DE1442758C - Verfahren zur Herstellung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Aluminium und Silicium - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Aluminium und SiliciumInfo
- Publication number
- DE1442758C DE1442758C DE19621442758 DE1442758A DE1442758C DE 1442758 C DE1442758 C DE 1442758C DE 19621442758 DE19621442758 DE 19621442758 DE 1442758 A DE1442758 A DE 1442758A DE 1442758 C DE1442758 C DE 1442758C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reaction chamber
- gas
- inlet
- chloride
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 203
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 146
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 120
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 98
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 70
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims description 51
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims description 48
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 44
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 38
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 30
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 30
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J Titanium tetrachloride Chemical group Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 15
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 13
- 230000000171 quenching Effects 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 12
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K Aluminium chloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 4
- 230000001603 reducing Effects 0.000 claims description 4
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims 4
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 claims 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 claims 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N Potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N Sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M Sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N Silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001138 Tears Anatomy 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;titanium Chemical class [Ti].ClOCl XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 2
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 2
- HPCHGGAMBXTKGB-UHFFFAOYSA-N $l^{1}-alumanyloxysilicon Chemical compound [Al]O[Si] HPCHGGAMBXTKGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 1
- 210000001061 Forehead Anatomy 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282619 Hylobates lar Species 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K Iron(III) chloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N Iron(III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 241000382928 Oxya Species 0.000 description 1
- 241000282941 Rangifer tarandus Species 0.000 description 1
- 241000282890 Sus Species 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- JICSOOZUSBLTQQ-UHFFFAOYSA-M [Si](Cl)(Cl)(Cl)Cl.[Cl-] Chemical compound [Si](Cl)(Cl)(Cl)Cl.[Cl-] JICSOOZUSBLTQQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 230000003292 diminished Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- -1 steam Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Description
5 6
Aluminium und Silicium durch Dampfphasenoxy- stehen die Teilchen aus Siliciumdioxydsand. Sie köndation
eines Chlorids, gegebenenfalls in Gegenwart nen auch aus einer Mischung von mehr als einem
einer kleineren Wasserdampfmenge, bei welchem das dieser oder anderer Materialien bestehen. Im wesent-Chlorid
und oxydierendes Gas in einem solchen Aus- liehen können sämtliche Teilchen eine Größe von
maß vorerhitzt werden, daß, wenn sie miteinander 5 wenigstens 0,18 mm haben. Die praktische obere
vermischt würden, ohne daß eine Reaktion stattfin- Grenze der Teilchengröße wird im allgemeinen durch
det, die Temperatur des sich ergebenden Gemisches die Forderung bestimmt, daß die Teilchen durch den
wenigstens 700° C betragen würde, und bei welchem Gasstrom aus der Reaktionskammer herausgetragen
der vorerhitzte Chloriddampf und das vorerhitzte werden sollen. Vorzugsweise haben im wesentlichen
oxydierende Gas in eine leere Reaktionskammer io sämtliche Teilchen Größen, die innerhalb des Bedurch
getrennte Einlaßvorrichtungen hindurch in reiches von 0,5 bis 2,0 mm liegen,
solcher Weise eingeführt werden, daß ein turbulenter Die optimale Geschwindigkeit der Einführung der
solcher Weise eingeführt werden, daß ein turbulenter Die optimale Geschwindigkeit der Einführung der
Gasstrom erzeugt wird, in dem das Oxyd in fein zer- inerten feuerfesten Teilchen hängt von der Ausbilteilter
Form gebildet wird, unter Verwendung von dung und den Abmessungen des Reaktors ab und
inerten feuerfesten Teilchen zur Kontrolle von Ab- 15 kann während der Durchführung des Verfahrens gelagerungen
und Abtrennung der Teilchen von dem ändert werden. Falls die Geschwindigkeit hoch ist, ist
gebildeten Pigment ist dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der von dem erzeugten Oxyd abzutrennenman
die inerten feuerfesten Teilchen in solcher Weise den Teilchen entsprechend groß und kann, wenn die
in die Reaktionskammer einführt, daß sie auf die Re- Teilchen in einem Strom von Trägergas kalt in die
aktorfläche oder -flächen, welche den Gaseinlässen ao Reaktionskammer eingeführt werden, eine überunmittelbar
benachbart liegen und für die beiden Re- mäßige Abkühlung der Reaktionspartner mit einer
aktionskomponenten zugänglich sind, auftreffen. sich daraus ergebenden unvollständigen Umsetzung
Eine besonders wichtige Ausführungsform des Ver- herbeiführen. „
fahrens ist diejenige, bei welcher das erzeugte Oxyd Die inerten feuerfesten Teilchen sollen im allge-
pigmentartiges Titandioxyd und das Chlorid Titan- 35 meinen mit einer Geschwindigkeit von wenigstens
tetrachlorid ist. ' 2,5 m/sec, vorzugsweise wenigstens 30 m/sec in die
Der Grund dafür, warum das Aufschlagen der Reaktionskammer eingeführt werden. Die obere
inerten feuerfesten Teilchen auf die genannten Grenze für ■ die Einführungsgeschwindigkeit der
Flächen die Ablagerung von erzeugtem Oxyd auf inerten feuerfesten Teilchen wird durch die Fordediesen
Flächen beträchtlich herabsetzt, ist nicht völlig 30 rung bestimmt, daß die Geschwindigkeit nicht so
geklärt. · hoch sein soll, daß eine übermäßige Abnutzung der
Eine besonders wichtige Ausführungsform des Ver- Fläche bzw. Flächen des Reaktors verursacht wird,
fahrens ist diejenige', bei welcher das erzeugte Oxyd Im allgemeinen soll die Einführungsgeschwindigkeit
pigmentartiges Titandioxyd und das Chlorid Titan- nicht größer sein als etwa 91 bis 122 m/sec.
tetrachlorid ist. 35 Vorteilhaft werden die inerten feuerfesten Teilchen
tetrachlorid ist. 35 Vorteilhaft werden die inerten feuerfesten Teilchen
Der Grund dafür, warum das Aufschlagen der in die Reaktionskammer mit einer Temperatur eingeinerten
feuerfesten Teilchen auf die genannten führt, die beträchtlich unterhalb der Temperaturen
Flächen die Ablagerung von erzeugtem Oxyd auf liegt, mit welchen das vorerhitzte oxydierende Gas
diesen Flächen beträchtlich herabsetzt, ist nicht völlig und das vorerhitzte Chlorid in die Reaktionskammer
geklärt, insbesondere da im Fall von Titandioxyd 40 eingeführt werden. Hierfür bestehen zwei Gründe,
die Schicht von abgelagertem Titandioxyd härter als Erstens kann, insbesondere wenn die Reaktorfläche
die Schicht von abgelagertem Titandioxyd härter als Erstens kann, insbesondere wenn die Reaktorfläche
Siliciumdioxyd ist, und dennoch wird durch die Ein- oder -flächen nicht selbst durch die Verwendung eines
führung von inerten feuerfesten Teilchen in einer Kühlmittels indirekt gekühlt werden, welches mit den
Weise, die keine merkliche Abnutzung der Wände Reaktionspartnern nicht in Berührung kommt, die
einer Reaktionskammer oder eines Gaseintrittsrohres 45 Ablagerung von erzeugtem Oxyd auf einer solchen
verursacht, eine beträchtliche Herabsetzung der Ab- Fläche oder auf solchen Flächen nicht wirksam herlagerung
von Titandioxyd auf diesen Teilen herbei- abgesetzt oder verhindert werden, wenn nicht die
geführt. " Teilchen, unmittelbar bevor sie auf diese Fläche oder
Vorteilhaft entspricht die Strömungsgeschwindig- diese Flächen auf treffen, sich auf einer Temperatur
keit des Gasgemisches innerhalb der Oxydationszone 50 befinden, die wesentlich kleiner als die Temperaturen
einer Reynoldzahl von wenigstens 20000. Wenn bei ist, mit welchen die vorerhitzten Reaktionspartner in
einem Reaktor der Brennerart die Reaktionspartner die Reaktionskammer eingeführt werden,
(wie dies weiter unten beschrieben wird) durch par- Zweitens kann, wenn die Teilchen eine zu hohe '
(wie dies weiter unten beschrieben wird) durch par- Zweitens kann, wenn die Teilchen eine zu hohe '
allele Einlasse (insbesondere nicht koaxiale parallele Temperatur erreichen (mehr als etwa 9000C, wenn
Einlasse) hindurch eingeführt wird, entspricht die 55 das erzeugte Oxyd Titandioxyd ist), sie erzeugtes
Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches inner- Oxyd auf den Teilchen in unerwünschtem Ausmaß
halb der Oxydationszone vorzugsweise einer Reynold- aufwachsen.
Zahl von wenigstens 50 000. Andererseits ist es wichtig, daß die Reaktionspart-
Die inerten feuerfesten Teilchen müssen aus einem . ner durch die Einführung der inerten feuerfesten Teilharten Feststoff bestehen, der bei der hohen Tempe- 60 chen nicht übermäßig abgekühlt werden. Wenn die
ratur und unter den während der Reaktion herrschen- Teilchen nach der Abtrennung von dem erzeugten
den sonstigen Bedingungen von Chlor im wesent- Oxyd in das Verfahren zurückgeführt werden, kann
liehen nicht angegriffen wird. Die inerten feuerfesten etwas nicht umgesetztes Chlorid (insbesondere wenn
Teilchen können beispielsweise aus Zirkonteilchen die Wirksamkeit der Umsetzung beträchtlich weniger
oder aus Tonerdeteilchen oder aus Titandioxydteil- 65 als 100% beträgt) an ihnen absorbiert werden. Sie
chen bestehen. Wie sie als Bettmaterial bei der Wir- sollen dann nicht unter den Taupunkt des Chlorids
belschicht-Dampfphascnoxidation von Titanchlorid gekühlt werden (d. h. nicht unter eine Temperatur
üblicher Weise verwendet werden. Zweckmäßig be- von etwa 150° C, wenn das Chlorid aus Titantetra-
7 8
chlorid besteht, dessen Taupunkt bei Atmosphären- tungen unmittelbar benachbart liegen und die für
druck bei 136° C liegt), bevor sie wieder in die Re- beide Reaktionspartner zugänglich sind. Auf diese
aktionskämmer eingeführt werden. Weise werden im wesentlichen alle Teilchen nützlich
Die inerten feuerfesten Teilchen können in die Re- verwendet, und es ist möglich, eine angemessene Abaktionskammer
in Suspension in einem oder in 5 deckung der Reaktorfläche oder -flächen mit einer
beiden der vorerhitzten Reaktionspartner und/oder kleineren Menge der Teilchen vorzusehen, was bein
Suspension in einem inerten Schutzgas eingeführt deutet, daß weniger erzeugtes Oxyd durch Ablagewerden,
das in die Reaktionskammer eingeführt rung auf den Teilchen verlorengeht und daß die Trenwerden
kann. Gegebenenfalls können die Teilchen nung der Teilchen von dem erzeugten Oxyd erleichwenigstens
zum Teil in die Reaktionskammer in Sus- io tert wird.
pension in einem oder mehreren Strömen eines Zweitens wird dadurch ermöglicht, die Teilchen in
Trägergases durch Einlaßvorrichtungen hindurch ein- die Reaktionskammer mit Temperaturen einzuführen,
geführt werden, die von den Einlaßvorrichtungen für die beträchtlich kleiner als die Temperaturen sind,
die vorerhitzten Reaktionspartner getrennt sind, wo- mit welchen die vorerhitzter] Reaktionspartner in die
bei das Trägergas vorzugsweise so gerichtet wird, daß 15 Reaktionskammer eingeführt werden. So kann das
die Teilchen direkt auf die Reaktorfläche oder Trägergas in die Reaktionskammer mit einer Tempe-
-flächen, die den Gaseinlaßvorrichtungen unmittelbar ratur eingeführt werden, die nicht größer als 150° C
benachbart liegen und für beide Reaktionspartner zu- ist. Um die Nachteile, die mit der Einführung eines
gänglich sind, auftreffen. verhältnismäßig kalten Trägergases in die Reaktions-
Wenn die Teilchen in die Reaktionskammer in 20 kammer verbunden sind, auf ein Minimum herabzu-Suspension
in einem oder in beiden der vorerhitzten setzen, soll die Konzentration der Teilchen in dem
Reaktionspartner eingeführt werden, ist es zweck- Trägergas hoch sein, beispielsweise etwa 3,2 kg/m3
mäßig, sie in Suspension in dem vorerhitzten oxydie- Trägergas. Die mit der Verwendung eines Trägerrenden
Gas einzuführen, weil es leichter ist, eine Ab- gases verknüpften Vorteile sind allgemein von größedichtung
für das vorerhitzte oxydierende Gas als für as rer Bedeutung bei großen Reaktoren und bei Redas
vorerhitzte Chlorid, das korrodierend ist, vorzu- aktoren, bei denen die innere Oberfläche der Resehen.
aktorwand durch die Verwendung eines Kühlmittels
Im Vergleich zur Verwendung eines Trägergases nicht indirekt gekühlt wird.
