DE1301977B

DE1301977B - Verfahren zur Herstellung von feinverteilten Metalloxyden durch Dampfphasenoxydation von Metallhalogeniden

Info

Publication number: DE1301977B
Application number: DE1963P0032679
Authority: DE
Inventors: Allen Edward Merle
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1962-11-02
Filing date: 1963-09-28
Publication date: 1969-09-11
Also published as: FR1381434A; BE638849A; GB1045453A; BE638859A; NL298872A

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung stellung feinverteilter Oxyde von flüchtige Halogenide von feinverteilten Metalloxyden, insbesondere von bildenden Metallen durch Dampfphasenumsetzung Titandioxydpigmenten, durch Dampfphasenoxydation der Metallhalogenide mit Sauerstoff oder sauerstoffvon Metallhalogenide^ vor allem Titantetrahalogen- haltigen Gasen in einer heißen Reaktionskammer, iden, wie Titantetrachlorid, Titantetrabromid und 5 wobei die Reaktionsteilnehmer von oben in die Titantetrajodid. Reaktionskammer eingeführt werden. Es ist dadurch

Bis vor kurzem wurden im wesentlichen alle Titan- gekennzeichnet, daß der Sauerstoff zur Erhitzung auf dioxydpigmente nach dem bekannten Sulfatverfahren die Reaktionstemperatur, unter getrennter Zufuhr des hergestellt. In den letzten Jahren zeigte man beson- sowohl für die Oxydation des Metallhalogenide als deres Interesse für ein anderes Verfahren, nämlich io auch für die Verbrennung des Hilfsbrenngases erdie Oxydation eines Titantetrahalogenid-, insbeson- forderlichen Sauerstoffs und des Hilfsbrenngases zur dere eines Titantetrachloriddampfes, durch Reaktion Brennkammer, durch eine Hilfsflamme, die in einer von Titantetrachloriddampf und Sauerstoff unter ge- von der Reaktionskammer getrennten Brennkammer steuerten Bedingungen bei Temperaturen, bei denen brennt, hindurch und mitsamt den heißen Verbrendiese Reaktion verhältnismäßig rasch abläuft. 15 nungsgasen dieser Hilfsflamme mittels eines zylin-

Verschiedene Methoden zur Durchführung dieses drischen Durchlasses in Richtung der Mittelachse der Verfahrens wurden bereits bekannt, wobei vielfach Reaktionskammer in diese eingeführt wird und das die Art und Weise betont wurde, auf welche Sauer- gesondert zugeführte Metallhalogenid und gegebenenstoff und Titantetrachlorid zusammengebracht wer- falls mitverwendete Hilfsgase in den erhitzten Sauerden. So wichtig auch dieser Punkt des Verfahrens ist, 20 stoff bei dessen Eintritt in die Reaktionskammer einso ist für eine erfolgreiche Herstellung von Qualitäts- geleitet werden.

pigment vor allem eine Reaktionszone mit hoher Nach bevorzugten Ausführungsformen des VerTemperatur, d. h. eine Zone mit einer Temperatur fahrens wird das Metallhalogenid und gegebenenfalls von über 800° C, vorzugsweise über 900° C, bis als Hilfsgas verwendetes Chlor in konzentrischen 1600° C notwendig. 25 Strömen um den Sauerstoff strom in Richtung des

Neben der Einhaltung der Temperaturbedingungen letzteren in die Reaktionskammer eingeführt,
ist es wichtig, die Reaktionsteilnehmer, z. B. Sauer- Die Temperatur der Verbrennungsgase in der

stoff und Titantetrachlorid, bei dieser optimalen Brennkammer beträgt vorzugsweise 1250° C oder Temperatur in der Reaktionszone zu mischen, was darüber.

im Hinblick auf die erforderlichen hohen Reaktions- 30 Die für die Oxydation des Titantetrahalogenids temperaturen ein schwieriges Problem darstellt. oder eines anderen Metallhalogenide benötigte be-

Es wurden schon verschiedene Wege zur Erzielung trächtliche Wärmemenge wird von der Hilfsflamme, einer Vermischung der Reaktionsteilnehmer in einer insbesondere einem sehr heißen Verbrennungsgas-Hochtemperaturzone bekannt. Diese Arbeitsweisen strom geliefert, der durch Oxydation von Kohlenmachen entweder das Vorerhitzen der beiden Reak- 35 monoxyd in einer von der Reaktionskammer getrenntionsteilnehmer auf eine hohe Temperatur oder die ten Brennkammer entsteht. Hierzu werden je ein Entzündung eines besonderen Brennstoffstroms in Kohlenmonoxyd und ein Sauerstoff enthaltender der Reaktionszone erforderlich. Die Nachteile des Strom, der so viel Sauerstoff enthält, daß dieser ersten Verfahrens bestehen in den Konstruktions- sowohl für die Verbrennung des CO als auch zur kosten für die Vorerhitzungsvorrichtung und in 40 Oxydation des Metallhalogenide ausreicht, getrennt Komplikationen, die sich aus den Reaktions- und in eine Brennkammer geführt, wo sie sich vermischen. Korrosionswirkungen von heißem Titantetrachlorid Das Gemisch wird entzündet und das Kohlenmonauf Vorerhitzer- und Reaktoranlagen ergeben. Der oxyd verbrennt in dieser Hilfsflamme mit einer Tem-Nachteil des zweiten Verfahrens besteht in der peratur von 1250° C oder darüber. Die hierbei entSchwierigkeit, die Fließschemata der Reaktionsteil- 45 stehenden heißen Verbrennungsgase werden mit einer nehmer- und Brennstoffströme in der Reaktionszone Temperatur von mindestens 1250° C mittels eines zu regulieren. Im übrigen ergibt die Anwesenheit zylindrischen Durchlasses in eine Reaktionskammer von Chlor in der Reaktionszone eine Flammenunbe- mit einer Temperatur von 800° C oder mehr eingeständigkeit, so daß übermäßige Mengen Brennstoff führt, welche von der genannten Brennkammer deuterforderlich sind, um die Reaktionstemperatur auf- 50 Hch abgeteilt ist. Gleichzeitig wird ein gesonderter rechtzuerhalten. Strom, welcher Titantetrahalogenid, insbesondere

