在氯化铵蒸发器材质选型中，钛材（尤其是TA10钛合金）是高温高浓度工况下的首选，双相钢（如2205）适用于中低浓度或低温场景。以下从材质特性、应用场景及经济性三方面展开分析：
一、材质特性对比
| 材质 | 耐腐蚀性 | 耐高温性 | 机械性能 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 双相钢2205 | 耐Cl⁻浓度≤5000ppm，pH=2~12内腐蚀速率<0.05mm/a，但高温高浓度下易发生点蚀。 | 长期使用温度≤250℃，短期可耐300℃，但高温下抗腐蚀能力下降。 | 抗拉强度≥620MPa，屈服强度≥450MPa，韧性优于普通不锈钢。 | 中低浓度氯化铵溶液（Cl⁻<5000ppm）、温度≤120℃的工况。 |
| 工业纯钛TA2 | 耐Cl⁻浓度>50000ppm，pH=2~12内腐蚀速率<0.01mm/a，但高温高浓度下易缝隙腐蚀。 | 长期使用温度≤200℃，短期可耐300℃，但120℃以上抗腐蚀能力显著降低。 | 抗拉强度≥345MPa，线膨胀系数与玻璃相近，热导率低（减少热损失）。 | 低温低浓度氯化铵溶液（Cl⁻<1000ppm）、温度≤120℃的工况。 |
| 钛合金TA10 | 耐Cl⁻浓度>50000ppm，pH=2~12内腐蚀速率<0.01mm/a，高温高浓度下无缝隙腐蚀。 | 长期使用温度≤250℃，短期可耐350℃，抗腐蚀能力优于TA2。 | 添加Mo、Ni元素提升高温强度，抗拉强度≥480MPa，韧性优于TA2。 | 高温高浓度氯化铵溶液（Cl⁻>10000ppm）、温度>120℃的工况。 |
二、应用场景解析
- 双相钢2205
- 典型场景：氯化铵浓度≤15%、温度≤100℃的蒸发工况，如联合制碱法母液预浓缩。
- 优势：成本低于钛材，耐局部腐蚀性能优于316L不锈钢。
- 案例：某纯碱厂采用2205双相钢蒸发器处理Cl⁻=3000ppm的氯化铵溶液，运行5年无泄漏，维护成本较钛材降低40%。
- 工业纯钛TA2
- 典型场景：氯化铵浓度≤10%、温度≤120℃的蒸发工况，如氨碱法母液初步浓缩。
- 风险：某化工厂使用TA2蒸发器处理15%-20%氯化铵溶液（110℃-120℃），8个月后管板边缘发生严重缝隙腐蚀，设备报废。
- 改进：通过结构优化（如增加过渡段长度）可延长寿命至16个月，但经济性仍低于TA10。
- 钛合金TA10
- 典型场景：氯化铵浓度>20%、温度>120℃的蒸发工况，如高盐废水零排放项目。
- 优势：某化工厂改用TA10蒸发器后，设备寿命从8个月延长至15年以上，全生命周期成本较TA2降低60%。
- 经济性：虽材料成本高6万元/吨，但寿命提升15倍，综合成本更低。
三、选型建议
- Cl⁻浓度≤1000ppm、温度≤100℃
- 推荐材质：316L不锈钢（成本最低，但需定期检测腐蚀）。
- 替代方案：2205双相钢（耐腐蚀性更优，寿命延长2-3倍）。
- Cl⁻浓度1000-5000ppm、温度≤120℃
- 推荐材质：2205双相钢（性价比最高，耐点蚀性能优于316L）。
- 注意事项：需控制蒸发温度≤120℃，避免高温加速腐蚀。
- Cl⁻浓度>5000ppm或温度>120℃
- 强制要求：TA10钛合金（唯一能长期稳定运行的材质）。
- 禁忌：避免使用TA2或316L，否则会导致设备频繁报废。
- 冷凝器选材
- 间接冷凝：优先选TA2钛材（耐腐蚀性最优）。
- 直接冷凝：可选用2205双相钢或玻璃钢（成本更低，但需定期更换）。
