BE605274A - - Google Patents

Description

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  "Procède pour la production de t-3t;ra::-l;-r = ,¯ - .¯ ¯ 

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La présente invention a pour objet un procédé pour la production de tétrachlorure de titane par   ohloruration   à 
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 haute tempéxatu.:ë6 d'une matière titanifèro ißgGnée, agglo-   mérée   avec une quantité appropriée de charbon. 



   :La. formation de tétrachlorure de titane par la réac- tion de   ohlore   gazeux avec un mélange de bioxyde de titane et de charbon est déjà connue. Cette réaction a lieu à des températures élevées et s'effectue habituellement entre 500 et   1250 0.   



   L'emploi de oette réaotion sur une grande échelle, dans des procédés destinés à la production continue, comporte cependant des difficultés techniques sérieuses qui n'ont pas encore été vainoues. 



   Les premières tentatives pour la mise en oeuvre de ladite réaction sur une échelle commerciale consistaient en la préparation de briquettes de composés oxygénés du titane (anatase, rutile minéral, scories d'ilménite, ilménites, etc.) mélangés avec du charbon, suivie de l'introduction continue   e   ces briquettes dans un four à travers le fond duquel on introduisait un courant de chlore gazeux. Dans ces conditions, les solides et les gaz passaient en contre-courant dans la chambre de réaction. 
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  Vv Vü.VaiViI4J.V ds 1;ii;e VV.i Vi par le JV111a7J V 4Li réacteur, en même temps que les autres gaz issus de la réac- tion, tandis que les oendres constituant le résidu de la ohloruration étaient déchargées au fond. 



   Bien qae la formation du TiCl4 soit théoriquement exothermique (dans une plus ou moins grande mesure, suivant la nature de la matière titanifère employée), il fallait 
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 irnninn¯wt foiss n8a... ,.,........".,...,...0 ria n1isyr auxiliaire 
On a essayé de répondre à cette nécessité en faisant entrer un   excédent     de     charbon   dans la   charge   des matières 

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 soumises à la ohloruration et en faisant brûler ce charbon soit par intermittence, en introduisant de l'air dans le four en   alternance   avec Cl2' soit continuellement, en alimentant le four d'un mélange de ohlore avec de l'air et de l'oxygène. 



   D'autres ont essayé de résoudre ce problème en faisant usage d'une matière   titanifère   telle qu'un carbure ou un oyanonitrure qui est susoeptible   d'âtre   chlorure facilement avec un dégagement considérable de   chaleur,   ou en   effectuant   un chauffage électrique auxiliaire au fond du   four, à   l'aide d'électrodes de graphite convenablement disposées. 



   Ces moyens n'ont jamais permis de résoudre le problème de façon satisfaisante et, par conséquent, la technique plus récente s'oriente vers l'étude de systèmes fondés sur la chloruration dans un lit fluidifié. 



   L'expérience de la demanderesse a en effet montré qu'en vue d'une production continue et régulière de TiCl4 il n'était pas suffisant d'introduire dans le four un mélange de ohlore et d'oxygène ou d'air afin de fournir un supplément de chaleur par combustion du charbon en excès, ainsi qu'il apparaît du brevet des Etats-Unis 2 486 912. 



   Dans ces conditions, en effet, puisque les gaz d'ali- mentation sont préchauffés par la première matière solide qu'ils rencontrent, la zone réactionnelle s'élève   lentement   et continuellement jusqu'à ce que le four s'éteigne alors qu'une proportion   considérable   du chlore introduit passe inaltérée et est perdue à la sortie de l'installation. 



     La.   demanderesse a trouvé que les conditions de travail ,susceptibles de permettre une production continue de TiCl4 sont réalisées seulement grâce à un arrangement approprié de la matière titanifère et du   charbon   dans la four et grâce à une disposition séparée et particulière des points d'intro-   duction   du chlore et de l'air de combustion. 