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Titantetrachlorid, enthält, mit einer Temperatur unter zur Herstellung von Metalloxydpigmenten, welches 700° C, vorzugsweise unter 600° C, in den erhitzten die obenerwähnten Schwierigkeiten ausschaltet. Das Strom des Sauerstoffs und der Verbrennungsgase bei Verfahren gestattet insbesondere die Herstellung von 55 deren Eintritt in die Reaktionskammer eingeleitet Titandioxydpigment hoher Qualität. Das Titantetra- und vermischt. Die Temperatur innerhalb der Reakchlorid kann in Kontakt mit Metallflächen vorerhitzt tionszone wird im wesentlichen bestimmt durch den und durch Öffnungen mit Metalloberflächen der Re- heißen Strom der Verbrennungsprodukte, den Titanaktionszone zugeführt werden. Nach der Erfindung tetrahalogenid enthaltenden Strom und die aus der Tcann die hohe Reaktionstemperatur in der Zone, in 60 exothermen Reaktion von Titantetrahalogenid mit der die Reaktionsteilnehmer vermischt werden, mit dem Oxydationsmittel stammende Wärme,
einer minimalen Menge Brennstoff erreicht werden. Die Zuführung von getrennten Strömen von

Die Beschickungsgeschwindigkeiten der verschiede- Kohlenmonoxyd und Sauerstoff zur Brennkammer nen Materialien lassen sich leicht variieren, so daß ermöglicht es, eine außerordentlich beständige Verder für eine ordnungsgemäße Vermischung notwen- 65 brennung des CO-Gases zu erzielen, welche sich dige Turbulenzpunkt stets in eine Hochtemperatur- durch eine beständige Flamme in der Verbrennungszone, in welcher die Reaktion ablaufen kann, fällt. zone auszeichnet. Außerdem liefert dieses Verfahren

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Her- eine maximale Herunter- und Heraufschraubgrenze

3 4

der Flamme innerhalb der Verbrennungszone, d. h., liegt in üblicher Weise so hoch, daß das gesamte

je nach den getrennt in die Verbrennungszone einge- Kohlenmonoxyd in der Brennkammer verbrannt wird

führten CO- und Sauerstoffmengen läßt sich die und mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 75%,

Flamme in ihrer Größe nach oben oder unten ver- des Titantetrahalogeniddampfes, der mit dem heißen

stellen. Im übrigen läßt sich die Verbrennung durch 5 Hilfsverbrennungsgas vermischt wird, oxydiert wer-

Einführung der Gase auf die oben beschriebene den. Die Sauerstoffmenge, welche über der zur Um-

Weise leicht einleiten und kann so durchgeführt wer- Wandlung des Kohlenmonoxyds in Kohlendioxyd

den, daß sie im wesentlichen durch einfache Rieh- ausreichenden Menge liegt, beträgt in der üblichen

tungs- und Geschwindigkeitsregulierung von minde- Weise vorzugsweise das 0,9- bis 2fache, insbesondere

stens einem der Reaktionsteilnehmerströme im Raum io das 1,001- bis l,5fache der Molmenge des in die

sattfindet. Infolgedessen kann die Wandtemperatur Reaktionszone eingeführten Titantetrahalogenid-

der Verbrennungszone beträchtlich unter der hoch- dampfes,

sten Temperatur innerhalb der Zone liegen. Gewöhnlich werden das Kohlenmonoxyd und/oder

Keiner der obenerwähnten Vorteile läßt sich er- der Sauerstoff in mehreren Strömen der Brennkammer

zielen, wenn man das Kohlenmonoxyd und den 15 durch mehrere Öffnungen zugeführt. Bei einer bevor-

Sauerstoff zuerst vormischt und dann als einzigen zugten Ausführangsform wird nur das Kohlenmon-

Strom in die Verbrennungszone einführt und ent- oxydgas aus mehreren Öffnungen zugeführt, so daß

zündet. sich mehrere, insbesondere mehr als drei Gasströme

Ein weiterer Vorteil, der sich aus der getrennten ergeben, von denen jeder beim Austritt aus der Öff-Einführung der Kohlenmonoxyd- und Sauerstoff- 20 nung eine größere Geschwindigkeit als der Sauerstoffströme in die Brennkammer ergibt, beruht auf der strom hat. Je höher der Geschwindigkeitsunterschied Fähigkeit, die Temperatur des Verbrennungsgases zu zwischen den Kohlenmonoxydströmen und dem regulieren ohne die Verbrennungsreaktion auszu- Sauerstoffstrom ist, desto schneller vermischen sich löschen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man die Reaktionsteilnehmer. Zweckmäßig sollte ein Gedie jeweiligen Mengen der beiden in die Zone einge- 25 schwindigkeitsunterschied gewählt werden, der für führten Gase ändert. eine kräftige Verbrennung groß genug, jedoch niedrig

Die Brennkammer hat z. B. die Form eines Zylin- genug ist, um eine Verbrennung in den Einlaßders oder eines Würfels und ist deutlich von der öffnungen zu verhindern, welche eine Erweichung des Reaktionszone der Reaktionskammer abgetrennt. Sie Brennereinlasses verursachen könnte.
steht durch mindestens einen vorzugsweise verengten 30 Der aus der Brennkammer kommende Verbren-Durchlaß in offener Verbindung mit der Reaktions- nungsproduktstrom besteht aus Kohlendioxyd, Sauerkammer. Die Brennkammer hat vorzugsweise einen stoff und kleinen Mengen Kohlenmonoxyd und größeren Querschnitt als der Durchlaß, der minde- Wasser. Vorzugsweise sollte das Kohlendioxydstens l,10mal größer, vorzugsweise mindestens l,5mal Kohlenmonoxyd-Verhältnis im Strom bei mindestens größer, ist als der Querschnitt des Durchlasses. 35 3:1, vorzugsweise mindestens 4 :1, gehalten werden.

Die Länge der Brennkammer von einer oder meh- Dies kann man dadurch erreichen, daß man den Ver-

reren Eintrittsstellen des Kohlenmonoxyds und/oder mischungsgrad der Sauerstoff- und Kohlenmonoxyd-

