DE1168402B

DE1168402B - Vorrichtung zur Agglomeration und Abscheidung von feinverteiltem Titandioxyd aus seinem gasfoermigen Traegermedium

Info

Publication number: DE1168402B
Application number: DET20638A
Authority: DE
Inventors: Hermann Brombach; Dr Achim Kulling; Dr Peter Tillmann
Original assignee: Titan GmbH
Current assignee: Titan GmbH
Priority date: 1961-08-23
Filing date: 1961-08-23
Publication date: 1964-04-23
Also published as: US3252275A

Description

Vorrichtung zur Agglomeration und Abscheidung von feinverteiltem Titandioxyd aus seinem gasförmigen Trägermedium Bei der Abscheidung von in einem gasförmigen Trägermedium suspendiertem feinem Titandioxyd, wie es bei der Verbrennung von Titantetrachlorid mit Sauerstoff in einer Flamme entsteht, treten Schwierigkeiten auf, weil seine Abtrennung durch Zyklone, Elektroabscheider oder Filter auf die Dauer nicht befriedigend gelingt, solange es nicht agglomeriert ist. Sobald eine Agglomeration der TiO" Teilchen zu größeren Flocken erfolgt ist, kann ihre Abscheidung auch durch einfaches Absetzen im Schwerefeld erfolgen. Dieser Agglomerationsvorgang vollzieht sich zunächst rasch, so daß die Hauptmenge des gewonnenen Oxyds in einem an die Brennkammer angeschlossenen weiträumigen Abscheider zu Boden sinkt und unmittelbar ausgetragen werden kann. Die letzten 10 bis 20 % des im Gas suspendierten Titandioxyds agglomerieren jedoch zunehmend langsamer und benötigen daher lange Verweilzeiten und entsprechend große Räume.
Man hat für die Abscheidung feinverteilter Feststoffe aus ihrem gasförmigen Trägermedium schon beschrieben, die Agglomeration derart zu bewirken, daß man die die Feststoffe enthaltenden Gase unter starker Bewegung durch ausgedehnte Kanäle leitet, wobei die schon koagulierten Anteile praktisch während des gesamten Koagulationsvorganges in der Schwebe gehalten werden. Erst nach vollständiger Koagulation der Teilchen erfolgt ihre Abscheidung durch Zyklone, Filter oder Elektroabscheider.
Es ist weiterhin eine Vorrichtung angegeben worden, die neben ihrem Hauptzweck der Kühlung der heißen Verbrennungsgase eine Agglomeration der in ihnen suspendierten feinen Teilchen bewirken soll. Die Gase werden dabei senkrecht auf zwei oder mehrere in einem Gehäuse rotierende hohle Drehtrommeln geleitet, welche senkrecht zu ihrer Achse verlaufende Wärmeaustauschvorrichtungen tragen, die beim Drehen ineinandergreifen. Die Abscheidung der Feststoffe geschieht dann anschließend mit Hilfe eines Zyklons.
Die bisherigen Vorschläge sind unbefriedigend, da zu ihrer Durchführung entweder ausgedehnte Anlagen oder komplizierte und kostspielige Apparaturen benötigt werden und die Agglomeration und Abscheidung nacheinander in getrennten Vorrichtungen erfolgen.
Versuche, bekannte Zentrifugalabscheider für die Agglomeration und Abscheidung des Titandioxyds herzuziehen, scheitern daran, daß das Titandioxyd zu starker Ansatzbildung neigt, wodurch die Apparaturen schnell zugebaut werden. Bei einer bekannten Ausführung z. B. rotiert eine außen mit Schaufeln versehene Trommel in einem dicht anliegenden Gehäuse, aus dem die abgeschleuderten Bestandteile durch Schlitze entfernt werden. Nach einem anderen Verfahren wird die durch einen Exhaustor angesaugte Luft durch ein. besonders geformtes rotierendes Flügelwerk von Fremdstoffen befreit. Eine weitere bekannte Vorrichtung besteht aus einem umlaufenden Drehrohr, in dem mit ihm gegenüber nur wenig veränderter Geschwindigkeit eine Hohlwelle mit Schaufeln umläuft, durch die der an der Innenwand des Drehrohres sich ansammelnde Staub abgesaugt und durch die Hohlwelle entfernt wird.