bringt die Einführung der Teilchen in Suspension in Bei einer allgemein zylindrischen Reaktionskammei
einem oder beiden der vorerhitzten Reaktionspartner 30 wird der eine der Reaktionspartner (vorzugsweise das
und/oder in einem Schutzgas verschiedene Vorteile Chlorid) in die Reaktionskammer durch eine oder
mit sich. Erstens wird dadurch die Einführung einer mehrere Einlaßöffnungen in der Seitenwand der Rezusätzlichen
gasförmigen Komponente vermieden, aktionskämmer hindurch eingeführt, und der andere
welche die Reakiionspartner übermäßig kühlen Reaktionspartner (vorzugsweise das oxydierende
könnte, welche ferner die Reaktion verlangsamen und 35 Gas), wird in die Reaktionskammer an einer stromeinen
Teil der Reaktionswärme absorbieren würde auf dieser Einlaßöffnung oder -öffnungen liegenden
und welche, wenn das Trägergas nicht aus Chlor be- Stelle eingeführt, während das die inerten feuerfesten
steht, das bei der Reaktion erzeugte Chlor verdünnen Teilchen in Suspension enthaltendem Trägergas in
würde, was die Rückgewinnung die unmittelbare die Reaktionskammer durch eine Düse hindurch einRückführung
in eine. Chlorierungsvorrichtung er- 40 geführt werden können, die innerhalb der Kammer
schweren würde. Zweitens wird dadurch die Notwen- koaxial angeordnet ist und stromauf der Einlaßöffdigkeit
vermieden, zusätzliche Zufuhr- und Einlaß- nung oder -öffnungen in der Seitenwand der Kammer
vorrichtungen für ein Trägergas vorzusehen, so daß liegt, so daß der aus der Düse austretende konische
die Ausbildung des Reaktors vereinfacht werden Strahl von suspendierten Teilchen unmittelbar auf die
kann. Drittens wird dadurch ermöglicht, daß die Teil- 45 Reaktorfläche auf trifft, die der Einlaßöffnung bzw.
chen dort eingeführt werden können, wo nicht ge^ den Einlaßöffnungen in der Seitenwand des Reaktors
nügend Raum vorhanden ist, um einen Trägergasein- benachbart sind.
laß vorzusehen (der normalerweise einen Innendurch- Im Falle eines Reaktors, bei dem das Chlorid und
messer von wenigstens 6 mm haben muß). Im allge- das oxydierende Gas durch Einlasse hindurch eingemeinen
sind diese Betrachtungen bei kleineren Re- 50 führt werden, die koaxial zueinander sind, kann das
aktoren von größerer Bedeutung. . die Teilchen enthaltende Trägergas durch einen EinWenn
die Teilchen in die Reaktionskammer in laß hindurch eingeführt werden, der innerhalb der
Suspension in einem Trägergas eingeführt werden, inneren Eintrittsleitung liegt und so angeordnet ist,
kann das Trägergas ein inertes Gas sein (d. h. ein daß er einen konischen Strahl von suspendierten
Gas, das unter den Bedingungen der Reaktion gegen- 55 Teilchen auf die Innenfläche des Endteils der inneüber
den Reaktionspartnern inert ist), beispielsweise ren Eintrittsleitung richtet. Statt dessen kann das
Chlor oder Stickstoff oder (außer wenn der Träger- Trägergas auch durch einen ringförmigen Einlaß hingaseinlaß
innerhalb eines Clorideinlasses angeord- durch eingeführt werden, der einen Einlaß für das
net ist) ein oxydierendes Gas (vorzugsweise Luft). Im Chlorid oder das oxydierende Gas umgibt und so anVergleich
mit der Einführung des teilchenförmigen 60 geordnet ist, daß er einen konvergierenden Strom von
feuerfesten Materials in Suspension in einem oder in suspendierten Teilchen auf die Reaktorfläche richtet,
beiden der vorerhitzten Reaktionspartner und/oder welche diesen Einlaß für das Chlorid oder das oxyauch
die Verwendung eines Trägergases bietet ver- dierende Gas unmittelbar umgibt,
schiedene Vorteile. Ferner können diese beiden Anordnungen kom-
schiedene Vorteile. Ferner können diese beiden Anordnungen kom-
Erstens ist es möglich, den oder die Ströme von 65 biniert werden, so daß die Teilchen sowohl auf die
Trägergas so zu richten, daß im wesentlichen die ge- innere als "auch auf die äußere Fläche des Endteils
samten Teilchen unmittelbar auf die Reaktorfläche einer Reaktionspartner-Eintrittsleitung unmittelbar
oder -flächen auftreffen, die den Gaseinlaßvorrich- auftreffen. Wenn der Chlorideinlaß den innersten von
zwei oder mehreren koaxialen Reaktionspartner-Einlässen
bildet, kann man einen konischen Strahl von
suspendierten Teilchen unmittelbar auf die Innenfläche des Endteils der Chlorid-Eintrittsleitung aus
einer axial angeordneten Trägergasdüse auftreffen lassen, und gleichzeitig Teilchen auf die Außenfläche
des Endteils der Chlorideintrittsleitung auftreffen lassen, indem ein Teil des Materials in dem vorerhitzten
oxydierenden Gas suspendiert und das oxydierende Gas in die Reaktionskammer durch einen
ringförmigen Einlaß hindurch eingeführt wird, der den Chlorideinlaß umgibt. Es sind zahlreiche weitere
Variationen möglich. So kann beispielsweise die zentrale Trägergasdiise, die einen konischen Strahl von
suspendierten, innen feuerfesten Teilchen liefert, durch einen tangential gerichteten Einlaß ersetzt
werden, der einen spiralförmig verlaufenden Strom des Materials erzeugt.
Im Falle eines Reaktors, bei dem das Chlorid und das oxydierende Gas durch Einlasse hindurch eingeführt
werden, deren Achsen parallel zueinander verlaufen, die aber nebeneinander und nicht ineinander
angeordnet sind, kann das die suspendierten Teilchen enthaltende Trägergas durch einen öder mehrere Einlasse
hindurch eingeführt werden, die mit ihren Achsen parallel zu denjenigen der Reaktionspartnereinlässe
angeordnet sind und stromauf der letzteren liegen. Diese Anordnung kann gewünschtenfalls dadurch
ergänzt werden, daß weitere Teilchen in Suspension in dem vorefhitzten oxydierenden Gas eingeführt
werden/
Wenn die Ausbildung und die Abmessungen des Reaktors es zulassen, kann jede der vorstehend beschriebenen
Anordnungen für die Einführung der Teilchen durch eine bewegbare Düse für das -die
Teilchen in Suspension enthaltende Trägergas ersetzt oder ergänzt werden. So kann eine feststehende Düse,
die einen konischen Strahl von suspendierten Teilchen liefert, durch eine Düse ersetzt werden, die kontinuierlich
um eine Achse gedreht wird, die unter einem spitzen Winkel (der beispielsweise gleich dem halben
Winkel des konischen Strahles ist) mit Bezug auf die Achse des im Wesentlichen, zylindrischen Stromes von
suspendierten Teilchen geneigt ist. Statt dessen kann auch eine solche bewegbare Düse für ein intermittierendes
Arbeiten eingerichtet sein, um die feststehende Einlaßvorrichtung für das Trägergas zu ergänzen, wobei
die Anordnung derart ist, daß die Düse bewegt werden kann, um inerte feuerfeste Teilchen auf eine
von einer Bedienungsperson ausgewählte Stelle zu richten. So kann ein ergänzender Strom von Teilchen
auf eine oder mehrere verschiedene Stellen zu einem solchen Zeitpunkt oder zu solchen Zeitpunkten gerichtet
werden, zu denen die Beobachtung oder die Erfahrung es als notwendig oder erwünscht erscheinen
läßt.
Vorzugsweise werden die Reaktorflächen, die für die. vermischten Reaktionspartner und/oder für das
heiße erzeugte Oxyd zugänglich sind, durch Verwendung eines Kühlmittels indirekt gekühlt. Die Reaktorfläche
oder -flächen, die der Einlaßvorrichtung für das Chlorid und/oder der Einlaßvorrichtung für das
oxydierende Gas benachbart sind, können ebenfalls durch Verwendung eines Kühlmittels indirekt gekühlt
werden, wie dies z. B. in der britischen Patentschrift 764 082 beschrieben ist.
Die Kühlung der Reaktorflächen ist vor allem deshalb günstig, weil dadurch die Ablagerung von
erzeugtem Oxyd auf den Flächen vielfach vermindert werden kann und etwa auf den gekühlten Reaktorflächen
abgelagertes Oxyd, eine weichere Form hat, ■ als wenn es auf ungekühlten Reaktorflächen abgelagert
wird, und durch die inerten feuerfesten Teil- j chen, selbst an Stellen, die von der Einführungsstelle i
der Teilchen entfernt liegen, leichter beseitigt werden ' können. Außerdem ermöglicht die Kühlung der Re- ;
aktorflächen, daß wenigstens ein Teil des Reaktors j aus Metall statt aus nicht metallenem hitzebeständi- |
gern Material, wie Siliciumdioxid, hergestellt werden kann, was technisch oft von Vorteil ist.
Um den ganzen Reaktor oder einen Teil von ihm aus Metall statt aus einem nicht metallenen hitzebeständigen
Material herstellen zu können, ist ein erheblicher Grad der Kühlung erforderlich,. der von
dem verwendeten besonderen Metall abhängt. Beispielsweise müssen im Fall von Nickel die Reaktorflächen
auf eine Temperatur unter 3250C gekühlt werden. Die tiefste Temperatur, auf welche Reaktorflächen
gekühlt werden können, wird (im Falle großer Reaktoren, bei denen keine Gefahr der vorzeiti- [
gen Abschreckung der Reaktionspartner besteht) durch den Taupunkt des Chlorids bestimmt. So dürfen,
wenn beispielsweise das Chlorid aus Titantetrachlorid besteht, die Reaktorflächen nicht auf eine
Temperatur unter 140° C gekühlt werden.
Es ist andererseits gefunden worden, daß, wenn die gekühlte Reaktorfläche aus einem nicht metallenen
hitzebeständigen Material besteht, selbst ein verhältnismäßig kleiner Grad der Kühlung günstig ist,
besonders für diejenigen Teile der Fläche, die in einem beträchtlichen Abstand stromab der Reaktionspartnereinlaßvorrichtungen
liegen, und wenn das oxydierende Gas im Überschuß zu der Menge vorliegt, die erforderlich ist, um sich mit dem Chlorid
in stöchiometrischem Verhältnis umzusetzen. So ist es günstig, wenn die Reaktionstemperatur innerhalb
des Bereiches von 1000 bis 1300° C liegt, die Reaktorflächen auf eine Temperatur unter 9000C
und vorzugsweise auf eine solche zu kühlen, die einen Wert von 650° C nicht übersteigt.
Das Kühlmittel kann Wasser, Wasserdampf, öl, ein geschmolzenes Metallsalz oder ein geschmolzenes
Gemisch von Metallsalzen (beispielsweise ein Gemisch, das aus 40 % Natriumnitrit, 7 0Ar Natriumnitrat
und 53% Kaliumnitrat, bezogen auf das Gewicht des Gemisches, besteht und einen Schmelzpunkt
von 141,2° C hat) sein, was von dem Material abhängt, aus dem der Reaktor oder der zu kühlende
Teil des Reaktors hergestellt ist. Wenn dieses Material ein Metall ist, kann im allgemeinen jedes
der genannten Kühlmittel verwendet werden. Wenn jedoch das Material ein nicht metallenes hitzebeständiges
Material ist, können im allgemeinen nur bestimmte geschmolzene Metallsalze oder bestimmte
geschmolzene Gemische von Metallsalzen verwendet werden.
Obwohl es aus den vorstehend genannten Gründen erwünscht ist, die Reaktorflächen zu kühlen, die
den Reaktionspartnern und dem heißen erzeugten Oxyd ausgesetzt sind, muß dafür gesorgt werden,
daß das Gemisch der Reaktionspartner nicht unter die minimale zufriedenstellende Reaktionstemperatur
gekühlt und die Reaktion nicht vorzeitig abgeschreckt wird. Daher ist der Grad der Kühlung, der verwendet
werden kann, von dem Durchmesser des Reaktors abhängig.
Die richtige Wahl des Materials für den Aufbau der Reaktionskammerwände und der Reaktionspartner-Einlaßvorrichtungen
ist wichtig. Jede Reaktorfläche, die nicht durch ein Kühlmittel indirekt gekühlt
wird und die dem heißen Chlorid oder Chlor bzw. dem heißen erzeugten Oxyd ausgesetzt ist, soll
aus einem nicht metallenen hitzebeständigen Material, wie z. B. Siliciumdioxyd oder Aluminiumoxyd,
hergestellt werden. Es kann entweder die ganze Wand aus einem nicht metallenen hitzebeständigen
Material hergestellt werden, oder die Wand kann eine Außenhülle aus Metall mit einer Auskleidung
aus einem nicht metallenen hitzebeständigen Material aufweisen. Aluminiumoxyd hat Vorteile bei sehr
hohen Temperaturen, jedoch können Teile von kornplazierter Gestalt leichter aus Siliciumdioxyd hergestellt
werden, so daß dieses Material im allgemeinen zu bevorzugen ist. ■
Gewünschtenfalls können verschiedene nicht metallene hitzebeständige Materialien in ein und demselben
Reaktor verwendet werden.
