El titanio posee excelentes propiedades como baja densidad, alta resistencia específica, baja conductividad térmica, características no-magnéticas, resistencia superior a altas y bajas-temperaturas, fuerte resistencia a la corrosión, buena biocompatibilidad y propiedades de baja amortiguación. Además, exhibe tres funciones especiales: memoria de forma (aleación Ti-50%Ni), superconductividad (aleación Nb-Ti) y almacenamiento de hidrógeno (aleación Ti-50%Fe (atómica)). Inicialmente aplicado en campos de alta tecnología como el aeroespacial, el titanio ahora se usa ampliamente en industrias como procesamiento químico, petróleo, generación de energía, desalinización, construcción, biomedicina, electrónica 3C, transporte y herramientas domésticas diarias. Es aclamado como el "metal moderno" y el "metal estratégico".
A diferencia de Estados Unidos y Rusia, donde los mayores consumidores de la industria del titanio eran la industria aeroespacial o de defensa, en China el mayor consumidor de materiales basados en titanio-fue la industria química. El consumo de material de titanio de China alcanzó las 151.000 toneladas en 2024, con un crecimiento interanual-interanual del 1,6%, según lo informado por la sucursal de titanio-circonio-hafnio de la Asociación de la industria de metales no ferrosos de China en el *2024 Progress of China's Titanium Industry*, la organización más grande e influyente en la industria de metales no ferrosos. La industria química ocupa el 48,5% de las distintas áreas de los principales proveedores de materiales de titanio en China.
Se estima que las aplicaciones de titanio en la industria química han disminuido del 52,73 % en 2013, según la Asociación de Titanio-Zirconio-Hafnio (2013-2024)* (Informe de desarrollo de la industria del titanio de China 2013-2024). Esta cifra había evolucionado en diez años a tres, con un 49,91% en 2023 y un 48,48% en 2024. Los principales usos del material de titanio en las industrias química y petroquímica son: celdas electrolíticas (electrodos, reactores, concentradores, separadores, torres de absorción, tuberías de conexión, accesorios (bridas, pernos, tuercas), juntas, bombas, válvulas).
La mayoría de los materiales procesados con titanio en Estados Unidos y Rusia se utilizan en el sector aeroespacial y representan aproximadamente el 80%. Por el contrario, Japón y China utilizan alrededor del 80% de su titanio en aplicaciones químicas, industriales civiles en general y bienes de consumo. La excepcional resistencia a la corrosión, al desgaste y a la abrasión del titanio lo hacen muy adecuado para entornos de producción química. La primera aplicación internacional del titanio en la industria química comenzó en Japón entre los años 1950 y 1960, cuando se empleó por primera vez como material-resistente a la corrosión en la industria petroquímica. Los ejemplos incluyen la planta piloto de ácido acético Kuraray en Toyama, la torre de síntesis de urea de Mitsui Eastern Pressure Chemical Company en Hokkaido y la planta piloto de fibra de cachemira en Yoneoka. En 1958, el titanio se utilizó en reactores de alta-presión en la planta de ácido ftálico de Mitsubishi Kasei Corporation en Kōriki. La aplicación del titanio en intercambiadores de calor se expandió rápidamente. En 1969, Japón empleó por primera vez tubos de titanio en el condensador de la Unidad 1 de la central térmica de Aomori de la Tohoku Electric Power Company. En 1950, el ICI británico y el académico holandés H. Beer desarrollaron de forma independiente métodos para depositar platino u otros metales del grupo del platino sobre sustratos de titanio. A partir de 1960, en algunas plantas de clorato se empezaron a utilizar ánodos de titanio recubiertos de 70Pt/30Ir-. En 1965, H. Beer inventó el método de descomposición térmica para preparar electrodos de Ru()-Ti() sobre sustratos de titanio, reemplazando los electrodos de Pt/Ti y los electrodos de grafito, menos eficaces catalíticamente. En 1968, la empresa italiana DeNora fue pionera en la aplicación industrial de la investigación del recubrimiento de rutenio-titanio de H. Beer en la industria cloro-alcalina. En China, la investigación y utilización de materiales de titanio comenzaron en 1960, y su aplicación en la industria química comenzó en 1972. En 1972, la planta química Tianyuan de Shanghai fue pionera en el uso de materiales de titanio en el sistema de producción de cloro-álcali, lo que marcó el comienzo formal de la aplicación de titanio a gran-escala en la industria química de China.