Die bekannten Zentrifugalabscheider bewirken keine wirksame Agglomeration von in Gasen suspendierten feinen Teilchen, da infolge der -geringen Abmessungen des freien Raumes und/oder der zu hohen Gasgeschwindigkeit die zur Agglomeration notwendige Verweilzeit der Suspension zu gering ist und/oder keine ausreichende Durchwirbelung des Gases stattfindet, die ebenfalls für eine gute Agglomeration unerläßlich ist. Das größtenteils aus der Suspension nicht ausgeschiedene Titandioxyd würde, da es zu starker Ansatzbildung neigt, sich in den'vörhandenen, von den Flügeln nicht bestrichenen Toträumen und engen Durchgängen absetzen und die' Apparaturen schnell zubauen.
Es wurde nun gefunden, daß die Agglomeration und Abscheidung von feinverteiltem Titandioxyd aus seinem gasförmigen Trägermedium in einer Vorrichtung gelingt, die aus einer aufrecht stehenden, weiträumigen, zylindrischen Kammer mit einem schnelllaufenden Blattrührer von der Form und Größe der gesamten Längsschnittfläche besteht, bei der die Casein- und -ableitung an den entgegengesetzten Enden der Kammer erfolgt und am Boden der Kammer das Titandioxyd an der Peripherie, das Gas weiter innen austritt.
Im Gegensatz zu den bekannten Zentrifugalabscheidern weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen großen freien Raum auf, der eine ausreichende Verweilzeit der Suspension gewährleistet, wobei sie stark durchwirbelt wird, während gleichzeitig nicht vom Rührer bestrichene Toträume, welche mit Ti02 zubauen könnten, vermieden sind.
F i g. 1 zeigt den Apparat schematisch im Längsschnitt, F i g. 2 im Querschnitt gemäß der Linie A-B der F i g. 1.
Die zylindrische Kammer 1 ist mit einem Blattrührer 2 versehen, der über die Welle 3 angetrieben wird. Der Gasstrom mit dem darin suspendierten Titandioxyd tritt durch das Rohr 4 in die Kammer ein und verläßt sie gereinigt durch das Rohr 5. Das abgeschiedene Titandioxyd wird bei 6 ausgetragen.
Beim Eintritt in die Kammer stoßen die TiO2 Teilchen mit dem schnellaufenden Rührer, der Wand und miteinander heftig zusammen, wodurch ihre Agglomeration erfolgt. Diese agglomerierten Teilchen werden durch die Zentrifugalkraft an die Wand getragen, wo sie zum Teil zu Boden sinken, zum Teil festbacken und durch das Rührblatt laufend abgelöst und ausgetragen werden. Zur Verhinderung störender Ansätze und zum laufenden Austrag des geflockten TiO2 ist es deshalb wichtig, dem Rührblatt eine Form und Größe zu geben, die der Längsschnittfläche der Kammer entspricht. Aus diesem Grunde sind die bekannten Zentrifugalabscheider, die erhebliche Toträume aufweisen, welche mit Ti02 zubauen, für den vorliegenden Zweck nicht brauchbar.
Der Abstand zwischen der Kante des Blattrührers und der Innenwand der Kammer soll möglichst gering sein, ist aber von keiner ausschlaggebenden Bedeutung, da beim Betrieb eine feste Pigmentschicht auf der Gehäusewand entsteht, die den Zwischenraum ausfüllt.
Eine Belegung des Rührblattes mit TiO2 tritt nicht ein. Die Ausbildung des Rührblattes ist übrigens nicht kritisch; so können z. B. mit Erfolg auch Blätter mit Löchern verwendet werden. Auch die Ausstattung der Mittelachse mit mehreren Rührblättern ist möglich.