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   Le schéma de fonctionnement du four est indiqué sur la figure unique du dessin annexé. 



   De l'air est introduit en quantité appropriée au fond du four et rencontre une première couche de morceaux de char- bon dans laquelle la combustion a lieu ; dans la couche sui- vante de morceaux de charbon, les gaz ainsi produits sont mélangés avec du chlore en préchauffant celui-ci à la tempé- rature de réaction. Il est évident qu'à la place de l'air, un mélange d'air et d'oxygène peut être utilisé avec profit. Dans ces conditions, le chlore réagit facilement avec la matière titanifère disposée au-dessus, en donnant naissance à du TiCl4. 



   La couche de charbon nécessaire au fond du four est maintenue au niveau voulu par introduction continus de mor- 
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 caamr de charbon- en nn rappn'rt approprié R.'VA 1Ag br:.r!2'3tts de matière   titanifère.   



   Au fur et à mesure que la matière   titanifère   est      chlorurée, les morceaux de charbon constituant le résidu de la   chloruration   descendent et alimentent ainsi la couche située au-dessous du point d'introduction du chlore, où s'effectue la combustion avec l'air. 



   Le réglage du niveau voulu est effectué simplement en prélevant et en analysant des échantillons de la matière contenue dans le four. 



   Les cendres qui constituent le résidu de la combustion et de la chloruration sont déchargées au fond du four à l'aide d'une grille rotative appropriée. 



   La disposition ci-dessus déorite est d'une importance fondamentale, puisqu'elle seule permet de réaliser un fonc-   tionnement   oontinu du four de réaction et d'obtenir ainsi des rendements s'élevant jusqu'à 98 % par rapport  au   chlers;au contraire, quand on introduit le chlore et l'oxygène ou l'air 

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   ensemble,   il en   résultait   une extinction du four   @  bout de 2 ou 3 jours de fonctionnement, avec des rendements moyens ne dépassant pas 50 à 60 % par rapport au chlore. 



   Un aatre avantage offert par le nouveau procédé réside dans le fait que les cendres déchargées du fond da four sont exemptes de Cl2 et de TiCl4 puisqu'avant d'être déchargées des cendres sont lavées pendant un temps prolongé par le courant d'air de combustion ; de cette façon, on ob- tient aussi une proteotion parfaite de la grille du fond qui peut être faite d'un métal ordinaire. 



   La figure du dessin ci-joint représente un four destin à la mise en oeuvre du nouveau procédé. Dans une trémie 6, on charge les briquettes destinées à être chlorurées   (représen-   tées par des ronds) et le charbon en excédant (indiqué par des   X). Au   rond du four, les cendres sont déchargées en 1, à travers une grille rotative. L'air nécessaire pour la comous- tion de l'excès de charbon est introduit en 2. 



   Le chlore gazeux est introduit par 3, à la température ambiante. Au-dessus et au-dessous de l'orifice d'entrée du chlore sont placés deux tuyaux à bride 4 qui servent au prélè- vement des échantillons. Les produits de la réaction sortent du four par le tube 5 débouchant près de son sommet. 



   L'exemple ci-après est donné pour illustrer l'inven- tion, sans en limiter la portée. 



   Exemple. 



   Un four du type représenté sur la figure, consistant essentiellement en une ouve d'un diamètre de 300 mm dans sa partie supérieure et de 570 mm dans sa partie inférieure et d'une hauteur de 4750 mm, est rempli jusqu'à la hauteur de 1 m de charbon de bois que l'on fait brûler dans un courant d'air; puis, en introduisant du coke de pétrole en morceaux, on élève le niveau de charbon dans le four jusqu'à une hauteur d'environ 

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 2 m. lorsque la température de la   chambra   de réaction atteint 800 C, on la   remplit   de briquettes en matière titanifère mélangées avec environ 10 % de coke de pétrole en morceaux. 