Als eine weitere Vorsichtsmaßnahme zum Verhindern oder Herabsetzen der Ablagerung von erzeugtem
Oxyd auf Reaktorflächen, die den Einlaßvorrichtungen "für die Reaktionspartner benachbart
sind, kann wenigstens ein Reaktionspartnereinlaß von einem Schutzgaseinlaß umgeben und/oder durch
einen Schutzgaseinlaß von einem anderen Reaktionspartnereinlaß oder der Innenfläche der Reaktionskammerwand
getrennt sein, wobei durch den Schutzgaseinlaß hindurch ein Schutzgas, das gegenüber beiden
Reaktionspartnern inert ist, vorzugsweise Chlor, das bei der Reaktion erzeugt wird, oder Stickstoff
oder ein anderes inertes Gas, in die Reaktionskammer eingeführt wird. Vorzugsweise wird das Schutzgas
in die Reaktionskammer mit einer Temperatur von wenigstens 1500C eingeführt, und die Geschwindigkeit
des Schutzgases, unmittelbar bevor es in die Reaktionskammer eingeführt wird, beträgt wenigstens
30 m/sec (vorzugsweise etwa 90 m/sec). Um eine übermäßige Kühlung der Reaktionspartner zu
verhindern, insbesondere wenn ein kleiner Reaktor verwendet wird, wird das Schutzgas vorzugsweise auf
eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 600 bis 1000° C vorerhitzt. "
Obwohl sich die Gase innerhalb der Reaktionskammer in einem wirbelnden Zustand befinden,
sucht das Schutzgas zu verhindern, daß der eine Reaktionspartner mit dem anderen in Berührung
kommt, während der erste Reaktionspartner noch in Berührung mit dem Einlaß ist, durch welchen hindurch
er in den Reaktor eingeführt wird. So kann beispielsweise das Chlorid in einen Strom des oxydierenden
Gases, das innerhalb der Reaktionskammer strömt, durch ein inneres Rohr hindurch eingeführt
werden, das entweder bündig mit der Innenfläche der Reaktionskammerwand enden oder sich
in die Reaktionskammer erstrecken kann, und ein inertes Schutzgas kann in die Reaktionskammer
durch ein äußeres Rohr hindurch eingeführt werden, das koaxial zu dem inneren Rohr angeordnet ist und
mit dem Ende des inneren'Rohres bündig endet.
Bei geeigneter Wahl der Strömungsgeschwindigkeiten für das Schutzgas und das Chlorid, und wenn
dafür gesorgt wird, daß die Wanddicke des inneren Rohres nicht zu groß ist, hindert das Schutzgas das
Chlorid weitgehend daran, in Berührung mit dem oxydierenden Gas in einer Zone zu kommen, die der
ringförmigen Endfläche des inneren Rohres unmittelbar benachbart ist, weil das Chlorid und das Schutzgas
zusammen die Konzentration des oxydierenden Gases an dieser Fläche beträchtlich herabsetzen. Die
Einführung eines Schutzgases erfolgt zusätzlich zu der Einführung der inerten feuerfesten Teilchen.
Die Einführung eines Schutzgases kann in Verbindung mit zahlreichen Anordnungen der Einlaßvorrichtungen
für die Reaktionspartner benutzt werden. So wird, wenn das vorerhitzte Chlorid und das
vorerhitzte oxydierende Gas in die Reaktionskammer durch einen inneren und einen äußeren Einlaß,
die koaxial zueinander sind, eingeführt werden, das Schutzgas vorzugsweise durch einen dritten koaxialen
Einlaß eingeführt, der zwischen dem inneren und dem äußeren Einlaß für die Reaktionspartner angeordnet
ist. Das Schutzgas kann auch durch einen ringförmigen Einlaß hindurch eingeführt werden, der
den äußeren der beiden Einlasse für die Reaktionspartner umgibt. Wenn das vorerhitzte oxydierende
Gas und das vorerhitzte Chlorid in die Reaktionskammer durch Einlasse hindurch eingeführt werden,.
die nicht ineinander angeordnet sind, sondern parallel
oder schräg zueinander verlaufen, dann kann das Schutzgas in die Heaktionskammer durch Einlasse
hindurch eingeführt werden, deren jeder einen der Einlasse für die Reäktionspartner umgibt, oder
das Schutzgas kann nur rings um einen oder einige der Einlasse für die Reaktionspartner eingeführt werden.
Wenn man das oxydierende Gas längs der Reaktionskammer zuströmen läßt, und wenn das Chlorid
in den Strom des oxydierenden Gases durch einen in der Wand der Reaktionskammer vorgesehenen
Schlitz hindurch eingeführt wird, dann kann das Chlorid zunächst durch einen äußeren Schlitz hindurch
zugeführt werden, der enger als der Schlitz in der Wand der Reaktionskammer ist, um einen
bandförmigen Strom des Chlorides zu bilden, und das Schutzgas kann in die Reaktionskämmer durch
den inneren Schlitz hindurch auf beiden Seiten des bandförmigen Chloridstromes eingeführt werden.
Der Durchgang der inerten feuerfesten Teilchen durch die Reaktionskammer hindurch kann dadurch
unterstützt werden, daß man die Reaktionskammer mit ihrer Achse senkrecht anordnet und dafür sorgt,
daß der Gasstrom durch sie nach unten hindurchgeht. .·.'■'
Das erzeugte Oxyd wird zweckmäßig von den inerten feuerfesten Teilchen unter Verwendung einer
Absetzkammer getrennt, jedoch können auch trockene oder nasse Zyklone entweder an Stelle der
Absetzkammer oder auf sie folgend verwendet werden. Nachdem die inerten feuerfesten Teilchen die
Reaktionskammer verlassen haben, werden sie vorzugsweise gekühlt und gegebenenfalls in die Reaktionskammer
zurückgeführt. Das Kühlen der inerten feuerfesten Teilchen kann nach der Trennung von
dem erzeugten Oxyd erfolgen.
Es ist wichtig, daß die Ausbildung des Reaktors, die Temperaturen und die Strömungsgeschwindigkeiten
der Reaktionspartner derart sind, daß die Reaktionspartner und die Produkte der Reaktion in der
Oxydationszone während einer Zeitdauer verbleiben, die genügend lang ist, um eine im wesentlichen vollständige
Umsetzung zu gewährleisten, die aber nicht so lang ist, daß ein unerwünschtes Anwachsen der
erzeugten Oxydteilchen verursacht wird. Gewöhnlich haben sich Verweilzeiten innerhalb des Berei-
ches von 0,02 bis 10 Sekunden als geeignet erwiesen. Wenn das oxydierende Gas aus im wesentlichen reinem
Sauerstoff oder aus an Sauerstoff angereicherter Luft besteht, dann kann jedoch die Verweilzeit unter
zweckentsprechenden Bedingungen so klein wie 0,01 Sekunden sein. Wenn die gasförmigen Reaktionsprodukte
mit dem in Suspension befindlichen erzeugten Oxyd die Oxydationszone verlassen, werden
sie vorzugsweise einer Behandlung zu ihrer raschen Abkühlung oder Abschreckung auf eine
Temperatur unter 9000C (vorzugsweise unter 6500C) unterworfen. Diese Abschreckung der Reaktionsprodukte
kann in einer Zeit innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 10 Sekunden (vorzugsweise
von 0,05 bis 5 Sekunden) von dem Zeitpunkt der Einführung des Chlorides in die Oxydationszone
stattfinden. Die Abschreckung kann dadurch bewirkt werden, daß gekühltes Produktgas, z. B. Chlor, mit
dem Produktgasstrom, welcher das erzeugte Oxyd in Suspension enthält, gemischt wird oder daß die Produkte
mit hoher Geschwindigkeit durch gekühlte Rohre hindurchgeführt werden. Zweckmäßig wird
die Abschreckung dadurch bewirkt, daß in dem Produktgasstrom kalte inerte feuerfeste Teilchen dispergiert
werden, die vorzugsweise die gleichen sind wie die Teilchen, die dazu verwendet werden, die Ablagerung
von erzeugtem Oxyd auf Reaktorflächen zu verhindern oder herabzusetzen. Vorteilhaft kann ein
Teil der abgetrennten inerten feuerfesten Teilchen in den Reaktor zu dem Zweck zurückgeführt werden,
die Ablagerungen des erzeugten Oxydes auf den Reaktorflächen herabzusetzen oder zu verhindern. Vorteilhaft
werden die/für die_ Abschreckung verwendeten
Teilchen und die in die Reaktionskammer eingeführten inerten feuerfesten Teilchen von dem Produktgasstrom
aufwärts zu einer Vorrichtung getragen, die zum Abtrennen der inerten feuerfesten Teilchen
aus dem Gasstrom und zum Kühlen der abgetrennten inerten feuerfesten Teilchen dient, von denen
ein Teil danach unter Schwerkraft in den Prozeß zurückgeführt wird, um die Abschreckung weiterer
Reaktionsprodukte zu bewirken, und ein Teil in die Reaktionskammer zurückgeführt wird.
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen von Einrichtungen, die für die Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind, an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
F i g. 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch einen Reaktor mit Schlitzeinlässen für den einen der
Reaktionspartner; '
F i g. 2 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener schematischer Axialschnitt durch einen Teil des in
Fig. 1 wiedergegebenen Reaktors und zeigt eine abgewandelte
Anordnung und Ausbildung der Einlasse für den einen Reaktionspartner;
Fig. 3 ist ein schematischer Axialschnitt durch einen Reaktor mit einem Schutzgaseinlaß;
F i g. 4 ist ein schematischer Axialschnitt des in F i g. 3 wiedergegebenen Reaktors und zeigt eine abgeänderte
Anordnung für die Einführung des inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials;
Fig. 5 ist ein schematischer Axialschnitt durch einen Reaktor mit parallelen, nicht koaxialen Eintrittsrohren
für die Reaktionspartner;
F i g. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie C-C von Fig.5;
F i g. 7 ist ein schematischer Axialschnitt durch einen Reaktor mit Einlassen für ein Schutzgas und
Mitteln zum indirekten Kühlen der Reaktionskam-• merwand;
F i g. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie D-D von Fig. 7;
Fig. 9 ist ein schematischer Axialschnitt durch den in Fig. 7 wiedergegebenen Reaktor und zeigt
eine abgeänderte Anordnung der Einlasse für die Reaktionspartner;
Fig. 10 ist ein Querschnitt nach der LinieE-E
ίο von Fig. 9;
Fig. 11 bis 17 sind schematische Axialschnitte von sieben Reaktoren, die sämtlich mit Einlassen für
ein Schutzgas und mit Mitteln zum indirekten Kühlen der Reaktionskammerwand versehen sind;
Fig. 18 ist ein Querschnitt nach der.LinieF-F von Fig. 17;
Fig. 18 ist ein Querschnitt nach der.LinieF-F von Fig. 17;
Fig. 19 ist ein axialer Schnitt durch eine abgeänderte
Ausführungsform eines Rohres zum Einführen des inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials;
F i g. 20 ist ein Axialschnitt durch eine Ausführungsform einer Einrichtung zum Abschrecken der
Reaktionsprodukte. „
Der in F i g. 1 wiedergegebene Reaktor weist eine »5 zylindrische Reaktionskammer 9 auf, die nicht notwendigerweise
mit ihrer Achse, wie dargestellt, waagerecht angeordnet zu werden braucht und die mit
einem Mantel 10 versehen ist, durch den ein Kühlmittel umlaufen gelassen werden kann, um eine indirekte
Kühlung der Innenfläche der Reaktionskammer 9 vorzusehen. Die Einlaßvorrichtung für den
einen Reaktionspartner (vorzugsweise das Chlorid) weist eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden
Schlitzen 11 auf, die mit gleichem Abstand voneinander um den Umfang der Reaktionskammer 9 angeordnet und von einem Verteilerraum
12 umgeben sind, in den ein Rohr 13 für die Zufuhr des Reaktionspartners mündet.
Der Kühlmantel 10 endigt unmittelbar stromab des Verteilerraumes 12. In einem kurzen Abstand
stromauf dieser Einlaß vorrichtung ist die Reaktionskammer 9 mit zwei sich diametral gegenüberliegenden
Einlassen versehen, denen der andere Reaktionspartner (vorzugsweise das oxydierende Gas)
durch Rohre 14 hindurch zugeführt werden kann.
Ein Rohr 15, das koaxial zu der Reaktionskammer 9 angeordnet ist, erstreckt sich über eine kurze
Strecke durch die Wand hindurch, welche das stromaufwärtsseitige Ende der Reaktionskammer 9 , verschließt,
und die Anordnung ist derart, daß inerte feuerfeste Teilchen, die in Suspension in einem Trär
gergas durch das Rohr 15 hindurch zugeführt werden, in einem konischen Strahl austreten, der unmittelbar
auf die Innenfläche der Reaktionskammer um und zwischen den Schlitzen 11 auftrifft. Wegen
der verwendeten sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten sind die beiden sich diametral gegenüberliegenden
Einlasse für den zweiten Reaktionspartner nicht zugänglich für den Reaktionspartner, der durch
die Schlitze 11 hindurch eingeführt wird, und es ist daher nicht notwendig, dafür Sorge zu tragen, daß
die inerten feuerfesten Teilchen auf die Reaktorflächen auftreffen, die in der Nähe der beiden sich
diametral gegenüberliegenden Einlasse liegen.