Sauerstoffgases bis zu einem oder mehreren Austritts- ströme durch Regulieren der oben beschriebenen

punkten des Gases in einen oder mehrere Durchlässe Geschwindigkeitsunterschiede steuert. Im übrigen läßt

kann bis zum 20fachen der Länge des Durchlasses 40 sich das Mengenverhältnis von CO₂ zu CO im Strom

betragen. auch durch die Auswahl der Größe der Brennkammer

Das Kohlenmonoxydgas, welches als Hilfsbrenngas regulieren. Eine größere Brennkammer führt gewöhnder Brennkammer zugeführt wird, muß bekanntlich lieh zu einer kleineren Menge Kohlenmonoxyd in nicht immer frei von anderen Bestandteilen sein, die den Verbrennungsgasen, während bei einer kleineren in geringeren Konzentrationen anwesend sein können. 45 Verbrennungskammer das entgegengesetzte Resultat Man kann z. B. Kohlenmonoxyd verwenden, welches erwartet werden kann. Außerdem läßt sich die Menge wasserbildende Stoffe (einschließlich Wasserstoff und des Kohlenmonoxyds im Verbrennungsproduktstrom Kohlenwasserstoffe) in Mengen von weniger als durch Verlängerung des die Brennkammer und die 2,5 Volumprozent, vorzugsweise weniger als 0,6 Vo- Reaktionskammer verbindenden Durchlasses herablumprozent, bezogen auf das Kohlenmonoxydgas bei 50 setzen. Zweckmäßigerweise sollte der die Brenn-20° C, enthält. Größere Mengen Wasser verursachen kammer mit der Reaktionskammer verbindende eindie Bildung von Halogenwasserstoff, z. B. Chlor- geengte Durchlaß eine Länge haben, welche eine im wasserstoff, in der Reaktionszone in Mengen, welche wesentlichen vollständige Verbrennung von Kohlenschädlich für die Reaktionskammer und andere monoxyd im Verbrennungsgasstrom erlaubt. Dies ist Apparaturen sind. Außerdem verursacht die An- 55 an der Auslöschung der in der Brennkammer gewesentheit zu großer Mengen Feuchtigkeit im Kohlen- bildeten Flamme etwa beim Eintritt in die Reaktionsmonoxyd leicht eine übermäßige Verkrustung der kammer erkennbar.

Einlaßöffnungen für die Reaktionsteilnehmer in die In den den Sauerstoff mitführenden heißen Ver-

Reaktionskammer mit hartem TiO₂. brennungsgasstrom wird hinter dem Durchlaß der

Das Kohlenmonoxyd kann der Brennkammer in 6° getrennt eingeführte Strom eingeleitet, welcher Titanherkömmlicher Weise in Mengen von etwa 5 bis tetrachlorid enthält. Der das Titantetrachlorid ent-200 Molprozent, bezogen auf den der Zone züge- haltende Strom kann in der gleichen Richtung wie führten Sauerstoff, zugeführt werden, insbesondere der Verbrennungsgas- und Sauerstoffstrom aus einer in einer Menge von 5 bis 75 Molprozent. Vorzugs- Einlaßöffnung nahe der Öffnung des eingeengten weise wird das Kohlenmonoxyd in einer Menge von 65 Durchlasses zur Reaktionszone eingeführt werden, etwa 20 bis 60%, bezogen auf den Sauerstoff, ein- Bei dieser Ausführangsform wird der den Titantetrageführt. chloriddampf enthaltende Strom aus dem Einlaß als

Die der Brennkammer zugeführte Sauerstoffmenge Parallelstrom zum Verbrennungsgasstrom eingeführt.

5 6

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Strom, Maße ab. Außerdem verbessert das inerte Gas die welcher den Titantetrachloriddampf enthält, im Teilchengrößenverteilung des erzeugten Pigments. Im Winkel zum Verbrennungsgasstrom in diesen einzu- übrigen verhindert auch das inerte Gas eine Verführen, krustung der Einlaßöffnungen für die Reaktionsteil-

In der Auslegeschrift 1241808 wird ein Verfahren 5 nehmer mit Titandioxyd.

vorgeschlagen, das sich ebenfalls zur Erhitzung der Als Inertgase können auch andere Gase verwendet

Teilnehmer der Dampfphasenoxydation einer Hilfs- werden, welche jedoch gewöhnlich nicht die gleiche gasflamme bedient. Dieses Verfahren unterscheidet Wirkung auf die Pigmentteilchengröße ausüben, sich aber grundsätzlich von dem der vorliegenden Andere bekannte inerte Gase sind Stickstoff, Kohlen-Erfindung dadurch, daß bei ihm Metallhalogenid io dioxyd, im Kreislauf geführte Restgase aus der hier und Sauerstoff als Reaktionsgemisch gemeinsam den beschriebenen Dampfphasen-Oxydationsreaktion und heißen sauerstoffhaltigen Hilfsbrenngasen zugeführt Argon. Im allgemeinen wird das inerte Gas bekanntwerden. Dabei besteht die Gefahr, daß bei der Zu- lieh in einer Menge von etwa 0,01 bis 200 Molprozent leitung des Reaktionsgemisches zur Reaktionskammer eingesetzt, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis eine vorzeitige Erwärmung des Reaktionsgemisches 15 100 Molprozent, bezogen auf das in die Reaktionsvor seinem Eintritt in den Hilf sgasstrom unter Ablauf kammer eingeführte Titantetrahalogenid. einer vorzeitigen Reaktion oder Teilreaktion eintritt, Außerdem beeinflussen bekanntlich bestimmte Zu-

die für die Erlangung hochwertiger, gleichmäßiger sätze die Eigenschaften des Titandioxydpigmentes Reaktionsprodukte höchst unerwünscht ist. Diese günstig. Wird z. B. eine Aluminiumverbindung zuge-Gefahr wird bei dem vorliegenden Verfahren ver- 20 setzt, so zeigt das auf diese Weise erzeugte Titanmieden, bei dem das Metallhalogenid für sich allein, dioxydprodukt bekanntlich einen erhöhten Rutild. h. ohne Vermischung mit Sauerstoff, in die Reak- gehalt. Das gleiche Ergebnis erzielt man beim betionskammer eingeführt wird, so daß Metallhalogenid kannten Zusatz von Zirkonsalzen. Siliziumsalze, ins- und Sauerstoff erst in der Reaktionskammer — unter besondere Siliziumhalogenide, unterdrücken in beVermeidung jeglicher vorzeitiger Erwärmung der 25 kannter Weise das Teilchengrößenwachstum des beiden Reaktionsteilnehmer und damit Vermeidung Pigmentes. Dieser Zusatz begünstigt außerdem, wie ihrer vorzeitigen Umsetzung — in Berührung bekannt, die Entstehung des Pigmentes in der Anataskommen. form. Wird das Siliziumhalogenid zusammen mit den