   Les briquettes de matière   titanifère   étaient préparées d'avance en mélangeant 78 parties de bioxyde de titane en poudre avec 17 parties de coke de pétrole en poudre et 10 parties d'un liant organique donnant par caloination un résidu de charbon de   50   %. Le mélange obtenu était malaxé avec de   l'eau   et moalé en briquettes dans une presse. Avant d'intro-   daire   les briquettes dans le four elles avaient été séchées et calcinées sous une atmosphère de gaz inerte, afin de réduire au minimum leur teneur en hydrogène. 



   Lorsque la température de 800 C est atteinte à   nouveau   dans la partie supérieure du four de réaction, on règle l'air de combustion à un débit d'environ 10 m3/h et on commence l'introduction de chlore avec un débit d'environ 26 kg/h. 



   Au fur et à mesure que la charge se consumme avec formation de   TiCl4   et CO2' on effectue des additions de charge fraiche au   sommai;  du four. Les gaz quittant   la   four sont refroidis de façon appropriée afin de condenser le TiCl4 comme produit brut. 



   De cette manière, du TiCl4 peut âtre produit conti- nuellement, sans limite dans le temps. 



   On indique ci-après, à titre d'exemple un bilan se rapportant à une bouteille de chlore de   800   kg, calculé pendant 30 heures après fonctionnement préalable de   ltins-   tallation expérimentale pendant   33 heures :   
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<tb> temps <SEP> du <SEP> bilan <SEP> ........ <SEP> 30 <SEP> heures
<tb> 
<tb> consommation <SEP> de <SEP> chlore <SEP> ..... <SEP> 800 <SEP> kg
<tb> 
<tb> TiCl4 <SEP> brut <SEP> obtenu <SEP> ....... <SEP> 1057 <SEP> kg <SEP> 
<tb> 
<tb> rendement <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au <SEP> Cl2 <SEP> @ <SEP> 98,7 <SEP> %
<tb> 
 

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Le rendement par rapport au titane introduit, calculé à la fin de chaque opération, se situe aux environs de 97 à 99 %.

Claims (1)

1. RESUME L'invention a pour objet un procédé continu pour la production de tétrachlorure de titane à partir de matière titanifère oxygénée, ce procédé étant notamment caractérisé par les points suivants : 1. la matière titanifèra, formée en briquettes en mélange avec une quantité de charbon sensiblement théorique, est chlorurée par réaction avec du chlore qui a été préala- blement chauffé par son mélange avec les produits d'une combustion séparée de charbon avec de l'air : 2. la teneur en charbon des briquettes soumises à la ohloruration est comprise entre 18 et 23 % en poids ;

   3. les briquettes titanifères soumises à la chloru- ration sont introduites dans le four mélangées aveo une quantité appropriée de morceaux de charbon, de préférence de 5 à 15 % en poids, de telle sorte que la partie du four située au-dessous de l'entrée de chlore reste toujours remplie de morceaux de charbon ; 4. l'air est introduit dans le fond du réacteur qui contient des morceaux de charbon, tandis que le ohlore est introduit à un niveau situé légèrement au-dessous de celui de la séparation entre les briquettes soumises à la chloru- ration et les morceaux de charbon, en un point où l'air a été complètement consommé par la combustion ;

   <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 5. 1* nMcJ.6 comprend en ooabinai8on a a) ltati.l18ation de briquettes conter= du charbon - P1'OJOri1on ±Wment th60r1qu, en m6l*4M aveo 5 à 15 % do charbon en m<a'o<MMm , b) l t1:;:t:rc4;oGu da ohloro dans le :tour 4 on ni- !*@Le =i qn*sBs "*!2?sa'atisn -.*>,== .;.:s- g i=, de titane conte= dans les briquettes soit asaurés, c) l'introduction de l'air dans le four en un point situé au-dessous de l'entra da ohlore, de façon' assurer la EMI8.2 cc;abQ8tion ...1\1.ea.nt e<mplète des morceaux de charbon constituent le résidu de la chloruration.