CZ128798A3 - Způsob výroby oxidu titaničitého a zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob výroby oxidu titaničitého a zařízení pro provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ128798A3 CZ128798A3 CZ981287A CZ128798A CZ128798A3 CZ 128798 A3 CZ128798 A3 CZ 128798A3 CZ 981287 A CZ981287 A CZ 981287A CZ 128798 A CZ128798 A CZ 128798A CZ 128798 A3 CZ128798 A3 CZ 128798A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oxygen
- titanium tetrachloride
- reactor
- reaction zone
- temperature
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 194
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 194
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 193
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 161
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 106
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 51
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 40
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 32
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 22
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 20
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 3
- REDPJOZSAHHIAO-UHFFFAOYSA-N butane;pentane Chemical compound CCCC.CCCCC REDPJOZSAHHIAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 44
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 34
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 9
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 8
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 1,1'-biphenyl;phenoxybenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000001856 aerosol method Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000981 basic dye Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/07—Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby oxidu titaničitého reakcí par chloridu titaničitého s kyslíkem a reaktoru pro provádění tohoto způsobu. Způsob a reaktor podle vynálezu poskytují možnost řídit vlastnosti výsledného oxidu titaničitého, například velikost částic.
Dosavadní stav techniky
Je známo, že chlorid titaničitý reaguje s kyslíkem v plynné fázi a tvoří oxid titaničitý a tato reakce je zahájena ohřevem reakčních látek na vhodnou teplotu. Avšak horký chlorid titaničitý je vysoce korozivní a proto mnohé konstrukční materiály tepelných výměníků používaných pro ohřev chloridu titaničitého velmi rychle korodují. V praxi to znamená, že je dána horní mez odpovídající přibližně 400°C pro teplotu, na kterou může být chlorid titaničitý ohříván konvenčními tepelnými výměníky.
Vhodná teplota reakčních složek (kyslíku a chloridu titaničitého) je přibližně 950°C, a za účelem dosažení takovéto teploty musí být podle známých způsobů dostatečně zahřátý dodávaný kyslík, aby se kompenzovala výše uvedená relativně nízká teplota chloridu titaničitého. Často je kyslík ohříván přímo nebo elektrickým výbojem na teploty přibližně 1427°C až 1871°C, když je kyslík zaváděn do oxidačního reaktoru v kombinaci s pomocným palivem. Použití takovéhoto způsobu má za následek nežádoucí nečistoty, například uhlíkaté zbytky paliva nebo kovové nečistoty z elektrod použitých pro elektrický výboj.
barvivo se
Oxid titaničitý (TiO2) používaný jako komerčně vyrábí reakcí par chloridu titaničitého (TiCl^) s kyslíkem (θ2)· Podle jednoho komerčního postupu je předehřátý oxidační plyn vháněn do reakční zóny a předehřátá pára chloridu titaničitého je vháněna do téže reakční zóny, kde pára chloridu titaničitého reaguje s kyslíkem obsaženým v oxidačním plynu podle následující rovnice:
TiCl + O -> TiO + 2C1
2 2 2
V takovémto postupu podle dosavadního stavu techniky musí být kombinovaná teplota reakčních složek (chloridu titaničitého a kyslíku) přibližně alespoň 871°C, aby se podpořila oxidační reakce, a s výhodou je kombinovaná teplota reakčních složek přibližně v rozmezí 899°C až 982°C. Podle jednoho způsobu se oxidační plyn předehřál před zavedením do reakční zóny na teplotu přibližně 982°C a pára chloridu titaničitého se před zavedením do reakční zóny předehřála přibližně na teplotu 954°C.
Páry chloridu titaničitého při relativně vysokých teplotách kolem 954°C jsou vysoce korozivní. Provoz za tak vysokých teplot vyžaduje častou údržbu a opravu předehřívače chloridu titaničitého. Proto je žádoucí vyvinout způsob
| výroby oxidu | titaničitého reakcí par chloridu titaničitého |
| s kyslíkem | při využití par chloridu titaničitého |
| předehřátých | na minimální teplotní úroveň, například pod |
200°C, což by minimalizovalo náklady na opravu a údržbu předehřívače chloridu titaničitého.
Takovýto reaktor využívaný pro výrobu oxidu titaničitého reakcí par chloridu titaničitého s kyslíkem, • · · ·
jak je uveden výše, byl zveřejněn v patentovém spisu US č. 3,512,219, vydaném pro Stem, a konfigurace s oxidačním ústrojím s dvojitou drážkou (DSO) v patentovém spisu US č. 4,803,056 vydaném pro Morrise a další, a tyto spisy jsou tímto odkazem začleněny do této přihlášky.
V tomto procesu podle dosavadního stavu techniky byl zahříván čistý kyslík v trubkové peci z kovové slitiny. V jednom provedení mohl být kyslík ohřát pouze na maximální teplotu přibližně 982°C především vzhledem k tepelné účinnosti a vzhledem ke konstrukčním materiálům předehřívače kyslíku. Proto musely být v tomto procesu páry chloridu titaničitého ohřátý rovněž na teplotu přibližně 982°C v předehřívači par chloridu titaničitého. V alternativním provedení může být použit přídavný předehřívač kyslíku kromě již používaného předehřívače kyslíku za účelem zvýšení teploty kyslíku nad 982°C, čímž se umožní využití par chloridu titaničitého, které byly předehřátý na teplotu nižší než 982°C. Avšak přídavný předehřívač kyslíku představuje významné náklady, které nemohou být kompenzovány žádnými úsporami na předehřívač chloridu titaničitého, které by vyplývaly z požadavku na nižší teploty par chloridu titaničitého.
Ve výše uvedeném procesu využívá předehřívač par chloridu titaničitého křemennou trubici pro uchovávání vysoce korozivních par chloridu titaničitého. Velikost křemenné trubice byla omezena horní hranicí přibližně 6 palců (15,24 cm) vzhledem k výrobní technologii, která je vhodná pro výrobu relativně bezkazové křemenné trubice. Rovněž pevnost a celistvost spojů svařované křemenné trubice • · se snižuje se zvyšujícím se průměrem, a porušení je pravděpodobnější u křemenných trubic o větším průměru. Základním problémem křemenných trubic je četnost porušení. Četnost porušení je úměrná velikosti povrchové plochy křemenné trubice. Když se zvětšuje plocha křemenné trubice, zvyšuje se četnost porušení. Dále, maximální přípustný tlak uvnitř křemenné trubice se snižuje se zvyšujícím se průměrem, a křemenná trubice o průměru větším než 6 palců (15,24 cm) může mít za následek pracovní tlak nedostačující k tomu, aby byly páry chloridu titaničitého účinně hnány ze zařízení pro předehřev chloridu titaničitého.
Pomocné palivo se obvykle přidává na vstupním konci reaktoru poblíž soustavy pro vhánění oxidačního plynu. Vhánění pomocných paliv, například oxidu uhelnatého nebo methanu přímo do reaktoru za účelem stabilizace plamene v reaktoru bylo navrženo jako prostředek ke snížení požadavků současně na teplotu par chloridu titaničitého, přičemž se zvýší kapacita stávajícího předehřívače par chloridu titaničitého, tedy předehřívací křemenné trubice.
Tento postup může vést ke snížení teploty předehřevu TiCl^ přibližně z
954°C na 399°C při použití spalování podporovaného pomocným palivem.
Avšak toto podporované spalování vytváří produkty, které a v důsledku toho je zapotřebí, ředí okružní plynný chlór aby následné ústrojí mělo větší kapacitu, aby mohlo zpracovávat tento zvýšený přísun plynu.
Podstata vynálezu
Způsob výroby oxidu titaničitého podle vynálezu • · · ·
zahrnuje reakci chloridu titaničitého s kyslíkem při tlaku vyšším než atmosférickém a reakční teplotě přibližně alespoň 700°C v oxidačním reaktoru, přičemž kyslík se do reaktoru zavádí přes první vstupní bod a alespoň jeden další vstupní bod. Alternativně může být chlorid titaničitý zaváděn jako směs s chloridem hlinitým a ohřátý přibližně alespoň na teplotu 350°C, přičemž chlorid hlinitý je vytvořen reakcí hliníku a chlóru a teplo generované touto reakcí se využívá pro ohřev chloridu titaničitého. Chlorid hlinitý může být rovněž přidáván rozpouštěním chloridu hlinitého v chloridu titaničitém.
Reaktor pro výrobu oxidu titaničitého reakcí par chloridu titaničitého s kyslíkem podle vynálezu zahrnuje prostředek pro vytváření první reakční zóny a soustavu pro zavádění oxidačního plynu uzpůsobenou pro příjem kyslíku se stanovenou teplotní úrovní a odvádění kyslíku do první reakční zóny. Soustava pro zavádění oxidačního plynu zahrnuje potrubí se vstupním koncem a výstupním koncem a otvorem, který prochází tímto potrubím a prochází rovněž jeho vstupním koncem a výstupním koncem, přičemž kyslík může být veden tímto otvorem v potrubí za účelem jeho zavedení do první reakční zóny. Reaktor dále zahrnuje první sestavu pro zavádění chloridu titaničitého, která přijímá páry chloridu titaničitého ohřáté na první předem stanovenou teplotu a odvádí páry chloridu titaničitého do první reakční zóny za účelem jejich reakce s kyslíkem a vytvoření směsi zahrnující oxid titaničitý. Dále reaktor zahrnuje prostředek pro vedení par chloridu titaničitého o předem stanovené teplotě do první reakční zóny a prostředek pro vytváření druhé reakční
zóny, která je uspořádána ve směru proudění s odstupem od první reakční zóny. Reaktor rovněž zahrnuje druhou soustavu pro zavádění oxidačního plynu, uzpůsobenou pro příjem kyslíku o druhé předem stanovené teplotě a vedení kyslíku o této druhé teplotě do druhé reakční zóny za účelem jeho reakce s chloridem titaničitým ve směsi z první reakční zóny a vytváření směsi zahrnující oxid titaničitý, přičemž reakce kyslíku majícího druhou teplotu se směsí přiváděnou z první reakční zóny redukuje objem kyslíku majícího první reakční teplotu požadovanou pro daný objem vyráběného oxidu titaničitého, a prostředek pro vedení kyslíku majícího druhou teplotu do druhé reakční zóny. Dále reaktor zahrnuje generátor chloridu hlinitého pro ohřev par chloridu titaničitého na předem stanovenou teplotu a odvod chloridu titaničitého z generátoru chloridu hlinitého do sestavy pro zavádění chloridu titaničitého.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je dále popsán pomocí příkladných provedení a výkresů, kde na obr. 1 je schematický pohled na předehřívač kyslíku pro jeho zavádění do reakčních zón v reaktoru, na obr. 2 je graf znázorňující vztah CBU a tónu barvy vůči poměru TiCl4 a 02 na primární štěrbině TiCl4, na obr. 3 je graf znázorňující vztah tónu barvy vzhledem ke konzistenci, na obr. 4 je schematický nákres jednoho provedení zařízení podle vynálezu, z něhož je zřejmá vzájemná pozice druhé sestavy pro zavádění TiCl4 a druhé soustavy pro zavádění kyslíku do reaktoru, na obr. 5 je podobný schematický nákres znázorňující další provedení • · · · vynálezu, na obr. 6 je podobný schematický nákres znázorňující další provedení vynálezu, na obr. 7 je podobný schematický nákres znázorňující další provedení vynálezu, na obr.8 je podobný schematický nákres znázorňující další provedení vynálezu.
Příkladná provedení vynálezu
V tomto vynálezu bylo dáno, že vlastnosti surového barviva vyrobeného oxidací, jako je například velikost částic a další příbuzné vlastnosti, mohou být do značné míry ovlivňovány řízením poměru chloridu titaničitého a kyslíku v zóně reaktoru, kde se částice počínají vytvářet. Podle tohoto vynálezu mohou být vlastnosti surového barviva ovlivňovány tím, že se mění poměr TiCl^ ku O v oblasti reaktoru, v níž se částice
TiO2 začínají tvořit. Řízení poměru TiCl^ ku 02 tímto způsobem vyžaduje další přidávání kyslíku ve směru po proudu v reaktoru, aby se splnily stechiometrické požadavky pro celkovou reakci
Podobné ovlivňování vlastností částic lze uskutečňovat změnou rychlosti míšení nebo úhlu vstřikování, avšak tyto postupy nemohou být tak snadno seřizovány jako rychlosti proudění reakčních složek TiCl a O .
2
Při zkouškách prováděných za použití proudění horkého sekundárního kyslíku, které bylo tříštěno pomocí clon se získala barviva s mnohem více pozitivními tóny barvy, ale protože relativní proudění kyslíku bylo řízeno clonami, bylo obtížné řídit každý tok 0^ za účelem řízení velikosti částic. V jedné prováděné zkoušce se regulovalo proudění kyslíku, když byl kyslík ještě studený a pak se každý proud
- 8 zahříval na požadovanou teplotu. Tento způsob umožňoval nezávislé řízení objemu a teploty pro každý proud plynu. Použití sekundárního kyslíku může být uplatněno za účelem zvýšení tónu barvy a rozptýlení a snížení agregace. Snížení agregace má za následek snížení konzistence, adsorpce oleje a potřeby dispergovadla pro konečné barvivo. Při použití sekundárního kyslíku může být vyrobeno barvivo s více pozitivním tónem barvy. Odchýlením části kyslíku přicházejícího do přední části oxidačního ústrojí do míst za první štěrbinou TiCl* se získala konečná barviva s akrylovými tóny barvy o hodnotě -3,2. Předpokládá se, že tint toneš více pozitivní než je hodnota -3,2 lze získat za použití štěrbiny pro sekundární kyslík.
Na obr. 1 je znázorněno schéma pro primární a sekundární proudění kyslíku zkonstruované podle tohoto vynálezu a pro použití při výrobě oxidu titaničitého oxidací chloridu titaničitého v plynné fázi. Obecně zahrnuje reaktor 10 první soustavu 12 pro zavádění oxidačního plynu, která je uzpůsobena pro příjem kyslíku z předehřívače 14 kyslíku pomocí potrubí 16 a pro odvod kyslíku o předem stanovené teplotě do první reakční zóny 18 vytvořené v rektoru 10, dále zahrnuje první sestavu 20 pro zavádění par chloridu titaničitého, které je uzpůsobeno pro příjem par chloridu titaničitého o předem stanovené teplotě z předehřívače chloridu titaničitého pomocí potrubí 24 a pro odvod par chloridu titaničitého o předem stanovené teplotě do první reakční zóny 18, a dále druhou soustavu 26 pro vhánění oxidačního plynu, která je uzpůsobena pro příjem kyslíku o druhé předem stanovené teplotě, která může být vyšší, • ·
nižší nebo stejná jako první teplota kyslíku, a to z druhého předehřívače 28 oxidačního plynu, pomocí potrubí 30 a pro odvod kyslíku o druhé předem stanovené teplotě do druhé reakční zóny 32., přičemž směs z první reakční zóny se odvádí do druhé reakční zóny za účelem reakce s kyslíkem o druhé teplotě, který je současně přiváděn do druhé reakční zóny.
Může být využito další přidávání chloridu titaničitého do reaktoru přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého. Tato druhá sestava 34 pro zavádění chloridu titaničitého je uspořádána s odstupem od první sestavy 20 pro zavádění chloridu titaničitého. Druhá sestava 34 pro zavádění chloridu titaničitého přijímá páry chloridu titaničitého o zvýšené teplotě a odvádí tyto páry chloridu titaničitého do reaktoru poblíž druhé reakční zóny 32,. Druhá soustava 26 pro zavádění oxidačního plynu může být uspořádána mezi první sestavou 20 a druhou sestavou 34 pro zavádění chloridu titaničitého. Alternativně může být druhá soustava 26 pro zavádění oxidačního plynu uspořádána za druhou sestavou 34 pro zavádění chloridu titaničitého, takže druhá sestava pro zavádění chloridu titaničitého je uspořádána mezi první sestavou pro zavádění chloridu titaničitého a druhou soustavou pro zavádění oxidačního plynu.
Reaktorem je kontinuální trubice, která ovšem může být rozdělena za účelem popisu do dvou zón. Pojem první reakční zóna je zde používán pro označení oblasti reaktoru poblíž prvního vstupu pro kyslík, kde je zahájena reakce mezi TiCl4 a 02 a kde nukleují částice TiO^. Pojem druhá reakční zóna je zde používán pro označení oblasti reaktoru
- 10 • · · · • ·
rozkládající se ve směru po proudu za první reakční zónou, přičemž zde dochází k reakci mezi částicemi a částice rostou v důsledku aerosolového procesu na požadovanou velikost. Druhá sestava pro zavádění chloridu titaničitého je uspořádána v reaktoru tak, že je umístěna uvnitř druhé reakční zóny.
Předpokládá se, že reakce mezi chloridem titaničitým a kyslíkem probíhá celém reaktoru a není izolována do jedné konkrétní zóny.
Ve výhodném provedení je kyslík zaváděn do reaktoru 10 z kyslíkového sběrače 38, znázorněného na obr. 1.
Předehřívače 14, 28 kyslíku přijímají kyslík ze sběrače a mohou předehřívat kyslík na teplotu asi 954°C.
Předehřívače 14, 28 ohřívají kyslík na příslušné předem stanovené teploty. Předehřívač kyslíku ohřívá přibližně až 95% celkového množství kyslíku, který má být vháněn do reaktoru 10, a předehřívač 28 ohřívá zbývajících až 50% kyslíku, který má být dodán do reaktoru. Primární kyslík opouští předehřívač 14 přes izolované potrubí 16, které se koaxiálně napojuje na větší trubici, která slouží jako reaktor v soustavě 12 pro zavádění oxidačního plynu. V blízkosti soustavy 12 pro zavádění oxidačního plynu je uspořádán vstup pro pomocná paliva a čisticí média, který slouží pro přívod paliva k horkému kyslíku a pro směrování čisticích médií pro čištění stěn reaktoru. Tento vstup je uspořádán v reaktoru dostatečně daleko ve směru po proudu, aby bylo umožněno téměř dokonalé spalování pomocného paliva a aby byla zajištěna vhodná trajektorie čisticího média, které vstupuje do reaktoru. Sekundární kyslík opouští předehřívač 28 skrz izolované potrubí 30 a vstupuje do • · · · • · reaktoru přes druhou soustavu 28 pro zavádění oxidačního plynu.
První část TiCl4, který byl ohřát přibližně na teplotu 399°C, tedy primární TiCl4 je zaváděn do reaktoru přes první sestavu 20 pro zavádění chloridu titaničitého. Horký primární 02 a TiCl4 jsou hnány do první reakční zóny 18 reaktoru. Je výhodné, že vlastnosti barviva, včetně tónu barvy mohou být přesně řízeny změnami relativních množství primárního TiCl4 a primárního 02 přiváděného do první reakční zóny 18. Množství TiCl4 přiváděné přes sestavu 20 pro zavádění chloridu titaničitého se v praxi měnilo přibližně v rozsahu dvou třetin až celého množství TiCl4 přiváděného do reaktoru. Horké plyny sestávající z nezreagovaného O2 a TiCl4 a velmi jemných částic TiO2 přechází z první zóny 18 rektoru do druhé části 25. Zbývající TiCl4 je dodáván přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého do druhé reakční zóny 32, kde částice TiO2 rostou do své plné velikosti.