65. Wie in F i g. 2 veranschaulicht, können die Schlitze 11 des Reaktors gemäß Fig.l durch ein System von Löchern 16 ersetzt werden. v . '
65. Wie in F i g. 2 veranschaulicht, können die Schlitze 11 des Reaktors gemäß Fig.l durch ein System von Löchern 16 ersetzt werden. v . '
Eine andere geeignete Ausführungsform einer Ha-
15 16
logenideinlaßvorrichtung für die Verwendung bei Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Reaktor
dem in F i g. t wiedergegebenen Reaktor ist eine sol- weist eine zylindrische Reaktionskammer 29 auf, die
ehe, wie sie in der britischen Patentschrift 757 703 nicht notwendigerweise mit ihrer Achse waagerecht
mit Bezug auf Fig. 1 dieser Patentschrift beschrie- angeordnet zu sein braucht, wie dies in Fig. 5 darben
ist und bei welcher der Einlaß für den einen Re- 5 gestellt ist. Durch die Stirnwand der Reaktionskamaktionspartner
(vorzugsweise das Chlorid) die Form mer 29 erstrecken sich in einer Richtung parallel zur
eines einzigen, sich in Umfangsrichtung erstrecken- Achse der Reaktionskammer 29 zwölf Einlaßrohre
den Schlitzes hat. Die mit Bezug auf die Fig. 2 30 für den einen Reaktionspartner (beispielsweise
und 3 der britischen Patentschrift 757 703 beschrie- das oxydierende Gas), zwölf entsprechende Einlaßbenen
Ausführungsformen können ebenfalls verwen- io rohre 31 für den anderen Reaktionspartner (beidet
werden, jedoch müssen die "inerten feuerfesten spielsweise das Chlorid) und neunzehn Einlaßrohre
Teilchen in Suspension in dem anderen Reaktions- 32 von kleinerem Durchmesser für die Einführung
partner eingeführt werden. der inerten feuerfesten Teilchen, welche in einem
Der in F i g. 3 wiedergegebene Reaktor weist eine Trägergas suspendiert sind.
zylindrische Reaktionskammer 17 auf, die nicht not- 15 Die Einlaßrohre 30 und 31 für die Reaktionspartwendigerweise
mit ihrer Achse, wie dargestellt, waa- ner enden insgesamt in einer Ebene senkrecht zur
gerecht angeordnet zu sein braucht und die mit Achse der Reaktionskammer 29, und die Einlaßeinem
Mantel 18 versehen ist, durch den ein Kühl- rohre 32 enden in einer Ebene, die parallel zu und
mittel umlaufen gelassen werden kann, um eine in- stromaufwärts der erstgenannten Ebene liegt. Die
direkte Kühlung der Innenfläche der Reaktionskam- 20 Trennung zwischen diesen beiden Ebenen wird relamer
17 vorzusehen. In der Seitenwand der Reak- tiv zu der Trennung zwischen den Achsen der Rohre
tionskammer 17 ist nahe ihrem stromaufwärtsseitigen 30, 31 und 32 (F i g. 6) in Verbindung mit der AnEnde
eine Einlaßöffnung vorgesehen, welcher der Ordnung der verschiedenen Arten der Rohre 30, 31
eine Reaktionspartner (vorzugsweise das oxydierende und 32 über die Fläche der Reaktionskammer 29
Gas) über ein Speiserohr 19 zugeführt werden kann, as derart gewählt, daß die konischen Strahlen der in
Unmittelbar vor der Einmündung des Rohres 19 in dem Trägergas suspendierten inerten feuerfesten
die Reaktionskammer 17 ist dieses mit einem Einlaß Teilchen, die aus den Einlaßrohren 32 austreten, unversehen,
durch den in den Reaktionspartner aus mittelbar auf die Außenflächen der Endteile der Eineinem Rohr 20 von kleinerem Durchmesser eine laßrohre 30 und 31 für die Reaktionspartner und auf
Suspension von inerten feuerfesten Teilchen in ein 3° den benachbarten Teil der Fläche der Seitenwan-Trägergas
eingeführt werden kann. dung der Reaktionskammer 29 auftreffen. Infolge-
Zwei Rohre 21 und 22, die gleichachsig zueinander dessen treffen die Teilchen auf die Fläche der Wan-
und zur Reaktionskammer 17 angeordnet sind, er- dung der Reaktionskammer 29 längs deren Länge
strecken sich durch die stromaufwärts liegende Stim- stromab der Einlaßrohre 30 und 31 für die Reak-
wand der Reaktionskammer hindurch und in die Re- 35 tionspartner auf. Falls es gewünscht wird, kann die
aktionskammer hinein bis zu einer Stelle, die in Reaktionskammer 29 mit einem Mantel versehen
einem gewissen Abstand stromab des stromaufwärts sein, durch welchen hindurch ein Kühlmittel geführt
Hegenden Endes des Kühlmantels 18 liegt. Das in- wird, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche
nere Rohr 21 dient als Einlaßmittel für den anderen der Seitenwandung der Reaktionskammer 29 vorzu-
Reaktionspartner (vorzugsweise das Chlorid), und 40 nehmen.
ein Schutzgas wird von einem Speiserohr 23 in den Der in. den Fig. 7 und 8 dargestellte Reaktor
Bereich von kreisförmigem Querschnitt eingeführt, weist eine zylindrische Reaktionskammer 33 auf, die
der durch die beiden Rohre 21 und 22 begrenzt ist. nicht notwendigerweise mit ihrer Achse waagerecht
Der Endteil 24 des äußeren Rohres 22 verläuft ko- angeordnet zu sein braucht, wie dies in Fig. 7 darnisch,
um die Geschwindigkeit des Schutzgases zu 45 gestellt ist, und die mit einem Mantel 34 versehen
erhöhen, bevor es in die Reaktionskammer 17 ein- ist, durch den hindurch ein Kühlmittel umlaufen
tritt. Die inerten feuerfesten Teilchen werden in dem kann, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche
erstgenannten Reaktionspartner mitgenommen und der Reaktionskammer 33 vorzunehmen. Die Stirntreffen
auf die Außenfläche des Rohres 22, dessen wand der Reaktionskammer ist mit zwei rechteckigen
Endteil dem Einlaß für den anderen Reaktionspart- 50 Schlitzen versehen, die, wie in Fig. 8 dargestellt ist,
ner benachbart liegt, und auf die Fläche der Reak- sich parallel zueinander erstrecken. Zu dem einen
tionskammer 17 auf. . ■ " der Schlitze führt ein Paar, gleichachsig Leitungen
Die Anordnung zum Einleiten der inerten feuer- 35 und 36, von denen die innere Leitung 35 eine
festen Teilchen in den in F i g. 3 dargestellten Reak- Einlaßleitung für einen der Reaktionspartner ist, und
tor kann so abgeändert werden, wie es in F i g. 4 55 der Bereich zwischen der inneren Leitung 35 und der
dargestellt ist, gemäß welcher die inerten feuerfesten äußeren Leitung 36 ermöglicht die Einführung eines
Teilchen durch ein Rohr 25 einem Rohr 26 züge- den Reaktionspartner umgebenden Schutzgases in
führt werden, das gleichachsig innerhalb des Einlaß- die Reaktionskammer 33. Zu dem anderen Schlitz
rohres 21 angeordnet ist und in das ein Trägergas ist ein entsprechendes Paar gleichachsiger Leitungen
durch ein Rohr 27 von kleinerem Durchmesser ein- 60 37 und 38 geführt, von denen die innere Leitung 37
gespritzt werden kann. Ein konischer Strahl der eine Einlaßleitung für den anderen Reaktionspartner
Teilchen, die in dem Trägergas suspendiert sind, tritt ist, und der Bereich zwischen der inneren Leitung
aus dem Rohr 26 aus, welches kurz vor dem Rohr 37 und der äußeren Leitung 38 ermöglicht, daß ein
21 endet, so daß der Strahl unmittelbar auf die In- Schutzgas in die Reaktionskammer 33 eingeführt
nenfläche des Endteiles des Innenrohres 21 auftrifft. 65 werden kann, welches diesen Reaktionspartner um-
Der eine Reaktionspartner (vorzugsweise das ChIo- gibt.
rid) wird dem Rohr 21 durch ein Speiserohr 28 hin- Wie aus F i g. 7 ersichtlich ist, sind die beiden
durch, zugeführt. Paare gleichachsiger Leitungen 35, 36 und 37, 38 so
schräg angeordnet, daß die beiden Reaktionspartner (Chlorid und oxydierendes Gas) innerhalb der Reaktionskammer
33 gegeneinander gerichtet werden. Inerte feuerfeste Teilchen werden in die Reaktionskammer 33 durch jeden der Schlitze hindurch eingeführt
und vorzugsweise von den beiden Reaktionspartnern mitgenommen; sie können jedoch auch zusätzlich
zu den oder an Stelle der in einem Reaktionspartner suspendiert zugeführten Teilchen in dem
Strom des diese Reaktionspartner umgebenden Schutzgases suspendiert zugeführt werden.
Wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, können die rechteckigen Schlitzeinlässe und die zugeordneten
Paare gleichachsiger Leitungen 35, 36 und 37, 38 durch kreisförmige Einlasse und zugeordnete
Paare gleichachsiger Rohre 39, 40 bzw. 41, 42 ersetzt werden.
Der in Fig. 11 dargestellte Reaktor weist eine zylindrische
Reaktionskammer 43 auf, die nicht notwendigerweise mit ihrer Achse waagerecht angeordnet
zu sein braucht, wie in der Zeichnung dargestellt ist, und die mit einem Mantel 44 versehen ist, durch
den hindurch ein Kühlmittel geführt werden kann, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche der Reaktionskammer
43 vorzunehmen. Das stromaufwärts liegende Ende des Reaktors ist offen, und ein Rohr
45, dessen Außendurchmesser nur wenig kleiner als der Innendurchmesser der Reaktionskammer 43 ist,
erstreckt sich gleichachsig in die Reaktionskammer 43 zu einer Stelle, die in einem kurzen Abstand
stromab des stromaufwärts liegenden Endes des Kühlmantels 44 liegt. Das Rohr 45 dient als Einlaß
für den einen Reaktionspartner (vorzugsweise das oxydierende Gas) und weiterhin für die inerten
feuerfesten Teilchen, die in diesem Reaktionspartner suspendiert sind.
Der Bereich zwischen der Innenfläche der Reaktionskammer
43 und der Außenfläche des Rohres 45 dient als Einlaß für ein Schutzgas. Zwei Paare
gleichachsiger Rohre 46, 47 und 48, 49 führen zu zwei sich diametral gegenüberliegenden Einlassen in
der Seitenwandung der Reaktionskammer 43. Die inneren Rohre 46 und 48 dienen als Einlasse für den
anderen Reaktionspartner (vorzugsweise das Chlorid), in welchem weitere inerte feuerfeste Teilchen
mitgenommen werden können. Der Bereich zwischen der Außenfläche des Innenrohres 46 oder 48 jedes
Paares und der Innenfläche des Außenrohres 47 oder 49 dieses Paares dient als Einlaß für ein Schutzgas.
'
Der in Fig. 12 dargestellte Reaktor ist dem in Fig. 11 dargestellten mit der Ausnahme ähnlich,
daß der stromaufwärts liegende Endteil der Reaktionskammer 29 eine Doppelkonusform hat, so daß
er eine Einschnürung oder Einengung 50 hat, und das Rohr 45 ist dementsprechend geformt. Weiterhin
erstreckt sich der Kühlmantel 44 nicht so weit stromaufwärts, wie das Ende des Rohres 45.
Der in Fig. 13 dargestellte Reaktor weist eine zylindrische
Reaktionskammer 51 auf, die nicht notwendigerweise mit ihrer Achse waagerecht angeordnet
zu sein braucht, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, und die mit einem Mantel 52 versehen ist,
durch welchen hindurch ein Kühlmittel geleitet werden kann, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche
der Reaktionskammer 51 vorzunehmen. In die Reaktionskammer 51 erstrecken sich durch ihr offenes
stromaufwärts liegendes Ende hindurch drei Rohre 53, 54 und 55, die gleichachsig zueinander
und gleichachsig zu der Reaktionskammer 51 angeordnet sind. Die Endteile der Rohre 53, 54 und 55
sind konisch, wobei das innerste Rohr 53 die kleinste Konizität und das äußerste Rohr 55 die größte Konizität hat.
Die beiden inneren Rohre 53 und 54 erstrecken sich über die gleiche Entfernung in die Reaktionskammer 51, jedoch erstreckt sich das äußerste Rohr
ίο 55 bis über die beiden Innenrohre 53 und 54 hinaus.
Das innerste Rohr 53 dient als Einlaß für den einen der Reaktionspartner, vorzugsweise das Chlorid.
Der Bereich zwischen dem innersten Rohr 53 ' und dem Rohr 54 dient als Einlaß für das Einführen
von Schutzgas. Der Bereich zwischen dem Rohr 54 und dem äußersten Rohr 55 dient als Einlaß für den
anderen Reaktionspartner, vorzugsweise das oxydierende Gas. Der Bereich zwischen dem äußersten
Rohr 55 und der Wand der Reaktionskammer 51
ao dient als Einlaß zur Einführung von weiterem Schutzgas.
Inerte feuerfeste Teilchen werden in die Reaktionskammer 51 in Suspension in demjenigen Reaktionspartner eingeführt, der zwischen den Rohren 54
und 55 zugeführt wird; sie können auch in Suspension in dem anderen Reaktionspartner und/oder in dem
Schutzgas eingeführt werden.
Der in Fig. 14 dargestellte Reaktor weist eine zylindrische Reaktionskammer 56 auf, die mit ihrer
Achse nicht notwendigerweise waagerecht angeordnet zu sein braucht, wie in der Zeichnung dargestellt
ist, und die mit einem Mantel 57 versehen ist, durch welchen ein Kühlmittel hindurchgeführt werden
kann, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche der Reaktionskammer 56 vorzunehmen. Vier Rohre
58, 59, 60 und 61, die gleichachsig zueinander und zur Reaktionskammer 56 angeordnet sind, führen zu
einer kreisförmigen öffnung in der stromaufwärts liegenden Stirnwand der Reaktionskammer 56. Das
innerste Rohr 58 dient als Einlaß für den einen der Reaktionspartner, vorzugsweise das Chlorid. Der Bereich
zwischen dem innersten Rohr 58 und dem nächsten Rohr 59 dient als Einlaß für die Einführung
eines Schutzgases. Der Bereich zwischen dem Rohr 59 und dem nächsten äußeren Rohr 60 dient
als Einlaß für den anderen Reaktionspartner, vorzugsweise das oxydierende Gas. Der Bereich zwischen
dem Rohr 60 und dem äußersten Rohr 61 dient als Einlaß für die Einführung von weiterem Schutzgas.
In einem gewissen Abstand stromab der Stirnwand der Reaktionskammer 56 sind in der Seitenwand
der Kammer zwei sich diametral gegenüberliegende kreisförmige öffnungen ausgebildet, und zu
jeder dieser öffnungen führt ein Satz von vier gleichachsig angeordneten Rohren 62, 63, 64 und 65, wobei
die Achsen der Rohre dieser beiden Rohrsätze zusammenfallen. Bei jedem dieser beiden Rohrsätze
dient das innerste Rohr 62 als Einlaß für den einen Reaktionspartner, vorzugsweise das Chlorid. Der Bereich
zwischen dem innersten Rohr 62 und dem nächsten Rohr 63 dient als Einlaß zum Einführen
eines Schutzgases. Der Bereich zwischen dem Rohr 63 und dem nächsten äußeren Rohr 64 dient als
Einlaß für den anderen Reaktionspartner, vorzugsweise das oxydierende Gas. Der Bereich zwischen
dem Rohr 64 und dem äußersten Rohr 65 dient als Einlaß für das Einführen von weiterem Schutzgas.
In bezug auf jeden der drei Sätze gleichachsiger
19 20
Einlasse sind die Querschnittsflächen der beiden kann, um eine mittelbare Kühlung der Innenfläche
Schutzgaseinlässe etwa einander gleich und beträcht- der Reaktionskammer 70 vorzunehmen. Durch das
Hch kleiner als die Querschnittsflächen der Einlasse ' offene stromaufwärts liegende Ende der Reaktionsfür die Reaktionspartner. Inerte feuerfeste Teilchen kammer 70 erstrecken sich drei Rohre 72, 73 und 74,
werden in Suspension in dem Reaktionspartner ein- 5 die gleichachsig zueinander und zur Reaktionsgeführt,
der durch den äußeren Einlaß für den kammer angeordnet sind und die ah dem strom-Reaktionspartner
jedes der Sätze gleichachsiger Ein- aufwärts liegenden Ende des Kühlmantels 71 endigen,
lasse eingeführt wird, d. h. durch die drei ringförmi- Das innerste Rohr 72 dient als Einlaß für den
gen Einlasse, durch welche hindurch das oxydierende . einen Reaktionsteilnehmer, vorzugsweise das Chlorid,
Gas vorzugsweise zugeführt wird. Zusätzliche inerte io Der Bereich zwischen dem innersten Rohr 72 und
feuerfeste Teilchen können in Suspension in dem dem. nächsten Rohr 73 dient als Einlaß für ein
Reaktionspartner, der durch den inneren Einlaß für Schutzgas. Der Bereich zwischen dem Rohr 73 und
den Reaktionspartner jedes der Sätze gleichachsiger dem äußeren Rohr 74 dient als Einlaß für den ande-s
Einlasse zugeführt wird, und/oder in Suspension in ren Reaktionsteilnehmer, vorzugsweise das oxydiedem
Trägergas eingeführt werden. 15 rende Gas, und der Bereich zwischen dem äußeren
Der in Fig. 14 dargestellte Reaktor kann ab- Rohr74 und der Innenfläche der Reaktionskammer
geändert werden, indem er mit mehr als zwei Sätzen 70 dient als Einlaß für weiteres Schutzgas. Die Querquergerichteter
Einlasse versehen wird, jeder mit schnittsfläche jedes der beiden Schutzgaseinlässe ist
seinem eigenen Satz von vier gleichachsigen Rohren beträchtlich kleiner als die Querschnittsfläche jedes
entsprechend den Rohren 62 bis 65, die jedem der ao der beiden Einlasse für die Reaktionsteilnehmer,
beiden Sätze quergerichteter Einlasse zugeordnet Inerte feuerfeste Teilchen werden in Suspension in
sind, die in Fig. 20 dargestellt sind, wobei diese dem Reaktionsteilnehmer eingeführt, der durch den
Sätze in gleichen Abständen rings um den Umfang äußeren Reaktionsteilnehmer-Einlaß zugeführt wird,
der Reaktionskammer 56 angeordnet sind. So könn- d. h. durch den Bereich zwischen dent Rohren 73
ten beispielsweise drei solcher Sätze quergerichteter as und 74. Zusätzliche inerte feuerfeste Teilchen können
Einlasse in Abständen von 120° um die Achse der in Suspension in demjenigen Reaktionsteilnehmer,
Reaktionskammer oder vier solcher Sätze quergerich- der durch das innerste Rohr 72 zugeführt wird, und/
teter Einlasse in Abständen von 90° um die Achse oder in Suspension in dem Schutzgas eingeführt
der Reaktionskammer vorgesehen sein. werden.
Der in Fig. 15 dargestellte Reaktor der Brennerart 30 Der in den Fig. 17 und 18 dargestellte Reaktor
weist eine zylindrische Reaktionskammer 66 auf, die weist eine zylindrische Reaktionskammer auf, die
nicht notwendigerweise mit ihrer Achse waagerecht aus zwei Teilen 75 und 76 aufgebaut ist, die vonangeordnet
zu sein braucht, wie es in der Zeichnung einander getrennt sind, um einen rings umlaufenden
dargestellt ist, und die mit einem Mantel 67 versehen Schlitz 77 zu bilden. Der Reaktor braucht nicht
ist, durch den hindurch ein Kühlmittel geführt wer- 35 notwendigerweise mit seiner Achse waagerecht angeden
kann, um eine mittelbare Kühlung der Innen- ordnet zu sein, wie es in der Zeichnung dargestellt
fläche der Reaktionskammer 66 vorzunehmen. Durch ist. Zwei Ringflansche 78 und 79 erstrecken sich von
das offene stromaufwärts liegende Ende der Reak- den Teilen 75 bzw. 76 der Reaktionskammer nach
tionskammer 66 erstrecken sich zwei Rohre 68 und außen und sind in gleichem Abstand von der Mitte
69, die gleichachsig zueinander und zur Reaktions- 40 des Schlitzes 77 angeordnet. Zwischen den beiden
kammer 66 angeordnet sind und die an dem Ringflanschen 78 und 79 erstrecken sich zwei innere
stromaufwärts liegenden Ende des Kühlmantels 67 zylindrische Flansche 80 und 81 und ein äußerer
enden. - zylindrischer Flansch 82, und die zylindrischen
Das Innerirohr68 dient als Einlaß für den einen Flansche 80, 81 und 82 liegen alle gleichachsig zur
Reaktionspartner, yorzugsweise das Chlorid, der 45 Reaktionskammer. Die beiden, inneren, zylindrischen
Bereich zwischen den beiden Rohren 68 und 69 dient Flansche 80 und 81 sind einander gleich und vonals
Einlaß für ein Schutzgas, und der Bereich zwi- einander getrennt, um einen Umfangsschlitz 83 zu
sehen dem äußeren Rohr 69 und der Innenfläche bilden, dessen Mittellinie in der gleichen Ebene wie
der Reaktionskammer 66 dient als Einlaß für den die Mittellinie des Umfangsschlitzes 77 liegt und der
anderen Reaktionspartner, vorzugsweise das oxydie- 50 schmaler als der Schlitz 77 ist.
rende Gas. Die Querschnittsfläche des Schutzgas- Die beiden Ringflansche 78 und 79 und die zylin-
einlasses ist beträchtlich kleiner als die Querschnitts- drischen Flansche 80, 81 und 82 bilden zusammen
fläche jedes der beiden Einlasse für die Reaktions- einen Verteilerraum, dem der eine der Reaktionspartner. Inerte feuerfeste Teilchen werden in Suspen- teilnehmer, vorzugsweise das Chlorid, durch zwei
sion in dem Reaktionspartner eingeführt, der durch 55 Rohre 84 zugeführt wird, die in Längsrichtung in
den äußeren Reaktionspartner-Einlaß zugeführt wird, entgegengesetzten Richtungen mit Bezug auf den
d. h. durch den Bereich zwischen dem äußeren Rohr Schlitz 83 versetzt angeordnet-sind. Dieser Reak-69
und der Innenfläche der Reaktionskammer 66. tionsteilnehmer tritt aus dem Schlitz 83 in Form
Zusätzliche inerte feuerfeste Teilchen können in eines bandförmigen Stromes aus, der in radialer
Suspension in demjenigen Reaktionspartner, der 60 Richtung einwärts durch den breiteren Schlitz
durch das innere Rohr 68 zugeführt wird, und/oder hindurch gegen die Achse der Reaktionskammer 75,
in Suspension in dem Schutzgas eingeführt werden. 76 strömt. Jeder der Ringflansche 78 und 79 ist an
Der in Fig. 16 dargestellte Reaktor weist eine zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen mit
zylindrische Reaktiaonskammer 70 auf, die mit ihrer Einlaßöffnungen versehen, durch welche hindurch
Achse nicht notwendigerweise waagerecht angeordnet 65 ein Schutzgas aus vier Rohren 85 in den Bereich
zu sein braucht, wie es in der Zeichnung dargestellt eingeführt wird, der durch die beiden Ringflansche
ist, und, die mit einem Mantel 71 versehen ist, durch 78 und 79, die beiden inneren zylindrischen Flansche
welchen hindurch ein Kühlmittel geleitet werden 80 und 81 und die Reaktionskammer 75, 76 begrenzt
mittels einer Auslaßöffnung 96 entfernt werden, welche in der Wand des konischen Bodens 93 aus^
gebildet und mit einem Ventil 97 versehen ist.
Der Kessel 91 ist an seinem oberen Ende mit einem 5 mittleren Auslaß 98 für die abgeschreckten Reak-^
tionsprodukte versehen, und unmittelbar oberhalb der Eintrittsstelle des Rohres 92 ist eine schräg nach
oben verlaufende Prallplatte 99 angeordnet, die verhindert, daß die inerten feuerfesten Teilchen aus
ist, Das Schutzgas tritt durch den Schlitz 77 hindurch auf beiden Seiten des bandförmigen Stromes des
Reaktionsteilnehmers, der aus dem Schlitz 83 heraustritt, in die Reaktionskammer ein und hat so das
Bestreben, zu verhindern, daß dieser Reaktionsteilnehmcr mit den benachbarten ringförmigen Endflächen
der Teile 75, 76 der Reaktionskammer in Berührung tritt.
Der andere Reaktionsteilnehmer, vorzugsweise das
oxydierende Gas, wird in das offene stromaufwärts io der Auslaßöffnung 98 in Suspension in dem Gasliegende Ende des stromaufwärts liegenden Teiles 75 strom herausgeführt werden, die jedoch nicht verder Reaktionskammer eingeführt. Der stromabwärts hindert, daß das erzeugte feinteüige Oxyd durch die liegende Teil 76 der Reäktionskammer ist bis zu öffnung 98 herausgeführt wird.
oxydierende Gas, wird in das offene stromaufwärts io der Auslaßöffnung 98 in Suspension in dem Gasliegende Ende des stromaufwärts liegenden Teiles 75 strom herausgeführt werden, die jedoch nicht verder Reaktionskammer eingeführt. Der stromabwärts hindert, daß das erzeugte feinteüige Oxyd durch die liegende Teil 76 der Reäktionskammer ist bis zu öffnung 98 herausgeführt wird.
'einer Stelle, die unmittelbar stromab der beiden Das Rohr 92 ist mit einem Mantel 100 versehen,
stromabwärts liegenden Schutzgaszufuhrrohre 85 15 durch welchen eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise
liegt, von einem Mantel 86 umgeben, durch den ein Wasser, hindurchgeführt werden kann, und der
Kühlmittel hindurchgeführt werden kann, um eine Mantel 100 erstreckt sich von einer Stelle nahe dem
indirekte Kühlung der Innenfläche des stromabwärts unteren Ende des Rohres 94 zu einer Stelle nahe
liegenden Teiles der Reaktionskammer 76 vorzu- dem oberen Ende des senkrechten Teiles des Rohres
nehmen. Inerte feuerfeste Teilchen werden in Sus- 20 92. Innerhalb des Kessels 91 ist unterhalb der Ein-
pension in demjenigen Reaktionsteilnehmer einge- trittssteile des Rohres 92 eine Mehrzahl von sich in
führt, der durch das offene stromaufwärts liegende
Ende der Reaktionskammer zugeführt wird.
Ende der Reaktionskammer zugeführt wird.
Gemäß Fig. 19 kann das Rohr 15 des in Fig. 1
dargestellten Reaktors durch ein Rohr ersetzt wer- 25
den, das allgemein mit 87 bezeichnet ist und dessen
Endteil 88 im Vergleich zu dem Hauptteil 89 einen
verkleinerten Durchmesser hat. Die Teile 88 und. 89
sind durch einen konischen Teil 90 miteinander verbunden. Als ein Beispiel zweckentsprechender Ab- 30 hindern oder zu reduzieren, wird zunächst in den messungen für das Rohr 87 kann der Innendurch- Kessel 91 eingeführt, und Kühlwasser wird durch messer des Hauptteiles 89 etwa 5 cm, der Innen- den Mantel 100 und die Rohre 101 hindurchgeführt, durchmesser des Endteiles 88 etwa 2,5 cm und die Der aus dem Reaktor austretende Gasstrom, der Länge des Endteiles 88 etwa 2,5 cm betragen. Die sowohl das erzeugte Oxyd als auch die inerten Form des in Fig. 19 dargestellten Rohres kann (bei 35 feuerfesten Teilchen in Suspension enthält, wird dem zweckentsprechender Wahl der Abmessungen) auch unteren Ende des Rohres 92 zugeführt, und das für das Rohr 26^ des in F i g. 4 dargestellten Reaktors Regelventil 95 wird so eingestellt, daß Teilchen aus und für jedes der Rohre 32 des in Fig. 11 dar- dem unteren Teil des Kessels91 nach unten durch gestellten Reaktors gewählt werden. das Rohr 94 hindurch in das Rohr 92 mit einer
dargestellten Reaktors durch ein Rohr ersetzt wer- 25
den, das allgemein mit 87 bezeichnet ist und dessen
Endteil 88 im Vergleich zu dem Hauptteil 89 einen
verkleinerten Durchmesser hat. Die Teile 88 und. 89
sind durch einen konischen Teil 90 miteinander verbunden. Als ein Beispiel zweckentsprechender Ab- 30 hindern oder zu reduzieren, wird zunächst in den messungen für das Rohr 87 kann der Innendurch- Kessel 91 eingeführt, und Kühlwasser wird durch messer des Hauptteiles 89 etwa 5 cm, der Innen- den Mantel 100 und die Rohre 101 hindurchgeführt, durchmesser des Endteiles 88 etwa 2,5 cm und die Der aus dem Reaktor austretende Gasstrom, der Länge des Endteiles 88 etwa 2,5 cm betragen. Die sowohl das erzeugte Oxyd als auch die inerten Form des in Fig. 19 dargestellten Rohres kann (bei 35 feuerfesten Teilchen in Suspension enthält, wird dem zweckentsprechender Wahl der Abmessungen) auch unteren Ende des Rohres 92 zugeführt, und das für das Rohr 26^ des in F i g. 4 dargestellten Reaktors Regelventil 95 wird so eingestellt, daß Teilchen aus und für jedes der Rohre 32 des in Fig. 11 dar- dem unteren Teil des Kessels91 nach unten durch gestellten Reaktors gewählt werden. das Rohr 94 hindurch in das Rohr 92 mit einer
Ein weiterer geeigneter Reaktor ist in Fig. 2 der 40 geeigneten Geschwindigkeit fließen können, um ein
britischen Patentschrift 764 082 dargestellt. Bei der ausreichendes Abschrecken der Reaktionsprodukte
Verwendung dieses Reaktors für das Verfahren der zu ermöglichen. Die inerten feuerfesten Teilchen aus
Erfindung werden die inerten feuerfesten Teilchen dem Kessel 91 werden in dem Gasstrom innerhalb
in Suspension in dem einen Reaktionsteilnehmer ein- des Rohres 92 mitgenommen und auf diese Weise zu
geführt, der in der Richtung eingeführt wird, die in 45 dem oberen Teil des Kessels 91 zurückgeführt. Die
F i g. 2 dieser ■ britischen Patentschrift durch den Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit, die aufPfeil
15 angedeutet ist. ' tritt, wenn das Gas, in den weiten Kessel 91 eintritt,
Die in F i g. 20 dargestellte Vorrichtung zum Ab- bewirkt, daß die inerten feuerfesten Teilchen aus
schrecken der Reaktionsprodukte weist einen allge- der Suspension abgeschieden werden und in den
mein zylindrischen Kessel auf, der mit 91 bezeichnet 50 unteren Teil des Kessels fallen, wo sie von den
und mit seiner Achse senkrecht angeordnet ist. Ein Rohren 101 gekühlt werden. Auf diese Weise arbeitet
Rohr 92 (das beispielsweise aus einer hitze- und der Kessel 91 als Absetzrutsche für die inerten feuerkorrosionsbeständigen
Nickellegierung mit etwa 781Vo festen Teilchen. Der Kühlmantel 100 verhindert, daß
Ni, 6,5% Cr, 6,5% Fe sowie C, Mn und Si her- das Rohr 92 durch das erzeugte Chlor angegriffen
gestellt ist), in welches die Reaktionsprodukte ein- 55 wird, und verhindert ein Niederschlagen des erzeuggeführt
werden, erstreckt sich waagerecht unterhalb ten Oxyds auf der Innenfläche des Rohres.
senkrechter Richtung erstreckenden Rohren 101 vorgesehen, durch welche eine geeignete Kühlflüssigkeit,
beispielsweise Wasser, hindurchgeführt werden kann. Die Abschreckvorrichtung arbeitet in folgender
Weise: Eine Menge der inerten feuerfesten Teilchen, welche vorzugsweise die gleiche wie diejenigen sind,
die verwendet werden, um das Niederschlagen des erzeugten Oxyds.auf Flächen des Reaktors zu ver:
des Kessels, biegt dann nach oben um und mündet schließlich in das Innere des Kessels 91 durch eine
öffnung, die in der Seitenwandung des Kessels nahe seiner Oberseite ausgebildet ist.
Der Kessel 91 hat einen konischen Boden 93, von dessen Mitte sich ein Rohr 94 von kleinem Durchmesser
senkrecht nach unten erstreckt, das an seinem unteren Ende mit dem Inneren des Rohres 92 ver-
Von Zeit zu Zeit wird ein Teil der inerten feuerfesten Teilchen aus dem Kessel 91 durch die Öffnung
96 vermittels des Ventils 97 herausgelassen, und diese 60 werden wieder in den Reaktor eingeführt.
Die Reaktionspartner werden vorteilhaft in einem solchen Ausmaß vorerhitzt, daß, wenn sie miteinander
vermischt wurden, ohne daß eine Reaktion
stattfindet, die Temperatur des Reaktionspartnerbunden ist. Das Rohr 94 ist mit einem Regelventil 95 65 gemisches innerhalb des Bereichs von 850 bis
zum Regeln des in dem Rohr nach unten gehenden 1100° C''(vorzugsweise innerhalb des Bereichs von
Stromes der inerten feuerfesten Teilchen versehen. 950 bis 10500C) liegen würde, wenn das Chlorid
Die Teilchen können aus dem Kessel 91 auch ver- Titantetrachlorid ist. Das optimale Ausmaß der
23 24
Vorerhitzung hängt teilweise von den Mengen und · Die Geschwindigkeit der Einführung von oxydie-
den Temperaturen anderer Gase, beispielsweise des rendem Gas in die Reaktionskammer kann innerhalb
Trägergases für die inerten feuerfesten Teilchen und des Bereiches von + 10% "derjenigen liegen, die
des Schutzgases ab, das in die Reaktionskammer ein- erforderlich ist, damit sich das Gas stöchiometrisch
geführt wird, wobei das Einführen von Mengen eines 5 mit dem Chlorid umsetzt, und sie liegt vorteilhaft
kühlenden Gases eine höhere Vorerhitzung der innerhalb des Bereichs von ±5% dieser Geschwin-
Reaktionsteilnehmer wünschenswert mächt. Das digkeit und ist vorzugsweise im wesentlichen gleich
oxydierende Gas kann direkt vorerhitzt werden, der Geschwindigkeit, die erforderlich ist, damit das
indem ihm ein heißes gasförmiges Verbrennungs- Gas sich mit dem Chlorid stöchiometrisch umsetzt,
produkt einverleibt wird, das durch Verbrennung 10 zu diesem Zweck müssen sowohl das vorerhitzte
eines Brennsntoffgases, beispielsweise Kohlenmon- oxydierende Gas als auch jedwedes oxydierende Gas,
oxyd, erhalten wurde, jedoch wird jeder der Reak- das in die Reaktionskammer als Trägergas für das
tionspartner insbesondere das Chlorid, vorteilhafter- inerte teilchenförmige feuerfeste Material eingeführt
weise indirekt vorerhitzt, d. h., indem der Reaktions- wird, berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt
partner. durch ein erhitztes Rohr oder eine andere 15 wird eine Verfahrensweise, bei der in die Reaktions-
Wärmaustauschvorrichtung hindurchgeführt wird. kammer ein Überschuß von 5 bis 10% an oxydieren-
Gegebenenfalls kann das oxydierende Gas sowohl dem Gas über die erforderliche Menge eingeführt
direkt als auch indirekt vorerhitzt werden. Statt wird.
dessen können die Reaktionspartner auch mittels Vorteilhafterweise wird in die Oxydationszone eine
Kieselsteinerhitzern vorerhitzt werden. 20 Menge Wasserdampf innerhalb des Bereichs von
. Das oxydierende Gas enthält vorteilhaft moleku- 0,05 bis 10 Volumprozent (vorzugsweise 0,1 bis
laren Sauerstoff, und es kann aus im wesentlichen 3 Volumprozent), bezogen auf das Gesamtvolumen
reinem Sauerstoff oder aus Sauerstoff in Mischung des in die Oxydationszone eingeführten Gases, ein-
mit einem oder mehreren inerten Gasen bestehen, geführt (der Ausdruck »Gas« ist hier .so zu verstehen,
beispielsweise Luft, oder mit Sauerstoff angereicherter 25 daß er auch einen Dampf einschließt).
Luft, und es kann auch aus Luft in Mischung mit Der Wasserdampf wird in die Oxydationszone
Ozon bestehen. vorzugsweise in Mischung mit dem oxydierenden
Die Wahl des oxydierenden Gases hängt zur Gas eingeführt. Wenn das oxydierende Gas der
Hauptsache von dem Chlorid und von den inneren Sauerstoff ist, der in der atmosphärischen Luft entAbmessungen
der Reaktionskammer in einer Rieh- 30 halten ist, kann sich herausstellen, daß die Luft
tung quer zur Längsachse der Reaktionskammer ab. genügend Feuchtigkeit enthält, so daß keine Feuch-Andere
wichtige Faktoren sind das Ausmaß, in . tigkeit zugeführt zu werden braucht. Falls die Luft
welchem die Reaktionspartner vorerhitzt werden, gereinigt wird, um gasförmige Verunreinigungen zu
' und die Temperatur, auf welche die Innenfläche des entfernen, kann dies in solcher Weise geschehen, daß
Metallteiles der Reaktionskammer gekühlt wird. Der 35 die Menge Wasserdampf, die in der Luft enthalten
Anteil von Sauerstoff in dem oxydierenden Gas ist ist, unverändert gelassen wird,, oder daß die Menge
einer der Faktoren, der die maximale Temperatur Wasserdampf, die in der Luft enthalten ist, erhöht
bestimmt, die durch die gasförmige Mischung in der wird. Wenn die inerten feuerfesten Teilchen in Sus-Reaktionszone
und die Temperaturverteilung längs pension in einem Trägergas eingeführt werden, kann
der Länge der Reaktionszone erreicht wird. Eine 40 Feuchtigkeit in Suspension in dem Trägergas einVergrößerung
des Anteils an Sauerstoff führt zu geführt werden, dies ist jedoch gewöhnlich nicht
einer Erhöhung der maximalen Temperatur und zu erwünscht, falls nicht die Ausführung derart ist, daß
einem weniger schnellen Temperaturabfall längs der das Trägergas mit dem Chlorid nicht in Berührung
Länge der Reaktionszone. kommt, bevor das Chlorid sich mit dem oxydierenden
Wenn das Chlorid Titantetrachlorid ist und wenn 45 Gas vermischt.
die inneren Abmessungen der Reaktionskammer in Verschiedene Konditionierungsmittel und weitere
einer Richtung quer zu ihrer Längsachse klein sind, Agenzien können in die Oxydationszone eingeführt
beispielsweise wenn die Reaktionskammer zylindrisch werden. So kann beispielsweise, wenn das Chlorid
ist und einen Innendurchmesser von etwa 10 cm oder Titantetrachlorid ist und das erzeugte Oxyd Titanweniger
hat, dann besteht die Gefahr, daß die Reak- 50 dioxyd ist, Aluminiumoxyd innerhalb des Reaktors
tion vorzeitig abgeschreckt wird, falls das oxydie- gebildet und dem erzeugten Titandioxyd einverleibt
rende Gas Luft ist, und es ist dann notwendig, ein werden, um die Bildung von Rutil zu unterstützen,
oxydierendes Gas zu verwenden, das einen höheren um spezielle Pigmenteigenschaften (beispielsweise
Anteil an Sauerstoff enthält, beispielsweise mit Sauer- Verhindern des Vergilbens von Ofen-Lacken) zu
stoff angereicherte Luft oder im wesentlichen reinen 55 verbessern und um das Pigment in der Reaktion
Sauerstoff,. Die Gefahr eines vorzeitigen Abschrek- neutral zu machen, nachdem Chloride zweckentkens
der Reaktion ist größer, wenn die Temperatur, sprechend entfernt sind (beispielsweise durch Entauf
welche die Innenfläche des Metallteiles der Reak- gasen bei einer Temperatur von 600° C). Die Menge
tionskammer gekühlt wird, niedriger ist, jedoch ist an Aluminiumoxyd kann dabei innerhalb des Bedieser
Faktor gewöhnlich weniger von Bedeutung als 60 reichs von 0,5 bis 10%, vorteilhaft von 0,5 bis 4%
die Innenabmessungen der Reaktionskammer, weil, und vorzugsweise von 1 bis 2,5%, bezogen auf das
wie hier erläutert ist, der zulässige Temperaturbereich Gewicht des Titandioxydproduktes, liegen. Das Alufür
die gekühlte Innenfläche des metallenen Teiles miniumoxyd kann dadurch gebildet werden, daß
verhältnismäßig klein ist. Die Gefahr eines vorzeiti- dem Titantetrachloriddampf Aluminiumchloriddampf
gen Abschreckens kann dadurch vermindert werden, 65 einverleibt wird.
daß das Ausmaß der Vorerhitzung der Reaktions- Das Aluminiumoxyd kann statt dessen auch da-
partner erhöht wird, jedoch führt eine sehr hohe durch gebildet werden, daß pulverförmiges Alumi-
Vorerhitzung zu technischen Schwierigkeiten. niummetall in die Reaktionskammer eingeführt wird.
