Le titane possède d'excellentes propriétés telles qu'une faible densité, une résistance spécifique élevée, une faible conductivité thermique, des caractéristiques non-magnétiques, une résistance supérieure aux températures élevées et basses-, une forte résistance à la corrosion, une bonne biocompatibilité et de faibles propriétés d'amortissement. De plus, il présente trois fonctions spéciales : mémoire de forme (alliage Ti-50 %Ni), supraconductivité (alliage Nb-Ti) et stockage d'hydrogène (alliage Ti-50 %Fe (atomique)). Initialement appliqué dans des domaines de haute technologie tels que l'aérospatiale, le titane est désormais largement utilisé dans des industries telles que le traitement chimique, le pétrole, la production d'électricité, le dessalement, la construction, la biomédecine, l'électronique 3C, les transports et les outils ménagers quotidiens. Il est salué comme le « métal moderne » et le « métal stratégique ».
Contrairement aux États-Unis et en Russie, où les plus gros consommateurs de l'industrie du titane étaient l'aérospatiale ou la défense, en Chine, le plus gros consommateur de matériaux à base de titane-était l'industrie chimique. La consommation de titane en Chine a atteint 151 000 t en 2024, avec une croissance de 1,6 %-sur-année, comme l'a rapporté la branche titane-zirconium-hafnium de l'association chinoise de l'industrie des métaux non ferreux dans le cadre du *2024 Progress of China's Titanium Industry*, l'organisation la plus grande et la plus influente de l'industrie des métaux non ferreux. L'industrie chimique occupe 48,5 % des différentes zones occupées par les principaux fournisseurs de matériaux à base de titane en Chine.
On estime que les applications du titane dans l'industrie chimique ont chuté de 52,73 % en 2013, selon la Titanium-Zirconium-Hafnium Association (2013-2024)* (Rapport sur le développement de l'industrie chinoise du titane 2013-2024). Ce chiffre avait évolué en dix ans pour atteindre trois avec 49,91% en 2023 et 48,48% en 2024. Les principales utilisations du matériau titane dans les industries chimiques et pétrochimiques sont : les cellules électrolytiques (électrodes, réacteurs, concentrateurs, séparateurs, tours d'absorption, canalisations de raccordement, raccords (brides, boulons, écrous), joints, pompes, vannes).
La majorité des matériaux traités au titane aux États-Unis et en Russie sont utilisés dans le secteur aérospatial, représentant environ 80 %. En revanche, le Japon et la Chine utilisent environ 80 % de leur titane dans des applications chimiques, industrielles civiles générales et de biens de consommation. La résistance exceptionnelle à la corrosion, à l’usure et à l’abrasion du titane le rend parfaitement adapté aux environnements de production chimique. La première application internationale du titane dans l'industrie chimique a commencé au Japon dans les années 1950 et 1960, lorsqu'il a été utilisé pour la première fois comme matériau résistant à la corrosion- dans l'industrie pétrochimique. Citons par exemple l'usine pilote d'acide acétique de Kuraray à Toyama, la tour de synthèse d'urée de la Mitsui Eastern Pressure Chemical Company à Hokkaido et l'usine pilote de fibres de cachemire à Yoneoka. En 1958, le titane était utilisé dans les réacteurs à haute pression de l'usine d'acide phtalique de Mitsubishi Kasei Corporation à Kōriki. L'application du titane dans les échangeurs de chaleur s'est développée rapidement. En 1969, le Japon a utilisé pour la première fois des tubes en titane dans le condenseur de l'unité 1 de la centrale thermique d'Aomori de la Tohoku Electric Power Company. En 1950, le chercheur britannique ICI et le chercheur néerlandais H. Beer ont développé indépendamment des méthodes de dépôt de platine ou d'autres métaux du groupe du platine sur des substrats en titane. À partir de 1960, des anodes en titane revêtues de 70Pt/30Ir- ont commencé à être utilisées dans certaines usines de chlorate. En 1965, H. Beer a inventé la méthode de décomposition thermique pour préparer des électrodes Ru()-Ti() sur des substrats en titane, remplaçant les électrodes Pt/Ti et les électrodes en graphite moins efficaces catalytiquement. En 1968, la société italienne DeNora a été pionnière dans l'application industrielle de la recherche sur les revêtements de ruthénium-titane de H. Beer dans l'industrie du chlore-alcali. En Chine, la recherche et l'utilisation de matériaux à base de titane ont commencé en 1960, et leur application dans l'industrie chimique a commencé en 1972. En 1972, l'usine chimique de Shanghai Tianyuan a été pionnière dans l'utilisation de matériaux à base de titane dans le système de production de chlore-alcali, marquant le début officiel de l'application à grande échelle du titane dans l'industrie chimique chinoise.
Le secteur chimique reste le premier et le plus grand consommateur industriel de titane dans l'industrie civile chinoise, servant de marché principal traditionnel pour les applications du titane en aval. L'utilisation du titane dans ce secteur représente environ 50 % du total. Dans l'industrie chimique, le titane est principalement utilisé dans le secteur des « deux alcalis », l'industrie du chlore-alcali étant le plus gros consommateur, représentant 50 % de l'utilisation totale de titane. Viennent ensuite le carbonate de sodium à 20 %, les plastiques à 17 %, les produits chimiques organiques à 10 % et les produits chimiques inorganiques à 3 %. Les applications du titane dans les industries chimiques et pétrochimiques comprennent les cellules électrolytiques (électrodes), les réacteurs, les concentrateurs, les séparateurs, les échangeurs de chaleur, les refroidisseurs, les tours d'absorption, les canalisations de connexion, les accessoires (brides, boulons, écrous), les joints, les pompes, les vannes, etc. Les principaux scénarios d'application dans les équipements chimiques impliquent principalement les réacteurs, les échangeurs de chaleur et les tours. Actuellement, les échangeurs de chaleur en titane constituent la majorité des équipements chimiques en titane produits dans le pays, représentant 56,66 %, suivis par les anodes en titane et les récipients en titane avec respectivement 20,41 % et 16,28 %, les 6,65 % restants étant constitués d'autres équipements en titane.
Du point de vue de la structure du produit, les échangeurs de chaleur à tubes de titane détiendront une part de marché de 62,7 % en 2024 et sont principalement utilisés dans les usines chimiques à grande échelle et les projets de dessalement de l'eau de mer ; Les échangeurs de chaleur à plaques sont suivis avec une part de marché de 28,4 % et sont principalement utilisés dans les équipements de petite et moyenne taille-, ainsi que dans les industries à haute propreté telles que l'alimentation et la médecine ; La pénétration du marché des échangeurs de chaleur à plaques spirales en titane est faible, mais elle connaît une croissance rapide et devrait augmenter de 13,6 % en 2024, ce qui indique qu’elle présente un grand potentiel dans certaines applications.
Actuellement, l'utilisation de la technologie des équipements en titane s'est développée au-delà de son application initiale dans « l'industrie du carbonate de sodium et de la soude caustique » pour couvrir le chlorate, le chlorure d'ammonium, l'urée, la synthèse organique, les colorants, les sels inorganiques, les pesticides, les fibres synthétiques, les engrais, la chimie fine et d'autres industries.
Les types d'équipements sont passés de petits et simples à grands et diversifiés. Applications spécifiques du titane dans l'industrie chimique L'application des matériaux en titane dans l'industrie chimique concerne principalement des industries telles que le chlore alcalin, le carbonate de sodium, la production de sel sous vide, la pétrochimie, la chimie fine et les sels inorganiques. Plus précisément, il est utilisé dans les cellules électrolytiques, les réacteurs, les tours de distillation, les concentrateurs, les séparateurs, les canalisations d'échangeurs de chaleur, les électrodes, les tuyaux de raccordement, les raccords (brides, boulons, écrous), les joints, les pompes et les vannes. Avec une excellente résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques, il remplace l'acier inoxydable en tant que matériau résistant à la corrosion-sur le marché haut de gamme-.
L'industrie du chlore alcalin est une branche de l'industrie chimique qui électrolyse la solution d'eau salée pour produire du chlore gazeux et de la soude caustique. C'était il y a plus de 100 ans. L’industrie de transformation chimique la plus importante et la plus grande consommatrice de titane est l’industrie du chlore-alcali, qui représente 50 % de la consommation totale de titane. Le procédé chloralcali est extrêmement corrosif et les milieux et produits du procédé, notamment la saumure saturée, le chlore gazeux humide, l'hydroxyde de sodium, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique, sont tous très corrosifs.
Par conséquent, l’avantage de résistance à la corrosion des matériaux en titane en fait un choix de matériau idéal pour les environnements chimiques extrêmes. L'équipement en titane utilisé dans la production de chlore-alcali comprend principalement des cellules électrolytiques à anode métallique, des cellules électrolytiques à membrane ionique, des refroidisseurs de chlore humides tubulaires, des préchauffeurs de saumure raffinée, des tours de déchloration, des tours de refroidissement et de lavage de chlore-alcali, des pompes et vannes de déchloration sous vide, etc.
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