Der das Titantetrahalogenid enthaltende Strom obenerwähnten Aluminium- oder Zirkonverbindunkann frei von anderen Materialien sein, oder er kann 30 gen zugesetzt, so wird die Fähigkeit des Siliziumbekannte Materialien enthalten, welche in der Reak- Zusatzes, die Anatasbildung zu begünstigen, bekannttionszone reagieren und zur Art des erzielten Titan- lieh weitgehend unterdrückt, insbesondere dann, wenn dioxydpigments beitragen. Zum Beispiel können der der Siliziumzusatz in Mengen von 0,001 bis 2,7 Mol-Reaktionszone in Verbindung mit dem dampfförmi- prozent, vorzugsweise 0,01 bis 2 Molprozent, bezogen gen Titantetrahalogenid in bekannter Weise Metall- 35 auf das in die Reaktion eingeführte Titantetrahalohalogenide, Metalloidhalogenide, aromatische orga- genid, verwendet wird. Die günstigsten Ergebnisse nische Verbindungen, Metalloxyde, Halogengas und lassen sich dann erzielen, wenn die Siliziummenge im andere Zusätze zugeführt werden. In solchen Fällen Bereich von etwa 0,05 bis 1,2 Molprozent liegt, muß bekanntlich genügend Sauerstoff oder ein an- Die Reaktion kann bekanntlich auch unter Mit-

deres Oxydationsmittel in der Reaktionszone an- 40 verwendung von Alkalimetall- und/oder Erdalkaliwesend sein, um das Material in den gewünschten metallverbindungen durchgeführt werden. Kaliumchemischen Zustand umzuwandeln. verbindungen liefern besonders günstige Ergebnisse

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- hinsichtlich der Art des erzeugten Pigmentes, fahrens ist es bekanntlich zweckmäßig, aus einem Es wurde bekanntlich gefunden, daß sich die

Einlaß neben der Bahn des Verbrennungsgasstromes 45 Kaliumverbindungen ähnlich wie die Siliziumverbineinen getrennten Strom einzuführen, welcher ein düngen verhalten, indem sie dazu neigen, die Teilchengegenüber dem Titantetrahalogenid inertes Gas ent- größe des während der Reaktion erzeugten Titanhält, um die vorzeitige Vermischung des Verbren- dioxydpigmentes herunterzusetzen. Diese Verbindunnungsgasstromes und des Titantetrahalogenid ent- gen unterscheiden sich aber von den Siliziumverbinhaltenden Stromes zu verhindern. Vorzugsweise wird 5° düngen insofern, als sie die Herstellung eines Anatasder inerte Gasstrom in bekannter Weise aus einem pigmentes nicht zu begünstigen scheinen. Sie können oder mehreren Einlassen zugeführt, um den Verbren- daher allein oder in Verbindung mit den Aluminiummmgsgasstrom beim Austritt aus seinem Durchlaß zu verbindungen oder zusammen mit Siliziumverbindunumgeben und einzuhüllen. Sowohl der Verbrennungs- gen, die gleichzeitig auch Aluminiumverbindungen gasstrom als auch der das Titantetrachlorid ent- 55 enthalten, verwendet werden.

haltende Strom können auf dem Weg zur Reaktions- Bestimmte andere Metalle oder Metallverbindungen

zone von dem inerten Gasstrom eingehüllt werden. können bekanntlich mit Vorteil zusammen mit den Der inerte Gasstrom, insbesondere das hierfür obenerwähnten Kaliumverbindungen oder statt dieser bekannte Chlorgas, hat eine überraschende Wirkung verwendet werden. Von den Metallen werden in beauf die Herstellung des gewünschten Titandioxyd- 60 kannter Weise solche aus den Gruppen IA und B mit pigments. Es zeigt sich, daß bei Verwendung von einem Atomgewicht unter 133 und Gruppen HA Chlor während der Oxydation von Titantetrahalogenid und B mit einem Atomgewicht unter 138 des Peridie durchschnittliche Teilchengröße des auf diese odischen Systems der Elemente vorgeschlagen. Von Weise hergestellten Pigments beträchtlich kleiner ist, diesen Metallen werden üblicherweise Magnesium, als wenn das inerte Gas nicht verwendet wird. Wenn 65 Calcium, Kupfer und Zink bevorzugt, die während des Verfahrens verwendete Menge des Man kann auch in bekannter Weise ein feinteiliges

inerten Gases erhöht wird, nimmt die durchschnitt- weißes, sich nicht verfärbendes Metalloxyd in die liehe Teilchengröße des Pigments in zunehmendem Dampfphasenoxydationsreaktion einführen.

7 8

Zur Erzielung der größtmöglichen Leistung der Die Metallauskleidung wird durch das in der hier beschriebenen Dampfphasenoxydationsreaktion Reaktionskammer anwesende Chlor oder Titantetrasollte die Temperatur innerhalb der Reaktionskammer chlorid nicht beeinträchtigt, wenn die Innenfläche der so reguliert werden, daß ein abnehmendes Tempe- Reaktionskammer unter 700° C, z. B. unter 600° C, raturgefälle in der Fließrichtung der verschiedenen 5 gehalten wird; bei dieser Temperatur ist das Metall Gase durch die Reaktionskammer entsteht. Die ziemlich beständig gegenüber Korrosion, höchste Temperatur innerhalb der Reaktionskammer Zur ausführlicheren Beschreibung des erfindungssollte sich daher etwa am Punkt der vollständigen gemäßen Verfahrens wird auf die F i g. 1 bis 7 verVermischung der Reaktionsteilnehmer in der Reak- wiesen, welche Anlagen zeigen, in denen sich das tionskammer befinden. Die Temperatur innerhalb der 10 Verfahren durchführen läßt.

Reaktionskammer sollte von diesem Punkt allmäh- F i g. 1 und 2 zeigen schematische Querschnitte lieh bis zu einer Austrittstemperatur abnehmen, die durch Brennkammeranordnungen und die an die immer noch beträchtlich über der Reaktionstempe- Brennkammer anschließenden verengten Durchlässe; ratur, nämlich über 750° C, insbesondere über F i g. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt 800° C, vorzugsweise über 900° C, bis 1300° C liegt. 15 durch eine Reaktionskammer, welche eine Brennerin der Reaktionskammer sollte die Temperatur von anordnung mit einer Brennkammer enthält, die der der Hochtemperaturzone, in der die Vermischung in F i g. 2 gezeigten ähnelt;

der Reaktionsteilnehmer erfolgt, von über 800⁰C Fig.4 erläutert die Konstruktion der Brennerbis auf eine niedrigere Temperatur über 750° C ab- anordnung von F i g. 3 entlang der Linien IV-IV; nehmen. Im allgemeinen überschreitet die Tempe- ao Fig. 5 erläutert die Konstruktion der Reaktionsratur der Reaktionszone 900 bis HOO⁰C und die kammer von F i g. 3 entlang der Linie V-V; Temperatur der Produkte bei der Entfernung aus der F i g. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch Reaktionskammer liegt über 75O⁰C, vorzugsweise eine andere Brenneranordnung als die in F i g. 3 darüber 800° C. gestellte, mit einer Brennkammer, welche der in

Die Reaktionskammer sollte groß genug sein, daß 25 F i g. 1 gezeigten ähnelt;

der Gesamtfluß des Gases durch die Reaktions- F i g. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch

kammer mit einer durchschnittlichen Temperatur- eine abgewandelte Form der Brenneranordnung von

abnähme von etwa 25 bis 200° C pro Sekunde Ver- Fig. 6, der sich in der Reaktionskammer von Fig. 3

weilzeit in der Reaktionskammer erfolgt. verwenden läßt.