Die geometrische Gestaltung der zylindrischen Kammer -ist für den Effekt nicht entscheidend. Die Querschnittsverengung der Kammer oben und unten, wie sie dieAbbildung zeigt, hat im wesentlichen konstruktive Gründe.
Bezüglich des Druckverhaltens im Gesamtsystem bietet die Apparatur den Vorteil, daß ein Drucksprung beliebiger Richtung erzeugt oder auch gänzlich vermieden werden kann. Dies geschieht durch geeignete Anordnung der Gasein- und -ableitung in gleichem oder verschiedenem Abstand von der Mittelachse. Sind die Abstände der Gasein- und -austrittsöffnungen von der Mittelachse gleich groß, so verursacht der Apparat kein Druckgefälle. Sind sie ungleich, so wird ein Drucksprung hervorgerufen, der beide Richtungen haben kann. Es ist durch die Wahl des Abstandsverhältnisses möglich, Richtung und Stärke eines gewünschten Drucksprunges in gewissen Grenzen einzustellen.
Als Beweis für die Wirksamkeit des Abscheiders möge das folgende Beispiel dienen: Die bei der Verbrennung von Titantetrachlorid mit Sauerstoff entstehenden Gase wurden aus der Reaktionszone direkt in eine Absitzkammer geleitet, in der sich der größte Teil des gebildeten TiOz absetzte. Der Gasstrom, in dem sich die noch nicht agglomerierten TiO2 Teilchen suspendiert befanden, wurde anschließend der erfindungsgemäßenAgglomerations-und Abscheidungsvorrichtung zugeleitet. Die Kammer hatte in ihrem breiten Teil (s. F i g. 1) eine Höhe von 800 mm und einen Innendurchmesser von 370 mm. Der Blattrührer hatte einen Durchmesser von 360 mm und lief mit einer Geschwindigkeit von 1700 UpM. Kammer und Rührer waren aus Aluminium gefertigt. Durchgesetzt wurde eine Gasmenge von 60 m3/h, in der pro Kubikmeter 100 g TiO2 dispergiert waren. Die Verweilzeit des Gases in der Kammer betrug 5 Sek. Beim Austritt aus dem Abscheider betrug der Ti0_,-Gehalt der Gase nur noch 3 g/m3.
Allgemein gilt, daß eine Erhöhung der Tourenzahl des Blattrührers die Abscheidungsleistung günstig beeinfiußt. Bei sonst unveränderten Bedingungen bewirkt eine Erhöhung des Durchsatzes ein Ansteigen des Ti0, Gehaltes im Abgas, was auf die Verminderung der Verweilzeit im Apparat zurückzuführen ist. Im übrigen ist für die Abscheidungsleistung des Apparates auch die Eingangsbeladung der Gase mit Titandioxyd von Bedeutung, so daß in jedem Fall die speziellen Arbeitsbedingungen aufeinander abgestimmt werden müssen. Da die Vorrichtung nicht nur die Abscheidung, sondern zunächst eine Agglomeration des Titandioxyds bewirken muß, ist eine größere Verweilzeit der TiO.,-Teilchen in der Kammer erforderlich, als sie gewöhnlich bei Zentrifugalabscheidern gegeben ist, was durch eine größere Dimensionierung der Apparatur gegenüber den üblichen Zentrifugalabscheidern erreicht wird.

Claims

Patentanspruch: Vorrichtung zur Agglomeration und Abscheidung von feinverteiltem Titandioxyd aus seinem gasförmigen Trägermedium, bestehend aus einer aufrecht stehenden, weiträumigen, zylindrischen Kammer mit einem schnellaufenden Blattrührer von der Form und Größe der gesamten Längsschnittfläche, bei der die Gasein- und -ableitung an den entgegengesetzten Enden der Kammer erfolgt und am Boden der Kammer das Titandioxyd an der Peripherie, das Gas weiter innen austritt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 873 787, 592 855, 570855.