Množství TiCl4, které může být podáváno přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého, tedy sekundární TiCl4, je určováno celkovou odezvou reaktoru. Pokud je přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého dodáváno příliš mnoho TiCl4, bude druhou reakční zónu 32 opouštět nezreagovaný TiCl4 a ten se pak bude vyskytovat v konečném produktu. Pokud se přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého přidává příliš málo TiCl4, zvyšuje se spotřeba pomocných paliv. Optimální množství pokrývá značně široký rozsah proudění a je určováno dalšími provozními parametry reaktoru. Množství sekundárního ·<·*·*
- 12 Oa přidávaného přes druhou soustavu 26 pro zavádění oxidačního plynu je určováno množstvím nezreagovaného TiCl^ přítomného ve směsi ve směru po proudu za druhou sestavou 34 pro zavádění chloridu titaničitého. V typické provozní praxi se přidává dostatečné množství celkového 02, takže výstupní plyny obsahují 7 až 10% 02.
S výhodou je předehřívač 14 kyslíku zkonstruován pro ohřev primárního kyslíku na teplotu přibližně 954°C, nejlépe přibližně v rozmezí 815°C až 982°C. Druhý předehřívač 28 kyslíku s výhodou ohřívá sekundární z teploty 25°C přibližně na teplotu kyslík přibližně
1038°C. Takovýto předehřívač je na trhu dostupný a je dobře známý z dosavadního stavu techniky.
Ve výhodném provedení předehřívač chloridu titaničitého předehřívá chlorid titaničitý na teplotu přibližně 177°C, aby se vytvořila pára chloridu titaničitého. Takovýto předehřívač chloridu titaničitého je na trhu dostupný a je dobře známý z dosavadního stavu techniky. V jednom provedení je například chlorid titaničitý ohříván a převáděn na páru v tepelném výměníku kotlového typu, který pracuje za teplot přibližně kolem 177°C. Jedním typem ohřívače je kotlový tepelný výměník s trubkovým svazkem ve tvaru U, z niklu a plechu z uhlíkové oceli vyloženého sklem. Ohřívacím médiem je obvykle pára, ale při teplotách blížících se 204°C to může být jiná tekutina pro přenos tepla, například Dow-therm, pokud je k dispozici dostatečný tlak páry. Jedním ohřívačem s křemennou trubicí, který je použitelný pro příjem chloridu titaničitého přibližně o teplotě 204°C je trubicovitá pec pro ohřev sálavým teplem s vertikální • » ····
- 13 - .....
křemennou trubicí. Páry chloridu titaničitého zaváděné do reaktoru přes první sestavu 20 pro zavádění chloridu titaničitého jsou dále ohřívány na teplotu menší než přibližně 427°C, s výhodou menší než přibližně 399°C, před tím než jsou hnány do reaktoru. Páry chloridu titaničitého, které jsou přiváděny přes druhou sestavu 34 pro zavádění chloridu titaničitého jsou s výhodou zaváděny s teplotou přibližně 177°C. Je výhodné, když jeden předehřívač chloridu titaničitého je používán pro předehřev TiCl^ za účelem vytvoření par TiCl^. Předehřáté páry TiCl^ by se pak dělily do dvou vedení, z nichž jedno by směřovalo do druhé sestavy pro zavádění chloridu titaničitého a druhé do přídavného ohřívacího ústrojí za účelem dalšího ohřevu před přivedením do první sestavy pro zavádění chloridu titaničitého.
Ve výhodném provedení, kde se předpokládá kapacita 100 tun oxidu titaničitého vyrobeného reaktorem 10 za 24 hodin, je proudění primárního plynu kyslíku do soustavy pro zavádění oxidačního plynu a přes reaktor 10 přibližně 27,24 kg.mol za hodinu, proudění primárního chloridu titaničitého do sestavy 20 pro zavádění chloridu titaničitého a přes reaktor 10 je přibližně 47,22 kg.mol za hodinu, a proudění sekundárního kyslíku o druhé teplotě do druhé soustavy pro zavádění oxidačního plynu a přes reaktor 10 je přibližně 27,24 kg.mol za hodinu. V tomto provedení prochází vstřikovací trubicí přibližně 0,454 kg.mol kyslíku za hodinu spolu se 90,8 kg písku za hodinu. Je výhodné, že sekundární kyslík může být použit v reaktoru podle vynálezu bez použití čisticího písku.
Za provozu je kyslík ohříván v předehřívači 14 kyslíku ·· ···· • « · 4 · pak je hnán řízenou
4·· · ·· do soustavy 12 pro
- 14 na předem stanovenou teplotu a stanovenou rychlostí přes potrubí zavádění oxidačního plynu a dostává se do první reakční zóny 18.
Chlorid titaničitý je předehříván v předehřívači chloridu titaničitého na předem stanovenou teplotu a hnán řízenou rychlostí potrubím 24 do sestavy 20 pro zavádění chloridu titaničitého a do první reakční zóny 18, kde kyslík mající první teplotu a chlorid titaničitý reagují a tím vytváří směs zahrnující částice oxidu titaničitého, přičemž tato směs je hnána dále do druhé reakční zóny 32,. Kyslík je předehříván ve druhém předehřívači 28 oxidačního plynu na stanovenou druhou teplotu a je hnán řízenou rychlostí potrubím 30 do druhé soustavy 26 pro zavádění oxidačního plynu a do druhé reakční zóny 32, kde kyslík mající druhou teplotu reaguje s chloridem titaničitým ve směsi přiváděné z první reakční zóny 18 a tak vytváří směs zahrnující přídavný oxid titaničitý, přičemž směs ze druhé reakční zóny 32 je hnána po proudu dále k dalšímu zpracovávání způsobem známým z dosavadního stavu techniky pro výrobu oxidu titaničitého oxidací chloridu titaničitého v plynné fázi.
Aby se zajistilo, že ve výsledném oxidu titaničitém bude dominantní fází rutil, musí být teplota v reakčních zónách vyšší než minimální teplota, která je přibližně 1204°C. Činidla, jako jsou například chlorid hlinitý a vodní pára mohou být přidávána do reaktoru za účelem řízení nebo modifikace vlastností barviva chloridu titaničitého. Protože oxid hlinitý a voda působí jako rutilizační činidla, závisí minimální teplota na množstvích oxidu hlinitého a vody, která jsou přítomna v systému. Když se obsah oxidu hlinitého a vody zvyšuje, zvyšuje se rychlost rutilizace.
Kombinovaná teplota reakčních složek musí být před reakcí, má-li dojít k požadovaným reakcím, alespoň 871°C, aby se zajistila oxidační reakce a s výhodou je kombinovaná teplota reakčních složek před reakcí přibližně v rozmezí 899°C až 982°C. V jednom pracovním procesu výroby oxidu titaničitého oxidací chloridu titaničitého v plynné fázi je kyslík předehříván na teplotu přibližně 982°C a chlorid titaničitý je předehříván na teplotu přibližně 954°C. V tomto procesu reagují kyslík a páry chloridu titaničitého v reakční zóně, přičemž je využíván rektor podobný reaktoru popsanému v patentovém spisu US č. 3,512,219 od Stern a kol., aby se vytvořila směs zahrnující oxid titaničitý a směs sestávající z nezreagovaného TiCl^ a 02 a produkty reakce jsou vedeny dále po proudu k dalšímu zpracovávání.
Reakce par chloridu titaničitého s kyslíkem vytvářející oxid titaničitý je exotermická. V dokonale adiabatickém systému začínaje s teplotou par TiCl4 177°C a kyslíku 25°C lze dosáhnout reakční teploty přibližně 1316°c, což je teplota vyšší než minimální teplota 1204°C, která je požadována pro zajištění rutilu jako dominantní fáze ve výsledném oxidu titaničitém získaném reakcí.
Systém podle vynálezu využívá tohoto reakčního tepla pro snížení požadavků na předehřev pro část použitých par chloridu titaničitého.
V případě využití pouze první reakční zóny a za předpokladu, že proudění kyslíku ze soustavy pro předehřev kyslíku je 27,24 kg.mol za hodinu s teplotou 982°C, a za předpokladu, že proudění chloridu titaničitého ze sestavy pro předehřev chloridu titaničitého je 23,61 kg.mol za hodinu s teplotou 982°C, je produkováno přibližně 1884,1 kg oxidu titaničitého za hodinu, a reakční teplo v první reakční zóně v případě dokonale adiabatického systému zajistí teplotu vyšší než 1316°C.
V jednom provedení jsou stěny reaktoru 10 chlazeny (chlazení tekutinou), aby se chránily a aby se výsledný oxid titaničitý nepřipékal ke stěnám reaktoru, takže pro odstraňování oxidu titaničitého mohou být použita čisticí média. Stěny rektoru mohou být chlazeny profoukáváním
| plynným dusíkem nebo chlorem. | |||
| Byla zkoušena možnost | řízení | vlastností | surového |
| barviva pomocí koncentrace | TiCl za 4 | použití konfigurace | |
| ústrojí znázorněného na | obr. 1. | Vlastnosti | barviva |
vyrobeného ze surového barviva mohou být odhadnuty z měření podkladových sazí (CBU) u surového barviva. Pro změření CBU je vzorek surového barviva a standardní vzorek smísen s pastou se sazemi. Měření odrazivosti jsou prováděny Hunterlabovým měřidlem barevných rozdílů, například modelem D25-9. Z těchto měření je vypočten CBU. Hodnota CBU je měřítkem průměrné velikosti částic pigmentu, protože odražené světlo se mění z modré přes spektrum až po červenou, spolu se zvyšující se velkostí částic.
Bylo navrženo oxidační ústrojí tak, aby bylo možné řídit poměr TiCl^ ku Oz změnou rychlosti proudění kyslíku v přední části oxidačního ústrojí. Na obr. 2 je schéma znázorňující, jak mohly být řízeny CBU surového barviva a alkydové zabarvení konečného barviva řízením poměru TiCl^ • · · · • · • · ku 02, který je přidáván v přední části oxidačního ústrojí. Vždy je nutné zajistit dostatečné množství 02, aby zcela zreagoval s párami TiCl4 v reaktoru, takže může být nutné druhé přidávání 0z. V souladu s patentem Morrise může mít oxidační ústrojí jednu nebo více štěrbin pro vhánění TiCl4. Významným objevem bylo, že důležitou proměnnou při řízení velikosti částic barviva je poměr TiCl4 ku 02 v oblasti, kde dochází k nukleaci. Údaje znázorněné na obr. 2 byly získány se třemi různými konfiguracemi oxidačního ústrojí. Různé pozice pro přidávání kyslíku, které je nutné pro oxidaci veškerého TiCl4 jsou znázorněny na obr. 3. CBU surového barviva, měření velikosti částic v rozsahu nejistoty měření objemů reakčních složek a CBU je zřejmě značně závisle na podílu TiCl4 v oblasti, kde dochází k nukleaci. Vlastnosti konečného barviva jsou rovněž ovlivňovány změnami poměru TiCl4 ku 02. Alkydové zabarvení konečného produktu je znázorněno na pravé straně obr.2 a konzistence je znázorněna jako funkce zabarvení na obr. 3. Konzistence uvedené na obr.3 byly měřeny poté, co byla barviva ošetřena standardní mlecí a dokončovací procedurou.
Dále zde mohou být uspořádány další vstupní body, takže kyslík může být přidáván do reakčního proudu v bodě, kde ještě nebylo zcela zoxidováno jakékoli množství dříve přidaného chloridu titaničitého. To umožňuje, aby kyslík přidávaný v dalších vstupních bodech, měl nižší teplotu než kyslík přidávaný v prvním vstupním bodě, protože teplota nutná pro inicializaci reakce je zajišťována reakčním teplem dříve přidávaného chloridu titaničitého. Teplota sekundárního kyslíku určuje množství, které může být použito • · • · • · · ·
- 18 před pozorováním úniku chloridu titaničitého, tedy kde se ve výsledném oxidu titaničitém začíná objevovat nezreagovaný chlorid titaničitý. Měněním teploty sekundárního kyslíku může být přidáván velký rozsah množství kyslíku do reaktoru, čímž se umožní řízení velikosti částic výsledného oxidu titaničitého.
Kyslík je zaváděn do reaktoru jakožto proud oxidačního plynu, který může zahrnovat plyn obsahující relativně malý díl kyslíku, například vzduch, ale může to být v podstatě čistý kyslík, nebo jiná plynná směs, například vzduch obohacený kyslíkem.
Proud primárního oxidačního plynu je obvykle předehříván před zavedením do reaktoru na teplotu přibližně v rozmezí 815°C až 982°C, s výhodou přibližně v rozmezí 899°C až 954°C. Pro dosažení této teploty mohou být využity jakékoli vhodné prostředky ohříván při průchodu dutou zahřívána plamenem plynu.
Chlorid titaničitý je alespoň 149°C, s výhodou 427°C. Této teploty může využitím reakčního tepla chlorid hlinitý, s nímž ale proud plynu je s výhodou kovovou cívkou, která je externě zaváděn do reaktoru s teplotou přibližně v rozmezí 149°C až být dosaženo alespoň částečně hliníku a chlóru, které tvoří je míšen chlorid titaničitý.
S výhodou je chlorid titaničitý nejprve převeden na páru v předehřívači. Pak jsou tyto páry předehřívány přibližně na teplotu 350°C až 400°C při průchodu dutou cívkou z kovu, například Inconel, která je externě zahřívána plamenem plynu, a následně jsou hnány do generátoru chloridu hlinitého, kde jsou tyto páry míšeny s chloridem hlinitým, • · · · · · ···· ·· ·* ·· ·· « · · · · • · · · · · • · · · · • · a dále zahřívány na zvolenou reakční teplotu, obvykle nižší než přibližně
427°C. Generátor A1C1 může být k dispozici pro jeden nebo více vstupních bodů pro TiCl4 nebo může být použit jeden společný generátor A1C13 pro některé nebo všechny vstupní body pro TiCl^.
dosavadního stavu techniky je známo několik typů generátorů chloridu hlinitého, které mohou být využívány pro způsob podle vynálezu. Například práškový hliník s inertním materiálem ve formě částic nebo bez něj může být fluidizován v reaktoru postupem reakční složky chlóru a/nebo inertního plynu směrem nahoru. Případně může být hliník zaváděn do proudu plynného chlóru ve formě částic, které nemusí být dostatečně jemné, aby byly fluidizovány v proudu plynu.
Pevné lože z hliníku ve formě částic může být rovněž chlorováno vháněním chlóru do tohoto lože přes četné trysky obklopující toto lože. Další postupy zahrnují vedení chlóru přes roztavený hliník nebo vkládání dvou hliníkových drátů do reaktoru, v němž slouží jako odtavné elektrody, přičemž je mezi těmito elektrodami udržován elektrický výboj v přítomnosti chlóru.
Chlorid titaničitý se mísí s chloridem hlinitým tak, že reakční teplo je využíváno jako prostředek pro zvýšení teploty chloridu titaničitého. Může být například veden do generátoru chloridu hlinitého buďto samostatně nebo smísený s chlórem, a může tvořit část fluidizačního plynu v reaktoru s fluidním ložem. S výhodou je chlorid titaničitý ohříván na teplotu přibližně v rozmezí 350°C až 400°C a následně je přiváděn do generátoru chloridu hlinitého.
Vhánění a spalování pomocných paliv v reaktoru může být • · · · využíváno pro zvýšení teploty v reaktoru a snížení požadavků na teplotu předehřevu par chloridu titaničitého. Pomocnými palivy mohou být jakékoli organické sloučeniny s nízkou molekulární hmotností, kterou jsou schopny podporovat spalování, například oxid uhelnatý, methan, propan, butan, pentan, hexan, benzen, xylen, toluen, nebo jakákoli jejich kombinace. Ve výhodném provedení se ke kyslíku zaváděnému do reaktoru v prvním vstupním bodě přidává propan. Alternativně může být pomocné palivo jednoduše vháněno přímo do reaktoru. V dalším provedení může být plazma, například generovaná stejnosměrným obloukem nebo indukčně vázaná plazma, efektivně využívána pro ohřev kyslíku před jeho zavedením do reaktoru a pro snížení požadavků na teplotu par chloridu titaničitého.
Podíl kyslíku, který je zaváděn do reaktoru v prvním vstupním bodě určuje do značné míry podmínky uvnitř oxidačního reaktoru a proto může být měněn za účelem řízení těchto podmínek. Obvykle alespoň 50% celkového množství vháněného kyslíku se zavádí přes první vstupní bod a s výhodou je podíl přidávaný v prvním vstupním bodě přibližně v rozmezí 50 až 95 hmotnostních % celkového množství vháněného kyslíku. Nejlépe je tento podíl přibližně v rozmezí 60 až 95 hmotnostních %. Faktor, který určuje, kolik kyslíku se podává přes první vstupní bod pro kyslík, je dán množstvím TiCl4, podávaného přes první vstupní bod pro TiCl4. Poměr primárního TiCl4 k primárnímu 02 představuje faktor, který řídí velikost částic. Změny procentuálního množství kyslíku v prvním vstupním bodě umožňují řízení vlastností barviva jakožto kompenzace jiných • · · · proměnných.
Procentuální množství primárního kyslíku zaváděného přes první vstupní bod bude záviset na požadovaném zabarvení konečného produktu.
Pokud jsou požadována více pozitivní zabarvení, bude se procentuální množství kyslíku zaváděného přes první vstupní bod snižovat.
Naopak, pokud jsou požadována více negativní zabarvení, bude se procentuální množství kyslíku zaváděného přes první vstupní bod zvyšovat.
Velikost proudu zaváděného oxidačního plynu rovněž závisí na podílu kyslíku přítomného v proudu plynu. Musí být k dispozici dostatek kyslíku pro úplnou oxidaci celého množství zaváděného chloridu titaničitého a obvykle je k dispozici více kyslíku než je stechiometricky zapotřebí. Obvykle poskytuje proud oxidačního plynu přibližně alespoň o 5 hmotnostních % as výhodou 10 hmotnostních % kyslíku více než je požadováno pro úplnou oxidaci chloridu titaničitého.
Chlorid hlinitý je přítomen v chloridu titaničitém, aby působil jako rutilizační činidlo, tedy aby podporoval tvorbu oxidu titaničitého ve formě rutilu. Obvykle je množství použitého chloridu hlinitého dostatečné přibližně 0,3 až 3 hmotnostních % A12O3 titaničitém. S výhodou zajišťuje použité
1,5 hmotnostních % AI O ve výsledném oxidu
3
Množství A12O3 je závislé na vyráběném Barviva s malou trvanlivostí používají malé
Způsob podle vynálezu je je tlak atmosférický. Tlak přibližně alespoň o 0,15 MPa pro produkci ve výsledném oxidu množství 0,3 až titaničitém.
druhu barviva. množství AI 0 .