Durch die Ausnutzung des Temperaturgefälles 30 In F i g. 1 ist in dem Behälter 1, welcher vorzugsinnerhalb der Reaktionskammer wird die Teilchen- weise aus einem zylindrischen Nickelbehälter mit größe des Pigmentes herabgesetzt, wodurch der einem unteren Ansatz 2 besteht, feuerfestes Mate-Wirkungsgrad des Pigmentes in Farben verstärkt rial 3, z. B. keramisches feuerfestes Wärmeisolierungswird. material, wie feuerfeste Ziegel mit hohem Tonerde-Ein Temperaturgefälle innerhalb der Reaktions- 35 gehalt, oder Ziegel aus Zirkon- und Siliziumcarbiden kammer läßt sich auf verschiedene, bekannte Arten angebracht.

erreichen. Zum Beispiel kann man ein gegenüber Die von dem feuerfesten Material 3 umgebene dem Titantetrahalogenid inertes Gas in das Innere Brennkammer 4 ist eine Kammer mit einem im Verder Reaktionskammer am und stromabwärts vom gleich zum Durchmesser des Durchlasses 8 (vgl. Punkt der maximalen Reaktion einführen, um eine 40 Fig. 2) verhältnismäßig großen Durchmesser. InnerAbkühlung der Titandioxydsuspension zu bewirken. halb der Kammer 4 ist ein feuerfester Brenner 5 an-Das inerte Gas kann in bekannter Weise durch eine geordnet, in dem sich mehrere öffnungen 7 befinden, oder mehrere senkrechte, in der Mitte der Reaktions- Das Innere des Brenners 5 ist hohl und zum Rohr 6 kammer angeordnete Rohre oder vorzugsweise aus offen, das mit einer Kohlenmonoxydquelle in Vermehreren Rohreinlässen entlang der Innenwand der 45 bindung steht. Der Sauerstoff wird von außerhalb Reaktionskammer eingeführt werden, so daß rund- des Brenners 5 in die Brennkammer 4 eingeführt, herum in üblicher Weise ein spiralförmiger Strom Die Brennkammer 4 endet mit allmählicher Vervon inertem Gas gebildet wird. Die spiralförmige engung in dem Durchlaß 8 (vgl. Fig. 2), der zum Leitung des Gases in das Innere der Kammer ist nicht Innern der (in F i g. 1 nicht gezeigten) Reaktionsunbedingt erforderlich, doch erweist sie sich als 50 kammer hin offen ist.

äußerst zweckmäßig, um die Herabsetzung der Tem- Das vom Rohr 6 in das Innere des Brenners 5 einperatur innerhalb der Reaktionskammer sowie einen geführte Kohlenmonoxydgas tritt in Form mehrerer Schutz der Innenwände der Reaktionskammer zu er- Ströme aus den Öffnungen 7 aus und gelangt in Bereichen, rührung mit dem Sauerstoffgas, das über die Außen-Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herabsetzung 55 fläche des Brenners 5 strömt. In der Brennkammer 4 der Temperatur innerhalb der Reaktionskammer be- wird die Verbrennung des Kohlenmonoxyds laufend steht darin, daß man die Stärke der feuerfesten vorgenommen. Das Verbrennungsproduktgas, wel-Isolierauskleidung im Innern der Reaktionskammer ches auf Grund des in der Brennkammer 4 vorunterhalb der Zone mit der höchsten Temperatur gesehenen Sauerstoffüberschusses nicht umgesetzten verringert. Das gleiche Ergebnis läßt sich durch in- 60 Sauerstoff enthält, wird als Strom durch den eindirekte Abkühlung durch die Wände der Reaktions- geengten Durchlaß 8 in das Innere der Reaktionskammer erreichen. Bei dieser Ausführungsform be- kammer eingeführt.

stehen die Wände am zweckmäßigsten in bekannter Der Brenner 5 besteht aus feuerfestem, hitze-Weise aus Metall, insbesondere Aluminium, Nickel, beständigem Material, wie z. B. gebrannter Lava, rostfreiem Stahl oder nichtrostendem Stahl-Nickel- 65 einem feuerfesten Aluminiumsilikatmaterial. Legierungen, und die Abkühlung erreicht man durch F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung der Brennbekanntes Überleiten eines flüssigen oder gasförmigen kammer wie in Fig. 1, doch finden hier an Stelle Kühlmittels über die Außenfläche der Kammer. des feuerfesten Brenners 5 für die Einführung des

909 537/207

ίο

Kohlenmonoxyds in die Brennkammer 4 mehrere Metalldüsenbrenner 11 Verwendung, in die das Kohlenmonoxydgas durch Rohr 10 und die Verteilerleitung 9 gelangt. Diese Teile 9, 10 und 11 bestehen aus rostfreiem Stahl, Nickel oder deren Legierungen. Neben der Verteilerleitung 9 wird kühlerer Sauerstoff (z. B. mit einer Temperatur von 20 bis 200° C) aus einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Einlaß über die Düsenbrenner 11 geleitet, um die

dioxyd, sowie von im Kreislauf geführten Gasen aus der Dampfphasenreaktion in die Reaktionskammer 37 verwendet. Bei dem bevorzugten Verfahren werden solche im Kreislauf geführten Gase verwendet. Das inerte Gas wird aus den Rohren 34, 35 und 36 in die Reaktionskammer 37 eingeführt, um dort die Temperatur so zu regulieren, daß die Temperatur der in der Reaktionskammer, insbesondere oberhalb des Rohres 34, erzeugten Produkte bei ihrer Ent

Temperatur der Metallflächen unterhalb deren Er- io fernung durch den Auslaß 32 allmählich auf eine weichungspunkten zu halten, und dann mit dem aus niedrigere Temperatur, die noch über 750° C liegt, den Düsen austretenden Kohlenmonoxyd vermischt. abgekühlt ist. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, wird das

In Fall der F i g. 1 und 2 sind die Brennkammer 4 Gas so eingeführt, daß es sich in einer Spirale rund und der Behälter 1 als zylindrische Kammern bzw. um die Wände des Gefäßes A bewegt. Eine andere zylindrische Behälter dargestellt. Diese Form ist 15 Möglichkeit besteht darin, die Rohre so anzuordnen, jedoch nicht kritisch, und die Brennkammer 4 und daß das inerte Gas direkt in die Mitte der Brennder Behälter 1 können jede andere zweckmäßige kammer 37 eingeführt wird.
Form haben. Das inerte Gas hat, wenn man das Kreislaufgas

