Σωλήνας συγκόλλησης τιτανίου σε παγκόσμια αφαλάτωση

Η ανώτερη αντοχή στη διάβρωση του τιτανίου στο θαλασσινό νερό και η υψηλή αντοχή το καθιστούν τα καλύτερα υλικά για τη βιομηχανία αφαλάτωσης αυτά τα χρόνια. Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες τεχνολογίας για συστήματα αφαλάτωσης: διαδικασίες μεμβράνης (κυρίως αντίστροφη όσμωση) και θερμική απόσταξη (εξάτμιση). Η θερμική απόσταξη χωρίζεται σε τρεις υποκατηγορίες: εξάτμιση φλας πολλαπλών σταδίων (MSF), εξάτμιση πολλαπλών αποτελεσμάτων (MED) και μηχανική συμπίεση ατμών (MVC). Το τιτάνιο βρίσκει τις περισσότερες εφαρμογές του στην κατηγορία θερμικής απόσταξης, που χρησιμοποιείται για σωλήνες, βαλβίδες και εναλλάκτες θερμότητας πλάκας. Αντίθετα, το τιτάνιο έχει περιορισμένη χρήση μόνο σε συστήματα αντίστροφης όσμωσης, κυρίως σε κεφαλές αντλιών.

Η θερμική απόσταξη είναι η κύρια τεχνολογία αφαλάτωσης που χρησιμοποιείται στη Μέση Ανατολή. Τα δύο μεγαλύτερα έργα αφαλάτωσης θερμικής απόσταξης στον κόσμο που βρίσκονται στη Σαουδική Αραβία. Η μονάδα αφαλάτωσης των Ras Al-Khair MSF, που ολοκληρώθηκε το 2014, απαιτούσε 6.000 μετρικούς τόνους τιτανίου, παρείχε 1 εκατομμύριο κυβικά μέτρα ημερησίως (m3/ημέρα) νερού σε 3,5 εκατομμύρια ανθρώπους στην περιοχή του Ριάντ της Σαουδικής Αραβίας και επιπλέον 25.000 m3/ημέρα στο συγκρότημα αλουμινίου Ma'aden. Το τριάντα τοις εκατό της παραγωγής αυτού του φυτού παρήχθη με αντίστροφη όσμωση. Το εργοστάσιο των Γιατρών Χωρίς Σύνορα Yanbu 3, που ολοκληρώθηκε τον Μάρτιο του 2016, παρείχε 550.000 m3 ημερησίως νερό σε σχεδόν 2 εκατομμύρια ανθρώπους στη βιομηχανική πόλη Yanbu και την κοντινή περιοχή Medina. Κάθε μονάδα αφαλάτωσης στη Σαουδική Αραβία χρησιμοποίησε μεταξύ 5.000 και 6.000 μετρικών τόνων τιτανίου. Η αφαλάτωση είναι μια μέτρια βιομηχανική αγορά ανάπτυξης τιτανίου, με τυπική ετήσια ζήτηση περίπου 500 μετρικών τόνων.

Για τη θερμική αφαλάτωση, η τεχνολογία των ΓΧΣ καθορίστηκε για μεγάλους σωλήνες εξωτερικής διαμέτρου (OD) (άνω των 40 mm) και μεγάλους σωλήνες (άνω των 20 m). Οι σωλήνες για MED είναι πιο κοντά σε σωλήνες παραγωγής ενέργειας, με OD 25mm και μήκος περίπου 13m. Οι σωλήνες μεταφοράς θερμότητας είναι η καρδιά της διαδικασίας των ΓΧΣ και ότι τα φυτά των ΓΧΣ προσφέρουν συνήθως μια αξιόπιστη διάρκεια ζωής 40 ετών. Οι ΓΧΣ τυπικά έχουν εύρος λειτουργίας άνω των 110 C (230 F). Το τιτάνιο θεωρείται το καλύτερο υλικό για αυτήν την τεχνολογία στη Σαουδική Αραβία, ανταγωνίζοντας τον χαλκό/νικέλιο και το αλουμίνιο/ορείχαλκο. Όσον αφορά το MED, το θαλασσινό νερό ψεκάζεται στο εξωτερικό των σωλήνων τιτανίου και ο ατμός συμπυκνώνεται στο εσωτερικό του σωλήνα. Όπως υποδηλώνει το όνομα, υπάρχουν πολλά στάδια εξάτμισης και συμπύκνωσης στη διαδικασία MED. Στο MED, οι προθερμαντήρες τροφοδοσίας και ο τελικός σωλήνας συμπυκνωτή είναι κατασκευασμένοι από τιτάνιο. Το εύρος λειτουργίας για MED είναι 65 έως 75 C (150 έως 170 F). Για το MFS, το τιτάνιο μπορεί να φτάσει τα 0,7mm για τοιχώματα σωλήνων, ενώ στο MED ο στόχος είναι να επιτευχθούν τα 0,4mm. Όλες οι μονάδες θερμικής αφαλάτωσης συνδυάζονται με σταθμούς παραγωγής ενέργειας όταν ο ατμός εξάτμισης από τον στρόβιλο είναι η πηγή ενέργειας για την αφαλάτωση. Ως αποτέλεσμα, η σωστή απόρριψη αυτού του νερού αναρρόφησης είναι προβληματική. Η θερμική αφαλάτωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό του νερού αναρρόφησης, επιτρέποντάς του να επαναχρησιμοποιηθεί για άλλο έργο fracking. Δημιούργησε μια νέα αγορά τεχνολογίας αφαλάτωσης. Το τιτάνιο είναι σαφώς το υλικό επιλογής για αυτήν την εφαρμογή.