3 prováděn při tlaku vyšším než v reaktoru během oxidace je vyšší než atmosférický tlak, • · · · « · • · · · • · může být přibližně v rozmezí od 0,15 MPa do 4 MPa nad atmosférickým tlakem. S výhodou je tlak přibližně v rozmezí
0,2 MPa až 0,5 MPa nad atmosférickým tlakem.
Vzdálenost mezi první sestavou pro zavádění TiCl4 a druhou sestavou pro zavádění TiCl4 a mezi dalšími vstupním body je řízena rychlostí vhánění chloridu titaničitého a oxidačního plynu v předcházejících vstupních bodech.
S výhodou je poměr TiCl4 ku O2 na počátku reakce přibližně v rozmezí 0,5: laž 1,3 : l.V ideálním případě část kyslíku zaváděná přes první vstupní bod zreaguje, to znamená, že se uskuteční dostatečné množství nukleace částic a rutilizace dříve než proud plynu reakčních složek dosáhne zóny reaktoru sousedící s druhým vstupním bodem pro kyslík. Stěny jsou chlazeny, aby se zabránilo tvorbě tvrdých usazenin. Neexistuje nejlepší tepelná ztráta. Jak je znázorněno na obr. 4 až 8, druhá soustava pro zavádění kyslíku může být po kterékoli straně druhého vstupního bodu pro TiCl4 a v různé vzdálenosti od prvního vstupního bodu pro TiCl4, aniž by byla ovlivněna velikost částic barviva. Velikost částic barviva nebude ovlivněna, pokud bude sekundární kyslík zaváděn do oblasti reaktoru, v níž jsou reakční podmínky příznivé pro tvorbu oxidu titaničitého.
Obvykle mají reaktory použité pro tento způsob podle vynálezu obecně trubicovitý tvar a část proudu oxidačního plynu je zaváděna na jednom konci. Vstupní bod pro chlorid titaničitý je v blízkosti konce, přes který je zaváděn proud oxidačního plynu, a chlorid titaničitý je zaváděn přes injektor typu obvykle používaného pro reaktory pro oxidaci chloridu titaničitého. Například může injektor zahrnovat
- 23 • · · · • · • ·
obvodovou štěrbinu ve stěně rektoru, soustavu perforací stěny reaktoru, které mohou být uspořádány axiálně podél reaktoru, jedinou trysku nebo soustavu trysek.
Veškerá potrubí a přidružená ústrojí používaná pro vedení směsi chloridu titaničitého a chloridu hlinitého z generátoru chloridu hlinitého do prvního vstupního bodu jsou obvykle vyrobená z keramických materiálů, aby se minimalizovala koroze.
Koroze reaktoru používaného pro způsob podle vynálezu může být rovněž snížena použitím keramických materiálu pro první vstupní bod a stěny mezi prvním vstupním bodem a druhým vstupním bodem.
Při provádění způsobu podle vynálezu mohou být pro oxidaci chloridu titaničitého použity přídavné látky. Například soli alkalických kovů mohou být přidávány za účelem řízení velikosti krystalů výsledného oxidu titaničitého. S výhodou se jako sůl alkalického kovu použije draselná sůl, která může být přidávána jako chlorid draselný do proudu oxidačního plynu před prvním vstupním bodem. Množství přidávaného chloridu draselného může být přibližně v rozmezí 400 ppm až 600 ppm, ale s výhodou je přidávané množství větší než přibližně 0,5 až 20 ppm draslíku vzhledem k vytvořenému TiO^. Čisticí činidlo, například písek nebo oxid titaničitý může být rovněž přidáváno, aby se zabránilo vzniku usazenin na stěnách reaktoru.
Tento vynález podává snadno řiditelný způsob oxidace chloridu titaničitého s minimálním znečištěním oxidu titaničitého a bez použití hořlavých kapalin. Zavádění veškerého chloridu hlinitého spolu s přidaným chloridem titaničitým přes první vstupní bod obecně vede ke snadnější • · rutilizaci vytvářeného oxidu titaničitého.
Velikost částic výsledného oxidu titaničitého může být také regulována regulací teploty v prvním vstupním bodě a/nebo tlaku v reaktoru.
Příklad 1
Byly prováděny zkoušky se studeným sekundárním kyslíkem a s plazmovým ohřevem kyslíku.
Řada 22 Tato zkouška byla prováděna se studeným sekundárním kyslíkem.
Základním vyráběným barvivém bylo
Kerr-McGee Chemical Corporation (KMCC) CR 813. Surové barvivo mělo asi 0,5 % AI 0 ' 2 3 a nebyl vstřikován žádný draslík.
Byly testovány konstrukce oxidačního ústrojí znázorněné na obr. 4 a 6. Na obr. 2 je znázorněno CBU surového barviva jako funkce poměru primárního TiCl4 ku primárnímu O2.
Řada 24 Tato řada zkoušek byla podobná řadě 22, avšak byl přidáván draslík v oxidačním ústrojí s dvojitou štěrbinou (DSO) a methan se přidával k sekundárnímu TiCl^. Výsledky této zkoušky jsou znázorněny na obr. 2. Byly získány dva body s poměrem TiCl^ ku 02 přibližně 1,2 a CBU přibližně -3 přidáním proudu sekundárního methanu při pokusu o zlepšení rutilizace.
Řada 27 Tato zkouška se prováděla při produkci komerčního TiO2· Jedna sada vzorků byla vyrobena s latexovým zabarvením -4,2 a leskem přibližně 72 po dokončení intenzivním mletím. Použitý poměr primárního TiCl^ ku primárnímu 02 byl přibližně 0,8 a CBU vzorku bylo přibližně -2,2. CBU vzorku vyráběného s poměrem 1,02, avšak • · · · « ·
- 25 nedokončeného bylo -1,42, s předpokladem, že po dokončení je tint tone přibližně -4,1 nebo nižší. Bylo prováděno intenzivní mletí za účelem zjištění, zda více pozitivní CBU je důsledkem větších částic nebo aglomerace. Výsledky naznačily, že surové barvivo mohlo být mleto na stabilní velikost před dokončováním a toto barvivo se relativně snadno dalo filtrovat. To naznačuje, že surové barvivo zahrnovalo spíše velké částice než shluky částic.
Řada 49 Uvedené tři předcházející řady zkoušek naznačují, že se rutilizace mírně snižovala při použití studeného sekundárního kyslíku. V této zkoušce se proud kyslíku dělil tak, že dvě třetiny kyslíku byly podávány před štěrbinou pro primární TiCl^ a jedna třetina se podávala na konci kuželu. DSO byl uspořádán asi 91,5 cm za štěrbinou pro vhánění sekundárního kyslíku. Konstrukce oxidačního ústrojí pro tuto zkoušku je rovněž uvedena na obr. 6. Byl dokončeny dvě sady vzorků z této zkoušky a dvě sady vzorků z kontrolního oxidačního ústrojí. Tint toneš byly -3,2 pro vzorky se sekundárním kyslíkem a přibližně -4,2 pro kontrolní vzorky. Všechny další vlastnosti dokončených barviv se zdály přibližně stejné.
Řada 57 a 58 Pro tyto zkoušky se provedl plazmový ohřev sekundárního kyslíku. Hlavním cílem této zkoušky bylo zvýšení rutilizace vzhledem k rutilizaci, které lze dosáhnout při použití kyslíku ohřívaného v tepelném výměníku. Vyrobené barvivo mělo pozitivní CBU stejně jako v jiných případech použití sekundárního kyslíku, přičemž rutilizace byla ekvivalentní.
- 26 CBU surového barviva se zvyšoval se zvyšujícím se poměrem TiCl4 ku 02 v přední části oxidačního ústrojí na obr. 2 a 3. Strmost křivky se rychle zvětšuje při postupu z obr. 2 po obr. 3. To dává předpoklad, že další proměnná, například růst výrobní rychlosti nebo pozice vhánění draslíku zvýšila efektivnost sekundárního kyslíku. Údaje
| uvedené | na | obr. 2 byly | získány | pro | KMCC CR 813 surové | |
| barvivo | bez | vhánění draslíku, údaje | uvedené na obr. | 3 byly | ||
| získány | pro | případ vhánění | draslíku | do | DSO. Poměr | vháněného |
| primárního | a sekundárního | TiCl4 (Rsp) | byl 0,5 | pro | údaje |
z obr. 2 a obr. 3, což ukazuje, že Rsp není proměnnou, která by ovlivňovala závislost CBU na poměru TiCl4 ku 02.
Konfigurace zkoušky
Popis ústrojí a základní konstrukce jsou uvedeny dále v experimentální konfiguraci a schéma znázorňující řízení proudění kyslíku je uvedeno na obr. 1. Primární kyslík a TiCl4 byly zaváděny do oxidačního ústrojí podle běžné praxe. Avšak proud primárního kyslíku se dělil a měřená část proudu kyslíku byla vedena přes předehřívač ke druhé štěrbině pro 02 uspořádané bezprostředně za druhou štěrbinou pro TiCl4 ve směru po proudu. Byla měřena rychlost proudu sekundárního kyslíku, dokud byl 02 studený, a ten se pak vedl do předehřívače, kde byla řízena jeho teplota. Bylo možné řídit velikost částic při použití systému schematicky znázorněného na obr. 1.
Konfigurace oxidačního ústrojí je v zásadě stejná jako na obr. 4. Výsledky z obr. 3 ukazují, že konfigurace oxidačního ústrojí nemá výrazný vliv na vlastnosti pigmentu,
ale DSO a cívka pro sekundární kyslík byly méně postiženy abrazí, když byl cívky uspořádány dále ve směru po proudu, než je tomu na obr. 4 nebo 5. Na počátku se draslík přidával na konci kužele, ale několik vzorků bylo získáno pro případy, kdy byl draslík přidáván v DSO, zvláště pokud byla malá rutilizace nebo CBU nebyl dostatečně pozitivní. Předehřívač sekundárního kyslíku byl nainstalován na 6 palcovém potrubí a kontrolní potrubí bylo rovněž 6 palcové. Testovací potrubí a kontrolní potrubí byla zkoušena na pokud možno plnou kapacitu.
Předehřívač kyslíku musí umožňovat předehřev přibližně poloviny celkového množství kyslíku, které se běžně přivádí do 6 palcového oxidačního ústrojí, na teplotu 1038°C. Úkolem zkoušky bylo určit minimální teplotu sekundárního kyslíku, která je nutná pro přijatelnou rutilizaci při každém množství hliníku.
Postupy zkoušek
Podrobný popis postupů zkoušek je dán dále v experimentální konfiguraci - řada zkoušek 62. Byly prováděny tři sady zkoušek. Každá sada byla pro odlišné množství společně spalovaného A12O3. Menší množství bylo přibližně 0,5%, a větší množství přibližně 1,2% společně spalovaného Al203. Třetí sada byla pro střední množství mezi nimi. Poměr primárního TiCl^ a primárního 02 se měnil od minimální úrovně požadované pro ochranu trubic tepelného výměníku a uchování štěrbiny pro sekundární kyslík otevřené až po maximální poměr TiCl4 ku 02 o velikosti přibližně 1 v přední části oxidačního ústrojí. V závislosti na • · • · • · · ·
- 28 rychlosti změny byly získány dva nebo tři střední vzorky. Sada vzorků byla získána z kontrolního potrubí na začátku řady zkoušek a na konci řady zkoušek.
Během zkoušek se měřily teploty, aby se získaly axiální profily po celé délce trubice a radiální teplotní profily v proudech 02, které byly nezávisle kontrolovány a ohřívány na konci kuželu pro každý odlišný poměr TiCl4 ku 02·
Všechny sady vzorků byly finišovány.
Příklad 2
Původním důvodem přidávání sekundárního kyslíku bylo vytvoření způsobu, kterým by se získaly zlepšené vlastnosti surového barviva. Vyrobené částice barviva byly větší a tedy dokončené barvivo mělo více pozitivní tint tone. Barviva vyrobená se sekundárním kyslíkem byla méně agregovaná než barviva vyrobená pomocí oxidačního ústrojí podle dosavadního stavu techniky v důsledku toho, že barvivo je větší díky shlukování. Dílčí agregace mohla být přítomna jako výsledek vzájemného působení částic barviva a stěn oxidačního ústrojí. Sekundární kyslík nesnižuje agregaci, k níž dochází v důsledku takovéhoto vzájemného působení. Důvody toho, že se částice shlukují do větších velikostí v případě použití sekundárního kyslíku, možná spočívají v tom, že k rutilizaci částic dochází pomaleji a původní koncentrace TiCl4 je vyšší. Analýza výsledků ukázala, že hlavní proměnnou ovlivňující CBU surového barviva je poměr TiCl4 ku 02 na primární štěrbině.
• · · · • · • · ···» ··· • · ····· · * · • ··· · · ·· ··*· • · · ···· ·· _ 29 - .............
Konfigurace zkoušky
Konfigurace štěrbin oxidačního ústrojí je znázorněna na obr. 6. Sekundární kyslík se ohříval v tepelném výměníku, který zahrnoval část s nepřímým ohřevem, kde byly uspořádány tři identické válcové cívky, konvenční část v horním úseku, která zahrnuje soustavu J trubic svařených dohromady. Tato jednotka byla navržena pro dodávku 9,36297 m3/min kyslíku ohřátého na teplotu 1038°C.
Teplota kyslíku v přední části oxidačního ústrojí byla vyšší u zkoušek se sekundárním kyslíkem, než pro běžný provoz, protože množství TiCl4 na jednotku kyslíku bylo větší. Tato vyšší teplota vyplývá z použití většího množství propanu na jednotku kyslíku pro podporované spalování na trysce pro čisticí písek. Poměr propanu a TiCl4 nutný pro dosažení stejné teploty směsi je tedy přibližně stejný.
Postupy zkoušek
Úkolem této řady zkoušek bylo určit vliv různých poměrů TiCl4 ku 02 na primární štěrbině na vlastnosti surového barviva. Poměr TiCl4 ku 0z se měnil přibližně od 0,6 do 1,0, přičemž kompozice A12O3 se měnily přibližně od 0,5% do 1,2%. Nižší hodnota poměru TiCl^ ku O2 byla určena minimální hodnotou potřebnou pro zamezení ucpávání štěrbiny pro sekundární kyslík. Maximálním poměrem pak byl poměr, u něhož by se v důsledku jeho dalšího zvyšování zmenšovala velikost částic nebo se snižovalo CBU.
Řada zkoušek se prováděla ve třech sériích. Uvedená řada zkoušek a hlavní proměnné v těchto zkouškách byly následující.
• · · · • ·
- 30 Řada 62-1 s obsahem chvění na
0,25 a zkouška
V této řadě zkoušek bylo vyráběno surové barvivo
0,5% A12O3. Oxidační ústrojí se zapnulo v bodě každé zkoušky, Rsp se nastavilo na 0,2 až počátku sekundární byla při a poslední zkouška tři zkoušky byly odebírány vzorky kyslík se vháněl o teplotě 927°C. První minimálním z této série prováděny při za podmínek. Pokud byla zvýšilo se množství poměru TiCl4 ku O2, byla při poměru 1. Dvě mezilehlých poměrech.
RTO nebo
Byly účelem zhodnocení všech provozních rutilizace nižší než přibližně 98,3 propanu použitého pro podporované spalování o 0,02837 m3/min. Množství propanu se zvyšovalo až o 0,11349 m3/min, dokud nebylo jasné, že zvyšování množství propanu nezvyšuje rutilizaci
Teplota sekundárního kyslíku se pak opakovaně zvyšovala o 38°C, až teplota dosáhla
1038°C nebo dokud se nedosáhlo přijatelné rutilizace. Pokud bylo množství rutilu vyšší než
99,6%, poměr TiCl^ ku O2 se zvyšoval až na přibližně 1, a jestliže rutilizace zůstala vysoká, snižovala se teplota sekundárního kyslíku opakovaně o 38°C, aby se určil minimální předehřev potřebný pro dosažení 100% rutilizace. Když byla tato teplota určena pro
RTO o velikosti 1, snižoval se postupné uvedený poměr az na uvedenou minimální hodnotu. Když byla tato posloupnost zkoušek ukončena, zvýšilo se Rsp přibližně na 0,3 až 0,35, aby se zjistilo, zda lze nalézt podmínky, za kterých by se dosahovalo přibližně 100% k propouštění TiCl4.
Řada 62-2 Tato řada zkoušek byla prováděna při výrobě přibližně 1,2% společně rutilizace a nedocházelo by byla podobná řadě 62-1, avšak surového barviva s přídavkem spalovaného A1 2°3· Teplota sekundárního kyslíku byla ustavena na hodnotu nižší než 1038°C.
Řada 62-3 Tato řada zkoušek prováděná při střední hodnotě A1z03 přibližně 0,8% byla uskutečněna podle stejné posloupnosti jako řady 62-1 a 62-2.
Malé vzorky získávané za provozu této jednotky za stálých podmínek se použily pro zjištění variability oxidačního ústrojí provozovaného s přidáváním sekundárního kyslíku.
Popsané kombinace a uspořádání různých částí, prvků, kroků a postupů mohou být měněny, aniž by se vybočilo z rozsahu vynálezu, jak je definován v nárocích.
Claims (32)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby oxidu titaničitého, který zahrnuje reakci chloridu titaničitého s kyslíkem při atmosférickém nebo vyšším tlaku a při reakční teplotě alespoň 700°C v oxidačním reaktoru, přičemž kyslík se vhání do reaktoru přes první vstupní bod před zavedením chloridu titaničitého a alespoň jeden další vstupní bod, zatímco chlorid titaničitý se před zavedením do oxidačního reaktoru ohřívá na teplotu nižší než 427°C.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že chlorid titaničitý zaváděný do reaktoru je smíšený s chloridem hlinitým.
- 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že chlorid hlinitý j e vytvořen reakcí hliníku a chlóru a teplo generované touto reakcí je použito pro ohřev chloridu titaničitého zaváděného do reaktoru, přičemž chlorid titaničitý se před zavedením do generátoru chloridu hlinitého nejdříve ohřeje na teplotu v rozmezí od 350°C a 400°C.
- 5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že chlorid hlinitý je zaváděn v množství dostatečném pro vytvoření 0,3 až 3,0 hmotnostních % Al203 ve výsledném oxidu titaničitém.• · ··· · s e ····
- 6. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící tím, že chlorid titaničitý je zaváděn do reaktoru s tep lotou 399°C.
- 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyslík zaváděný přes první vstupní bod je předehřátý na teplotu v rozmezí 815°C až 982°C.
- 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyslík zaváděný přes další vstupní bod je ohřátý na teplotu v rozmezí 25°C až 1037°C.
- 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že 50 až 95 hmotnostních % kyslíku je zaváděno přes první vstupní bod.
- 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že množství zaváděného kyslíku je alespoň o 5 hmotnostních % vyšší než je nutné pro úplnou oxidaci chloridu titaničitého.
- 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že tlak v reaktoru je o 0,15 MPa až 4,0 MPa vyšší než atmosférický tlak.
- 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ke kyslíku zaváděnému do reaktoru v prvním vstupním bodě je přidáváno pomocné palivo, vybrané ze skupi• · • · • · · · · · · · · · · · · ··· · · · · · · _ 34 - ·· · *· ·· ·· ny sestávající z oxidu uhelnatého, metanu, propanu, butanu pentanu, hexanu, benzenu, xylenu, toluenu, nebo z jejich kombinací.
- 14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro ohřev kyslíku zaváděného přes první vstupní bod je využit plazmový ohřev.
- 15. Reaktor pro výrobu oxidu titaničitého reakcí par chloridu titaničitého s kyslíkem, který zahrnuje prostředek pro vytvoření první reakční zóny, soustavu pro zavádění oxidačního plynu uzpůsobenou pro příjem kyslíku o předem stanovené teplotní úrovni a podávání kyslíku do první reakční zóny, přičemž soustava pro zavádění oxidačního plynu zahrnuje potrubí se vstupním koncem a s výstupním koncem, a otvor, který prochází tímto potrubím a rovněž jeho vstupním a výstupním koncem, s možností průchodu kyslíku přes tento otvor v potrubí při vhánění do první reakční zóny, první sestavu pro vhánění chloridu titaničitého uzpůsobenou pro příjem par chloridu titaničitého o první stanovené teplotě a podávání těchto par do první reakční zóny k reakci s kyslíkem pro vytvoření směsi zahrnující oxid titaničitý, prostředek pro podávání páry chloridu titaničitého o stanovené teplotě do první reakční zóny, včetně prostředku pro vytvoření druhé reakční zóny uspořádané ve směru po proudu s odstupem za první reakční zónou, druhou soustavu pro zavádění oxidačního plynu uzpůsobenou • · · · • · · · pro příjem kyslíku o druhé předem stanovené teplotě a podávání kyslíku o této druhé teplotě do reaktoru k reakci s chloridem titaničitým ve směsi z první reakční zóny pro vytvoření směsi zahrnující oxid titaničitý, přičemž reakce kyslíku o druhé teplotě se směsí přiváděnou z první reakční zóny snižuje objem kyslíku o první teplotě potřebný pro daný objem vytvořeného oxidu titaničitého, prostředek pro podávání kyslíku o druhé teplotě do reaktoru.
- 16. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje generátor chloridu hlinitého pro ohřev par chloridu titaničitého na první stanovenou teplotu, potrubí pro vedení chloridu titaničitého z generátoru chloridu titaničitého do sestavy pro zavádění chloridu titaničitého .
- 17. Reaktor podle nároku 15 vyznačující se tím, že dále zahrnuje předehřívač kyslíku pro ohřev kyslíku na předem stanovenou teplotní úroveň, prostředek pro vedení ohřátého kyslíku z předehřívače kyslíku do soustavy pro zavádění oxidačního plynu.
- 18. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje druhý předehřívač oxidačního plynu pro předehřev kyslíku na druhou předem stanovenou teplotu, a • · · · • · · · • · • · prostředek pro vedení kyslíku z druhého předehřívače do druhé soustavy pro zavádění oxidačního plynu.
- 19. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tím, že otvor skrz úsek první reakční zóny je dále definován jako osově sdružený s otvorem v potrubí, a otvor skrz úsek druhé reakční zóny je osově sdružený s otvorem skrz úsek tvořící první reakční zónu.
- 20. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje druhou sestavu pro zavádění chloridu titaničitého uspořádanou s odstupem od první sestavy pro zavádění chloridu titaničitého, přičemž tato druhá sestava je uzpůsobena pro příjem chloridu titaničitého o zvýšené teplotě a podávání par chloridu titaničitého do druhé reakční zóny.
- 21. Způsob výroby oxidu titaničitého v oxidačním reaktoru majícím první reakční zónu a druhou reakční zónu uspořádanou v odstupu od první reakční zóny, kde způsob zahrnuje zavedení dávky kyslíku do první reakční zóny, zavedení dávky chloridu titaničitého do první reakční zóny, kde dávka kyslíku zavedená do první reakční zóny a dávka chloridu titaničitého zavedená do první reakční zóny definují poměr chloridu titaničitého ku kyslíku, reakci chloridu titaničitého s kyslíkem při reakční teplotě alespoň 700°C pro výrobu oxidu titaničitého, nastavení poměru chloridu titaničitého ku kyslíku v první • · · · • · • · · · • «· « · ·· · ···· · ··· · · · ···- 37 - ·· · ·· · ·· ·· reakční zóně pro řízení velikosti a vlastností částiček oxidu titaničitého, a zavedení sekundárního kyslíku do reaktoru poté, co byl chlorid titaničitý zaveden do první reakční zóny, přičemž sekundární kyslík se zavádí v množství dostatečném pro reakci s nezreagovaným chloridem titaničitým.
- 22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje smíchání chloridu titaničitého zaváděného do reaktoru s chloridem hlinitým ještě před zavedením chloridu titaničitého do reaktoru.
- 23. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že dále obsahuje generování chloridu hlinitého reakcí hliníku s chlorem v generátoru chloridu hlinitého, a zahřívání chloridu titaničitého zaváděného do první reakční zóny teplem generovaným generátorem chloridu hlinitého.
- 24. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že chlorid hlinitý je zaváděn v množství dostatečném pro výrobu 0,3 až 3,0 hmotnostních % A12O3 ve výsledném oxidu titaničitém.
- 25. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje druhé přidání chloridu titaničitého do reaktoru v blízkosti druhé reakční zóny.• · · « • · ··· · · · · · · - 38 - .· · ...
- 26. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím, že dále obsahuje smíchání druhého přídavku chloridu titaničitého zaváděného do reaktoru s chloridem hlinitým ještě před zavedením chloridu titaničitého do reaktoru.
- 27. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že chlorid titaničitý se zavádí do reaktoru při teplotě okolo 399°C.
- 28. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje předehřátí kyslíku zaváděného do první reakční zóny na teplotu v rozmezí od 815°C do 982°C.
- 29. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje předehřátí sekundárního kyslíku zaváděného do druhé reakční zóny na teplotu v rozmezí od 25°C do 1037°C.
- 30. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že 50 až 90 hmotnostních % kyslíku zaváděného do reaktoru je zaváděno do první reakční zóny.
- 31. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že množství kyslíku zaváděného do první reakční zóny a druhé reakční zóny přesahuje alespoň o 5 hmotnostních % množství nezbytné pro úplnou oxidaci té dávky chloridu titaničitého, která byla zavedena do reaktoru.··· ··· ··· _ 39 - ... ... ·· ··
- 32. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje provozování reaktoru při tlaku přesahujícím o 0,15 MPa až 4,0 MPa atmosférický tlak.
- 33. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje přidání pomocného paliva ke kyslíku zaváděnému do první reakční zóny, kde pomocné palivo je vybráno ze skupiny sestávající z oxidu uhelnatého, metanu, propanu, butanu pentanu, hexanu, benzenu, xylenu, toluenu, nebo z jejich kombinací.
- 34. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že dále obsahuje zahřívání! kyslíku zaváděného do první reakční zóny za použití plasmy.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/687,280 US5840112A (en) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ128798A3 true CZ128798A3 (cs) | 1998-11-11 |
Family
ID=24759808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ981287A CZ128798A3 (cs) | 1996-07-25 | 1997-07-24 | Způsob výroby oxidu titaničitého a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5840112A (cs) |
| KR (1) | KR100440517B1 (cs) |
| BR (1) | BR9702354A (cs) |
| CA (1) | CA2232991C (cs) |
| CZ (1) | CZ128798A3 (cs) |
| NO (1) | NO319555B1 (cs) |
| SA (1) | SA97180406B1 (cs) |
| UA (1) | UA46793C2 (cs) |
| ZA (1) | ZA976602B (cs) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998004500A1 (en) * | 1996-07-25 | 1998-02-05 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
| US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
| US6350427B1 (en) * | 1999-07-27 | 2002-02-26 | Kerr-Mcgee Chemical Llc | Processes for reacting gaseous reactants containing solid particles |
| US6544493B1 (en) * | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ultrafine particulate titanium oxide and production process therof |
| US6387347B1 (en) * | 2000-02-14 | 2002-05-14 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Controlled vapor phase oxidation of titanium tetrachloride to manufacture titanium dioxide |
| US6419893B1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-07-16 | Kerr-Mcgee Chemical Llc | Process for producing and cooling titanium dioxide |
| US6517629B2 (en) | 2001-02-05 | 2003-02-11 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Methods for making low volatile titanium dioxide pigments |
| CN1269257C (zh) * | 2001-02-21 | 2006-08-09 | 昭和电工株式会社 | 染料敏化型太阳能电池用金属氧化物分散液,光活性电极以及染料敏化型太阳能电池 |
| US6994837B2 (en) * | 2001-04-24 | 2006-02-07 | Tekna Plasma Systems, Inc. | Plasma synthesis of metal oxide nanopowder and apparatus therefor |
| US20040112456A1 (en) | 2002-12-16 | 2004-06-17 | Bates James William | Densification of aerated powders using positive pressure |
| US7182931B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-02-27 | Tronox Llc | Process for making titanium dioxide |
| US20050201927A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-15 | Flynn Harry E. | Process for improving raw pigment grindability |
| US7150416B2 (en) * | 2004-04-09 | 2006-12-19 | Tronox Llc | Liquid fuel injection |
| CA2512313A1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-20 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Apparatus for making metal oxide nanopowder |
| US7708975B2 (en) * | 2004-07-20 | 2010-05-04 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making metal oxide nanoparticles |
| MX2007014415A (es) * | 2005-05-20 | 2008-02-11 | Tronox Llc | Aparato y metodo para mezclar fluidos. |
| DE602005024723D1 (de) * | 2005-09-16 | 2010-12-23 | Tronox Llc | Verfahren zur steuerung der teilchengrösse von nach dem chloridverfahren hergestelltem titandioxid |
| US7476378B2 (en) * | 2005-10-27 | 2009-01-13 | E.I. Dupont Denemours & Company | Process for producing titanium dioxide |
| US20070245924A1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-10-25 | Hofmann Michael A | Reduced abrasion of titanium dioxide pigments produced from the chloride process |
| US7250080B1 (en) | 2006-09-06 | 2007-07-31 | Tronox Llc | Process for the manufacture of organosilicon compound-treated pigments |
| US20080053336A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Tronox Llc | Aqueous coating compositions with improved tint strength and gloss properties, comprising pigments surface-treated with certain organosilicon compounds |
| US20080075654A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Jamison Matthew E | Titanium dioxide process |
| US7238231B1 (en) | 2006-11-16 | 2007-07-03 | Tronox Llc | Process for manufacturing zirconia-treated titanium dioxide pigments |
| US20080274040A1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-06 | Tronox Llc | Injector assembly, chemical reactor and chemical process |
| DE102007049296A1 (de) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Kronos International, Inc. | Mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Titandioxid |
| DE102009009780A1 (de) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | Kronos International, Inc. | Mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Titandioxid |
| AU2012231686B2 (en) | 2011-03-18 | 2015-08-27 | Aem Technologies Inc. | Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials |
| US9382600B2 (en) | 2011-09-16 | 2016-07-05 | Orbite Technologies Inc. | Processes for preparing alumina and various other products |
| AU2013202318B2 (en) | 2012-01-10 | 2015-11-05 | Aem Technologies Inc. | Processes for treating red mud |
| WO2013142957A1 (en) | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Orbite Aluminae Inc. | Processes for treating fly ashes |
| AU2014212155B2 (en) * | 2013-01-31 | 2017-06-15 | Tronox Llc | Titanium dioxide production, and methods of controlling particle size thereof |
| US9353266B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-05-31 | Tronox Llc | Process for manufacturing titanium dioxide pigments using ultrasonication |
| US9315615B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-04-19 | Tronox Llc | Titanium dioxide pigment and manufacturing method |
| US10125219B2 (en) | 2014-10-30 | 2018-11-13 | Tronox Llc | Titanium dioxide pigment and manufacturing method |
| US9745405B2 (en) | 2015-04-20 | 2017-08-29 | Tronox Llc | Polymer, polymer modified titanium dioxide pigment, and method of forming a pigmented paint formulation |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2437171A (en) * | 1943-11-10 | 1948-03-02 | Pittsburgh Plate Glass Co | Composite titanium dioxide-metal oxide pigment |
| US3120427A (en) * | 1960-11-01 | 1964-02-04 | Thann Fab Prod Chem | Preparation of titanium dioxide |
| BE627783A (cs) | 1962-01-30 | |||
| US3340008A (en) * | 1965-02-17 | 1967-09-05 | American Cyanamid Co | Process for the oxidation of ticl4 |
| FR93459E (fr) | 1965-08-03 | 1969-04-04 | Prod Chim De Thann & De Mulhou | Procédé et appareillage pour l'oxydation des halogénures métalliques en phase gazeuse et produits en résultant. |
| US3512219A (en) * | 1965-10-19 | 1970-05-19 | American Potash & Chem Corp | Injection reactor for titanium dioxide production |
| US3449076A (en) * | 1966-10-10 | 1969-06-10 | Du Pont | Preheating oxidizing gas reactant in tio2 pigment manufacture |
| DE1667044C3 (de) * | 1967-04-13 | 1981-01-29 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur Herstellung feinteiliger Oxide aus Halogeniden |
| US3505091A (en) * | 1968-07-29 | 1970-04-07 | Du Pont | Production of titanium dioxide pigments |
| US3647377A (en) * | 1968-08-29 | 1972-03-07 | Titan Gmbh | Process for the manufacture of fine particle size titanium dioxide by reacting titanium tetrachloride with oxygen |
| AU1314470A (en) * | 1969-04-02 | 1971-09-30 | MONTECATINI EDISONS. Pa. andthe NEWJERSEY ZINC COMPANY | Process for producing titanium dioxide of pigmentary characteristics |
| US3615202A (en) * | 1969-11-28 | 1971-10-26 | David R Stern | Process for the manufacture of titanium dioxide |
| BE792503A (fr) * | 1971-12-10 | 1973-06-08 | Montedison Spa | Procede de preparation d'un bioxyde de titane d'une taille de particules controlee |
| US4053577A (en) * | 1972-02-18 | 1977-10-11 | Tioxide Group Limited | Process for the gaseous phase production of metal oxide particles |
| GB1429333A (en) * | 1973-03-22 | 1976-03-24 | British Titan Ltd | Reactor |
| IN152047B (cs) | 1978-12-04 | 1983-10-01 | Du Pont | |
| US4214913A (en) * | 1979-03-05 | 1980-07-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for producing rutile TiO2 |
| DE2948731A1 (de) | 1979-12-04 | 1981-06-11 | E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington, Del. | Verfahren zur oxidation von titantetrachlorid |
| US4803056A (en) * | 1983-07-22 | 1989-02-07 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | System for increasing the capacity of a titanium dioxide producing process |
| US5204083A (en) * | 1988-05-23 | 1993-04-20 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Process for preparing titanium dioxide |
| EP0427878B1 (de) * | 1989-11-13 | 1992-09-02 | KRONOS TITAN-Gesellschaft mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxid |
| GB9216933D0 (en) * | 1992-08-10 | 1992-09-23 | Tioxide Group Services Ltd | Oxidation of titanium tetrachloride |
| US5372639A (en) * | 1993-09-03 | 1994-12-13 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Use of a bimodal distribution of scrubs in a process for cooling a hot gaseous suspension |
| US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
-
1996
- 1996-07-25 US US08/687,280 patent/US5840112A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-03 US US08/887,649 patent/US6207131B1/en not_active Ceased
- 1997-07-24 CZ CZ981287A patent/CZ128798A3/cs unknown
- 1997-07-24 CA CA002232991A patent/CA2232991C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-24 BR BR9702354-0A patent/BR9702354A/pt not_active Application Discontinuation
- 1997-07-24 ZA ZA976602A patent/ZA976602B/xx unknown
- 1997-07-24 KR KR10-1998-0702188A patent/KR100440517B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-24 UA UA98042081A patent/UA46793C2/uk unknown
- 1997-09-15 SA SA97180406A patent/SA97180406B1/ar unknown
-
1998
- 1998-03-24 NO NO19981329A patent/NO319555B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO319555B1 (no) | 2005-08-29 |
| BR9702354A (pt) | 1999-09-14 |
| NO981329D0 (no) | 1998-03-24 |
| KR100440517B1 (ko) | 2004-10-12 |
| US5840112A (en) | 1998-11-24 |
| CA2232991A1 (en) | 1998-02-05 |
| ZA976602B (en) | 1999-01-25 |
| KR19990063721A (ko) | 1999-07-26 |
| CA2232991C (en) | 2004-09-14 |
| SA97180406B1 (ar) | 2006-04-04 |
| NO981329L (no) | 1998-05-22 |
| US6207131B1 (en) | 2001-03-27 |
| UA46793C2 (uk) | 2002-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ128798A3 (cs) | Způsob výroby oxidu titaničitého a zařízení pro provádění tohoto způsobu | |
| USRE39068E1 (en) | Method and apparatus for producing titanium dioxide | |
| US3512219A (en) | Injection reactor for titanium dioxide production | |
| US9574087B2 (en) | Method for carbon black production using preheated feedstock and apparatus for same | |
| US3297411A (en) | Burner reactor apparatus | |
| US3486913A (en) | Process for the production of finely divided oxides from halides | |
| US3532462A (en) | Method of effecting gas-phase reactions | |
| JPS62402B2 (cs) | ||
| JP3071533B2 (ja) | カーボンブラックを製造する方法および装置 | |
| CA2029360C (en) | Process and apparatus for the production of titanium dioxide | |
| NO162174B (no) | Innretning for gjennomfoering av en fremgangsmaate for eluering og dosering av et radioaktivt nukleid. | |
| US3615202A (en) | Process for the manufacture of titanium dioxide | |
| JPH06171941A (ja) | 四塩化チタンの酸化法 | |
| NO160649B (no) | Anordning til laasing av en kabel med kause, kjetting eller lignende. | |
| US3735000A (en) | Process for preparing titanium dioxide | |
| US3463610A (en) | Process for the production of particulate titanium dioxide | |
| US3552920A (en) | Process for the combustion of titanium tetrachloride with oxygen for the production of titanium dioxide | |
| US5683669A (en) | Metal chloride generator and improved process for the production of metal chlorides used in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process | |
| US3689039A (en) | Method of heating oxygen-containing gases | |
| US2865622A (en) | Production of pigments | |
| EP0412265B1 (en) | Process and apparatus for producing carbon black | |
| US3449076A (en) | Preheating oxidizing gas reactant in tio2 pigment manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |