας. Αυτό οφείλεται κυρίως στη σταθερή συμπεριφορά του τιτανίου σε υψηλές θερμοκρασίες. Αντίθετα, ο ανοξείδωτος χάλυβας, αν και έχει καλή αντοχή στη διάβρωση στην ουρία σε χαμηλές θερμοκρασίες, αυξάνει το ρυθμό διάβρωσής του εκθετικά με κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς. Ως αποτέλεσμα, οι εναλλάκτες θερμότητας σωλήνων τιτανίου και οι σωληνώσεις τιτανίου έχουν γίνει απαραίτητος και κρίσιμος εξοπλισμός στις μονάδες παραγωγής ουρίας.

Πίσω στη δεκαετία του 1960, η ιαπωνική Mitsui East Pressure Chemical Company πρωτοστάτησε στην εφαρμογή του τιτανίου ως υλικού επένδυσης στην παραγωγή ουρίας. Αφού επαλήθευσε την αντοχή του τιτανίου στη διάβρωση μέσω μιας σειράς πειραμάτων, η εταιρεία αποφάσισε να υιοθετήσει πλήρως το τιτάνιο στον πύργο σύνθεσης ουρίας και στον βοηθητικό εξοπλισμό του. Αυτή η καινοτόμος πρωτοβουλία όχι μόνο αύξησε τον ρυθμό σύνθεσης, αλλά και απλοποίησε τη διαδικασία λειτουργίας, βελτίωσε την ποιότητα του προϊόντος και πραγματοποίησε τον εξοπλισμό μεγάλης κλίμακας, ο οποίος τελικά χρησιμοποιήθηκε ευρέως στον παγκόσμιο τομέα παραγωγής ουρίας.
Στη βασική διαδικασία της σύνθεσης ουρίας, η ιταλική εταιρεία Nationwide Methane Pipeline Transport επέλεξε επίσης τιτάνιο για τους πύργους απογυμνωτή της. Αυτό συμβαίνει επειδή η χρήση αμινών στον πύργο απογύμνωσης για τον διαχωρισμό της ουρίας από τα αντιδραστικά προϊόντα της παραγωγικής διαδικασίας επιδεινώνει περαιτέρω το πρόβλημα της διάβρωσης. Η εξαιρετική αντοχή του τιτανίου στη διάβρωση το έκανε την ιδανική επιλογή για την επίλυση αυτού του προβλήματος.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, η Κίνα άρχισε επίσης να διερευνά την εφαρμογή του τιτανίου στην παραγωγή ουρίας. Εκείνη την εποχή, η Κίνα σχεδίασε και κατασκεύασε 240,000 τόνους ουρίας με πύργο απομάκρυνσης διοξειδίου του άνθρακα, τα βασικά εξαρτήματά του όπως η κεφαλή, ο ευθύς σωλήνας και η άνω και κάτω πλάκα σωλήνα χρησιμοποιούνται στο σύνθετο υλικό έκρηξης τιτανίου - χάλυβα τεχνολογία πλάκας και ενσωματωμένοι σωλήνες τιτανίου 1,361 31mm × 31 mm. Ο εξοπλισμός τέθηκε σε παραγωγή το 1979 και παροπλίστηκε το 1987, κατά τη διάρκεια των οποίων λειτούργησε για συνολικά 1.310 ημέρες και υποβλήθηκε σε 31.440 ώρες δοκιμών χημικής παραγωγής με καλές επιδόσεις. Μετά από αυτό, το 1990, η Κίνα σχεδίασε και κατασκεύασε με επιτυχία έναν πύργο σύνθεσης με επένδυση τιτανίου 400 mm, ο οποίος τέθηκε σε λειτουργία στο Anyang. Υπό τις ίδιες συνθήκες, ο ρυθμός διάβρωσης του τιτανίου είναι κατά μία τάξη μεγέθους χαμηλότερος από αυτόν του ανοξείδωτου χάλυβα 316L και η χρήση υψηλότερων θερμοκρασιών, φέρνοντας έτσι σημαντικά οικονομικά οφέλη για την επιχείρηση όσον αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας, την εξοικονόμηση ατμού και την εξοικονόμηση νερού.