In F i g. 3 wird ein Reaktionsgefäß A gezeigt, wel- verwendet, eine Temperatur unter 700° C, vorzugsches einen mit feuerfesten Ziegeln 31 ausgekleideten 20 weise unter 500° C. Pro Kilogramm des innerhalb Stahlmantel 30 besitzt, der die Reaktionskammer 37 der Reaktionskammer 37 hergestellten Titandioxyds umgibt. In eine Öffnung im oberen Abschnitt des werden 0,01 bis 100 kg Kreislaufgas zugesetzt.
ReaktionsgefäßesA ist die BrennkammeranordnungB Beim Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Anlage

eingepaßt. Diese enthält die Brennkammer 4, wie wird, sobald durch die CO-Verbrennung die gesie in F i g. 2 dargestellt ist. Am unteren Ende des 25 wünschte Temperatur erreicht ist, Titantetrachlorid-Durchlasses 8 befindet sich ein konzentrischer hitze- dampf mit einer Temperatur von 140 bis 700° C, beständiger Ansatz 12. Im oberen Teil der Brenn- vorzugsweise zwischen etwa 200 und 500° C, in die kammer 4 befindet sich das Rohr 10, die Verteiler- TiCl₄-Öffnung im Behälter 21 eingeführt. Gleichleitung 9 mit den Brennerdüsen 11, durch die das zeitig wird Chlorgas durch die Cl₂-öffnung im Be-Kohlenmonoxyd in die Brennkammer gelangt. Der 30 hälter 20 eingeführt. Der Titantetrachloriddampf Sauerstoff wird durch die im Deckel 22 befindliche strömt aus dem Behälter 21 durch die ringförmige Öffnung 33 in die Brennkammer 4 eingeführt. Öffnung zwischen den Ansätzen 24 und 23 und das

Der Behälter 1 ist von einem ähnlichen konzen- Chlorgas mit einer Temperatur von 50 bis 600° C, irischen Metallbehälter 20, ζ. B. aus Nickel, um- vorzugsweise unter 500° C, aus der ringförmigen geben, der an seinem unteren Ende einen Ansatz 23 35 Öffnung zwischen den Ansätzen 23 und 12.
besitzt. Der Behälter 20 mit dem Ansatz 23 weist F i g. 6 zeigt eine Brennkammeranordnung C,

einen konzentrischen Abstand von der Außenwand welche sich im Reaktionsgefäß A von F i g. 3 verdes Behälters 1 auf. Der parallel zum Ansatz 2 des wenden läßt und die eine Brennkammer 4 mit einem Behälters 1 angeordnete und in konzentrischem Ab- Brenner 5 aufweist, der aus vorgebrannter Lava stand davon befindliche Ansatz 23 ist bis zu einem 40 (feuerfestem Aluminiumsilikat) besteht. Kohlenmon-Punkt in konzentrischem Abstand von dem feuer- oxydgas wird durch das Rohr 6 über Öffnungen 7, festen Ansatz 12 des feuerfesten Materials 3 ver- Sauerstoffgas durch die Öffnung 45 eingeleitet. Belängert und bildet einen abwärts gerichteten Sehen- hälter 1, Behälter 41 und Behälter 42 lassen sich kel, welcher einen gegenüber dem zylindrischen durch innere Abkühlung oder durch Einführung von Durchlaß 8 konzentrisch um diesen angeordneten 45 kühleren inerten Gasen und rückgeführten Reakringförmigen Raum bildet. tionsgasen in das Reaktionsgefäß mit ausreichender

Der Behälter 20 ist von einem weiteren konzentrisch angeordneten Behälter 21 umgeben. Der Behälter 21, welcher ähnlich wie der Behälter 20 konstruiert ist, besitzt an seinem unteren Ende einen Ansatz 24, der parallel zum waagerechten Teil des Ansatzes 23 angeordnet ist und sich in konzentrischem Abstand von dem abwärts gerichteten Schenkel des Ansatzes 23 befindet. Die Abstände sind in F i g. 4 näher gezeigt.

Die Außenflächen der Behälter sollen eine Temperatur nicht über 700° C, vorzugsweise eine Temperatur unter 600° C, haben. Vorzugsweise werden die Außenflächen der Behälter bei einer Temperatur

Geschwindigkeit auf eine Temperatur unter 600° C bringen, so daß eine Zersetzung des Metalls nicht zu befürchten ist.

Das Titantetrachlorid und die Chlorhülle für den heißen, aus dem Durchlaß 8 kommenden Produktverbrennungsstrom treffen auf diesen im Winkel aus den Schlitzöffnungen 50 und 51 über die Ansätze 43 bzw. 44.

Beim Betrieb der Anordnung B von F i g. 3 werden der Titantetrachloriddampfstrom und der Chlorstrom in paralleler Richtung konzentrisch um den aus dem verengten Durchlaß 8 kommenden heißen Verbrennungsgas- und Sauerstoffstrom eingeführt.

zwischen 250 und 500° C gehalten; dies kann man 60 Beim Betrieb der Anordnung C von F i g. 6 werden durch Hohlkonstruktion der einzelnen Behälter- die Titantetrachloriddampf- und Chlorgasströme von

wände und/oder durch Regulieren der dem Reaktionsgefäß zugeführten Gase erreichen.

Im Inneren des Reaktionsgefäßes A befinden sich die Rohre 34, 35 und 36 auf verschiedenen waagerechten Ebenen innerhalb des Reaktionsgefäßes A (s. F i g. 3). Die Rohre werden zum Zwecke der Einführung von inertem Gas, wie ζ. Β. Chlor, Kohlenden runden Öffnungen 51 bzw. 50 aus im Winkel zu dem Verbrennungsgas- und Sauerstoffstrom eingeführt.

Fig. 7 zeigt eine BrennkammeranordnungD, bei der ein weiterer Metallbehälter 45 verwendet wird. Beim Betrieb der Anordnung D werden das Kohlenmonoxyd und der Sauerstoff wie bei der Anord-

nung C in die Brennkammer 4 eingeführt. Chlor wird in den Behälter 41 eingeführt und durch den Schlitz 50 geleitet. Beim Betrieb der Anordnung C wird Titantetrachlorid in den Behälter 42 eingeführt. Bei der Anordnung D wird diesem Behälter 42 ein Gemisch aus Chlorgas und eine kleine Menge Aluminiumchlorid oder ein anderes Metallchlorid (z. B. Zirkontetrachlorid oder TiCl₄) eingeführt, welche nach der obigen Beschreibung in der Lage sind, kleine kernbildende Teilchen zu bilden. Dieser gasförmige Strom wird durch den Schlitz 51 in das heiße Verbrennungsgas eingeführt, welches nicht umgesetzten Sauerstoff enthält. Titantetrachloriddampf, welcher auch Aluminiumchlorid oder Zirkonchlorid und Siliziumtetrachlorid enthalten kann, wird in den Behälter 45 eingeführt und gelangt von dort durch den Schlitz 52 in die Reaktionskammer 37.