Es kann in Mischung mit den inerten feuerfesten Teilchen oder in Suspension in dem Titantetrachloriddampf
eingeführt werden.
Ferner kann, wenn das Chlorid Titantetrachlorid und das Produkt Titandioxyd ist, Siliciumtetrachlorid
in die Oxydationszone eingeführt werden, um die Teilchengröße des Titandioxydproduktes zu regeln,
wobei die Menge an Siliciumtetrachlorid (berechnet als SiO2) innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 1,0,
vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Titandioxydproduktes,
liegt. Titanoxychloride, feinteilige Oxyde (beispielsweise Aluminiumoxyd und Siliciumoxyd), organische
Verbindungen (beispielsweise Kohlenwasserstoffe) und Titanester, welche als Kerne wirken oder Material
zur Kernbildung liefern, können ebenfalls in die Oxydationszone eingeführt werden.
Zusätzlich zu der Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher das erzeugte Oxyd pigmentartiges Titandioxyd
und das Chlorid Titantetrachlorid ist, sind andere wichtige Ausführungsformen des Verfahrens
diejenigen, bei welcher das erzeugte Oxyd Ferrioxyd und das Chlorid Ferrichlorid ist, und diejenige, bei
welcher das erzeugte Oxyd Siliciumdioxyd und das Chlorid Siliciumtetrachlorid ist.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
•Beispiel
Titandioxyd wurde durch eine Dampfphasenreaktion zwischen einem vorerhitzten oxydierenden Gas
und vorerhitztem Titantetrachloriddampf unter Verwendung des in F i g. 1 wiedergegebenen Reaktors erzeugt,
wobei jedoch das Rohr 15 durch das in Fig. 19 wiedergegebene Rohr87 ersetzt war. Der
Reaktor war vollständig aus Siliciumdioxyd hergestellt.
Die Reaktionskammer 9 des Reaktors hatte einen Innendurchmesser von 50 mm und eine Länge von
ungefähr 2,4 m, der Innendurchmesser der Speiserohre
13 und 14 betrug 19 mm und die Achsen der Speiserohre 14 waren in einem Abstand von 76 mm
von der stromaufwärtsseitigen Endwand der Reaktionskammer angeordnet. Der Verteilerraum 12 war
102 mm lang und hatte einen Innendurchmesser von 89 mm. Es waren sechs Schlitzen vorhanden, deren
jeder 57 mm lang und 2,1 mm breit war. Der Innendurchmesser des Hauptteiles 89 des Rohres 87 betrug
12,7 mm, und der Innendurchmesser des Endteiles 88 betrug 6,35 mm:
Die Reaktionsprodukte wurden unter Verwendung der in Fig. 20 wiedergegebenen Vorrichtung abgeschreckt.
Der Innendurchmesser des Rohres 92 betrug etwa 5 cm, der untere waagerechte Teil des
Rohres 92 hatte eine Länge von etwa 1,5 m und sein senkrechter Teil eine Länge von etwa 3 m. Der
. Kessel 91 hatte eine Gesamthöhe von etwa 1,5 m und einen Innendurchmesser von etwa 30 cm, und der
Durchmesser des Auslasses 98 betrug etwa 5 cm. Das Rohr 94 -hatte einen Innendurchmesser von etwa
2,5 cm.
Flüssiges Titantetrachlorid wurde in einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Kessel verdampft, und
der erhaltene Dampf wurde auf eine Temperatur von 10200C erhitzt, indem er durch einen Vorerhitzer
hindurchgeführt wurde, der aus einem Siliciumdioxydrohrsystem bestand, das außen mit
Hilfe von Stadtgas erhitzt wurde. Der vorerhitzte Titantetrachloriddampf, der 12% Aluminiumchlorid
(berechnet als Al2O3), bezogen auf das Gewicht des
Titantetrachlorids" (berechnet als TiO2) enthielt, wurde durch das Speiserohr 13 dem Verteilerraum 12
mit einer Geschwindigkeit von 136 kg/h zugeführt. Die Geschwindigkeit des Titantetrachloriddampfes
bei seinem Durchgang durch die Schlitze 11 unmittelbar vor seinem Eintritt in die Reaktionskammer 9
ίο wurde auf ungefähr 28,7 m/sec geschätzt.
Sauerstoff wurde auf eine Temperatur von 1000° C in einem Vorerhitzer vorerhitzt, der aus einem
Siliciumdioxydrohrsystem bestand, das außen mit Hilfe von Stadtgas erhitzt wurde. Der vorerhitzte
Sauerstoff wurde der Reaktionskammer 9 durch die sich gegenüberliegenden Speiserohre 14 hindurch mit
einer Geschwindigkeit von 13,3 m3/h (gemessen bei normaler Temperatur und normalem Druck) zugeführt.
Der Sauerstoff enthielt 2,75 Volumprozent
ao Wasserdampf, bezogen auf das Gesamtvolumen des in die Reaktionskammer 9 eingeführten Gases.
Quarzsand, dessen Teilchen Größen innerhalb des Bereiches von etwa 0,35 bis 1,6 mm hatten, wurden
in die Reaktionskammer 9 durch das an Stelle des Rohres 15 verwendete Rohr 87 (F i g. 19) hindurch
mittels komprimierten Sauerstoffs eingeführt. Der Druck dieses Sauerstoffs betrug 4,2 kg/cm2, und er
wurde durch, das Rohr 87 mit einer Geschwindigkeit von 4,53 m3/h (gemessen bei normaler Temperatur
und normalem Druck) zugeführt Die Geschwindigkeit der Sandzufuhr, die durch eine Vibrations-Zufuhr-Einrichtung
geregelt wurde, betrug 45 kg/h, so daß die Konzentration des Sandes in dem Trägersauerstoff
10 kg je Kubikmeter Trägersauerstoff betrug. Die Temperatur der Mischung aus Sand und
Trägersauerstoff unmittelbar vor ihrer Einführung in die Reaktionskammer 9 betrug 300° C, und es
wurde geschätzt, daß die Geschwindigkeit der Mischung an dieser Stelle ungefähr 86,2 m/sec betrug.
Ein geschmolzenes Gemisch, das aus 40 Gewichtsprozent Natriumnitrit, 7 Gewichtsprozent Natriumnitrat
und 53 Gewichtsprozent Kaliumnitrat bestand und einen Schmelzpunkt von 142,2° C hatte, wurde
kontinuierlich durch den Mantel 10 und einen Wärmeaustauscher umlaufengelassen, in welchem das
Salzgemisch gekühlt wurde. Auf diese Weise wurde die Temperatur der Innenfläche der Wand der Reaktionskammer
9 über die Länge des Mantels 10 auf einer geschätzten Temperatur von 650° C gehalten.
Die die · Reaktionskammer 9 verlassenden Gase, die sowohl Quarzsand als auch erzeugtes Titandioxyd
in Suspension enthielten, wurden in das untere Ende des (aus einer hitze- und korrosionsbeständigen
Nickellegierung bestehenden) Rohres 92 der in Fig. 20 wiedergegebenen Abschreckvorrichtung
eingeführt, wobei das Rohr 92 mit Hilfe von Wasser gekühlt wurde, das durch den Kühlmantel 100 j
hindurchgeleitet wurde. Die Temperatur der Reaktionsprodukte bei ihrem Eintritt in das Rohr 92
betrug 1000° C, und ihre Geschwindigkeit an dieser Stelle wurde auf ungefähr 21,3 m/sec geschätzt.
Der Kessel 91 enthielt Quarzsand, welcher der gleiche war wie derjenige, der in die Reaktionskammer 9 durch das Rohr 87 hindurch eingeführt
wurde, und das Regelventil 95 war so eingestellt, daß dieser Sand durch das Rohr 94 mit einer Geschwindigkeit
von 1250 kg/h nach unten hindurchging. Die Rohre 101 entfernten Wärme aus dem Sand in dem
Kessel 91, und der Sand trat aus dem Kessel mit einer Temperatur von 35° C in das Rohr 94 ein. Von
Zeit zu Zeit wurde an der Ablaßstelle 96 durch öffnen des Ventils 97 Sand abgezogen, um den Sand
zu kompensieren, der aus dem Reaktor in das Rohr 92 getragen wurde. Der in dieser Weise abgezogene
Sand wurde über das Rohr 87 wieder in die Reaktionskammer 9 eingeführt.
Nach dem Verlassen des Kessels 91 über den Auslaß 98 wurde der Gasstrom, der das erzeugte Titandioxyd
in Suspension enthielt, durch ein übliches
Abtrennsystem geführt, welches Zyklonen und Sackfilter aufwies, um das Titandioxydprodukt von den
Gasen zu trennen.
Das Titandioxydprodukt wurde dann durch einen Drehofen hindurchgeführt, in welchem seine Temperatur
auf 650° C erhöht und es 2 Stunden auf diesem Wert gehalten wurde, um absorbierte Gase,
wie HCl und Cl2, zu entfernen und irgendwelche
Titanoxychloride, die vorhanden sein können, zu
ίο zersetzen. Das Endprodukt lag vollständig in der
Rutilform vor.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Aluminium und
Silicium durch Dampfphasenoxydation eines Chlorids, gegebenenfalls in Gegenwart einer kleineren
Wasserdampfmenge, bei welchem das Chlorid und oxydierendes Gas in einem solchen Ausmaß
vorerhitzt werden, daß, wenn sie miteinander vermischt würden, ohne daß eine Reaktion stattfindet,
die Temperatur des sich ergebenden Gemisches wenigstens 7000C betragen würde, und
bei welchem der vorerhitzte Chloriddampf und das vorerhitzte oxydierende Gas in eine leere Reaktionskammer
durch getrennte Einlaßvorrichtungen hindurch in solcher Weise eingeführt werden,
daß ein turbulenter Gasstrom erzeugt wird, in dem das Oxyd in fein zerteilter Form gebildet
wird, unter Verwendung von inerten feuerfesten ao Teilchen zur Kontrolle von Ablagerungen und
Abtrennung der Teilchen von dem gebildeten Pigment, dadurch gekennzeichnet, daß man
die inerten feuerfesten Teilchen in solcher Weise in die Reaktionskammer einführt, daß sie auf die
Reaktorfläche oder -flächen, welche den Gaseinlässen unmittelbar benachbart liegen und für
die beiden Reaktionskomponenten zugänglich sind, auftreffen.
'
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung derart ausgeführt
wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches innerhalb der Oxydationszone einer
. Reynold-Zahl von wenigstens 20000 entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen sämtliche,
inerten feuerfesten Teilchen eine Größe in dem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm haben.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inerten feuerfesten
Teilchen in die Reaktionskammer mit einer Geschwindigkeit in dem Bereich von 22,5 bis
91 m/sec eingeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inerten feuerfesten
Teilchen in die Reaktionskammer mit einer Temperatur eingeführt werden, die wesentlich
niedriger als die betreffende Temperatur ist, bei der das vorerhitzte oxydierende Gas und das vorerhitzte
Chlorid in die Reaktionskammer eingeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil
der inerten feuerfesten Teilchen in die Reaktionskammer in Suspension in einem oder mehreren
Strömen eines Trägergases durch ortsfeste Einlaßvorrichtungen und/oder bewegbare Düsen, die
von den Einlassen für die vorerhitzten Reaktionskomponenten getrennt sind, eingeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Sauerstoff verwendet
wird, der auf eine Temperatur von 300° C vorerhitzt worden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Reaktionskomponenten
durch eine oder mehrere Einlaßöffnungen in der Seitenwand der allgemein zylindrischen Reaktionskammer
eingeführt wird und daß die andere Reaktionskomponente stromauf von der ersten Einlaßstelle oder den ersten Einlaßstellen eingeführt
wird und die inerten feuerfesten Teilchen mit dem Trägergas noch weiter stromauf durch
eine koaxial zu der Längsachse der Reaktionskammer angeordnete Düse in solcher Weise eingeführt
werden, daß sie unmittelbar auf die Oberflächen des Reaktors auftreffen, die dem Einlaß
oder.den Einlassen in der Seitenwand des Reaktors benachbart sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid in die Reaktionskammer
durch die Einlaßöffnung oder -öffnungen in der Seitenwand des Reaktors eingeführt wird und daß
das oxydierende Gas in die Reaktionskammer an j einer Stelle stromauf der genannten Einlaßöffnung
oder -öffnungen eingeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid und das oxydie1
rende Gas in die Reaktionskammer durch Einlasse i hindurch eingeführt werden, die koaxial zueinander
angeordnet sind, und das Trägergas durch einen Einlaß hindurch eingeführt wird, der innerhalb
der inneren Eintrittsleitung liegt und so ausgebildet ist, daß er einen konischen Strahl von
suspendierten inerten feuerfesten Teilchen auf die Innenfläche des · Endteiles der inneren Eintrittsleitung richtet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorflächen,
die für die gemischten Reaktionskomponenten und/oder für das heiße erzeugte Oxyd zugänglich
sind, mit Hilfe eines Kühlmittels indirekt gekühlt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorflächen,
die den Einlassen für das Chlorid und/ oder den Einlassen für das oxydierende Gas benachbart
sind, mit Hilfe eines Kühlmittels indirekt gekühlt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgas,
das gegenüber den beiden Reaktionskomponenten inert ist, durch einen Einlaß geführt wird,
welcher wenigstens eine Reaktionskomponenteneinlaßvorrichtung umgibt, und/oder durch einen
Schutzgaseinlaß geführt wird, der zwei Reaktionskomponenteneinlässe trennt oder einen Reaktionskomponenteneinlaß
von der Wand der Reaktionskammer trennt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid durch ein inneres
Rohr hindurch in einen Strom von oxydierendem Gas, der innerhalb der Reaktionskammer fließt,
eingeführt wird und daß das inerte Schutzgas in die Reaktionskammer durch ein äußeres Rohr
hindurch eingeführt wird, das koaxial zu dem inneren Rohr verläuft und mit dem Ende des inneren
Rohres bündig endigt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oxydationszone
eine Menge Wasserdampf eingeführt wird, die in dem Bereich von 0,05 bis 10 Volumprozent
bezogen auf das Gesamtvolumen des in die Oxydationszone eingeführten Gases, liegt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid Titantetrachlorid
ist, daß die Reaktionskomponenten in einem sol-
3 4
chen Ausmaß vorerhitzt werden, daß, wenn sie schiedenartiger Zusammenziehung beim Abkühlen
miteinander gemischt würden, ohne daß eine Re- des Reaktors Risse auftreten. Ähnliche Betrachtungen
aktion stattfindet, die Temperatur des entstehen- gelten auch, wenn versucht wird, die anderen oben-
den Gemisches in dem Bereich von 850 bis genannten Oxyde nach einem solchen Verfahren her-
1100C liegen würde, und daß das in die Oxyda- 5 zustellen.
tionszone eingeführte Wasserdampfvolumen in Weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus dem Um-
dem Bereich von 0,1 bis 3 °/o liegt. stand, daß kleine Änderungen in den Bedingungen,
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 unter denen die Reaktion stattfindet, einen merklichen
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die Re- Einfluß auf die Qualität des Produktes haben,
aktionskammer ein Überschuß von 5 bis 10 °/o an io Aus der britischen Patentschrift 776419 ist ein
oxydierendem Gas über die stöchiometrisch er- Verfahren zum Abschrecken einer heißen, gasförforderliche
Menge eingeführt wird. migen, Feststoffe enthaltenden Suspension bekannt,
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bei der man die Suspension durch eine von außen
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid gekühlte Leitung in Mischung mit inerten Teilchen
Titantetrachlorid ist und daß eine Menge Alumi- 15 fließen läßt, die größer als diejenigen in der Suspenniumoxyd
in dem Bereich von 0,5 bis 10 Gewichts- sion sind. Das bekannte Verfahren ist insbesondere
prozent, bezogen auf das Gewicht des erzeugten für das Ablöschen einer heißen Suspension von pig-Titandioxyds,
in dem Reaktor gebildet wird, in- mentärem Titandioxyd beschrieben. Beim Abdem
Aluminiumchloriddampf in den Titantetra- schrecken einer solchen Suspension ist ein ernstes
chloriddampf eingebracht wird. ao Problem die Neigung des suspendierten Materials zur
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Bildung eines nachteiligen dicken Überzugs auf den
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorid gekühlten Flächen, und das bekannte Verfahren
Titäntetrachlorid ist und daß eine Menge Silicium- wurde entwickelt, um hauptsächlich dieses Problem
tetrachlorid in dem Bereich von 0,05 bis 1,0 Ge- zu lösen. Die inerten Teilchen sollen die Innenoberwichtsprozent
(berechnet als SiO2 und auf das 35 flächen der Leitung reinigen und eine Abriebwirkung
Gewicht des erzeugten Titandioxyds bezogen) in auf die Feststoffablagerung darauf ausüben. Im Fall
die Oxydationszone eingeführt wird. einer heißen Suspension, welche die Reaktionsprodukte
der Dampfphasenoxydation von Titäntetrachlorid umfaßt, besteht das Material, das sich absetzt,
30 aus pigmentartigem Titandioxyd. Dieses Material
darf nicht mit dem nicht pigmentartigen Material verwechselt werden, das sich als Ablagerung auf den
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Wänden der Reaktionskammer selbst zu bilden sucht.
Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Alumi- Gemäß der britischen Patentschrift 776 419 kann
nium und Silicium durch Dampfphasenoxydation von 35 das feste Abriebmittel der heißen Suspension vor und/
Chloriden dieser Elemente. · oder während des Durchgangs der Suspension längs
Es ist bekannt, Titandioxyd dadurch herzustellen, der Leitung zugesetzt werden, und es kann der Susdaß
Titantetrachlorid mit Sauerstoff in der Dampf- pension entweder periodisch und/oder kontinuierlich
phase in einem Reaktor der sogenannten Brennerart, zugegeben werden. Die Gasströmungsrate in der Leid.
h. in einer leeren Reaktionskammer umgesetzt wird, 40 tung muß ausreichend sein, um zu gewährleisten, daß
jedoch haben sich dabei Schwierigkeiten ergeben, weil die gewünschte Abriebwirkung erzeugt wird,
wenigstens ein Teil des Titandioxyds sich als Ablage- In der britischen Patentschrift wird auch auf das
wenigstens ein Teil des Titandioxyds sich als Ablage- In der britischen Patentschrift wird auch auf das
rung auf Reaktorflächen bildet, die einer Berührung besondere Problem Bezug genommen, d.h. die BiI-mit
dem heißen Gemisch der Reaktionspartner oder dung von nicht pigmentartigen Oxydablagerungen auf
dem bei der Umsetzung erzeugten heißen Titan- 45 den Innenoberflächen eines Reaktors, innerhalb
dioxyd oder beiden ausgesetzt sind. dessen eine Dampfphasenoxydation eines Halogenids
Diese Ablagerung von Titandioxyd stellt aus meh- ausgeführt wird. Die in der britischen Patentschrift
reren Gründen eine ernstliche Schwierigkeit dar. 776 419 vorgesehene Lösung dieses Problems besteht
Erstens liegt das abgelagerte Titandioxyd nicht in darin, daß man die Ablagerungen mittels einer mefeinteiliger
pigmehtartiger Form vor, und wenn, wie 50 chanischen Abkratz- oder Schabevorrichtung entdies
gewöhnlich der Fall ist, pigmentartiges Titan- fernt, und es ist vorgesehen, das auf diese Weise er-.
dioxyd erzeugt werden soll, setzt die Bildung des ab- haltene Material als Abriebmittel in dem Abschreckgelagerten
nicht pigmentartigen Titandioxyds die Ge- verfahren zu verwenden. Abgesehen von den offensamtwirksamkeit
des Verfahrens herab. sichtlichen Nachteilen, welche die Verwendung einer
Zweitens kann der Aufbau von Titandioxydablage- 55 mechanischen Schabe- oder Abkratzvorrichtung mit
rungen eine häufige Unterbrechung des Verfahrens sich bringt, ergibt sich dabei der Nachteil, daß das
erforderlich machen, um das abgelagerte Material zu abgeschabte oder abgekratzte Material nicht pigmententfernen
und eine Blockierung zu verhindern. Die artig ist, was wiederum zu einer Herabsetzung des
Gefahr einer Blockierung ist besonders groß, wenn Gesamtwirkungsgrades des Verfahrens führt,
der Aufbau von Titandioxydablagerungen im Bereich 5o Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung der geeines Gaseinlasses auftritt, durch welchen hindurch schilderten Schwierigkeiten und die Schaffung eines der eine der Reaktionspartner in die Reaktionskam- Verfahrens zur Herstellung der in Betracht kommenmer eingeführt wird. den Oxyde in einfacher Weise und hoher Ausbeute
der Aufbau von Titandioxydablagerungen im Bereich 5o Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung der geeines Gaseinlasses auftritt, durch welchen hindurch schilderten Schwierigkeiten und die Schaffung eines der eine der Reaktionspartner in die Reaktionskam- Verfahrens zur Herstellung der in Betracht kommenmer eingeführt wird. den Oxyde in einfacher Weise und hoher Ausbeute
Drittens kann, wenn die Wandung der Reaktions- und guter Qualität, wobei ein Arbeiten ohne Unterkammer
aus einem hitzebeständigen Material, wie 65 brechung während langer Produktionszeiten möglich
Siliciumdioxyd, hergestellt ist, selbst eine dünne ist.
Schicht von abgelagertem Titandioxyd bewirken, daß Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstel-
in der Wandung der Reaktionskammer infolge ver- lung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen,
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3953661 | 1961-11-03 | ||
GB3953661A GB1049282A (en) | 1961-11-03 | 1961-11-03 | Improvements in and relating to the manufacture of oxides |
DEL0043333 | 1962-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1442758A1 DE1442758A1 (de) | 1969-03-13 |
DE1442758C true DE1442758C (de) | 1973-06-28 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1442763A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Oxyds eines der Elemente Titan,Zirkon,Eisen,Aluminium und Silizium durch Umsetzen eines in der Dampfphase vorliegenden Chlorids des Elementes mit einem oxydierenden Gas | |
DE2914964A1 (de) | Drehrohrreaktor zum waermebehandeln von gut und verfahren unter verwendung dieses drehrohrreaktors | |
DE1792516C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von groben Metalloxidgranulaten und Chlorwasserstoff | |
DE60016751T2 (de) | Gasverteiler zur sauerstoffeinspritzung in einen wirbelschichtreaktor | |
DE1467351B2 (de) | Verfahren zur herstellung von titanoxyd pigmenten | |
DE10103605A1 (de) | Vorrichtung zum Einspeisen von festem Partikelmaterial in einen Kessel | |
DE3205213A1 (de) | Vorrichtung zum kuehlen heisser gas-feststoff-suspensionen | |
DE1908747C3 (de) | Verfahren zur Abtrennung eines durch Hochtemperaturoxidation erzeugten Titandioxid-Pigments | |
DE1259851B (de) | Verfahren zur Herstellung von anorganischen, festen Produkten durch Gasphasenreaktion | |
DE900339C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kolloidaler Kieselsaeure in Aerogelform | |
DE1266278B (de) | Verfahren zur Herstellung feinteiliger Metalloxyde durch Oxydation von Metallhalogeniden | |
DE2005010B2 (de) | Vorrichtung zum Abkühlen und Naßabscheiden heißer metalloxidhaltiger Reaktionsgase | |
DE2051963A1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Titan tetrachlond | |
DE1442758C (de) | Verfahren zur Herstellung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Aluminium und Silicium | |
DE1194832B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abkuehlen eines heissen, TiO-haltigen Gasgemisches | |
DE639900C (de) | Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im Drehofen | |
DE1442758B (de) | Verfahren zur Herstellung von Oxyden der Elemente Titan, Zirkon, Eisen, Aluminium und Silicium | |
DE1217927B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung einer exothermen Hochtemperatur-Dampfphasen-Reaktion | |
DE2455034A1 (de) | Verfahren zur herstellung von titandioxid | |
DE19722570A1 (de) | Apparat und Verfahren zur Durchführung von Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten | |
DE2005011A1 (de) | Verfahren zur Abkühlung von heißen Gas Feststoff Suspensionen | |
DE1592451C3 (de) | Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd | |
DE1467227A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Oxydes eines der Elemente Titan,Zirkon,Eisen,Aluminium und Silicium durch Umsetzung eines in der Dampfphase vorliegenden Chlorids des Elementes mit einem oxydierenden Gas | |
AT219015B (de) | Verfahren und Apparatur zur Durchführung chemischer Reaktionen in Salzschmelzen | |
DE1442758A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Oxydes eines der Elemente Titan,Zirkon,Eisen,Aluminium und Silicium |