El sector químico sigue siendo el primer y mayor consumidor industrial de titanio en la industria civil de China, y sirve como un mercado central tradicional para las aplicaciones posteriores del titanio. El uso de titanio en este sector representa aproximadamente el 50% del total. En la industria química, el titanio se utiliza principalmente en el sector de los "dos álcalis", siendo la industria cloro-alcalina el mayor consumidor y representa el 50% del uso total de titanio. Seguido por la carbonato de sodio con un 20%, los plásticos con un 17%, los productos químicos orgánicos con un 10% y los productos químicos inorgánicos con un 3%. Las aplicaciones del titanio en las industrias química y petroquímica incluyen celdas electrolíticas (electrodos), reactores, concentradores, separadores, intercambiadores de calor, refrigeradores, torres de absorción, tuberías de conexión, accesorios (bridas, pernos, tuercas), juntas, bombas, válvulas, etc. Los escenarios de aplicación clave en equipos químicos involucran principalmente reactores, intercambiadores de calor y torres. Actualmente, los intercambiadores de calor de titanio constituyen la mayoría de los equipos químicos de titanio de producción nacional, representando el 56,66%, seguidos por los ánodos y recipientes de titanio con el 20,41% y el 16,28% respectivamente, y el restante aproximadamente 6,65% comprende otros equipos de titanio.
Desde el punto de vista de la estructura del producto, los intercambiadores de calor de tubos de titanio tendrán una participación de mercado del 62,7% en 2024 y se aplican principalmente en plantas químicas a gran escala y proyectos de desalinización de agua de mar; Le siguen los intercambiadores de calor de placas con una participación de mercado del 28,4 % y se aplica principalmente en equipos pequeños y medianos-, así como en industrias de alta limpieza como la alimentaria y la médica; La penetración en el mercado de los intercambiadores de calor de placas en espiral de titanio es baja, pero está creciendo rápidamente y se prevé que aumentará un 13,6% en 2024, lo que indica que tiene un gran potencial en algunas aplicaciones.
Actualmente, el uso de la tecnología de equipos de titanio se ha desarrollado más allá de su aplicación inicial en "la industria de la carbonato de sodio y la sosa cáustica" para abarcar las industrias del clorato, cloruro de amonio, urea, síntesis orgánica, colorantes, sales inorgánicas, pesticidas, fibras sintéticas, fertilizantes, productos químicos finos y otras industrias.
Los tipos de equipos han evolucionado desde pequeños y únicos hasta grandes y diversificados. Aplicaciones específicas del titanio en la industria química La aplicación de materiales de titanio en la industria química se da principalmente en industrias como cloro-álcali, carbonato de sodio, producción de sal al vacío, petroquímica, química fina y sales inorgánicas. En concreto, se utiliza en celdas electrolíticas, reactores, torres de destilación, concentradores, separadores, tuberías de intercambiadores de calor, electrodos, tuberías de conexión, accesorios (bridas, pernos, tuercas), juntas, bombas y válvulas. Con excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión, reemplaza al acero inoxidable como material-resistente a la corrosión en el mercado de alta-.
La industria del cloro alcalino es una rama de la industria química que electroliza la solución de agua salada para producir cloro gaseoso y soda cáustica. Fue hace más de 100 años. La industria de procesamiento químico más grande y más grande que consume titanio es la industria del cloro álcali, que representa el 50% del consumo total de titanio. El proceso cloro-álcali es extremadamente corrosivo y los medios y productos del proceso, incluida la salmuera saturada, el cloro gaseoso húmedo, el hidróxido de sodio, el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico, son todos altamente corrosivos.
Por lo tanto, la ventaja de resistencia a la corrosión de los materiales de titanio lo convierte en una opción de material ideal para entornos químicos extremos. El equipo de titanio utilizado en la producción de cloro álcali incluye principalmente celdas electrolíticas de ánodos metálicos, celdas electrolíticas de membrana iónica, enfriadores tubulares de cloro húmedo, precalentadores de salmuera refinada, torres de decloración, torres de enfriamiento y lavado de cloro álcali, bombas y válvulas de decloración al vacío, etc. Los materiales de titanio pueden resistir eficazmente ácidos fuertes, álcalis fuertes, altas temperaturas y corrosión por iones de cloruro, mejorando significativamente la vida útil operativa del equipo y la seguridad de producción, reduciendo los costos de mantenimiento y los riesgos de tiempo de inactividad.
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