Beim Betrieb der Brennkammeranordnungen B, C und D wird der heiße Verbrennungsgasstrom, welcher den nicht umgesetzten Sauerstoff bei einer Temperatur über 1250° C enthält, zuerst in Berührung mit einem inerten Gasstrom gebracht, wodurch verhindert wird, daß der Verbrennungs- und Sauerstoffstrom vorzeitig in Berührung mit dem Titantetrahalogeniddampfstrom gerät, so daß eine Oxydation von Titantetrachlorid an einem Punkt nahe den Metalloberflächen der Brenner verhindert wird. Dadurch wird gleichzeitig ein Wachstum von hartem Oxyd als Verkrustung auf den Brennerflächen vermieden.

Statt der Metallbehälter können auch solche aus wärmebeständigem, keramischem, feuerfestem Material, z. B. Lava (Aluminiumsilikat) oder Zirkonoxyd, benutzt werden.

Beispiel 1

Bei dem folgenden Verfahren wurde ein Reaktionsgefäß A von der in F i g. 3 beschriebenen Art verwendet. Die Reaktionskammer bestand aus einem 2,7 m hohen senkrechten Stahlmantel mit einer feuerfesten Auskleidung aus Tonerdesilikatziegeln, welche einen offenen inneren Zylinder in konzentrischer Anordnung zum Mantel bildeten. Vom oberen Ende an hatte der offene Innenraum über 30 cm einen Durchmesser von 45 cm und verbreiterte sich von dort in einem Winkel von 30° unter Bildung einer Reaktionskammer mit einem Durchmesser von 77,5 cm, einer Länge von 217,5 cm, von denen die letzten 4 cm sich in einem Winkel von 90^c zu einer runden Öffnung mit einem Durchmesser von 30 cm verengten. An der kreisförmigen Öffnung war ein Rohr befestigt, das zu Kühlrohren und dann zu Filtersäcken leitete, worin das Pigment von den Gasen getrennt wurde. Im Stahlmantel des Reaktionsgefäßes waren 5 cm starke Stahlrohre im Abstand voneinander rund um den Mantel eingepaßt. Zwei Rohre befanden sich in gleichem Abstand 35 cm vom oberen Ende des Reaktionsgefäßes, zwei Rohre befanden sich in gleichem Abstand 90 cm vom oberen Ende des Reaktionsgefäßes, und zwei Rohre befanden sich in gleichem Abstand 175 cm vom oberen Ende des Reaktionsgefäßes. Jedes dieser Rohre war innerhalb des Mantels angeordnet, verlief durch die feuerfeste Auskleidung und endete bündig mit der Innenfläche der Auskleidung. Jedes der Rohre verlief tangential zur Innenwand der Auskleidung (s. F i g. 5) durch den Mantel und die Auskleidung.

In dem 30 cm langen oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes mit dem Durchmesser von 45 cm war eine Brennkammeranordnung eingesetzt, deren unteres Ende mit dem Ende des Abschnitts bündig verlief, wie aus F i g. 3 hervorgeht. Die Anordnung war von der gleichen Konstruktion wie die von C in F i g. 6. Die Ansätze 2, 43 und 44 hatten voneinander einen Abstand von 0,56 cm und bildeten kreisförmige Öffnungen 50 und 51, von denen jede

ίο 0,56 cm breit war. Der Durchmesser der Öffnung 50 betrug 5 cm, und der Durchmesser der Öffnung 51 betrug 5,6 cm.

Der zylindrische Durchlaß 8 hatte eine Öffnung mit einem Durchmesser von 6,25 cm und eine Länge von 18,75 cm und war aus Tonerdesilikatziegeln gebildet. Die Brennkammer 4, die vom Durchlaß 8 in einem Winkel von 45° verlief und einen zylindrischen Raum mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Länge von 21,12 cm bildete, war aus dem

ao gleichen Material.

In senkrechter Stellung in der Mitte der Brennkammer 4 befand sich ein zylindrischer Lava-Kohlenmonoxydbrenner, ähnlich dem Brenner 5 von F i g. 1. Der Brenner hatte einen Innendurchmesser von 1,9 cm, einen Außendurchmesser von 32 cm und eine Länge von 15 cm. Der Brenner war mit seinem runden geschlossenen Boden 75 cm vom Stahldeckel 12 entfernt. Der Brenner hatte drei in gleichem Abstand voneinander befindliche 0,5 cm große Öffnungen 7, 2,5 cm vom Boden und eine Gruppe von sechs im gleichen Abstand voneinander befindlichen 0,5 cm großen Öffnungen 7, 5, 7, 5 und 10 cm vom Boden entfernt. Ein Rohr aus nichtrostendem Stahl mit einem Innendurchmesser von etwa 1 cm, welches durch den Stahldeckel des Behälters zu einer Kohlenmonoxydgasquelle verlief, war zum oberen Ende des Brenners hin offen.

Wie in F i g. 6 beschrieben wurde, bildeten die Behälter Sauerstoff-, Chlor- und TiCl₄-Einführungs-Öffnungen.

Kohlenmonoxydgas wurde mit einer Temperatur von etwa 25° C in einer Menge von 4,2 Grammol pro Minute in den Brenner 5 eingeführt. Gleichzeitig wurde Sauerstoffgas mit etwa 25° C in einer Menge von 11,0 Grammol pro Minute durch die Sauerstofföffnung in die Brennkammer 4 eingeführt, und das Gemisch in der Kammer wurde entzündet. Dabei erhielt man einen heißen Verbrennungsproduktstrom mit einer Temperatur etwas über 1500° C; die theoretische Flammentemperatur innerhalb der Verbrennungskammer betrug 2100° C. Dieser heiße Strom wurde durch den Durchlaß 8 mit einem Durchmesser von 6,25 cm in die Mitte der Reaktionskammer 37 eingeführt. Nach der Erhitzung des Reaktorinnern auf 500° C wurden 8,1 Grammol TiCl₄-Dampf pro Minute, gemischt mit 0,05 Grammol pro Minute SiCl₄-Dampf und 0,2 Grammol pro Minute AlCl₃-Dampf durch die im Behälter 42 befindliche TiCl₄-Öffnung eingeführt. Bei der Einführung in die Öffnung hatte das TiCl₄-Dampfgemisch eine Temperatur von 427° C.

Gleichzeitig mit der Einführung des TiCl₄-Gemisches wurde Chlorgas mit einer Temperatur von 150° C in einer Menge von 3 Grammol pro Minute durch die Chloröffnung des Behälters 41 eingeführt. Beide Ströme traten aus den runden Öffnungen 51 und 50 aus und mischten sich mit dem Verbrennungsgas- und Sauerstoffstrom. Die Reaktion war

50 cm vom Ende des Brenners 5 vollendet. Die im Innern des Reaktionsgefäßes gemessene höchste Temperatur betrug 1260° C. Das aus den Produktgasen abgetrennte Titandioxyd hatte eine ausgezeichnete Farbfestigkeit, einen blauen Unterton bei 5 Verwendung in weißem Email, einen hohen Rutilgehalt und eine ausgezeichnete Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, doch verwendete man in diesem Fall titandioxydfreies Kreislaufgas, welches auf 65° C abgekühlt wurde. Es wurde in einer Menge von 0,84 cbm pro Minute in eine Kammer eingeführt, welche mit den in den Stahlmantel des Reaktionsgefäßes eingepaßten Stahlrohren in Verbindung stand. Die Temperatur innerhalb des Reaktionsgefäßes in der Mitte des Reaktorinnern gegenüber den Rohröffnungen betrug 1100 bis 950° C, während die höchste Temperatur am Auslaß des Reaktionsgefäßes 900° C betrug.

Das gewonnene Titandioxyd hatte einen stärkeren blauen Unterton in weißem Email als das, welches aus dem im Beispiel 1 beschriebenen Titandioxydprodukt gewonnen wurde.

Beispiel 3

Bei diesem Verfahren wurde die im Beispiel 1 verwendete Anlage verwendet, doch verwendete man einen Metalldüsenbrenner, wie er im wesentlichen in Fig. 2 dargestellt ist. Die ringförmige Verteilerleitung 9 aus nichtrostendem Stahl hatte daher einen Innendurchmesser von 1,75 cm mit einem ringförmigen Außendurchmesser von 18,75 cm. An der ringförmigen Verteilerleitung 9 war ein Stahlrohr 10 befestigt, das mit einer Kohlenmonoxydquelle außerhalb des Brenners in Verbindung stand. An der Verteilerleitung 9 waren Düsenbrennerrohre 11 in gleichem Abstand voneinander befestigt, wobei jedes einen Durchmesser von 0,3 cm hatte. Die Düsenbrennerrohre enden an der Peripherie der Öffnung im oberen feuerfesten Stück, welches die Brennkammer 4 umgibt (s. F i g. 2). Das erzielte Titandioxydprodukt war im wesentlichen von der gleichen Qualität wie das im Beispiel 1 beschriebene.

Nach 100 Betriebsstunden wurden die Düsen untersucht. Es ergab sich, daß die Metallhülsen frei von jeglichen Beschädigungen waren.

Nach dem hier beschriebenen Verfahren können auch andere Metalloxyde als Titandioxyd hergestellt werden. Man kann zur Herstellung der entsprechenden Oxydpigmente an Stelle der oben verwendeten Titanhalogenide z. B. Aluminiumhalogenide, Zinkhalogenide, Zirkonhalogenide, Siliziumhalogenide, Eisenhalogenide und Chromhalogenide verwenden.

Beispiel 4

Zur Herstellung von Siliziumdioxyd aus Siliziumtetrachlorid wurde von der im Beispiel 1 beschriebenen Apparatur Gebrauch gemacht.

Das Innere des Reaktionsgefäßes (Reaktionskammer) wurde auf wenigstens 500° C mittels eines Stroms von heißen Verbrennungsprodukten erhitzt, der auf die gleiche Weise hergestellt war, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, und der etwa 1500° C heiß war.

Nachdem die Reaktionskammer auf die Temperatur von 500° C gebracht war, wurde Siliziumtetrachlorid in Dampfform eingeführt, pro Minute 7,5 Grammol, und zwar auf dem Wege durch den Titantetrachlorideinlaß im Behälter 42 (F i g. 6).

Gleichzeitig wurde durch den Chlorideinlaß im Behälter 41 Chlorgas mit einer Temperatur von 150° C eingeführt, pro Minute 3 Grammol.

Sowohl das Siliziumtetrachlorid als auch das Chlor strömten aus den kreisförmigen öffnungen 51 und 50 und vereinigten sich mit den einströmenden sauerstoffhaltigen Verbrennungsgasen. Die Reaktion schien in einer Entfernung von etwa 65 cm vom Ende des Brenners 5 vollständig zu sein.

Das entstandene Siliziumdioxyd wurde aus dem die Reaktionskammer verlassenden Gasstrom gewonnen und genügte in qualitativer Beziehung den an Pigmente zu stellenden Anforderungen.

Beispiel 5

Um Zirkondioxyd aus Zinntetrachlorid herzustellen, verfährt man wie im Beispiel 4 unter Verwendung von je 7,8 Grammol Zirkontetrachlorid an Stelle von je 7,5 Grammol Siliziumtetrachlorid pro Minute.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung feinverteilter Oxyde von flüchtige Halogenide bildenden Metallen durch Dampfphasenumsetzung der Metallhalogenide mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einer heißen Reaktionskammer, wobei die Reaktionsteilnehmer von oben in die Reaktionskammer eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff zur Erhitzung auf die Reaktionstemperatur, unter getrennter Zufuhr des sowohl für die Oxydation des Metallhalogenide als auch für die Verbrennung des Hilfsbrenngases erforderlichen Sauerstoffs und des Hilfsbrenngases zur Brennkammer, durch eine Hilfsflamme, die in einer von der Reaktionskammer getrennten Brennkammer brennt, hindurch und mitsamt den heißen Verbrennungsgasen dieser Hilfsflamme mittels eines zylindrischen Durchlasses in Richtung der Mittelachse der Reaktionskammer in diese eingeführt wird und das gesondert zugeführte Metallhalogenid und gegebenenfalls mitverwendete Hilfsgase in den erhitzten Sauerstoff bei dessen Eintritt in die Reaktionskammer eingeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhalogenid und gegebenenfalls Chlor in konzentrischen Strömen um den Sauerstoffstrom in Richtung des letzteren in die Reaktionskammer eingeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Verbrennungsgase in der Brennkammer auf 1250° C oder darüber bringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen