DE1592449A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd - Google Patents

Description

DR.E.WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 1592449 DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 55547« 8000 MDNCHEN 15, TELEGRAMME.· KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

* 6.Februar 1970

W. 12 826/66 15/ze P 15 92 449,9-41

Laporte Titanium Limited London (England)

und

American Potash and Chemical Corporation Los Angeles, California (V.St.A·)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd.

. Es wurde bisher vorgeschlagen, Titandioxyd dadurch herzustellen, daß man Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase umsetzt, wobei die Reaktion entweder in einem Reaktor der sogenannten Brennerart, d.h. in einem leeren Reaktor, oder in Gegenwart eines Wirbelschichtbettes aus inerten Teilchen ausgeführt wird; jedoch stellt die Neigung des Titandioxydproduktes zur Bildung von harten Abscheidungen oder Ablagerungen innerhalb des Reaktore eine ernste Schwierigkeit dar. Bei Verwendung eines Wirbelschichtbettes sind die Absoheidungen oder Ablagerungen hauptsächlich in

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BAD ORlGINAL »Neue Unterlagen (Ar. ί % ι At*, a Nr. ι s*c» *· >m«ww, * 4. β. \9§η

Form eines Überzuges auf den Teilchen, die das Bett "bilden, bei einem Reaktor der Brennerart sind andererseits die Ablagerungen an den Wänden des Eeaktors selbst, insbesondere im Bereich. der Reaktionsteilnehmer-Einlässe, und diese Ablagerungen können zu einer Blockierung des Reaktors oder der Reaktionsteilnehmer-Einlässe führen.

Die Erfindung gründet sich auf die Peststellung, daß bei Verwendung einea Reaktors der Brennerart die Abscheidung von Titandioxydprodukt an den Wänden des Reaktors durch geeignete Regelung des Gasstromes innerhalb des Reaktors zusammen mit bestimmten anderen Kunstgriffen oder Maßnahmen wenigstens wesentlich verringert werden können.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase, bei welchem man das Titantetrachlorid und das oxydierende Gas getrennt auf solche Temperaturen vorerhitzt, daß die Mischgastemperatur (d. h. die Temperatur, welche die gasförmige Mischung innerhalb der Reaktionskammer erreichen würde, wenn zwischen dem Titantetrachlorid und dem oxydierenden Gas beim Mischen keine Reaktion stattfindet, jedoch das Auftreten irgendeiner Reaktion zwischen dem oxydierenden Gas und irgendwelchen anderen Substanzen, die in der Reaktionskammer eingeführt werden können, nicht ausgeschlossen ist) wenigstens 800° C beträgt, das vorerhitzte oxydierende Gas einem offenen Ende einer langgestreckten Reaktionskammer

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durch eine Leitung zuführt, deren Durchmesser am stromabwärts gelegenen ^nde gleich oder etwaa kleiner als der Durchmesser des genannten offenen ^ides -der Reaktionskammer ist, wobei der stromabwärtsgelegene -"fcdteil der Leitung über eine Länge von wenigstens gleich dem bis zum Fünffachen des Durchmessers der Leitung am stromabwärtsgelegenen Ende eine gerade Achse aufweist, die mit der Heaktionskammer koaxial ist und in Stromrichtung des oxydierenden Gases' im wesentlichen nicht divergiert, um sicherzustellen, daß der errichtete Strom (wie nachstehend definiert) des oxydierenden Gases einsetzt, bevor

das oxydierende Gas das stromabwärts gelegene -^nde dieser Zuführungsleitung erreicht, die mittlere Geschwindigkeit des oxydierenden Gases über die Fläche des stromabwärtsgelegenen .Endes der ZufüJarungsleitung wenigstens etwa 15 m/sejc'(50 feet per second) beträgt und das stromabwärtsgelegene -^nde der Zuführungsleitung in axialer dichtung von dem offenen Ende der Reäktionskammer unter Bildung eines sich am Umfang er-. streckenden Einlasses getrennt ist, die stromaufwärtsgelegene Fläche des Einlasses sich in stromabwärtsgelegener dichtung 'zu der Achse der Reaktionskammer unter einem Winkel innerhalb des Bereichs von. 10° bis 75° zu der Senkrechten dieser Achse sich erstreckt und die stromabwärtsgelegene Fläche des Einlasses in einer Richtung senkrecht zu dieser Achse oder in stromabwärtsführender Richtung gegen diese Achse eich erstreckt,

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den vorerhitzten Titantetrachlorid dampf durch diesen Einlass zuführt, wobei die mittlere Geschwindigkeit von Titantetrachlorid über die Öffnungsfläche des Einlasses wenigstens etwa 15 m/sec (50 feet per second) beträgt und das Strömungsausmaß oder die Strömungsgeschwindigkeit des Titantetrachlorids durch diesen Einlaß im wesentlichen entlang der Einlaßlänge konstant ist, die Oberfläche der Reaktionskammer mit Hilfe eines in Wärmeaustauschbeziehung mit der Außenoberfläche der Wandung der Reaktionskammer, jedoch außer Berührung mit den Reaktionsteilnehmern strömenden Mediums auf ein solches Ausmaß kühlt, daß die Oberfläche der Reaktionskammer bei einer 65Ο⁰ 0 nicht übersteigenden Temperatur gehalten wird, ein inertes teilchenförmiges feuerfestes Material von größerer mittlerer Teilchengröße als das Titandioxydproduict in Suspension in einem Gas in die Zuführleitung für das oxydierende Gas in der Weise einführt, daß dieses Material auf die Oberfläche der Reaktionskammer unmittelbar stromabwärts von diesem Einlaß auftrifft, um jedwede Neigung zur Abscheidung von Titandioxydprodukt auf dieser Oberfläche zu verhindern oder wesentlich zu verringern, wobei das Material im wesentlichen vollständig aus der Reaktionskammer herausgetragen wird, und'das teilchenförmige Material von dem Titandioxydprodukt trennt.

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Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von i'itandoxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase, die eine Einrichtung für das getrennte Vorerhitzen des l'itantetrachlorids und des oxydierenden Gases, eine langgestreckte Keaktionskammer, eine Zuführungsleitung für das oxydierende Gas mit einem stromab wärt sgelegenen Endteil, der über eine .Länge von gleich dem bis wenigstens dem JiHinff achen des Innendurchmessers der leitung an deren stromabwärtsgelegenem Ende eine gerade Achse aufweist, mit der tfeaktionskammer koaxial ist, im wesentlichen in der ötrömungsrichtung des oxydierenden Gases nicht divergierend ist, wobei dessen Durchmesser an seinem stromabwärts gelegenen Ende gleich oderretwas kleiner als der Durchmesser der Keaktions <kammer an deren stromaufwärts gelegenen Ende ist', und dessen stromabwärts gelegenes ^nde im Abstand von einem offenen Ende der ßeaktionskammer unter -Bildung eines am Umfang sich erstreckenden Einlasses für das vorerzitzte Titantetrachlorid angeordnet ist, die stromaufwärts gelegene Fläche dieses Einlasses sich in einer stromabwärtsführenden dichtung gegen ütie Achse der Keaktionskammer unter einem Winkel innerhalb des Bereiches von 10° bis 75° zu der Senkrechten dieser Achse erstreckt und die stromabwärtsgeiegene fläche dieses Einlasses sich in einer senkrechten Richtung zu dieser Achse oder in einer stromabwärtsführenden dichtung gegen diese Achse erstreckt,

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eine Einrichtung zur Zuführung des vorerhitzten Titantetra— chioriddampi'es zu dem Einlass in aer Weise, daß im .Betrieb die mittlere Geschwindigkeit des Titantetrachloriddampfes über die Uffnungsflache des Einlasses wenigstens etwa 15 m/sec (5u feet per second) beträgt und das ötrömungsausmaß "oder die »strömungsgeschwindigkeit des !'itantetrachioriddampfes durch den üJinlaß wenigstens entlang der Einlaßlänge im wesentlichen konstant ist, eine Einrichtung zum Kühlen der Oberfläche der R_eaktionskammer, die das ütrömen in Wärmeaustauschbeziehung mit der Außenoberfläche der Wandung der Reaktionskammer eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, jedoch außerhalb .berührung mit aen Keaktionsteilnehmern nerbeiführt, eine -einrichtung für die Einführung einer gasförmigen Suspension aus einem inerten teilchenförmigen feuerfesten Material mit einer größeren mittleren Teilchengröße als das. i'itandioxydproduiet' in die Zufünrungsleitung für das oxydierende Gas in der Weise, daß das Material auf die Überfläche der Jtieaktionskammer unmittelbar stromabwärts von diesem Einlaß auf trifft, und eine üiinrichtung zur trennung des teilchenförmigen feuerfesten Materials vom uiitandioxydprodukt außerhalb der Keaktionsicammer umfaßt·

.Jüs wird angenommen, daß der Grund dafür, daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Ablagerung von Titandioxydprodukt auf den Wanden der Realst ionskammer oder anderen Teilen des ttekator vermeiden oder wesentlich verringern,

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im wesentlichen auf folgendes zurückzitfi'ühren · ist:

(1) Die Tatsache, uaii die mittlere Geschwindigkeit des oxydierenden Gases über aie ü'läche des stromabwärtsgelegenen -^ndes der kmxuhrleituiig für das oyxydierende Gas" wenigstens etwa 15 m/sec (5<-> feeu per second) beträgt, Kann zur verhinderung von Sitantetrachlorid an^der Eindiffusion . " in die ßux'uhrleimung xür das oxydierende Gas oeitragen·

(2) Die Tatsache, dall die üoria des stromabwärtsgelegenen

Endzeiles der Zuiuhrleitung xür das oxydierende Gas eine solche ist, um sicherzustellen, daß der errichtete oder der gebildete Strom (d. h, der ötrom, in welchem die Profile oder Umrisse des Zeitmittels der Geschwindigkeit über sämtliche Querschnitte des Strömungsweges senkrecht zur Achse des Strömungsweges im wesentlichen identisch sind und in welchem das leitmittel derGeschwindigkeit nirgends eine zur.Achse der Leitung parallele Komponente, die außerdem in suromaufwärtsführendar Kichtung ist, aufweist) des oxydierenden Gases einsetzt, bevor das oxydierende Gas diesen Einlaß erreicht, kann zu einer Verhinderung des Titantetrachlorids am Einziehen in die Zufuhrleitung x'tir das oxydierende Gas durch die Bildung von irgendwelchen großen Wirbeln in der Zufuhrleitung führen* Irgendeine wesentliche Divergenz des stromabwärtsgelegenen Endteiles dieser Zuführleitung, insbesondere irgendeine scharfe Abweichung, verhindert oder verzögert die Einstellung oder Ausbildung des errichteten oder feststehenden (established)

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(3) Der vorstehend beschriebene feststehende oder errichtete brom des oxydierenden Gases gewährleistet, aaß keine stillstehenden oder ruhenden üereiche vorhanden sind, wo aufgrund der unangemessen niedrigen Gasgeschwindigkeit' die Entstehung von Titandioxydablagerungen insbesondere auftreten kann.

(4) Die Ausbildung der .flächen des Einlasses kann' veranlassen, daß der Titantetrachloriddampf in die Reaktionskammer mit einer zu der Achse der Reaktionskammer parallelen und in einer stromabwärts führenden Richtung weisenden ^e- . .schwindigkeitskomponente gelangt, und dies kann das Eintreten von Titantetrachlorid in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas verhindern.

(5) Die Neigung der stromaufwärtsgelegenen überfläche des Einlasses kann zu einer Abnahme der .Bildung von wirbeln innerhalb des Einlasses selbst führen und dies erniedrigt die Gefahr, daß das oxydierende Gas in den Einlaß gelangt.

(6) Die hohe Geschwindigkeit aeö Titantetrachloriddampfes an der Einlaßöffnung verringert ebenfalls die Gex'ahr, daß oxydierendes Gas in den Einlaß gelangt·

(7) Die gleichförmige Verteilung des Titantetrachloridstromes über die Länge des Einlasses vermeidet die Ablenkung des Stromes von oxydierendem Gas zu einer Seite der Keaktionskammer und demgemäß eine Abnahme der Gasgeschwindigkeit auf der anderen Seite der Reaktionskammer.

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(8) Das Kühlen der Oberfläche der Keaktionskammer

auf eine 6i>0° (J nicht übersteigende Temperatur kann dazu führen, daß irgendein gegebenenfalls auf dieser überfläche abgeschiedenes Titandioxid in einer weiteren und demgemäß leichter entfernbaren ü'orm vorliegt«

(9) Die üJinführung des inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials neigt zur Entfernung von jeglichem gegebenenfalls auf der Oberfläche der' Keaktionskammer abgelagerten Titandioxydprodukt .

, Die Keaktionsteilnehmer (einschließlich irgendwelcher inerter Bestandteile des oxydierenden Gases) werden vorteiliiafterweise auf solche Temperaturen vorerhitzt, daß die Mischgastemperatur innerhalb aes Bereiches von 850° 0 bis 1100° O, und vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 900·° CJ bis 1050 U liegt ο Die für die üJrzeUgung einer gegebenen Mischgastemperatur (die natürlich eine berechnete Temperatur darstellt) erforderlichen Vorerhitzungstemperaturen hängen teilweise von den Mengen, Temperaturen und der Art von anderen üubstahzen, beispielsweise brennbares Gas und das Gas, in welchem das inerte teilchenförmige feuerfeste Material suspendiert ist, die in die Heaktionskaminer eingeführt werden, ab, wobei die üiinführung von Mengen an kaltem Gas im allgemeinen ein höheres Ausmaß an Vorerhitzen der Reaktionsteilnehmer erforderlich macht, außer wenn das kalte Gas (oder ein Teil davon) einer exothermen .

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iieaktion mit dem oxydierenden Gas unterliegt;. Die für die Erzeugung einer gegebenen Mischgastemperatur erforderlichen Vorerhitzungstemperaturen hängen außerdem von aen Wärmoverlusten ab, die zwischen den Vorerhitzern und dem Bereich r. der Jfiinführung der Reaktionsteilnehmer in die JEteaktionsjcaromer stattfinden.

Das oxydierende Gas kann unmittelbar durch .einverleiben mit einem heißen gasförmigen Verbrennungsprodukt, das durch

Verbrennen eines brennbaren.Gases, wie Acetylen oder Kohlenerhalten .wurde,

monoxyd,/vbrerhitzt werden, jedoch wird zweckmäßig und vorteilhaft jeder der Keaktionsteilnehmer, insbesondere das i'itantetrachlorid,indirekt vorerhitzt, d. h. durch wärmeaus- ;, tausch über ein gasundurchlässiges Medium, beispielsweise die Wandung eines Kohres. jüJrwünschtenfalls üann das oxydierende Gas· sowohl direkt als auch indirekt vorerhrbzt werden_β Die Keaktionsteilnehmer icönnen mittels Kugel- oder Kieselerhitzer η (pepple heaters) oder Wirbelschichtbett-JjJrhiczern vorerhitzt werden (einscli ließlich wirbelsohicht-betterhitzern, in welchen ein innerer elektrischer üirhitzer vorgesehen ist, sowie Wirbelshicht-betterhitzern, in welchen Teilchen aus aem Bett abgezogen, von außen^erhitzt und in das Bett wieder eingeführt werden)·

Wie in der britischen Patentschrift Hr. 23 047/63 beschrieben iat, kann das indirekte Vorerhitzen von einem oder

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beiden der Heaktionsteilnehmer ausgeführt; werden, indem man den Keaktionsteilnehmer durch ein erhicztes Rohr mit einer solchen Ausoildung leitet, daß wenigstens ein wesentlicher Anteil aer Beanspruchung in dem Rohr, die sich infolge von Wärmespannungen ergibt, eine Torsionsbeanspruchung ist. Gegenüber der Verwendung eines Rohres mit einer solchen Ausbildung, daß im wesentlichen die gesamte wärmespannung oder -deformierung zu einer Biegung führt, wird dadurch die relative Bewegung von verschiedenen Texlen des Kohres während des JUrhitzens und Kühlens erniedrigt und auf diese Weise die

Unterstützung des Rohres erleichtert. Zweckmäßig wird das Kohr aus einer Mehrzahl von geraden Teilen gebildet,· deren ifchsen im wesentlichen zueinander parallel sind, und die voneinander durch unter-einem Windel (vorzugsweise 'im wesentlichen . einem rechten Winicel) zu'den genannten geraden Teilen erstreckenden Teilen getrennt sind, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Achsen der geraden Teile abwechselnd in einer gegebenen üJbene und außerhalb der iibene (vorzugsweise in einer zweiten iJbene, die zu der erstegenannten Jübene prallel sein Kann) liegen. Stattdessen icann das Rohr auch schneckenförmig ausgebildet sein. Abgesehen von seinen -^den wird das Rohr vorteiihafterweise lediglich von unten, unterstützt, d. h. durch Mittel, die selbst die Aufwärts- oder waagerechte Bewegung des Rohres nicht verhindern. Das oder jedes der erhitzten Rohre kann von Bchamotti« steinen (fire bricks) getragen werden·

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Vorteilhafterweise wird das oder jedes der erhitzter* Rohre von einer Mehrzahl von Traggliedern getragen, die aus feuerfestem Material hergestellt sind und auf einem mediumgekühlten Metallaufbau angebracht sind. Die Tragglieder sind vorteilhafterweise aus Siliciumdioxyd gebildet und zweckmäßig in der Form von Krücken, die mit halbzylindrischen Hohlräumen ausgebildet sind, in welchen die Rohre ruhen. Der Metallaufbau kann aus Stahl oder Inconel gebildet sein und kann rohrförmig seil*, wobei die Kühlung durch Durchleiten eines geeigneten Kühlmittels, z.B. von Wasser durch die Rohrleitung bewirkt wird. Vorzugsweise wird der Kühlgrad oder das Kühlausmaß des Metallaufbaues so geregelt, daß die Bewegung der Trägerglieder, die sich infolge des Ausdehnens und Zusammenziehens des Metallaufbaues ergibt, im wesentlichen die gleiche wie die Bewegung der Teile des erhitzten Rohres, das mit den Traggliedern in Berührung ist, wobei dessen Bewegung infolge der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des erhitzen Rohres erhalten wird, ist. Um Wärmeverluste auf ein Minimum zurückzuführen, können die Oberflächen des Metallaufbaues durch geeignete feuerfeste Steine oder Ziegel od. dgl. beispielsweise Schamottsteine (firebricks) geschützt oder abgeschirmt werden. Es ist natürlich wichtig, daß die Ausdehnung und das Zusammenziehen dieser Schamottsteine die Bewegungen des erhitzten Rohres und der Tragglieder nicht beeinflußt, und um

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dieses Ergebnis ohne die Schaffung vongroßen lücken zwischen den Steinen einerseits und den Traggliedern und dem erhitzten Rohr andererseits zu erreichen, werden wenigstens einige der Steine oder von ähnlichen Gliedern zweckmäßig an dem Metallaufbau befestigt. Einige der an dem Metallaufbau angebrachten Steine können zwischen dem Metallaufbau und den Traggliedern eingeführt sein, vorausgesetzt, daß die Dicke der eingeschobenen Steine oder von ähnlichen Gliedern nicht so groß ist, daß durch die Ausdehnung oder durch das Zusammenziehen der dazwischen angeordneten Steine oder ähnlichen Glieder eine wesentliche Bewegung der Tragglieder relativ zum Metallaufbau verursacht wird. Auf diese Weise kann der Metallaufbau eine Mehrzahl von im wesentlichen senkrechten Tragsäulen, die mit waagrechten sich erstreckenden Stützen oder Tragkonsolen ausgebildet sind (die die Ziegel oder Steine oder ähnliche Glieder und die Tragglieder tragen), umfassen, und die Tragglieder und die Steine oder ähnliche Glieder können geschlitzt oder mit Öffnungen ausgebildet sein, damit sie um die Tragsäulen herum anliegen. Erwünschtenfalls kann die Festigkeit oder Stärke des Metallaufbaus durch Anbringen von Brückenteilen, die die Tragsäulen (oder einige davon) untereinander verbinden, gesteigert werden.

Zum Vorerhitzen des Titantetrachlorids kann das erhitzte Rohr aus einem nichtmetallischen, feuerfesten Material, vorzugsweise aus Siliciumdioxyd, oder aus einem geeigneten Metall, z.B. Platin, einer Platinlegierung oder mit Platin ausgekleidetem Inconel hergestellt sein. Zum Vorerhitzen des

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Oxydationsgases kann ein Metallrohr zur Anwendung gelangen, vorausgesetzt, daß der Grad der Vorerhitzung nicht zu hoch ist (normalerweise nicht oberhalb 1050⁰C).

Das Vorerhitzerrohr für jeden der Reaktionsteilnehmer wird vorzugsweise durch Strahlung erhitzt. So kann die Wär_me von einem Kohlengas oder Butan verbrennenden Erhitzer geliefert werden, der zum Erhitzen einer Ausmauerung angeordnet ist, deren Oberfläche auf das Rohr Wärme ausstrahlt. Stattdessen kann ein elektrischer Erhitzer, beispielsweise der Siliciumcarbid-Widerstandsart zur Anwendung gelangen, wobei die Anordnung eine solche ist, daß das Rohr teilweise durch die unmittelbar von dem elektrischen Erhitzer selbst ausgestrahlte Wärme und teilweise durch die von einer Ausmauerung, die durch den elektrischen Erhitzer erhitzt worden war, ausgestrahlte Wärme erhitzt wird. Wenn das Rohr aus Metall gebildet ist, kann ein Heizölbrenner verwendet werden. Wenn das Rohr von Schamottesteinen getragen wird, kann zusätzlich zum Erhitzen mittels Strahlungswärme dem Rohr etwas Wärme mittels Wärmeleitung von der mit dem Rohr in Berührung stehenden Ausmaui erung zugeführt werden.

Anstelle der Verwendung eines rohrförmigen Vorerhitzers für das Titantetrachlorid, kann dieser Reaktionsteilnehmer in der in der britischen Patentschrift 30 133/64 beschriebenen Weise vorerhitzt werden; in dieser Patentschrift ist ein Vorfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung

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von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase "beschrieben, "bei welchem man das Titantetrachlorid und das oxydierende Gas getrennt auf ein solches Ausmaß erhitzt, daß, wenn zwischen den vorerhitzten Reaktionsteilnehmern in der gasförmigen Mischung innerhalb der Reaktionskammer keine Reaktion stattfindet, die Temperatur der gasförmigen Mischung wenigstens 700⁰C beträgt, einen der vorerhitzten Reaktionsteilnehmer in eine im allgemeinen rohrförmige leere Reaktionskammer durch erste Einlaßmittel einführt und den anderen vorerhitzten Reaktionsteilnehmer in die Reaktionskammer durch zweite Einlaßmittel einführt, wobei die Anordnung eine solche ist, daß ein Wirbelstrom aus innig gemischten Gasen gebildet wird, der in Längsrichtung der Kammer strömt und in welchem das Titandioxyd in feinteiliger Form erzeugt wird, wobei das Titantetrachlorid in einer innerhalb eines Gehäuses aus Metall gelegenen Kammer vorerhitzt wird, die innen mit einem gegenüber Titantetrachlorid inerten Material ausgekleidet ist und Wärme dem Innern der Vorerhitzungskammer mittels einer Mehrzahl von Innern beheizten Heizelementen, die durch das Gehäuse und dessen Auskleidung hervorragen, zugeführt wird, wobei die mit dem Titantetrachlorid in Berührung stehenden Teile von jedem Element aus einem gegenüber Titantetrachlorid inerten Material gebildet sind.

Erwünschtenfalls kann das Titantetrachlorid nach der in der britischen Patentschrift 839 022 beschriebenen Arbeitsweise vorerhitzt werden. In dieser Patentschrift ist ein Verfahren zur Umsetzung von wasserfreiem Titantetrachlorid

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für die Erzeugung von dessen Derivat beschrieben, wobei der Dampf ohne ihn zu verunreinigen, erhitzt wird, wobei der Dampf nach und in direkter Berührung mit einem oder mehreren elektrisch erhitzten, festen Kohlewiderstandselementen aus amorpher Kohle oder Graphit oder deren Gemischen, die innerhalb einer geschlossenen Erhitzungszone angeordnet sind, strömt, wobei der Dampf auf eine Temperatur von oberhalb 136° C und bis zu 950° C bei amorpher Kohle und deren Mischung mit Graphit, und bis zu 2000° C bei Graphit erhitzt wird.

Ein Verfahren zum Vorerhitzen von Titantetrachloriddampf unter Verwendung eines Wirbelschichtbetterhitzers ist in der britischen Patentschrift 988 392 beschrieben; dieses Verfahren zur Dampfphasenoxydation von einem Metallhalogenid oder einem Metalloidhalogenid besteht darin, daß man den Dampf des Halogenids vorerhitzt, indem man diesen Dampf durch ein Bett aus teilchenförmigen!, elektrisch-leitendem Material in der Weise führt, um das Bett in Wirbelschichtform zu bringen, und elektrische Energie dem Bett mittels Elektroden zuführt, wobei das teilchenförmige Material Widerstandseigenschaften aufweist, so daß die elektrische Energie darin in Wärmeenergie umgewandelt wird.

Wenn das oxydierende Gas auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, kann die Notwendigkeit für die

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Verwendung eines nichtmetallischen Vorerhitzers oder eines aus Platin oder dessen Legierung gebildeten oder damit ausgekleideten Vorerhitzers für das Titantetrachlorid in der in der britischen Patentschrift 23 043/64 beschriebenen Weise vermieden werden. Diese Patentschrift beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase, wobei man das Titantetrachlorid und das oxydierende Gas getrennt vorerhitzt, den vorerhitzten Titantetrachloriddampf und das vorerhitzte oxydierende Gas in eine im allgemeinen rohrförmige, leere Reaktionskammer durch getrennte Einlaßeinrichtungen in der Weise einführt, daß ein Wirbelstrom aus innig gemischten Gasen erzeugt wird, der in Längsrichtung der Reaktionskammer bei einer Strömungsgeschwindigkeit entsprechend einer Reynold'sehen Strömungszahl von wenigstens 10 000 strömt und in welchem das Titandioxyd in feinteiliger Form gebildet wird, ein inertes, teilchenförmiges feuerfestes Material in die Reaktionskammer in der Weise einführt, daß das teilchenförmige Material auf die Reaktoroberfläche oder -oberflächen auftrifft, die der Gaseinlaßeinrichtung unmittelbar benachbart und beiden Reaktionsteilnehmern zugänglich sind, um die Abscheidung von Titan-,dioxyd an dieser Oberfläche oder den Oberflächen zu verhindern oder wesentlich herabzusetzen, wobei im wesentlichen die gesamte Menge des teilchenförmigen Materials aus der Reaktionskammer in Suspension in dem Wirbelgasstrom heraus-

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getragen wird und danach das teilchenf örmige Material von dem Titandiixydprodukt abtrennt, wobei das Titantetrachlorid auf eine Temperatur von höchstens 500^⁵C mittels Wärmeaustausch mit einer erhitzten Metalloberfläche vorerhitzt wird und wenigstens ein Teil des oxydierenden Gases auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 2500 bis 350O⁰C durch Erzeugung eines starken Wirbelstromes aus einer brennbaren Mischung aus dem oxydierenden Gas und einem Brennstoffgas, Zünden der brennbaren Mischung unter Bildung einer Flamme, Errichtung einer verteilten elektrischen Entladung durch die Flamme und Leiten von im wesentlichen der gesamten Menge des Verbrennungsgases durch die Entladung zur Steigerung der Temperatur des Verbrennungsgases vorerhitzt wird, wobei der Vorerhitzungsgrad des in der vorstehend geschilderten Weise vorerhitzten oxydierenden Gases innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches gewählt und der Vorerhitzungsgrad von irgendeinem anderen in die Reaktionskammer eingeführten oxydierenden Gas ein solcher ist, daß, wenn zwischen dem Titantetrachlorid und dem oxydierenden Gas keine Reaktion stattfinden würde, die Temperatur der gasförmigen Mischung innerhalb der Reaktionskammer wenigstens 700o_{c betragen} würde.

Für die Schaffung von zusätzlicher Wärme in dem Bereich, wo die Reaktionsteilnehmer sich treffen (d.h. von Wärme, zusätzlich zu der den Reaktionsteilnehmern in ihren getrennten Vorerhitzern erteilten Wärme) und zur Schaffung einer genaueren und biegsameren Regelung der Mischgastemperatur kann ein

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brennbares Gas, beispielsweise Acetylen, Benzol, Naphthalin, Anthracen, Methan, Äthan, Butan, Äthylen oder Propylen, und vorzugsweise Kohlenmonoxyd, in die lleaktionskainmer oder in den stromabwärts gelegenen Endteil der Zuführleitung für das oxydierende Gas in einem solchen Ausmaß eingeführt werden, um die Mischgastemperatur um e inen Betrag innerhalb des Bereichs von 5 bis 200°C zu erhöhen. Die Geschwindigkeit oder das Ausmaß, mit welchem das brennbare Gas eingeführt wird, ist vorteilluifterweise ein solches, um die Mischgastemperatur um einen 100°C nicht übersteigenden Betrag zu erhöhen, und vorzugsweise eine solche, um die Mischgasteraperatur um einen Betrag von höchstens 50 C zu steigern.

Wenn das brennbare Gas aus Kohlenmonoxyd besteht, wird es vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, zweckmäßig von wenigstens 300 C und vorzugsweise von höchstens 600 C eingeführt.

Das brennbare Gas soll üblicherweise in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas «η einer solchen Stelle eingeführt werden, daß die gesamte Wärmefreisetzung, die infolge der Verbrennung des brennbaren Gases mit dem oxydierenden Gas stattfindet, im wesentlichen in dem Bereich, wo die lteaktionsteilnehmer sich mischen oder in dem stromab wärtsgeleirenen Endteil der Zufuhrleitung für das oxy dierende Giis stattfindet. So wird bei typischen Gasgeschindigkeiten und bei Kohlenmonoxyd als brennbares Gas dieses

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vorteilhafterweise in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas an einer Stelle eingeführt, die in axialer Richtung von dem Titantetrachlorideinlaß um einen Abstand von wenigstens gleich etwa 10,16 cm (k inches) oder wenigstens dem Durchmesser der Reaktionskammer an dem stromaufwärtsgelegenen Ende (was auch immer der gröi3ere ist) getrennt ist. Vorzugsweise ist dieser Abstand nicht über etwa 6l cm (2 feet) oder größer als das 10-fache des Durchmessers der Heaktionskainmer an deren stromaufwärtsgelegenem Ende (was immer der kleinere ist).

Wenn (wie nachstehend beschrieben) das inerte, teilchenförmige, feuerfeste Material durch eine Düse eingeführt wird, die koaxial innerhalb des stromabwärts gelegenen Endteils der Zuführungsleitung für das oxydierende Gas angeordnet ist,wird das brenn bare Gas zweckmäßig durch Hohre eingef ülirt, die parallel und in Nähe der Düse sind und die höchstens in einem Abstand von etwa 7,6 cm (inches: 3) stromaufwärts von dem stromabwärtsgelegenen Ende der· Düse endet, oder, wenn (wie nachstehend besehrieben) Ablenkeinrichtumüen innerhalb dieser Zufuhrleitung vorgesehen sind, wird das brennbare Gas durch ein innerhalb der Ablenkeinrichtung koaxial angebrachtes Rohr geleitet, wobei es natürlich wesentlich ist, eine derartige Anordnung zu treffen, dall die durcli die Verbrennung des brennbaren Gases freigesetzte Wärme diese Düse oder Ablenkeinrichtung nicht beschädigt oder zerstört.

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Eine verhältnismäßig geringe Schwankung in der Misehgastemperatur, beispielsweise von 20⁰C besitzt einen merklichen Einfluß auf die Pigmenteigenschaften des Titandioxyds, das gebildet wird, und zum Übergang von einer Titandioxydqualität zu einor anderen ohne Unterbrechung des Verfahrens kann die Mischgastemperatur geändert werden, indem das Einführungsausmaß des brennbaren Gases variiert wird. Per-. ner können geringe Aiuleruira'ii im Ausmaß der Einführung an nein brennbaren Gas vorgenommen werden, um Schwankungen in der Leistung lier Vorerhitzer auszugleichen und somit die Misckgastemperatur im wesentlichen konstant bei dem gewünschten U'ert aufrechtzuerhalten. Derartige geringe Änderungen kurinen automatisch im Ansprechen beispielsweise auf Schwankungen in der Temperatur des l'roriuktgasstroms an einer ausreichend weit stromabwärtsgelegenen Stolle von dem Titantetrachlorideinlab, damit die Reaktion im wesentlichen vollständig ist, wol-ei auf die Gewährleistung der Kegelungsstabilität zu achten ist. So kann eine Einrichtung zur Regelung des Zuf^;;hrungsausmai>es an brennbarem Gas vorgesehen sein, wobei die Steuer- odur iteglereinrichtung einstellbar ist, um für einen gegebenen mittleren Grad an Vorerhitzung irgendeine Anzahl von verschiedenen Misciigastomperaturiiii, z.B. Temperaturen in Abständen von lü ΰ zu ergehen una automatisch gerinne Abweichungen von dem Vorer-. hitzungsgrad von dem vorstehend genannten Mittel aus/n 1 i;ic^:.c! , um die Misohgastemperatur hei im wesentlichen dem verlangten Wort aufruBhtzuerhalten.

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Eine Eigenschaft von weißen Pigmenten, insbesondere von Titandioxydpigmenten, von zunehmender Bedeutung ist der Rußuntertönungswert (carbon black undertone value), der gewöhnlich als C.B.U.-Wert angegeben wird. Der C.B.U,-Wert wird merklich durch geringe Änderungen in der Mischgastemperatur beeinflußt. Wenn die anderen in Betracht kommenden Faktoren konstant gehalten werden, besitzt eine Steigerung der Mischgastemperatur den Einfluß oder die Wirkung einer Erniedrigung des C.B.U.-Werts.

Der Zusatz einer gegebenen Menge an Rußpigment zu weißen Anstrichen mit einem Gehalt von den gleichen Konzentrationen, bezogen auf Gewicht, an weißen Titandioxydpigmenten der gleichen Trockenfarbe, jedoch von unterschiedlichen mittleren Teilchendurchmesser führt zu einem Bereich von Grauanstrichen mit verschiedenen Farbtönungen, wobei die Grautönungen im Bereich von Blaugrau für kleine Teilchendurchmesser bis Gelbgrau für große Teilchendurchmesser liegen. Anstriche, die mit gefärbten Pigmenten gefärbt sind,verden in gleicher Weise beeinflußt.

Dieser Effekt ergibt sich aus dem Unterschied im Brechung index von Titandioxyd für Blau- und Rotlieht, was zur Weglänge von Blaulicht innerhalb eines Films von einem Titandioxydanstrieh führt, die geringer als die entsprechende Weglänge für Rotlicht ist. Im Fall von weißen Anstrichen

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ist dies vcn r-;orln-em Effekt, jedoch führt bei grauen oder cfi'rbten Anstrichen, wo eine merkliche Absorption des Lichr tes stattfindet, der Unterschied in den "o^l'-'ngen zu unterschiedlichen Absorptionsgraden von verschiedenen Farben. Die ,rröfore .Vcglance in dem Anstrichfiliii von Rotlicht führt dasu, ά.χ?, dieses starker absorbiert wird, ils du3 Blaulicht, üo . da;~ das iieflc-cionsveimÖson des AnstrictAfiliiis für Rotlicht mit Bezug ^a^f äas Reflexionsvermögen für Blaulicht verr innert ist.

Die Größe des Unterschieds in den '.'egl^nsen ist eine

Punktion des mittleren Teilchendurchmessers des Titandio^vdpigiaents, wobei der Unterscnied in den V."eGl^:'^:-iiGen für kleinere Teilciiendurcliüesser n^röi?er ist· ßo neictdie Ver"»vendun[5 eines Pi^iüents mit einem kleinen mittleren Teilchendurchnesser zu einer Verstärkung 'der Blautönuncen.

Die hier anseführton C.B.U.-v;erte stellten "erte dar, die durch Bestimmung des Reflexionsver-iöcens für JB Rot-, Blau- und Grünlicht von Standardmengen an Ruß und Titandioxydpigaient, das infragesteht, enthaltenden Proben mit Bezug auf eine Standardgrauoberflache erhalten worden. Der C,B.U.-Wert ist der Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen für Blaulicht und Rotlicht, ausgedrückt als Prozentsatz des Reflexionsvermögena für GrUnlicht.

109837/1227 " bad orig,nal"

Der O.B.U.-V.'ert eines ge ebenen Pigments höngt natürlich von der fiew'hlten besonderen Bezugsoberf l<"che, von den Wellenlängen, bei welchen die Heflaxionen gemessen werden und und von verscaiedenon anderen Faktoren ab, z.B. von dem besonderen Verfahren zur Herstellung des Rußes. Daher führen verschiedene Raulen dieser verschiedenen Faktoren zu verschiedenen Ließskalen der O.B.U.-Werte» Es wurdö jedoch gefunden, daß die verschiedenen Skalen in cjuter Übereinstimmung innerhalb einer Zusatz oder additiven Konstante für praktische Zwecke liegen. So besteht eine gute uboreinutimmunc zwischen dem Unterschied in den C.B.UWerten für zwei Pigmente, wenn sie auf verschiedenen Skalen gemessen werden. Der C.B.U.- ^.^rert eines ge ebenen Pigmente auf einer ge ebenen Skala ist gewöhnlich innerhalb - 0,5 Einheiten reproduzierbar. Alle hier angegebenen-C.B.U.-Werte sind auf der gleichen Skala gemessen.

vVenn technisch annehmabre .Pigmente erzeugt werden sollen, muß der C.B.U.-'.Vert innerhalb von ^Einheiten eines gegebenen "/erts geregelt werden. Da außerdem dor Effekt zur Kompensation der Farbe des Mediums, in welchem das Pigment verwendet werden soll, benutzt werden kann, sind Pigmente mit verseniedenen O.B.U.-Werten für verschiedene Zwecke erforderlich und daher soll ein Verfahren zur Herstellung .von pigmentartigem Titandioxyd zusätzlich zur ßchaffung einer

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genauen Regelung vorzugsweise biegsam und elastisch sein, um .Änderungen des O.B.U.-'.Vertß dos Frodukts zu erlauben, .'."ie vorstehend erläutert, kann eine derartige Regelung und Flexibilität durch die .Einführung eines brennbaren Gases erhalten

worden. ■' .

Nachstehend wird e η Beispiel für die Weise, in welcher der Effekt zur Konpoensation der Farbe e.;.ne3 Mediums herangezogen werden kann, gegeben, wobei in Linoleum das Pigmenteinem gelben .Medium einverleibt wird und durch die Vorwendung ein.s Pigments mit einem hohenjaegativen C.B.U.-Wert( der einen Blauton liefert) die Erzielung eines End-»odor Fertigpoodukts mit einem neutralen weißen Aussehen möglich ist.

Technische oder handelsübliche Pigmente für die Verwendung in Anstrichen besitzen im allgemeinen C.B.U.-7/erte innerhalb des Bereichs von -1 bis -5 Einheiten. Die O.B.U.-iVerte gegen das negative Ende dieses Bereichs, d.h. von. -3 bis -5 Einheiten entsprechen dem Bereich von Teilchengrößen, in welchem das Licht am wirksamsten gestreut wird, und somit Pigmenten von hohem Declcvor'..j3gen. Pigmente mit O.B.U*-V.'erten von -6 und darunter siadwerden im allgemeinen in Bodenbelägen und in Papier und Kunststoffen verwendet. Bei O.B.U.-Werten unterhalb «5 odor -6 besteht eine fortschreitende Abnahme im Deckvermögen, da einige der Pigmenttoilchen zu klein werden, um merklich'zur Streuung des Lichte im sichtbaren Bereich

des Spektrums beizutragen.

.-.10983 2/1227'-·. bad original

Wenn die stromabwärts liegende Vorderflache den Einlussea für den Titantotrachloriddair.pf sich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse dor iteaktionskammer erstreckt übersteigt der Winkel zwischen dieser Eichtung und derNormalen zu der Achse der Reaktionskammer zweckmäßig nicht 4-5 und übersteigt ebenfalls nicht äen entsprechenden Winkel für die stromaufwlirtoliegende Fläche des Einlasses (und ist zweckmäßig geringer und vorzugsweise um wenigstens 15° geringer als dieser), so daß die A'eite dos Einlasses gegen diese Achse nicht zunimmmt ( und vorzugsweise abnimmt)·

Die strcmaufwärtsliegende !förderfläche des Einlasses erstreckt ^sich zweckmäßig in Stromabwärtsrichtung gegen die Achse der Heaktionskammer unter einem Winkel innernalb dos Bereichs von 15 bis 60° und vorzugsweise nicht oberualfe 30°, mit Bezug auf die Normale zu dieser Achse. Größere V/inkel neigen zu einer Einführung dec Titantetrachlorids in die fieaktionskammer mit einer gröSeren Geschwindigkeitskomponento •parallel zu diesor Achse und in Stromabwürtsrichtung und neigen auf diese V/eise zu einer Verringerung der Gefahr für das Eintreten des-ox^dierendenGaBes in den'Einlaß oder für das Eintreten von Titantetrachlorid in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas, jedoch neigen kleinere Winkel zu einer Steigerung der Geschwindigkeitskomponente senkrecht

zu dieser Achse und somit zu der Erzielung ein r besseren Mischung der beiden Reaktionsteilnehmer· , ·

'. " 109832/1227 ■ ' ^BAü

Geuiü'ß einer Abänderung der AusfUurungoform der Erfindung erstreckt sich die stromabwUrtsliesende Vordcrllöche do3 Einlassesn in Stromaufwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskamuicr in einer solchen -Sichtung, daß der kleinere Winkel zwischen dieser Richtung und derSenkreehtaizu der Achse wenigstens 10° (und vorzu sweiae wenigstens 15°) kleiner . ala der entsprechende Winkel für die stromaufwartsliegende Fläche des Einlasses ist.

Der Einlaß wit vorzugsweise kontinuierlich in Umfancsrichtung ausgebildet, jedoch kann er auch diskontinuierlich sein, und beispielsweise aus drei oder vier kürzeren Einlassen gebildet sein, deren Achsen alle in der gleichen Ebene senkrecht zu der Achoe der Reaktionskammer liegen, wobei die Unterbrechungen in dem Einlaß dann das ßtromabwsrtsliegende Ende der V/and der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas mit dem stfcDmaufwärtsliegenden Ende der Wand der Reaktionskammer verbinden· Bei dieser Anordnung kann e.n stromabwärtsliegender Endteil der Zufuhrleitung und ein ßtromaufwürtsliegen-· der Endteil der üeaktionskammer aus einem einzigen rohr·* f rmigen Glied gebildet.sein.

Für typische Reaktionakammerdurchmeeser ist die Weite der Einlaßöffnung vorteilhafterweise innerhalb des Bereichs von 0,254 bis 2,54 cm (0,1 bis 1 inch) und vorzu^sweiee innernalb des Bereichs von etwa 0,655 "biß 1»90 cm (0,25 tie

0,?5 inch). ' .

1098377122 7 ~ * *

' ' ^{L L} ' '■■ ·' BAD ORIGINAL

Vorteilhafterweise ist die mittlere Geschwindigkeit des Titantetrachlorids über der üffnungsflache des Einlasses wenigstens etwa 30 m/sec (100 feet par second) und sie darf nicht größer als etwa 75 m/sec. (250 feet per second] se Ln.

Die erforderliche Gleichförmigkeit in Längsrichtung Einlasses von dem Ströminv-sausmaß oder der Strömun sgeschwindigkeit des Titantetrachlorids durch den Einlaß kann dadurch erreicht werden» daß man eine Verteilun skammer vorsieht, die den Einlaß umgibt und in welcher der vorerhitzte Titantetrachloriddampf eingeführt wird» und die einen Stremun^sweg von verhältnismäßig großer Querschnittsflnche in Längsrichtung von dem Einlaß» jeddhh außerhalb von diesem liefert, und daß man sicherstellt, daß ein ausreichender Druckabfall über den Einlaß selbst vorhanden ist. Der Einlaß soll von gleichförmiger Breite sein und die Verteilunnskammar soll einen Strömun^r;sweg von ausreichend großer Querschnittsflnche liefern, um ein Strömen des Dampfes in LMnrsrichtung des Einlasses (jedoch außerhalb von diesem) mit lediglich einem geringen Druckabfall in Längsrichtung dos Stromungsweges zu erlauben. Das Strömunnsmuster innerhalb der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der fieaktionskamaer in dem Bereich des Einlasses soll ein solches Bein« daß der Druo] im wesentlichen gleichförmig um den Umfang der Reaktionskammer herum ist· Wenn die erforderliche Gleichförmigkeit der

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. BAD ORIGINAL

Strömung des 2?itantetrachlorids durch diesen Einlaß in dieser Weise erzielt ist, ist der Druckabfall über den Einlaß vorteilhafterweise wenigstens 1.2,7 c m, und vorzugsweise wenigstens 38,1 cm Wasser( 5» vorzugsweise wenigstens 15 inches) äquivalent. Aus praktiscuen Überlegungen und in e nigen Fällen zur Erleichterung der Erzielung eines Strömunsmusters innerhalb der Boaktionskammer, das ein Produkt mit besonderen Pigmenteigenechaften liefert, ist der Druckabfall über den Einlaß vprtailhafterweise höchsteno 254 cm (100 inches) und vorzugsweise höchstens 190 cm (75 inches) Wasser äquivalent. Vorzugsweise liegt der Druckabfall über dem Einlaß innerhalb dec* Bereichs vcn etwa 102 bis 152 cm" (40 bis 60 inches) Wasser.

Anstelle von oder zusätzlich zu der Schaffung eines ausreichenden Druckabfalls über dein Titantetrachlorideinlaß für die Erzielung der verlangten Gleichförmigkeit in Lnn srichtuhg den Einlasses von dem Strömunßsauamaß des Titantetrachlorids. durch den Einlaß kann innerhalb der Verteilungska:,mer eine Verteilung impedanz oder ein Verte i luftwiderstand vorgesehen sein, der eine Mehrzahl von Strömun~;swegen von dem Einlaß oder den Einlassen zu der Verteilun -skammer zu dem Einlaß zu der Heaktionskammer liefert, wobei die Strömun swege im wesentlichen gleichförmig um den Vorteilunp;8kammer herum verteilt^ sind, und die oelbot eine wesentliche Druckabnahme orjsougt.

, 109832/1227 bad original

Der strcmabvvärtaliegende Endteil der Zufuhr leitung für daa oxydierende Gcs kann zylindrisch mit einem Durchmesser, der gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser der ßeaktionskammer an ihrem stromaufwärtsliegenden Ende ist, sein, oder dieser Teil der Zuführleitung kann in einem kurzen, sich verbündenden (vorzugsweise stumpfkegligen) Abochnitt enden, wobei der Konus oder die Fchrägung in Stromabwürtsrichtung vorliegt, der verbleibende. Teil zylindrisch ist und eineügrößr:ren Durchmesser als derjenige der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärtsliegenden Ende aufweist und der Durchmesa.er des stromabsörtsliegenden Endes d s konischen oder 3ich verjüngenden Abschnitts gleich dem ( oder etwas kleiner als der) Durchmesser des stjjomaufwärtsliegenden Endes der üeaktionskaiamer ist. Der hier verwendete Ausdruck "etwas kleiner als" bezeichnet den Unterschied von einigen Prozent (beispielsweise von 2 04er 3)t die erforderlich Bein können, um sicherzustellen^ daß keine wesentliche Menge von dem inerten teilchenförmigen, feuerfesten Material auf die stromabwärtaliegende Fläche des Titantetrachlorideinlasses auftrifft, und umfaßt jedoch nicht ausreichend große Unterschiede, um einen wesentlichen Unterschied in dem Strömungmuoter de* Gases in dem Reaktor herbeizuführen· Den Abschluß dea atromabwnrtsliegenden Endteila der Zufuhrleitung für

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das oxydierende Gas mit einem kurzen konischen oder oich vor-, OüngendenAbscknitt ist vorteilhaft, wenn der Unterschied zwischen den ^eigun swinkeln der beiden Flüchen den Titantetrachlorideinlasses mit Bezug auf die Hormale zu der Achse der Reaktionskainmer innerhalb des Bereichs ν η 0° bis 15° beträgt , (jedoch kann dieses Merkmal auch vorhanden sein, wenn dieser Unterschied 15° übersteigt· Die L'-inße dieses Teils der Zuführleitung für das oxydierende Gas beträgt zweckmäßig wenigstens das 7-fache» vorzugsweise wenigstens das 10-fache dos Durchmessers der Zufuhrleitung an ihrem stromabwörtsliegenden Ende»

Gemäß einer Abänderung der Erfindung ist die Länge des stromabwärtsliegenden Endteils der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas, die eine gerade Achse aufweist, feoaxial mit der Roaktionskammer und ist im wesentlichen nicht-divergierend in der Strömun ,srichtung des oxydierenden Gases, beträgt weniger als das 5-fache des Durchmessers der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärtsliegenden Ende und dor Einsatz oder der Beginn des feststehenden oder JPe st ge netzten Stroms des oxydierenden Gases vor dem Erreichen des Titantetrachlorideinlassea wird durch die Weise der Einführung des oxydierenden Gases in dieses stromabwärtsliopjenden Endteil der Zufuhrleitung und/oder durch die Anwendung einer Ein-

richtung, die innerhalb des stromabwärtsliegenden Endteils der Zuführleitung zur Ausrichtung oder für die Herbeiführung

der G-~radlinigkeit des Stroms des oxydierenden Gases ange-109832/1227

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ordnet ist, sichergestellt und auf diese Weise die Ausbildung oder das Einsetzen des feststehenden Stromes gefördert. Im allgemeinen wird die Einstellung oder Ausbildung .des festgesetzten Stroms innerhalb eines kurzen Längenabschnitts Vwü diesem stromabwürtsliegenden Endteil dor Zufuhrleitung für das oxydierende Gas durch die gleichförmige Einführung des oxidierenden Gases ( ausgenommen von irgendwelchem oxy~ dierendenGas, das als Trägergas für das inerte, teilchenförmige, feuerfeste Material verwendet wird und das in die Zufuhrleitung durch eine Düse eingeführt wird) um den Umfang des stromabwürtslielenden Endteils der Zufuhrleitung herum und durch die Vermeidung von plötzlichen Änderungen in der Strömun^srichtung,bevor das oxydierende Gas den stromabwärtsliegenden Endteil der Zufuhrleitung erreicht, unterstützt· Die Einführung von dem oxydierenden. Gas in den stromabwärtsliegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine einzige Selteneintrittsöffnung, deren Durchmesser wesentlich . geringer als derjenige der Zufuhrleitung am Eintritt ist» ist insbesondere zu vermelden·

Unabhängig davon, ob die Lr'nge dieses stromabwörtaliegenden Endteils der Zufuhrleitung für das o.ydierende Gas ' weniger als das 5-fache des Durchmessers der Reaktionekamier an ihrem stromaufwärtsliegenden Endteil ißt, wird das vorerhitzte oxydierende Gas (auegenommen von irgendwelchem oxydierenden Gas, das als Tragergae für das inerte, teilchen-

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förmige, feuerfeste Material verwendet wird und in den stromabwärts lie senden Endteil der Zufuhrleitung durch eine Düse eingeführt wird) vorteilhafterweise in den strcmabwörtsliegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine ringförmige Verteilun^skammer und eine sich in Umfangsriohtung erstreckende ι in der Wand der Leitung gebildete öffnung eingeführt·

Die mittlere Geschwindigkeit des oxydierenden Gases über der Flache des stromabwärtsliegenden Endes derZufuhrleitung für das oxydierende Gas beträgt zweckmäßig wenigstens etwa 22_t5 m/see (75 feet per second) und vorzugsweise wenigstens -37_t5 m/seo (125 feet per seeonä).Derartige höhere Geschwindigkeiten.können noch mehr den Titantetrachloriddampf am Eindiffundieren in die Zuführleitung für das oxydierende Gas hindern.

Die Heaktionskauüncr kann von rohrförmißer Gestalt sein und zweckmäßig ist die Oberfläche des Teils der Reaktionskammer in Nähe des Titantetrachlorideinlasses stumpfkegelig Und verjüngt sich in Stromaufwärtsrichtung, wobei der Winkel des Konus innerhalb des Bereichs von 1° bia 30° und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 2° bis 15° liegt· Die •Xönge des konischen oder schrägverlaufenden Teils ist zweck-

mäßig innerhalb des Bereichs von 1 bis 25 Durchmessern der Reaktionskammer an deren stromaufwärtsilegenden Ende·

Es wird angenommen « daß der stumpfkegli^ge Teil eine Trennung oder Ablösung des Stroms Von der Oberfläche der ■HeaktlonskammGr und demgemäß ein Rückminchen der Reaktionsteilnehmer herbeiführt· 109832/1227 . -■

. ·■.·'. BAD'ORIGINAL

Es wird mit anderen Worten angenommen, daß der at* mpfkeglige Teil als Plammenhalter dient und zu einer Stabilisierung der Reaktion neigt, indem er eine Rückführung im Kreislauf der heißen Gase, zusammen mit kleinen Teilchen' von dem . Produkt zu dem Bereich des Titantetrachlorideinlasses her-

beiführt· Die Größe dieses Effektes kann durch Änderung des Winkels des Konus und außerdem in gev/issem Ausmaß durch ". Änderung der Neigungswinkel der etromaufwärtsliegenden und etromabwürtsliegeudon Flachen des Titantefcrachloridoinlaasoo mit Bezug auf dieSenkrechtezu der Achse der Heaktionskammer variiert werden, und demgemäß besitzen diese Faktoren einen gewissen Einfluß auf die mittlere Teilchengröße des Titandioxydprodukts·

Ea wird angenommen, daß bei der Bildung des Titandioacyds zwei Mechanismen stattfinden« Der erste' Mechanismus besteht in einer vollständigen Gasphasen-' oder homogenen Reaktion· Der zweite Mechanismus umfaßt eine heterogene Reaktion! die an der Oberfläche von Titandioxydkeimen oder -kernen oder anderen Kernen stattfindet und sum Teilchenwacheturn beitragt· Die relativen Geschwindigkeiten diener Reaktionen bestimmen sowohl die mittlere Teilchengröße als auch die Teilchengrößenverteilung des Produkts. Die Kreislaufführung der feinen Teilchen zu dem Bereich des Titantetraohlorideinl-aasee stellt sichert daß einjf angemessener ¹ Oberflöchonbereich vonTitandioxyd in diesem Bereich zur Ver-

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fügung steht· Dies neigt zur Erzielung einer Teilchongrößonvertellung in einem engen Boreich und gegebenenfalls kann ^₁UCh die sich, ergebende Gaswirbelwirkung als rohes Klacsifizierungsmittel wirken und zur Erzielung einer Teilchengrößenverteilung in einem engen Bereich neigen.

Es wurde auch gefunden, daß die Schaffung eines derartigen stumpfkegligen Bereichs zur Steigerung des Anteils an Titandioxydprodukt, das in der Rutilform vorliegt*

neigt· ·

. Die Wände der Reaktionskammer, der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der Einrichtung für die Zuführung des Titantetrachlorids zu dem Einlaß für diesen Reaktionsteil* nehmer können aus dem gleichen oder aus verochiedenen Materiallen gebildet sein· Im allgemeinen liegt die Wahl zwischen korrosionsbeständigen Metallen« ζ·Β. rostfreien Stahlsorten, oder Kickellegi >rungen einerseits und nichtmetallischen feuerfesten Materialien, z.B. glasartiges Silicium-

Siliciumdioxydglas
dioxyd, oder Aiuiaxniuuoxyd andererseits·

Die Verwendung von Metallen besitzt die Vorteile, daß die verschiedenen Teile leichter in Metall als in einem nichtmetallischen feuerfesten Material herzustellen sind und daß «Um» Metallteile widerstandsfähiger und dauerhafter sind« Auch die verhältnismäßig hohe Wärmeleitfähigkeit von Metallen erleichtert das Kühlen der in Berührung mit den Reaktionateilnehmern oder detaRoaktionsprodukten stehenden Wandober« flächen» wo dies jarwünsöht 1st» Andererseits muß bei den

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meisten Metallen jede Oberfläche, die dem Titantetrachloriddatapf oder dem durch die Reaktion gebildeten Chlor ausgesetzt ist_f auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur geühlt werden» wenn das Korrosionsausmaß auf einer annehmbaren Höhe niedergehalten werden soll. Das Korrosionsausraaß wird üblicherweise in den Größen des Verunreinigunnsgradeo des ·. ■Produktes betrachtet und für ei.nige Zwecke wird festgestellt, daß da3 höchste annehmbare oder zulässige Ausmaß an Verunreinigung durch Eisen, öhrom und Nickel 5 Teile je Million (bezogen auf Gewicht und bezogen auf das Produktgewicht) von Jeder dieser Verunreinigungen i^rt»

Wenn die Seaktionskammor aus einem der üblichen, korros- ionsboständigen Metalle hergestellt ist, ist die höchste mittlere Oberflächentemperatur, die zulässig· ist, beträchtlich niedriger als 65t)°C. Zusätzlich zur Verringerung des Korrisionsausmaßes schafft jedoch das weitere Kühlen eine erhöhte Sicherheit gegen die Bildung von harten Abtfscheidungen von Titanäioxydprodukt und für diesen letzteren Zweck wird die Wand der.BeaktiOBskammer zweckmäßig bei einer 400⁰C nicht übersteigenden Temperatur gehalten·, Es ist auch ersichtlich, daß während das Korrosionsausmaß (gemessen in Angaben der Verunreinigung des Produkts) durch die Teraperaturverteilung über die gesamten ausgesetzten Oberf l.nchen bestimmt wird,¹ so daß eine kleine, bei einer oberhalb 650⁰O vorliegenden Temperatur daa Korrosionsausmaß nicht übermäßig oder unzulässig steigern dürfte, eine kleine Fläche bei einer 109*32/1227 ·, ^

derartigen Temperatur, wenn sie dem l'itandioxydprodukt ausgesetzt war, jedoch das Entstehen einer harten Ablagerung von dem Produkt herbeiführen könnte» Wenn die Oberfläche der Reaktionskammer jedoch auf eine zu tiefe Temperatur gekühlt wird, kann die Reaktion ausgelöscht werden, insbesondere, wenn der Durahmesser der Reaktionsmamnier klein ist, . d.h· weniger als etwa 10,16 cm (4- inches) beträgt, und werin, wie nachstehend beschrieben» das oxydierende Gas nicht aus reinem Sauerstoff, sondern aus Sauerstoff zusammen mit einem Verdünnungsgas oder -gasen, z.B. aus Luft besteht«

Bei der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der Einrichtung für die Zuführung des Titantetrachlorids zu dem Einlaß, ist ein Kühlen nachteilig, außer zwecks Vermeidung der Korrosion, da sie die erforderlichen Vorerhitzungßtemperaturen zur Erzielung der gewünschten Mischgasteir.peratur erhöht·

Ia Hinblick auf diese Überlegungen sind drei von den verschiedenen, möglichen Anordnungen von besonderem Interesse

. 11 Die Reaktionskainmer kknn aus einem Metall hergestell sein und die Zuführleitung für das oxydierende Gas und die Zuführun^seinrichtung für das Sitantotrachlorid können aus nichtmetallischen, feuerfesten Materialien p;ebildot sein. Diese Anordnung besitzt den Vorteil der Schaffung einer-widerstandsfähigen und mühelos gefühlten ReaktionskammGr, während gleichzeitig die Notwendigkeit, die stromaufwärts von

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dor R<:aktionokar.iaor liogondon Oborflucliou zu kiihlon, vormicdcn v/ird, voraucj^oaotst daß Gchritto untornonmon worden, wio dioa £οηϊ& doi· Lrfinaung vorgoaohon iat, daa QJi tantotrachlorid am Eintraten dor Zuführleitung Tür daa oxydiorondo Gaa su liindoin. iiino dorartißo Änordnuiiß, dio oino ßooißnoto Porn oinor Vorbindiuig av/iachon don notallinohon und nlclrümotalliaohon Toilon oinochlioßt (jodocli nit oinon Hoalstor, doooon AuafUliruncaforn in "bootinntoii HiclituiiQon von doi"-jonicon doa Roaktoro ßoiaüß dor Erfindung vorochiodon iot), iat in dor britinchon Patontaolirift 41 043/^2 booohriobon. DiGDO Patontaclirift boaoliroibt oino Vorriolrbunß zur Iloratollunc oinoa Oxydo von oinoa dor Elonoivto von 2itan, Zirkon, Eioon, Aluminium und Silioium duroh Unootsung oinoo Chlorido dos Elononto nit oincn oxydiorondon Gaa in d"or Danpfphaoo, wobei dio Vorrichtimc oino Binriohtung sum Vororliitaon doa Chlorida und doc o^ydiorondon Gaaoa, oino in allßonoinon rolirfürnißG Roaktionokaoaor, dio mit oinor oraton Einlaßoinriolitung, durch uoloho oinor dor Roaktionatoilnohnor in dio Hoalctionakammor oinsoftlhrt worden kann, auocootattot iot, eovd.o nit oinor ar/oiton üinlaßoinrichtunß, durch V7olclio dor andoro Roaktionotoilnolimor in dio Roaktionokannor oincortllirt v/ordon kann, v/oboi dio av/oito Einlaß ο inriclitunß otromabv/ürto dor oroton Einlaßoinrichtunß lioßt und die Anordnung oino oolcho iot, daß im Botriob oin Wirbolotrom auo innig ßomiaohton Gauan ßobildut v/ird, dor in Richtung dor lüngo dor ICannor otrömt und in v/olchom daa Oxydprodukt in fointoilißor Torrn gobildot wird, .umfaßt, woboi dio Roaktiona-

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kammer einen im allgemeinen rohrförmigen fou^rfoston Toil und einen im allgemeinen rohrförmigen Ketallteil H.m£aßt, die Ende auf Ende angeordnet Bind und untor Bildung dor zweitem Einlaßeinrichtung zusammenarbeiten, die in Fona eines in Umfangs;richtung sich erstreckenden Schlitzes ausgebildet iet, der an der atroraabwiirta liegenden Soito durch einen Teil deB Hetalltoiles und auf der stromaufwärts liegenden Seit·"» durch einen 'L'eil des feuerfesten Teils begrenzt int, einen Hantel,' durch welchen ein Kühlmedium in l.'ärn^nuatnunchbeZiehung mit der AuiJenoburflache dea Hetallteilos, jedoch aui3crhalb Borührung mit der Innenoberflfiche daa lletnllt^ileo geführt 'vorden kann (eine Abdichtung aua einen thornioch ioolierondon Material, die zwischen die bonaohbarten Oberflächen der boidon Teile eingeschoben ist, einen Metallring, der u;.i don fouerfeöten Teil heruu angeordnet und mit Mitteln zur Kühlung des Metallrings ausgestattet ist» wobei die Außenoberfläche des feuerfesten Teils in' einer Form ausgebildet ist, um die Bewoijur des Metallringa zu dem Metallteil und relativ zu dem feuerfesten Teil zu begrenzen, eine Schicht aus thormisch isolierende Material zwischen deia Ring und dem feuerfesten Teil eingeschoben ist, und eine den Ring mit dom Metallteil verbindende Piinrichtüng, die federnd den Ring gegen den Metallteil drückt, um eine Verbindung zwischen dem feuerfesten und dem Metallteil zu bewirken, umfaßt*

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2, Der gebaute ".oaktor kann aus oinor» nichtmetallischen feuerfesten Material hergestellt sein. Zur Verringerung dor C«fahr des Auftretens von Brüchen., insbesondere v;enn die Vorrichtung aufgeheizt oder abgekühlt -vi.ru, aind die fte.v.ktionfikai.jtier, die Zuführleitung für das oxydierende Gaο und die Einrichtung für die Zuführung des Titantetrachlorids zu dea I-'inlaß fur diesen P.ealctionateilnehner SKockmaUig von integralem Aufbau, wodurch die Ilotv.ondigkeit zur Schaffung von Schweißnähten odor Schweißstellen zwischen den vorntehend genannten '!eilen vermieden -wird. Ein Keoktor mit einem derartigen integralen Aufbau, der aich jedoch hinr.ichtlich ooiner Aunführungaforn in beßtimmten Riehtungon vpn dem Reaktor _CJeliiaß d';r '-"rfindung unterech'.-idet, lot in der bri.tioo!,on iatontachrift 23 o47/6? beschrieben. Uieea iatont.'cnrift Loa hreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Oxydo von oinon der Elemente, Titan, Zii^lcon, 2i£3en, Aluuiniuii und ;'iiliciu;.i durch U.-nsetsung eines Chlorids des Elements mit einci. oxydiorendou Gas in dor Daupfphase, \i;obei die Vorrichtung eine Einrichtung zua Vorerhitzen des Chlorids und des oxydierenden Gases, oiae i]n allgeueinen rohrfönaige Reaktionskanraer, die aus eineji nichtuetallischen feuerfesten Material aufgebaut und mit einera ernten Einlaß, durch welchen einer der vorerhitzen Reaktionsteilnehmer in die Heaktionskoini.ior eingeführt weröoi: kann und mit einen zweiten Einlaß, durch welchen der andere

vorerhituto Reaktlonateilnohmei' in die Reaktionskui.iiVter eingeführt werden kann, vorsehen ist, wobei dor zweite Einlad Btroß<.bwärt3 von der ersten Elnlnßeinrlcutung angeordnet und in Foru eines üich In Uiufungsrichtung erstreckenden Schlitzes in dor Iwnd der Reglet ionakaLuaer ausgebildet ist und dio Anordnung, eine solche iüt, daiJ im Botrieb ein Wirbelstrom aus innig gemischten Gasen geschaffen v;ird, der in Läntssrichtune der Kammer ströiut und In dem das Q:cyd in feintelliger Form Gebildet wird, einen ilantel, durch welchen ein Kühlmedium in Wärmeaustauschbeziehunc mit der Auüenoberfläche des Teils der Reaktion3lcar.miQr stromabwärts von der zweiten Einlaßoinrlchtung. Jedoch außerhalb der Berührung mit der Innenoberfläche dieses Toils, geleitet werden kann, eine Düse,di© innerhalb der Reaktlonskarnmer koaxial und stromaufwärts von der zweiten Einläßeinrichtung angeordnet ist, durch welche ein inertes teilchenförwiges feuerfestes [_:aterial in die Reaktionskaramer in Suspension in einem Gas in der VJoise eingebracht werden kann, daß bei Bptrieb das teilchenfürmige ;'atorial auf diQ Iimenoborflächo oder -Oberflächen der Reaktionskamrnor in uniiiittelbarer Nähe üu der av/eiten Einlaßeinrichtung, auftrifft, wobei die Innenoberfläche des Teils der Reaktionskammer in unmittelbarer Nähe und stromabwärts von der zweiten Einlaßelnrlchtung in ötrom-

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aufwartarichtung konisch oder schräg verlaufend ist und dor Grad dor Verjüngung oder des Konus ein solcher ist, daiJ die gesagte konisch verlaufende Oberfläche von Ende der Düse übersehen werden kann, und eine Einrichtung am» Trennung des teilchenförmigen .*.atcrial3 von des (teyüprodukt umfaßt.

3. Der gesamte'Reaktor kann aus . etall aufgebaut sein. Diese Anordnung besitzt den weser&ichen Vorteil, daß die Vorrichtung beträchtlich dauerhafter und widerstandsfähiger ist, als wenn ein Teil oder die gesagte Vorilehtung aus eines nichttietallischen r-'aterial aufgebaut ist, wobei außerdem die Notv/endielceit für Vcrbindmi^cü zwischen raetalliachen und nichtmetallischen Teilen ver~ mieden wird, abgesehen von der gegebenenfalls notv/cxidl^cr* Schaffung von Verbindungen zwischen der Zuführleitung für das oxydierende Gas und der Zuführleitung filr das Titantetrachlorid einerseits und den nichtmetallischen Vorerhitaorn andererseits. Außerdem v.'ird durch die Verwendung von Metall die Herstellung der verschiedenen Teile mit der erforderlichen Genauigkeit wesentlich, erleichtert .

Es wurde gefunden, daß· bei Herstellung des gesamten Reaktors aus iietall es möglich ist, durch Anwendung von bestimmten Kunstgriffen oder Behelf smitteln das Ausriß, In welchem ein Kühlen stromaufwärts von der RoaIctionskanir.e_A' (sowohl von der 2ufülirleitung für das oxydierende Gas als auch von der Einrichtung für Zuführung des 'fitantotra-

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c^» verglichen uit de^i Αιΐί»».;α«, d.\a biahor ala

iin^CoCiicü worden x.^Tar, vcüöiifcHeh hor Dübel wird svieclciuiiniß das TitantGti'achlQi'id auf- eine !Temperatur von Weniestcna 500⁰C vorerhit«t, und woni cm Teil tici» limcnobörflächca der Eli^ichfcUiis für dlo

do« TltantotrachloÄUda «u dc„i Einlaß Γάν diesen oiliiClr/iOr¹ und von dcr.i Elalr.3 &Glbüt l'latin cuQ? cJxoi» Platinloßlci^vuiiü t;^c"^ildct, dlo jje^ Korrosion durch 2itantotraelilorlä bol der Tompoi^atur, auf iv'clche das Tlt&ntotrachlorid vorcrliiti;t ist, bcaUuidis lot. ^;-.^rockn:Uüis ',:Ird daa O3^dicrendo Gea auf eino T₆^ .peratvu' von wcniGGtcxiS SOO⁰C₁ voi*-2U£3WOl£»o wcnigGtöttß 1000⁰C, vorerhititt, wobei die ObcrflMcho der Zufulirlci'cuiis fiL.· da« oxydiercndo Gas nicht E^ckülilt wird und die Tciiiperatui·, auf ;;Glciio das o;^ydiorcnde Gas vorcx^iitst wii'd μχΔ dor Werkstoff der »ϊχΛ dor 2ufularleituiiG dci-artig sind, da« koinö un^ulac^ige Korrosion der Wand stattfindet. Toll der Inncncborfläühc der EinrlcUtung für dlo von Titantotrachlorid ^u dem Einlaß für diesen Raalcti tcilncbxr.Gr4r*d von den; Einlc.ß selbst muß natürlich Gekühlt werden, um eine unsuläsüige Korrosion des I'otalla, aus welchem Irgciidein derartlcer !Teil dieser Oberflächen &qbildot ist, 2U verhindern, vjoboi das Külilen nittelö olnoo außerhalb von dor Berüiirunc Kiifc den KoaktionstollnGlir.iGrn flloßondcn i;ülil;;.ödiunis erfolgt (Jedoch vorau^svielce in

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einem nusr.-.aä von nicht untexm&lb doa Vaupunlcto ^ltantetrac&DrleUj;. Vorzugsweise lot die? ßcnso Iniicnoberfliiche aus Platin oder oIixa» u^rartlcen koivouiora;·- bestündigen Platinlegieruns gebildet mit Ausnahme dor Teile der Innsnoberflächöj die van doi^! A lüenoberfläche dos Kühlmantels dor Roalctionalanntaor gobildot sind, z«B. der 3troaiabviartiä liegendOii Fläche des Einlaaoes und, wönn die Zufulireinrichtims TUr daa Titantetrachlorid eine ringförmige Verteilungekacjmsx·, wie vorstehend beschrieben, umfaßt, von der strooabwärts liegenden Endoboriliche (mit Dszug auf die Richtung des Oasstromes inneriialb der Heaktionskanuner) der Verteilun^ckarrjnoi⁵· Becondors bovorzu^t werden solche Teile der Innenoborflächa aua Platin oder einer korresionsboständi^^ Legierunc dayon gebildet* bei welchen die Kühlung auch Qin Küiilen eines,Teils der Oberfläche der Zufuhrleitung fur das oxydierende Gao erfordern würde.

Auf dieso Welse wird durch dio Verwendung von Platin oder einer icorroslonsbeständison Legieruni* davon boi Anwendung eines vollständig aus l-ietall herßostellten Realctor·« die Verrinsox*un£3 oder Ausochaltuns der Notvjenniisiieifc ^Ui"

einlad KUhlung der stroinaufwärts von dem Titantetrachlo.i'id lieceiiden ROüktoroberflachen erraößlieht. Bißher wurde aiigonoracien, daß die Kühlung dieser Oberflächen aus zwei αrunden notwendig würo: x· um das Korrofe ,onaaußmaß auf oir» annelimbare^ Ausmaß zu ver^ir^ern und 2» um den Aufbau von l'itandioxyd

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auf derartigen Oberflächen zu verhindern* Oemäß der Erfindung wird jedoch duroh die EinTUiirungsgeschwindlg«· koit dee oxydierenden Gases« die Form der Strömung des oxydierenden Oases zu der Oxydationszone, die Neigungswinkel der Flächen von dem Titantetrachlorideinj.au und die Einfuhrungsgeschwindigkeit und gleichförmige Verteilung des Titantetrachlorids sichergestellt, dad im Wesentlichen kein Titandioxyd innerhalb der stromaufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß liegenden Bereiche gebildet wird ü-ler in diese Bereiche gelangt (entweder Innerhalb der Zuführleitung für das oxydierende Gas oder der ringförmigen Verteilungskammer für das Titantetrachlorid), so daß die Vermeidung der Kühlung von Teilen des Reaktors, die Β^ΟΒΙ-aufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß liegen, zur Verhinderung der Bildung von harten Ablagerungen von Titan» dioxyd möglich ist. Das Korrosionsproblem wird durch die Verwendung von Platin oder einer Platinlegierung über« wunden und dabei werden die Vorteile eine» insgesamt aus r ve tall gefertigten Aufbaus mit einem verhältnismäßig geringen oder gar keinem Kühlen stromaufwärts von den Titantstrachlorideinlaß erzielt·

Wenn die Fläche dee T₀IIs dieser Innenoberfläche, welche gekühlt let, ausreichend klein let und wenn die Temperatur, auf welche das oxydierende Gas vorerhitzt wird, ausreichend hoch 1st (beispielsweise innerhalb des Bereichs von 950 bis 100O⁰C), erweist sich die Erzielung einer ausreichend hohen ίlischgastemperatur für die meisten Zwecke

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ohna Vorerhitzen dos TItanfcafcrachloi'ids auf aino Tomperatur oberhalb 1OÖO°C als -ni^lloa* und wenn das Tltantetrachlorid in einem Siliciumdloxsrd-Vorerhitsör vasrhitzt wird, besitzt dies einen eohr wesentlichen Vorteil, da daa Siliciumdioxyd dazu neigt« bei Beibehaltung während längerer Zeitdauern auf auereichend hohen Temperaturen zu Vorerhitzung dee Titantetrachlorida auf Temperaturen oberhalb 1000⁰C, eine Entglasung einzugehen» Eine derartige Entglasung kann ein Brachen herbeiführen und wesentlich die Arbeite- oder Oebfauchsdauer des Vorerhitzen Vorkursen. Außerdem kann ein Durchbiegen oder senken der Vorerhitaarrohre stattfinden, wenn sie während langen Zetdauern bei derartig hohen Temperaturen gehalten werden.

Wenn Platin selbst zur Anwendung gelangt, wird das Platin zweckmäßig als Auskleidung oder Belag auf einem anderen Metall, beispielsweise einem geeigneten Stahl, mit der notwendigen Festigkeit bei den Infrage kommenden Temperaturen, und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, dar von demjenigen von Platin nicht zu verschieden 1st, angewendet» Die Platinauskleidung kann auf dem Trägermetall In Irgendeiner geeigneten Weiße befestigt werden. Bestimmte korrosionsbeständige Legierungen von Platin besitzen andererseits eine ausreichende Strukturfestigkeit, um ihre Verwendung ohne irgendein Unterlage- oder Trägermaterial zu ermöglichen.

Wie vorstehend ausgeführt, muß tfedor Teil des Heaktors, der aus Metall hergestellt ist und in Berührung mit einem odor beiden Reaktionsteilnehmern oder alt dem

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oolaust, natürlich auuroichond bcotKndig Aii-jriii bol. flor vorhorroohonäon Tomporatur un &nn Korrooionaaunnafl am Uborotoißon oinor onnokia- llühe au irorhinäorn. 3o bootoht oino ßo^onaaltico Abhängigkeit 3v?iücIiQn dor Mahl doo tlötallo für don Aufbau /on irsondeinoa uorartiGon ΐοϋ doo Roalctoro und dor nasimcuilr*ooiti3i;onporatur dioaoo botroffondcn 2oiloa. Bot oohr

SompsraVarcn miß Platin odor doooon IiaßiorunQ vor-■*snaat 'Joraon, ^o4och künnon bot Toraporaturon von 3oo bic ^GtO⁰O für üia ä,Qu fitantotrachlorid oder Chlor auoßeaptaton ?f*;Ll6 \ίΆ& boi !'Qsiporaturon von Ooo° bio Io5o°0 für dio dom Sauorotoi'f auoGeaoiiaton ieilti roatfrole 3tahloA*ton odor tliskal odor liiokolloßiorunß ^η»ιτ1β Inoonol

in Abliünßifjkoit davon_t wolohe* Teile innor- $Bperaturöaroiohe ließon». ioder Soli dö<j asr '&ά$ öines ^ohtnotalliuahon feuarfestoa I=Iahßrjeciollt Ιοί* vfird swoolmäßie &uo ilidtLs&lOxyü -Siifer. ^ilicluradioiQrdßlaa {dao ie Form van SiAioiuodioxydglas mit oinora Gohalt von 965» .:üdios7d tui-i 3^lß> Boroxyd hcibon lconn und woloheo im *oater Con lumon Yl'OOR orhiiltliöh iat) odor Alurainiunsscyd scl?ildüt* Yca diooon Materialien booitat Aluniniumosyd Ycrtcilo cou<muber SilioiumdAosyd oder Silioium-Solle _f dio sehr hoban !Eonporaturon

3©doch Seile mit dnar konpliaiertön liiohtor in Quora oder ßooohnolzoneia Öilioiumit werdon· Dao· 3ilioiundioxyd kann z.B.

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aus durchscheinendem oder durchsichtigem geschmolzenem Quarz odor einem unter dor Bezeichnung "Vitreosil" (eingetragenes Warenzeichen) erhältlichen durchscheinenden geschmolzenen Quarz bestehen»

Bei der Ausführung oder Herstellung aus Metall können die Wände der Reaktionskammer und die Zuführleitung für das oxydierende Gas in starr oder fest miteinander verbundenen Längen, beispielsweise mit Hilfe von durch Flansche durchgehenden Bolzen, hergestellt sein. Wenn, wie rauch vorstehend erläutert wurde_Λ der Titantetrachlorideinlai, diskontinuierlich 1st» kann der stromabwärts liogende Endteil der Wand der Zufuhrleitung für das oxydirende Oas integral mit dem stromaufwärts !fegenden Endteil der Reaktionskämraer ausgebildet sein·

Dae zur Kühlung der Reaktionskammer verwendete Kühlmedium kann« wenn diese aus einem nichtmetallischen feuerfesten material hergestellt ist« aus einem Oas, z.B. Luft, einem geschmolzenen Metall, z#B« Natrium, Quecksilber odor Blei, oder einem geschmolzenen Hetallsalz oder einer 3ohm«lzmisehung von Metallsalzen (beispielsweise einer Mischung aus kO $ Natriumnitrit, 7 £ Natriumnitrat und 53 % Kaliumnitrit« bezogen auf Gewioht) bestehen·, Wenn das Kühlmedium aus einem Gas, z.B. Luft« besteht, ist dlo Reaktionskammer zweckmäßig mit einem doppelwandißen. Kühl* mantel, der aus rietall gebildet ist« ausgestattet und

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eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise öl, ein geschmolzenes Metall* eine Schraelamischung aus Metallsalzen oder Vorzugs·» weise Wasser, wird zwischen der Innen- und Außenwand des Kühlmantels zugeführt und das Kühlgas, beispielsweise Luft, wird zwischen der Innenwand des Kühlmantels und der Außenoberfläche dor Reaktionskamaerwand geleitet·

Das zui* Kühlung irgendeines Teiles des aus Metall hergestellten Reaktors verwendete Kühlmedium kann Luft, Wasser* Wasserdampf, {31, ein geschmolzenes Metall, z.B.

Natrium, Quecksilber oder Blei, oder ein geschmolzenes Metallßalz oder eine Schmelzmischung von Metallsägen (ζ·Β· eine Mischung aus Ko £ Natriumnitrit, 7 % Natriumnitrat und-55 > Kaliumnitrat, bezogen auf Gewicht), sein«

Die Wand dor Zufuhrleitung für das oxydierende OfO kann porös sein oder mit öffnungen oder Durchbohrungen versehen sein und die Innenoberfläche dieser Wand kann durch Durchleiten eines Gases durch die porüee Wand oder durch öffnungen oder Durchbohrungen in der Wand in die Zufuhrleitung gekühlt werden» Außerdem oder alternativ bann die Wand der Reaktionskammer gemäß einer abgeänderten AusfUhrungsform der Erfindung porös oder mit öffnungen oder Durchbohrungen versehen sein und die Innenoberfläche dieser Wand kann gekühlt worden, indem ein Kühlgas zur Diffusion durch die poröse Wand oder durch die öffhuneon oder Durchbohrungen in der Wand in das Innere der Realetionskaramer gebracht wird» Neben der Kühlung der InnenoberflUche der Wund der Reaktionskammer dient das Gas auch zur Vor-

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hUtung dor Erscheinung, daß das Titandioxydprodukt Oberfläche orrolcht. Das so In die Zufuhrleitung rtlr das oxydierende Gas und/odor In die Healctlonrjkaoauor eingeführte Gas kann ein Gas sein» das mit Bezug auf die Heaktionstellnchmer und die Reaktionsprodukte inert ist* Wenn in die Zuführleitung für das oxydierende Gas ein brennbare« Gas zur Steigerung der tilsehgaatemperätur wie vorstehend beschrieben eingeführt wird« kann jedoch das brennbare Gas durch Diffusion durch die poröse Wand dieser Leitung oder durch die In der Wand gebildeten Öffnungen oder Durchbohrungen eingeführt werden·

Wenn die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und/odor die Zufuhrleitung für das Titantetrachlorid aus Metall gebildet 1st und die daralt verbundenen Vorerhitzer oder der darf) It verbundene Vorerhitzer aus einem nichtmetallischen feuerfesten Material hergestellt sind, können die notwendigen Verbindungen von der in der britischen Patentschrift 26 718/62 beschriebenen Art sein. Diese Patentschrift beschreibt einen rohrförmigen oder ähnlichen Gegenstand, der einen rohrförmigen oder liftlichen ISetalltell, einen rohrförmigen oder ähnlichen, aus einem feuerfesten Material hergestellten Teil, der Ende auf Ende mit dem hetallteil angeordnet ist, eine aus einem wUr^inoisolierenden Material hasestellte Dichtung, die zwischen die angrenzenden Oberflächen der beiden Tolle eingeschoben ist, einen um den feuerfesten Teil herum angeordneten iletallring, wobei die Auuοnobar fluche des feuerfesten Toils eine solche Gestalt

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aufweist* tun dio Bewegung dea Ketallrlnca zu dom netallteil undL relativ zu dom feuerfesten Teil zu beschränken, eine zwischen den Ring und den feuerfeoten Teil eingeschobene Schicht aus wärmelsolierendeia Material, eine Einriehtuns zur Verbindung des Rings mit dem Metallteil und zum elastischen Andrücken des Rings neben den Metall* teil, um eine Verbindung zwischen dem feuerfesten Teil und dem Metallteil zu erzielen, und eine Einrichtung zur Kühlung des Ringes, umfaßt«

Das inert» teilchenförmige feuerfeste Material wird zweckuiUßig zusammen wit dem TrUgergas, in welchem es suspendiert ist, in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gaa durch eine koaxial innerhalb der Zufuhrleitung angebrachte und in Stroraabwärtarichtung weisende Düse eingebracht· Die Düse kann aus einem geeigneten korrosionsbeständigen Metall, beispielsweise aua Inconol oder Kl« Hard, oder aus einem geeigneten korrosionsbeständigen und abnutzungsbeständigen nichtmetallischen Haterial, beispielsweise aus Aluminiumoxid, hergestellt sein und kann erforderlichenfalls von einem Hantel umgeben sein, durch den ein Kühlmedium geleitet werden kam. Wenn die Wand der Zuführleitung für das oxydierende Gas aus einem nichtmetallischen feuerfesten Material gebildet ist, kann die Düse an diese Viand mittels einer Verbindung der in der britischen Patentschrift 26 718/62 beschriebenen Art,

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gegebenenfalls (in einigen Anordnungen) unter Weglaseon des Kühlringes befestigt ceiiu

Wenn das inorte teilchenförraige feuerfeste Material durch eine Düse eingeführt wird, kann die Düse irgendeine der verschiedenen Konfigurationen aufweisen* So kann die Düse in Stromabwärtarichtung konvergierend oder vorzugsweise in Form eine» Venturidüse sein· Bei der Venturiform kann die Düse mit einem konischen, in einem kurzen Abstand stromabwärts von der Öffnung der Venturidüse und koaxial mit der Venturidüse angeordneten Glied versehen sein, wobei die Spitze oder der Scheitel des Konus in atromaufwUrtßriehtung weist. Das konische Glied lenkt die*gasförmige Suspension nach außen ab und zweckmäßig ist das konische filled *o angebracht, daß eine Einstellung oder Einregolunc seiner Lage oder Anordnung in axialer Richtung nüglich 1st* um das Ausmaß dieser Ablenkung variieren au künnon.

Anstelle der Einführung des inorten teilchenförmigen feuerfesten Materials durch eine koaxial Innerhalb der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas angeordnete Düse kann das iiaterlal in die Zuführleitung bei &£er gegen deren stromaufwärts liegendes Ende eingebracht werden oder on kann in dae vorerhitzte oxydierende Oca eingeführt werden, beνar das vorerhitzte oxydierende Gas dleee Zuführleitung betritt und oakaim innerhalb der zuführleitung eine Ablenkungeöinrichtunß vorgesehen und ßo angeordnet sein«

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um die gasförmige Suspension des teilchenförmigen tutorials gegen die Oberfläche der Zufuhrleitung abzulenken* Die Ablenkungseinrichtung kann ein geriffeltes (rifled) oder schraubenförmig geripptes Glied umfassen, das koaxial innerhalb der Zufuhrleitung angebracht ist oder sie kann ein innerhalb der Zufuhrleitung koaxial angebrachtes Glied« dessen Durchmesser zunächst ansteigt und dann abnimmt in Stromabwärtsrichtung« umfassen« so daß der Bereich zwischen dem Glied und der Oberfläche der Zufuhrleitung eine Gestalt annimmt« die als ring* förmige Venturi angesehen werden kann* Wenn das teilchenförmige Material in diese Zufuhrleitung bei oder gegen das stromaufwärts liegende Ende davon eingeführt wird oder in das vorerhitzto oxydierende Gas vor dem Eintreten des vorerhitzten oxydierenden Gases in die Zufuhrleitung eingebracht wird« kann das teilch$nförmige Material durch eine oder mehrere Düsen.eingebracht werden.

Das inerte teilchenförmige feuerfeste riaterial muß aus einem harten Feststoff bestehen, der von Chlor bei der Temperatur und unter den übrigen sich während der Reaktion ergebenden Bedingungen Im wesentlichen nicht angegriffen wird. Dieses naterial kann aus Zirkonteilchen, Alumlniumoxydtellchön oder Titandloxydteilchen« beispielsweise aus Teilchen bestehen« die aus einem In einem Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch die Dampfphaeenoxydation von Titantetrachlorid innerhalb eines

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vdLrbelaehichtbettes vorvondeten Wirbelschichtbett von Titandioxydteilchen abgezogen worden waron, oder aus Titandioxydkörnern, die in der in der kanadischen Patentuchrift 599 557 bysohriebenen Weise hergestellt wurden. Diese Patent; chrift beschreibt ein Verfahren zum Kühlen des Roaktionoproduktntromes aus Titandioxyd und begleitenden Gasen» der aus der Dampfphasenoxydation von TiCl. auTiOg erhalten wird, wobei nach diesem Verfahren der Strom durch eine Nuß rlich gekühlte Iieitung geführt wird, Wtöhrend das an den Y.'nnden der Loitung

in den Strom anhaftende Titandioxyd durch Zusata von Titandioxydkörnom in einer Menge von etwa 1 bis lo#, bezogen auf das TiO,, in . dem Strom entfernt wird, wobei die Titandioxydkörner durch Vaschen mit Wassr.r, Sammeln und Erhitzen auf eine Temperatur innerhalb dos Bereichs von 5oo bis 9oo°0 von Titandioxydstaub aus einer mit einem Arbeitsmittel oder Energiemedium arbeitenden Mühle (fluid energy mill) erhalten wurden,- die zum Mahlen' auf Pigmentteilchengröße dee in einer Dampfphasenoxydation von TiOl. erzeugten Ti0₂~Produkts verendet wird, das aus der Kühlleitung austretende Titandioxyd und die austretenden gasförmigen Produkte trennt und das gekühlte Titandioxyd gewinnt· Vorzugsweise besteht das Material aus Siiioiumdioxydsand. Das Material kann auch aus einer Mischung von mehr als einem dieser Materialien bestehen» Die Teilchen sollen nicht kleiner als +85 mesh (B,S*S.) sein, was einem Teilchendurchmesser fön oberhalb 16o Mikron ontopriol t, und die praktinohe

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obere Grenze der Teilche;.größe wird ir.i allgemeinen durch die Bedingung b^otimat, daß daa teilchenfbmi^e feuerfeste Haterial aus der Reaktionokaiuaer durch den Gasstrom heraus.jetra^en werden soll. Vorteilhaftorweise besitzen im wesent- , liehen sämtliche Teilchen Größen innerhalb des Bereichs von -Io bis +4o Maschen (B.ö«S·)» was eineu Bereich von Teileherlurohmessern von etwa 4oo bis 17oo i.ikron ontapricht.

Die optiraale Geschwindigkeit odor das optimale Auanaß äer Einführung des inerten feuerfesten Mat- rials hängt von der Ausbildung und den Dimensionen dea taaktors ab und kann •.lihrend dor Au: führung des Vorfahreno variiort worden» enn das Ausmaß hoch ist_t ist die Menge dos von dew Oxydj/rbdukt abzu trennenden. Materials deiaont apre ehe nd hoch und wenn das Material in die Reaktionskanimer bei einer zu niedrigen Teuporatur eingeführt wird, kann eine unzulässige Kühlung der neaktionuteilnehnor mit einar daraus sich ergebenden unvollständigen Reaktion auftreten. Daher soll das Material bei einer v>rhöhten Temperatur eingeführt werden.

Das inerte toilchenförniige feuerfeste Material soll in die Zuführleitung für das Oxydierende Gas mit einer Goschwint von wenigstens etwa βω/βοο (2o feet/seo), vorzugB-innerhalb des Bereichs von etwa 15 bis 3o m/seo (5o loo feet/sec), eingeführt worden. Die obere Grenze für die Geschwindigkeit der Einführung des inorten teilchenförmigen

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feuerfesten Materials wird durch die Förderung bestimmt, daß die Geschwindigkeit nicht' äöhoch sein soll, um eine unzulässige Abnutzung der Hoaktoroborfläche oder -oberflächen , BU verursachen» Im allgemeinen soll die Einführungagoschwin- ' digkeit des inerten teilchenförmigen, feuerfesten Materials etwa 52,5 m/eeo (175-feet/sec) und vorzugsweise etwa 36 m/sec (I2o feet/seo) nicht üborsteigen, um eine unzulässige oder übermäßige Abnutzung der Reaktoroberflächen, auf welche das inerte teilohonfÖrmige feuerfeste Material aufschlägt, und bei Einführung des Materials .durch eine DUse, der Innenoborfläohie der Düse eu vernoiden,

Das TrUgergas in dor Suspension, in welcher das teilchenförmige feuerfeste Materials eingeführt wird, kann ein inertes Gas sein, d«h. ein Gas, das gegenüber den Heaktionsteilnehmern untsr den Reaktionsbedingungen inert ist, z.B. Ohlor oder Stickstoff, Yon den inerten Gasen wird' im allgemeinen Ohlor bevorzugt, da es die Konzentsation an Ohlor in dem froduktgasstrom nicht verringert, wobei das Ohlor sswockmüßig im Kreislauf zurückgeführt und aur Erzeugung von weiterem Titoiit'itrachlorid verwendet wird,

Insbesondere ist bei Verwendung einer kleinen Reaktionskaijraer (d.h.einor Reaktionskanmer mit einem lo,16 cm (4 inches)

• nicht Übersteigenden Durchmesser- am Xitantetrachlorideinlaß) das Trägergas vorteiihaftozryoise ein oxydierendes Gas, vor-

. 8ug8weise Sauerstoff- ' · .

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Dio Konzentration des teilchenförmigen fouerfea'en Haterials in aeinoni Trtigergas soll hoch sein, nnmlioh innerhalb des Bereichs von etwa o,o454 bia o,454 kg Material je 20,3 1 Gas (o»l bis 1 pouhd/öübic'föot) (gemessen au Einführungsdruck dea Gases in die Reaktionskauner)·

Das Titandioxydprodukt kann von dem inerten teilchenförmigen feuerfesten Material' mittels Abocheid- odor Absetzka.aiiiern abgetrennt werden! es können jedoch Zyklone anuteile der oder nachfolgend auf die Absetzkammern zur Anv/ondung gelangen, , · . ■ .

Y.'enn, wie eö üblicherweise der Pail ist, dao Titandioxydprodukt der Waßtrennungs- und Klaasifizierungaetufe unterworfen wird, kann daa Titandioxydprodukt von dein inerten teilchenförmigen feuerfesten Material während dieser Stufen abgetrennt werden^ Nach der Abtrennung von dem Titandioxydprodukt und .gegebenenfalls nach Trocknung wird das inerte teilchenförmige feuerfeste Material vorteilhafterweiae dem Reaktor im Kreia-

a _t

lauf zurückgeführt,

Ea lat wichtig,, daß die Ausbildung dea Reaktors, die Temperaturen und die Strömungsgeschwindigkeiten oder -auamaße der Reaktioneteilnehmor derartig alnd, daß die Reaktiönsteilnehmer und die Reaktionsprodukte innerhalb dor Oxydationszone wahrend einer auäreichenä|m Zeitdauer verbleiben» um eine im Wf-aontlichQ vollständige Reaktion aioherjsuoteilen, wobei die

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Zeitdauer jedoch nioht so lang ist» um. ein unerwünochtes Teilchenwachstum des Produktoxyds herbeizuführen. Gewöhnlich erwiesen sich Verueilaeiton innerhalb des Bereichs von o,o2 bis Io Sekunden als geeignet,

l.'enn do.3 oxydierende Gas aus reinem Sauerstoff oder saucrstoffangereiohertor üuft besteht, kann jedooh die Vorweilzeit unter geeigneten Bedingungen so niedrig wie o,ol Sekunden sein·

V.'enn die gasförmigen Produkte mit dem Titandioxydprodukt in Suspension die Oxydationszone verlassen, worden sie vorteilhafterweisQ rauch auf eine Temperatur unterhalb ¹JOO⁰C, vorzugsweise unterhalb 65o°C, gekühlt. Dieses Kühlen der Hoaktionsi>rodukte kann bei einem Zoitpunkt innerhalb des Bereichs von o,öl bis Io Sekunden (vorzugsweise o,o5 bis 5 Sekunden) seit dem Zeitpunkt der Einführung des Titantotrachlorid in die Oxydationszone stattfinden, Das Kühion kann durch Mischen von gekühltem Produktgas, z,B, von Chlor, mit dem Produktgasstrom, der das Oxydprodukt in Suspension enthält, bewirkt werden, Gemäß einer anderen Kühlweise werden die Produkte in Wasser eingeführt, wie dies in defr britiochen Patent ;chrift 34 782/65 beschrieben ist, Die Trennung des Titandioxydprodukts von dem inerten teilohe förmigen feuerfesten Material und die rasche Kühlung der Reaktionsprodukte kann in einem einzigen Arbeitsgang in der in der britischen Patentschrift 39o9/64 beschriebenen Weise ausgeführt werden, Diese Patentschrift be-

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echreibt ein Verfahren aus? Behandlung einer Chlor enthaltenen gasförmigen Suspension von pigmentartigera Titandioxyd und einem inerten teilchenförmigen feuerfesten Material mit einer größeren Seilohengröße ale diejenige des pigmentartigen Titandioxyda, wobei die Suapenaion in ein Gefäß eingeführt wirdι in welchem die Gasgeschwindigkeit zu gering ißt, um pigiaentartigea Titandioxyd und das inerte teilchenförmige Material aiteureiüen, ao daß ein Bett von teilchenförmigen^. Material innerhalb des Gefäßes gebildet wird, ein inertes Oae aufwärts durch daa Bett von teilchenförmigen! Material in dem Gefäß geleitet wird» wobei daa otrömungsauamaß oder die Strömungegeschwindigkeit des inerten Gases und die irare Gestalt und die Abmessung des Gefäßes derartig sind, daß dae Bett aua einer ersten» im wesentlichen aus dem inerten tauche; förmigen Material bestehenden Schicht von der wenigstens der obere Teil nicht in Wirbelschicht vorliegt« mit einer darauf fiberlagerten ewaiten fiohieht aua im weBenMienen dem pigmentartigen Titandioxyd} die in einem diohtphasigen virbelschioht-

* sustand vorliegt« gebildet ist, und das. teilohenfurmige Hatorial aus den beiden Schichten getrennt abgezogen wird* Das oxydierende Gae enthält Bweokmäßig molekularen Sauerstoff und kann aua im weaentliehen reinen Sauerutoff oder

·, aua Sauerstoff in Vermischung mit einem inerten Gae oder Inerten Qason beeteheni beiepieleveiae kann das oxydierende Gaa

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aus Luft oder eauerotoffangereiehertor Luft bestehen. Eine Wirkung der Verwendung von Luft oder enuorstoff angereicherter Luft anstelle von im wesentlichen reinem Sauerstoff ala oxydierondes Gas besteht in der Neigung zur T-rBeu^ung von Titandioxyd mit einer geringeren Teilchengröße. Die Wahl des oxydierenden Gases hängt in gewissem Ausmaß von dem Durchmesser der Reaktionskammer ab» Andere- in Betracht kommende Faktoren sind das Ausmaß, auf v.elehes die Reaktionoteilnehmer vorerhitzt Bind, die Temperatur, auf weiche die Oberfläche der Rcaktionekaoiaor gekühlt ist, und die Zuführungsgeschwindig.. keiten der Reaktionateilnehmer» Der Anteil von Sauerstoff in dem oxydierenden Gas ist einer der Faktoren, der die in der gasförmigen Hiechung erreichte Maximaltemperatur in dor ReaktionsBon·, die Temperaturverteilung in Längsrichtung der Reaktionseone und die Teilchengröße des Titandioxydprodukte bestimmt, wobei eine Zunahme im Anteil Sauerstoff έ\χ einer Steigerung der Maximaltemperatur führt* Wenn der Durchmesser der Reaktionekai.jner klein ist, d.h. kleiner ale etwa Io,l6 cm (4 inches), besteht die Gefahr, daß die Reaktion vorzeitig ausgelöscht wird, wenn als oxydierendes Gas Luft verwendet wird, und ea ist in diesem fall notwendig, ein oxydierendes öae mit einem höheren Anteil Sauerstoff, beispielsweise eaueretoffängereioherte Luft oder im wesentlichen reinen Sauor— etoff au verwenden* Bio Gefahr der vorzeitigen Auelöechung · der Reaktion iit verntärkt, wenn dl· Temperatur* auf welche

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die Oberfläche der Reaktionakammer gekühlt wird, tiefer iatj jedoch ist dieaer JPaktor gewöhnlich weniger wichtig ala die Größe der Reaktionakammer und daa Zufuhrausraaß oder die Zuführgeschwindigkeit der Reaktionateilnehiner. Die Gefahr des Auslöachens der Reaktion.kann.duroh Erhöhen döa Vorerhitzungogradee der Reaktionateilnehmer vermindert werden, wobei jedoch die Anwendung von sehr hohen Vorerhitzungagraden zu teohniachen Schwierigkeiten führt·

Im Falle einer Reaktionakammer von größerer. Abmeaoung ist daa VolumenverhUltnis der Reaktionakammer au dem Bereich der Innenoberfläche, die gekühlt wird, größer und es kann daher die Verwendung von tuft ale oxydierendee Gas ohne die Gei&tr einer vorzeitigen Aualöachung der Reaktion möglich sein.

Daß Auemaß oder die Geschwindigkeit der Einführung dea oxydierenden Gaaes in die Reaktionakammer zur Umsetzung mit dem Titantetraohlot'id kannfLnnerhalb dee Bereiche von 9o bia 125# dee für die stöchiometriaohe Umsetzung mit dem Titantetrachlorid erforderlichen Auamaßee liegen, ee iat jedooh vorzugawoiae größer ala dieeea Ausmaß, zweckmäßig wenigatens um 5/« größer ala dieaea Ausmaß und vorzugsweise um nicht mehr ale 15$ größer als dieses Ausmaß« Zusätzlich zu der Menge an für die TJraaetzung mit dem Titantetraohlorid eingeführtem oxydierendem Gas ist es auch notwendig, eine ausreichende Menge an oxydierendem Gas für die stöohiometriache Umsetzung

■» ·

mit irgendeinem brennbaren Gas und mit irgend*.'eichen Zuoützen,

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die (wie hier beschrieben) in die Reaktionskammer eingebracht werden können, einzuführen· Es ist notwendig, eine derartige zusätzliche Menge an oxydierendem Gas einzuführen, trotz der Tatsache, daß das Ausmaß, wie vorstehend angogebon, im Überschuß Ubor dem für die otöchiometrioche Umsetzung mit dem Chlorid erforderlichen Ausmaß liegen kann· Bei der Bestimmung eines geeigneten Einführungsausmaßes des oxydierenden Gases muß sowohl das Einführungsausmaß deo vorerhitzen oxydierenden Gases als auch irgendwelches in die Heaktionskanner als Trügergas für das inerte teilchenförmige feuerfcBte Material eingeführte oxydierende Gas eingeschlossen werden«

Zweckmäßig wiru in die Reakti^i*·'" ν :.:.ar f: πθ Ilenge an Wasserdampf innerhalb des Bereiche von o,oooo5 bis o,o25 Teilen (vorzugsweise o,ooo5 bis o,oo5 Teilen) je Teil an in die Heaktionskaramer eingeführtem Titantetraohloriddampf, Vobei die Teile auf Gewicht bezogen sind, eingeführt· Der Wasserdampf wird in die Roaktionskammer vorzugsweise in Vermischung mit dem oxydierenden Gas eingeführt, Wenn das oxydierende Gas aus atmosphärischer Luft besteht, kann gefunden werden, daß die Luft eine ausreichende Menge an Feuchtigkeit enthält, so daß kein weiterer Wasserdampf zugesetzt werden muß. Venn die Luft sur Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen aus» gewaschen wird, kann dies in der Weise erfolgen, daß die in der Luft enthaltene Vasserdampfmenge unverändert bleibt oder

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die Menge Wasserdampf in der Luft vergrößert wird· Der V dampf kann In VerraiBchung mit dem Gas in Suspension* in welcher das inerte teilohcnförmige feuerfeste Material in die Reaktionskawmer eingebracht wird, eingeführt werden· V/io in der britischen Patentschrift 23 o43/64 beschrieben ißt, kann z.B. ein Teil oder die Gesamtmenge des Wasserdampfes mit dem oxydierenden Gas einverleibt werden, wenn da« oxydierende Gas direkt durch die Verwendung eines brennbaren Gases, doBoen Verbrennungsprodukt oder von dem eines der Verbrennungsprodukt e aus Wasser besteht, vorerhitzt wird. Die Menge an in der Reaktionskanimer eingeführtem Wasserdampf ist einer der Faktoren, die den C.B.U.-Wert des Titendioxydprodukts boβinflüssen·

Verschiedene Konditioniormittel und andere Mittel können in die Heaktionskammer eingeführt werden« So kann B.B. Aluminiumoxyd innerhalb der Roaktionskammer gebildet und dem

Titandioxydprodukt feur Unterstützung der Bildung von Rutil, ssur Verbesserung anderer Pigmenteigenschaften (beispielsweise als Gegenmittel gegen ein Gelbwerden in Ofenl&cken oder Anstrichen (stoving finishes)) und «ur Schaffung einer neutralen Reaktion des !Pigmentes nach geeigneter Entfernung von Chlor oder Ohlorid*(beispielsweise durch Entgasen bei einer temperatur von 6oo°C) einverleibt werden, Di· Menge an Aluminiumoiyd kann innerhalb de« Bereiohs von o,2 bia Io_fo# lie»

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gen und beträgt vorteilhafter eise o,5 bis 4»ο Gew.$, bezogen auf das Gewicht des Titandioxydprodukts» Das Aluminiumoxyd wird vorteilhafterweiso durch Einführen von Aluminiumchlorid in die R^aktionskammer gebildet. Der Alurainiumohloriddampf kann in die Reaktionskar.-imor in Vernisohung mit dem Titnntetrachloriddarapf odor durch eine getrennte 73inlaßeinri.ehtung eingebracht worden oder er kann in die Zuführleitung für dao oxydierende Gas eingeBührt werden. \;eiu\ der Titantetrachloriddampf durch Durohloiten durch ein erhitzteaRohr vorerhitzt wird, v/ird der Aluniniumchlor-iddarapf zweckmäßig dem Titnntetrachloriddanpf duroh Einfahren dos Aluminiuinchloriddainpfea in das erhitzte Rohr einverleibt· Andererseits,kann Aluiainiumchlorid in dem flüssigen Titantetrachlorid vor deooen Verdampfung vorhanden sein* Daa Aluminiumoxyd kann auch durch Einverleiben von pulvcrförmigem Aluminiummetall in das inerte teilchenförmige feuerfeste Material oder durch Einführung von pulverförmiger Alurainiurametall in Suspension in dem Titantetrachloriddarapf gebildet werden..

Auch Siliciumtetrachlorid kann in die ReaktiQnska; .mer in einer Menge (bereohnot als SiO«) innerhalb dea Bereichs von o,o5 bis l»o Gew,^, vorzugsweise von o,l bis o_t5 Gew. ', bezogen auf das¹ Gewicht des Titandioxydprodukts_/eingeführt werden^ Die Einführung'von'Silioiumtetraohlorid führt au der Neigung, daß Titandioxydprodukt mit einer kleineren Teil-

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— op —

ohengrüße erhalten wird. Das Siliaiumtetrachlorid kann in die Zuführleitung für das oxydierende Gas oder in die R';aktionskaminer durch eine getrennte Einlaßoinrichtung eingeführt werden· Ea wird vorzugsweise in die Roaktionskanmer in Vermischung mit dem Titantetraohloriddaiapf eingebracht. Titanoxychlorid, feinteiliges Oxyd, organische Verbindungen (a.B. Kohlenwaanerotoffe) und Titaneeter» die als Material für die Kernbildung wirken oder ein derartiges Material liefern, können ebenfalls in die Reaktionskammer eingebracht werden. . ..

Nachstehend werden beispielsweise verschiedene Ausführungeformen der gemäß der Erfindung aufgebauton Vorrichtung, die zur Horstollung von pigmentartige ■. Titandioxyd durch die Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid gemäß der Erfindung geeignet sind, anhand der Zeichnung näher erläutert*

Mg* 1 stellt ein axiales Schnittbild duroh eine AusführungoforEi der Vorrichtung dar,

Pig« 2 ist ein schematischer axialer Schnitt in vergrößertem Haßstab durch einen Teil eines Reaktors, der nioht gemäß der Erfindung ausgebildet ist,und sieigt einen Teil des Gaaetrommusters innerhalb des Reaktors»

Jig, 3 zeigt in sohematischer Darstellung einen axialen Schnitt im gleichen Maßstab wie in yig, 2 durch einen Teil des Reaktors (entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Teil), dor gemäß der Erfindung aungebildet let und zeigt einen Toll des

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Ga3Btroi;imustcrs innerhalb des Reaktors.

Pig» 4 zeigt einen axialen Schnitt durfih einen Teil der in Fig» 1 gezeigten Ausführungsforra der Vorrichtung, die durch den Zusatz einer Einrichtung für die Einführung von Kohlenmonoxyd abgeändert ist.

Pigt 5 zeigt einen axialen ftohnitt duroh daa atromabv/ärtaliegende Endteil einer abgeänderten Form einer Zuführleitung für das oxydierende Gaa, die in den Aunführungnfornen der in den Figuren 1 und 5 gezeigten Vorrichtungen zweckmäßig verwendet werden kann, und die

Fig* ? bis 11 zeigen axiale Schnitte duroh abgeänderte Düsen und ähnliche Einrichtungen für den Gebrauch in den

Ausführungsformen der in den Fig. 1 und 5 gezeigten Vorrichtung!

Gemäß der in Pig« 1 gezeigten ersten Aueführungoform umfaßt die Vorrichtung eine stumpf kegelige Reaktionska^ri:;er und eine zylindrische Zufuhrleitung 2 für dae vorörhitzte oxydierende Gas. Die Leitung 2 iat mit der Ronktionakanmer koaxial und iet für die Zuführung von oxydierendem Gas zu dem offenen engeren Ende der Roaktionskaiuaer 1 angeordnet.

Daa atromabwärta liegende Ende der Zufuhrleitung 2 ist durch einen Abstand von dem stromaufwärts liegenden oder engeren Ende der Reaktionakaramer 1 aHgee*4He% getrennt, um einen in Ümfangeriöntüng*öioh erstreckenden Einlaß 3 zu bilden, der eine Verbindung zwischen der Roaktionskanmer 1 und einer ringförmigen Vortoilungskammor 4 schafft und alo ♦) Piß· 5 aeigt einen axialen Sohnltt duroh einen Toil einer Bwoiton AuöfUhrungöfo*-** dz-r VW-n

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Einlaß f^;Jr den vorerhitzten Titantotraohloriddampf dient·

Der unmittelbar stromabwärts von dom Einlaß 3 liegende Teil dor Reaktionokamnier 1 lot von einem Bturapfkogeligen rohrförmigen Glied 5 begrenzt, das an seinem stromaufwärts liegenden Ende nit nach außen eich erstreckenden Planhonen ausgebildet ist. Der innerste Teil 6.des Flansches iöt stumpfkegelig und verjüngt eich in Stromabw'lrtsriohtung.und der äußerste Teil 7 int rund oder kreisförmig» Ein zylindrischer Kühlmantel"$'umgibt'däö Glied 5· Durch ein Einlaßrohr kann Kühlwasser einem in dem Kühlmantel 8 gebildeten Einlaß in Nähe von dessen stromabwärts liegenden Ende zugeführt werden und durch ein Auslaßrohr Io kann v'asser durch einen in dom Kühlmantel θ gebildeten Auslaß abgezogen werden.

Die Zuführleitung 2 ist aus einen sylindrischen rohrförmigen Glied gebildet, dan allgemein durch das Bezugazi-iichen 11 beseichnet iat. Der stromabwärts liegende Endteil 12 deo Gliedee 11 besitzt eine Doppelwand, um eine B¹IUssigkeitslc'lhlung des Teils 12 zu ermöglichen, wobei Einlaß- und Auslaßrohro 13 und U für dae flüssige K'ihlnittel in Nähe deo etromaufv/ärta liegenden Endes des Teiles 12 vorgesehen sind. Die stromabwärts liegende Endfläche 15a des Gliedes 11, die die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses 3 bildet, ist la Stroinabwärteriohtung zu der Achse der Reaktionskataner geneigt· Die stromabwärts liegende Fläche 15b des Einlasses

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wird von der stromaufwarta liegenden Oberfläche des Innei teil£ 6 des Planeoheo gebildet, der integral oder in einem ntück mit den Glied 5 ausgebildet ist, und somit iöt die Flüche 15b ebenfalle in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskanmer 1 geneigt. Die Richtung, in welcher sich die stromabwärts, liegende Fläche 15b des Einlasses 3 erotrockt, ist derartig, daß der Vinkel zwisehen dieser Richtung und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskanmer 1 geringer ist als der entsprechende V.'inkel fUr die stromaufwärts liegende Fläche lfja des Einlasses 3 t so daß .die V/ei te des Einlasses 3 gegen die Aohse der Reaktionskammer abnimmt.

In einen kurzen Abstand stromabwärts von dom Einlaß- und dem Auslaßrohr 13 und 14 ist das Glied 11 mit einem außen sich erstreckenden ringförmigen Jlanech 16 ausgebildet, an welohem ein ringförmiger Plansch 17 an dem stromaufwärts liegenden Ende des KUhlmantela 8 mittels BolBenCniclrfc^ozeigt) befestigt iBt« An seinem stromabwärts liegenden Ende ist der Kühlmantel 8 an dem rohrförmigen Gliod 5 durch einen anderen ringförmigen Plansch 18 befestigt. Ein rohrförmiges Glied 19» das koaxial mit dem rohrförmigen Glied 11 und einstückig mit dem Außenteil 7 des Flansches am stromaufwäx'ts liegenden Ende des rohrförmigen Gliedes 5 angebracht ist, besitzt einen stromaufwärts liegenden Endteil von verringertem Durchmesser, um dicht über dem Teil 12 des Gliedes 11 zu paeeen· Das Glied 19 ist an seinem etroraaufw&rte liegenden Ende an dem Flansch

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befestigt. Das Glied 19 und der Kühlmantel 8 Bind jeweils mit einer isylindrischen Verlängerung ausgebildet» die gemeinsam eine gekühlte Leitung 2 ο für die Zuführung von vorerhitatem Titantetraohloriddampf z\x der ringförmigen Verteilungokammer 4 bilden.

Das stromaufwärtβ liegende Endteil des Gliedes 11 lot von einem rohrförmigen eylindrisehen Glied 24 umgebeni das koaxial' mit demGlied 11 angeordnet ist und an seinem stromabwärts' liegenden Ende mit einem sich einwHrts erstreckenden ringförmigen Plansch 25 und an seinem stromaufwärte liegenden. Ende mit einem sich nach innen erstreckenden ringförmigen Flansch 26 ausgebildet ist· Der Plansch 25 ist an seinem Innenrand an das Glied 11 befestigt und der Flansch 26 ist an seinem Innenrand an ein kurzes rohrförmigea Glied 27 vom gleiohen Innen- und Außendurchmesserι wie das Glied 11, das koaxial mit dem Glied 11 angebracht ist, befestigt. Das stromabwärts liegende Ende des Gliedes 2? ist durch einen Abstand von dem stromauf» wärts liegenden Ende des Gliedes 11 zur Bildung eines in Umfangsrichtung sich erstreckenden Schlitzes 28 getrennt. , Der Schlitz 28 schafft eine Verbindung zwisehen einer ringförmigen Verteilungskaramer 29ι die duroh das rohrförmige Glied 11. und die rohrförmigen Glieder 24 und 27 und die Flansche 25 und 26 begrenzt ist. Das Glied 24 iat mit einer zylindrieohen Ausdehnung oder Verlängerung 3o ausgebildet,

das
die als Einlaß für vorerhitzte oxydierende Gas dient·

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Dae rohrförnlge Glied 27 iat aii seinem atrormufwiirto ließenden Ende mit einen oioh nach außen erstreckenden ringförmigen Planach 31 ausgebildet, dor nittelo Bolzen, (nicht gezeigt) an eine runde Platte 32 befestigt iat, die koaxial mit dem rohrförmigen Glied 27 angeordnet iatt

Die Platte 32 ist mit ein?r runden öffnung ausgebildet, die koaxial mit dem Glied 11 angeordnet iat und durch welcho ein Rohr 33 hindurchgeht. Das itohr 33 erstreckt sich koaxial mit dem Glied 11 und endet in einem kurzen Abatand stromaufwärts von dem Einlaß 3, um die Einführung eines inerten teilchenförmigen teilehe feuerfesten Materials zu ermöglichen.

Die öffnungswoite des Einlasaes 3 kann etwa l,ol cm (oj4 inch) betragen. Die Richtung, in welcher die stromaufwärts liegende Fläche 15a des Einlasses 3 sich erstreckt, kann unter einem Winkel von 38° zu der Normalen zu der Achse dor Reaktionskamraer 1 geneigt sein und die Richtung, in welcher die stromabwärts liegende Fläche 15b des Einlasses 3 aich erstreckt t kann unter einem Winkel von 23° au der Normalen zu derAchse der Reaktionskammor geneigt sein. Der Winkel des imaginären Konus, ^:· auf welchem die Innenoberfläche des stumpfkegeligen Gliedes 5 liegt, kann lo° 'botragen« Die Länge des Gliedes 11 kann gleich dem lo-fachen seines Innondurehmeoeers betragen«

Die Vorrichtung kann aus einor Nickellegierung,beispielsweise Inconel,hergestellt sein.

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Im Betrieb wird dao vorerhitzte oxydierend© Gas dem Einlaß 5o zugeführt, worauf es durch die ringförmige Verteilungskaiiuer 29 und den nchlitz 28 in die Zuführleitung 2 für das oxydierende Gas sich fortbewegt. Iia Vorlauf seines Durchgangs herab zu der Zufuhrleitung 2 verschwinden irgendwelche groben Unregelmäßigkeiten im Strömungsmuatere des oxydieronden Gases und ein festgesetzter oder stetiger Strom (\vie vorstehend definiert) wird ausgebildet, bevor das oxydierende Gas den Einlaß J erreicht. Dies bedoutet, daß unter Vernachlässigung von kleinen V'irbeln (die unter Virbelströmungsbedingungen unv:rileidlich vorhanden sind) das oxydierende Gas von links nach rechts, wie in Fi_L>« 1 gezeigt, über die gesamte Querochnittsflache der Zuführleitung unmittelbar zu der linken Seite des Einlasses 5 Btrömt, und es kann uühelos festgestellt werden, ob dieses Ergebnis mit eine*" besonderen Auöführungsform der Vorrichtung und mit besonderen Gasströmungügoechwindigkeiten erzielt wird, indem man die Strömungamuster von Flüssigkeiten in Modellen mit BveokmHßig gewähltem Maßstab untersucht«

Der vorerhitzte Titantetrachloriddampf wird durch die Leitung 2o zugeführt, worauf er durch die ringförmige Verteilungukawmer 4 und den Einlaß 3 weitergeleitet und in die Reaktionskammer 1 eingeführt wird, wo er sich mit dem vorerhitzten oxydierenden Gas Mischt und unter Bildung eines feinteiligen Titandioxyde und bei Ver ondung von Sauerstoff als

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oxydierendes Gas, von Chlor, umsetzt. Die stumpfkegelige Form des Teila der Roaktionskammer 1_/ der unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß 3 vorliegt, verbessert das Mioohen der Reaktionatoilneiuner und veranlaßt die Rückführung eines Teila der Reaktionsprodukte in die Nähe des Einlasses 3.

Daa erhitzte inerte teilchenförmige feuerfoste Material, z.B. öilioiumdioxydsand, daa in einem Trügorgas, beispielsweise einem oxydierenden Gas, suspendiert iet, wird dem Rohr 33 zugeführt, wobei das Trügergae unter Druck steht« Dies führt zu einen Versprühen des aus dem Ende deB Rohrs 33 austretonden teilchenförmigen Materials und zu einem Aufschlagen auf die Oberflächen der Reaktionskammer 1 und der Zuführleitung 2 in Nähe des Einlasses 3. Es wird angenommen, daß das teilchenförmige Material zusätzlich zu seiner Neigung, den Aufbau von Titandioxydablagorungen auf dor Oberfläche der Rcjaktionskanmer 1 zu vorhindern, die Reaktion infolge'der Verdrängung von Titandioxydteilchen durch das als eo Keime dienende Material unterstützt.

Die Kreislaufführung einer geeigneten Kühlflüsoigkoit, beispielsweise von V/aaser, durch den Kühlmantel 8 bezweckt die Verhinderung einer übermäßigen Korrosion der Metalloberflächen, die den Reaktionsteilnehmern oder Reaktionsprodukten ausgesetzt sind,und die Verhinderung der Bildung Von harten Ablagerungen von Titandioxydprodukt<

Nach Verlassen der Reaktionskarmier 1 wird der Produkt- ^v

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gasstrom rasch gekühlt und das Titahdioxydprodukt wird aus der Suapension herausgebracht und von dem teilchenförmigen inerten Material abgetrennt.

Der qualitative Effekt der Neigung der atronaufvärta liegenden Fläche 15a dea Einlasses 3 auf das Gasetrömungumustor kann aus don Pig· 2 und 3 der Zeichnung gesnhen werden. Pig. zeigt, in v.elcher Weiae Wirbel innerhalb des Einlasses 3 gebildet werden und oxydierendes Gas den Einlaß 3 betreten kann» was mit der Gefahr einer Abscheidung von Titandioxyd auf den Flächen 15a und 15b des Einlasses verbunden ist,. Wenn die stromaufwärts liegende Fläche 15a des Einlasses 3 sich in senkrechter Richtung zu der Achse der Roaktionskammer 1 erstreckt.

In Fig. 3 ist andererseits eroichtlich, wie die Neigung der stromaufwärts liegenden Fläche 15a des Einlasses 3 unter Einern V/inkel von 3o° zu der Senkrechten zu der. Achse der Iteaktionskammer 1 eine Stromtrennung vermeidet, die die Bildung der Vlrbel verursacht, wenn die stromaufwärts¹ liegende Fläche des Einlasses nicht in dieser Veloe geneigt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die AucfUhrungsform der in Fig^ I_ngezeigten Vorrichtung abgeändert werden, uu die Einführung eines brennbaren Gases in die Zufuhrleitung 2 für das oxydierende Gas zu ermöglichen. Diese Abänderung besteht in dem Zusatz von 2 odor mehreren Rohren 34» deren stromabwärts

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liegende Endteile sich parallel zu und in Ki'-he dea d ores 55 erstrecken und in einem kurzen Abstund stromaufwärts von dem stromabwärts liegenden Ende dea Hehres 55 enden.

Die Rohre 34 sehen durch Öffnungen in der Platte 52 und divergieren voneinander und von dem Rohr 55 stromaufwärts von der Platte, wobei aie sich mit einer Sammelleitung 35 verbinden, welcher das brennbare Gas durch ein Zufuhrrohr 36 zugeführt werden kann·

• · ' , der Vorrichtuag

Die Betriebsweise dies .r abgeändÄen Ausfüarunp;sform/iot

die gleiche _wi_e diejenige der unveränderten Form, mit ausnähme, did Binführuns eines brennbaren Gases in die Zufuhrleitung für das oxydierende¹ Gas die Freisetzung einer zusätzlichen '.Vürme unmittelbar bevor das oxydierende Gas den Titantetrachlorid dampftrifft, verursacht. Dadurch wird die Mischgastemperatur erhöht und, wie hier erläutert ist, eine genauere Regelung und ' eine raachero Änderung der Mischgasteinperatur ermöglicht.

Die in Fig. 5 gezeigte z.eite Auoführungsform der Vorrichtung ist der in Fig. 1 gezeigten Form ähnlich, mit der ausnähme» daß keine Einrichtung zum Kühlen des stromabwörtaliegenden Teiles 12 des rohrförmigen Gliedes 11, des größeren Teiles dei Oberfläche der ringförmigen Verteilunnskammer 4 und der Oberfläche der leitung 20 vorgesehen ist, und eine Platinauskloidung für die ungekühlten Oberflächen, die dem vorerhitzten Titantetrachloriddampf ausgeeetzt sind, vorgesehen ist.

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Die stromubwürtaliopjende Flache 15b dee Einlasses 3 erstreckt aich tnter einem r· chten ''.inkol zu der Achse der ü- akti^nskaiamer 1.

Go itt dor stromabwärtsliW^nde Teil 12 des Gli-des 11 durch einen Teil 12a mit lediglich einrr einzigen Wandung ersetzt. Die stromaufwörtsllegende Flache 15a des Einlooses 3» die Oberfläche der ringfönuir^n Verteilungskammer 4, mit Ausnahme der Btromabwrirtßli^genden Endoborfl^::.che (die durch das Kühlmittel» welches die Oberfl ehe der Roa tionskammor 1 kühlt, gekuült wild) und die Oberfläche der Leitung 20 sind mit einer ilatinauskloidung 37 verscen. Auch das Glied 19 (vgl. Fig. 1) i;5t durch ein zylindrisches Glied 19a ersetzt» das in seiner Längsrichtung durchgehend mit einem gleichen Durchmesser aus~ gebildet ist.

Die Betriebsweise dieser zweiten Au.-führungGform :er Vorrichtung iot die gleiche wie diejenige der ersten Auofäurungsform mit der Abweichung, daß aufgrund der Tatsache, daf? die iieaktiünsteilnohmer einen geringeren Grad an Kühlung unterwürfen worden, eine gegebene luicchgnsteuiperntur mit geringeren Vorheiztemper;türen erreicht wird.

'ie in Fig. 6 gezeigt, kann die in Fig. 1 gezeigte AusfMhrun sform der Vorrichtung (unabhängig davon, ob sie in der in Fig. 4 gezeigten "eise abgeändert ist) mit einem rohrförmigen Glied 11 mit einem Gbgei'n'lerten stromabwärtsliegenden Teil 12b, deesen Endteil sich in StJ?x>mql)if£LrtarJ.chtunf5 verjüngt, auDgestattet , ' BAD ORIGINAL

sei η. Die sich ergebende Ueocaränkung in der Zuführleitung 2 für das oxydierende GaB neigt au einer Steig rung de*¹ Gasgeschwindigkeit in iiWhe der Oberfläche der Zuführleitung. Der 'urcnir.esser tier Zufuhrleitung 2 an ihrrm stromabwürtoliegenden l'.nde kann sehr schwach geringer als der durchmesser der Reactions· kammer 1 an ihrem stromaüfwärtslicgenden Ende sein. In der in Fig. 5 gezeigten Aurf'hrungsform der Vorrichtung kann die Gestalt ^;es strom bwörtsliegonden TeHeS⁷Ua des rohrförmigen Gliedes 11 in ähnlicher ./eise abgeändert werden.

In den in den Fig. 1 und 5 gezeigten nur;fuhrun^aforiaen eier Vorricht ng dient der stroin.;bwnrtsliep;ende i-ndteil des •Rohres 33 als zylindrische Düse für die gasf-r'aige Suspension ies inerteriteilchenformicen Materials, das durcti d s Hohr 33 eingeführt wird. Es können jedoch stattdessen auch .andere Formen von Düsen zur Anwendung gelangen* So kann, wie in Fig. 7 pjezeigt, der stromabwärtsliegende Endteil des Hehres 33 durch eine konvergierende Düse 38 ersetzt sein. Stattdessen kann, wie in Fig. 8 ezeigt, eine Venturidüse, die allgemein durch das Bezugszeichen 39 bezeichnet ist, und die einen k^nincher Einlaß 40 , eine Verengung 41 und einen Ausloßkonus 42 umfaßt, zur Anwendung gelangen. Der Winkel des Einlafikonuo 40 kann ίηη;^Λ halb des Bereichs von 20 bis 30° liegen und der Kinkel des Aualaßkonus 42 kann innerhalb des Bereichs von 7 bis 12° liegen» Die Longe der Verengung 41 kann innerhalb .!es Bereichs von dem 1/2«*· bis 10-fachen des Durchmessers der Verengung

^gen' 109832/1227 βΑο'* ~

Bei dor in ϊΊβ. 9 Goaoigton Anordnung lot eine Düae dor Venturi-Art, dio allgomoin duvoh daa Boaugatseiohon 43 angciseigt iot| mit oinom l'oil (pintle) 44 voroohon» dor aus einem konischen, koaxial mit der DÜoo 43 angebrachten Gliad besteht und so angeordnet iat, daß or aioh in 3tromauf7/ürtoriohtunß vox*jüi:ißt. Der Sehoitsl daa Coiloo 44 iot in IlUho der Ebene dos otromabwürtsließondon Endoo dor Düöe 43 angeordnet, wobei Jodooh dor Toil 44 duroh eino Stange odor einon Stab 45 in Lage gehalten wird, der aioh koaxial inner- ' halb der Düao 43 und dos Rohreo 33 zu den otromaufwürtogologonon Ende doa Rolireo 33 orötroolct, dao in dieaor Anordnung goaohloaeen iot und an welchen eine Einotolloinrichtung 46 vorgeoohon iot» um dio Einstellung dos Seiles 44 in axialer Richtung zu : ermöglichen» Da dao stromaufwürtsliegendo Ende des Rohrοα 33 goaohloaoen iat, iot ein Rohr 47 vorgesehen, daa ait einem Einlaß in der Seitenwand deo Rohres 43 verbunden ist, um die Einführung des toilohonförmigon Materials und ooinQö Srügorgases in das Rohr 33 zu οräumlichem·

Ooniiiß einer anderen Arbeitsweise zur Einführung des inorten teilchenförmigen feuerfesten Uatorials vdrd dieses untor Vor\7ondung einer koaxial innerhalb der Zuführleitung für das oxydierende Gas angebrachten Düse« dio sum Auosprühcn des toilohonfürmigon llatorialo unmittolbar auf die Y/andoborfläohon des Einlasses 3 angeordnet ist, abgegeben und

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statt.Jessen dug teilchenförmirje Material in dio Zuführleitung für dua oxydierende Gao in Nahe des ätromuufvvHrtsli senden iindeB der leitung, beispielsweise durch zwei von der Achoe der Leitung im >bstand angeordnete Düsen,eing führt und dann eine Ablenkeinrichtung in den Btromabwärtsliogonden Teil der Zufuhrleitung vorgesehen. Zwei derartige a, Ordnungen sind in ien Pig. 10 und 11 Jeweils gezeigt·

Gemäß der in Fig» 10 gezeigtenAnordnung besitzt die iblenk*einrichtung die .Form eines Gliedes, wie dios all*e.ein durch das Bezugszeichen 48 angezeigt ist. Der stromaufwcirtsliegende Teil 49 des Gliedes 48 ist zylindrisch, Jedoch '.ier strom bwärtsliegende Endteil 50 des Gliedes 48 nimmt zun'dch^t im Durohmesser zu und dann im Durchmesser in Stromabwnrtcrichtung abi Auf diese Aeise wird das voreriiitzte oxydierende Gas, das inerte teilchenförmige Material und irgendein "rägergas, die innerhalb des Gliedes 11 strömen, auf einen ringförmigen Bereich beschränkt, der in I«i^;he dor Innenobcrflüche des Gliedes 11 ist und dessen ireite zun'chot abnimmt und dann vji dor zunimmt, um einen ähnlichen Ef feiet wie denjenigen einer Venturi-Düse su ergeben. Gewuncchtenfalls kann das Glied 48 mitlsinor Mittleren Bohrun,- 51 aungebildet sein, die entweder als Einlaß für ein brennbares Gae oder als Düse für die .Einführung Von wöiterem teilchonförmip;erQMaterial dient.

10 9 8 3 2/1227 ein ~" ~ ·

^BAD OR1G,_NAL

'-79

In der i:i^rig. 11 Gemeinten "noixln. n~ b- aitzt die Ablenkeinrichtung die Form einor üiunge oci^r eines SUiber 52, d r koaxial innerhalb des RchrgliedeB 11 angeordnet und

53
luit cchraubenfönni^on Flansöhcn/auo^estattet ist.

Die Ivifirdunsa; wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, in welchen die Teile und Prozentangaben auf Gewicht bezogen sind.

eis iol 1

Titandioxyd v-urde durch die Dumpfphasenoxydation von iitantetrachlorid unter Anwendung einer Vorrichtung» wie sie im wenentlümn in Fig. 1 dargestellt ist» erzeugt· Die Vorrichtung war aus Nickellegierung hergestellt und dor ".Vinkel des imaginären K'-nus, auf welchem die Oberfl ehe des stumpfkegeligen Gliedes^ liegt» betrug 4·°3Ο'. Die l^:nrre der Zufuhrleitung 2 betrug das lOfache ihres Du rc time es er s am stromabwärt si legenden J^nde. Die strcmaufw^rtsliegende Fläche 15a des in Umfangsrichtung sich erstreckenden Einlasses 3 erstreckte sich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der R-aktionskammer untT einem »Vinkel von 15° zu der normalen zu dieser /^chso. Die stromabvvärtsließende Flache 15b des Einlasses 3 erstreckte sich injsenkrechter Richtung zu dieser Achse« Die Trennung oder der Abstand in axialer Richtung des stromabwnrtsliogenden EndeB des Rohres 33 von dem stromauf wärtsli' genden liand des Einlasß'3 3 war derartig, daß der '<us dem Rohr 33 austretende

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niliciumdioxydsand auf die Oberflüchen der Zuführleitung 2 und der Reakticnskammer 1 in N"he des Einlasses 3 aufschlug. Die üffnungsweite des Einlasses 3 betrug etwa I₁Ol cm (C₁^ inch),

Gelöster AluininiumcUlorid enthaltendes Tituntetrachlsorid wurde in einem eruitzten V -rdampfungskessel verdampft und der sich ergebende Titantetrachloriddumpf mit einem Gehalt von 2,0 "i Aluminiumclilorid wurde in einem Vorerhitzer nuo Hartfeuerporzellan voreraitzt. , /er voreruitzta Dampf wurce der leitung 20 bei einem konstanten Ausmaß von 75 loiüen Titantetrachlorid Je Stunde zug-f.^;hrt»wobei die mittlere Geschwindigkeit des Dampfes über eier Cffnunpsfloche des Einlanses 3 etwa 60 m/sec (200 feet per second) botrug. , Der Druckabfall über den Einlaß 3 errechnete sich als etwa äquivalent zu 127 cm Wasser (50 inches water).

Sauerstoff wurde in einem Vorerhitzer aus einem Nickelle gierun^s rohr voreraitzt und dem .Eii IaP. 30 bei einem kon.stanten Ausmaß von 12»9 Teilen Sauerstoff Je Stunde zugeführt» wobei ^zu dem Gauerstoffstrom vor dem Eintreten in den ^oreruitzer mittels einer Mikroverdrcrngrrpumpe »asser in einem Ausmaß von 0»12 Teilen Wasser Je Stunde abgemessen wurde« -

'Der vorerhitzte Sauerstoff wurde dem üchr 33 unterdruck zugeführt ι wobei das Euführun^saüsmaß von sauerstoff durch ■ dae iiohr 33 1 Teil Sauerstoff Je Stunde betrug. Emitater Siliciumdioxydsand mit einer Teilchengröße von -10 bis +20 it;fl (B.S.S.)» was einem Teilchendurchme8Br>rbcreich von

etwa 000 bis 1700 i.'ikron entspricht, wurde in dönü aktor durch

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BAD ORJG/fML

daa Rohr 33 mit oinem Auamaß von 7»5 Teilen je Stunde oingoführ

Die mittlere Goaohwindigkoit doo Sauerotoffo übor der Flüche doo otromabwartBliegondon Endqs der Zuführleitung 2 betrug etwa 85,5 ß/oelr· (185 feet por second).

Die MiaohgaotompGratur (wie vorstehend de£Lniort) betrug 92o°0.

V/aöser wurde dem Einlaß 9 zur Kühlung dor Innenob erf lache des stumpfkegoligon Gliedes 5 und dor Innonoberfläoho dos Gliedes 19 und au dom Einlaß 13 zur Kühlung der Innenoboxv flaohe dou otromabv/UrtQliogondon lündtoiloo 12 doo rohrfUrmi·» gon Gliedes 11 zugeführt· Berechnungen auf der Basis von Bestimmungen der StrÖmungsgoechwindigkoit des JWihlwaaaors und seiner üJomporaturaunahme beim Durchgang durch die Vorrichtung zeigten_v daß die Toraporatur dor Innenoberfläohe dos Gliedes 5 etv/a 33o°0 betrug·

Das erzeugte ÜÜtandioxyd wurde von den gasförmigem Reaktionsprodukten und dem teilchenförmigen Material unter Anv/ondung einer Vorrichtung abgetrennt» die im allgemeinen der in Figl 3 der¹britioohon Patentochrift 39o9/64 ähnlich war» wobei im wesentlichen die in den Beispiel dieser Patontoohrift beschriebene Arbeitawelod befolgt wurde·

BAD ORIGINAL

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Eine Probe des erzeugten ^itandioxyds wurde untersucht, »obei gefunden wurde» daf? es ausgezeichnete Figmenteigenocn .ften bosr.ß und vollrjt: ndig in der Rutilform vorlag. Der O.B.U.- »Vert betrug -2,2 Einheiten.

Das Verfahren wurde 'wahrend einer Dauer von 107 Stunden aungef^hrt und im Verlauf dieser Dauer trat keine wesentliche Bildung von Titandioxydprodukt an den "änden des üeaktors auf»

Titandioxyd wurde jurch die Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid unter Anwendung der gleichen Vorrichtungsform, wie die in Beispiel 1 verwendete, die jedoch in der in.Fig» 4 gezeigten Weise abgelindert war, erzeugt». Die Trennung oder d^r Abstand in axialer Richtung der atromabwärtslicgenden Baden der beiden ^ohre 34 von dem stromabwärtsliogenden^nde des Hohres 33 betrug etwa 2,54 cm (1 inch).

Gelöstes Aluminiumchlorid enthaltendes Titantetr.Chlorid wurde in eine.^m.erhitzten Verdampfun^akessel verdampft und .d.'r sich ergebende 'Jitantetrachlsorlddampf mit einem -»ehalt von 1,63 % Aluminiumchlorid würde in einem Vorerhitzer aus Flartfeuerporzellan vororhitzt und dann der -leitung 20 bei einem konstanten Ausmaß von 75 Teilen Titantetrachlorid je Stunde zugeführt« wobei die mittlere Gescawindigkeit der gasförmigen Mischung über der üffnungsflüche des Kinlassos 3 etv.a 52,5 m/sec (175 feet per second) betrug. Der Druckabfall über dem Einlaß 3 errechnete sich als etwa 127 cm Wasser (50 inches) äquivalent. 109832/1227

ßAD ORIGINAL

- 83 -

Sauerstoff wurde in einem Vorerliitzer aus einem Iiickellegicrunrsrohr vorerhi tzt und dem Einlaß j>0 boi oinein konotanten uuemaß von 13,61 Teilen Sauerstoff je stunde ZUi* führt, wobei in den Oauerstoffstrom vor dem lartreten in den ^vorerhitzer Wasser in einem Ausmaß von 0,32 Teilen V.'asser je Stunde abgemessen wurde·

Der vorerliitzte Gauer st off wurde dem Ächr 33 unter Druck und bei einem Ausmaß von 1 Teil Lkmerntoff je Stunde zugeführt. Erhitzter Giliciumdioxyusand iüit ei/ .>r Teilchengröße Vv"»n etwa -10 bis +20 !.laschen (B.S.ö.)» ^was einem Teilchendurchmesserbereich von etwa 800 bis 17C0 r.ükron entsprach, wurde in den ueaktor durcn das Rohr 33 boi einem Ausmaß von 7,5 Teilen je Stunde ein'-oführt.

Die mittlere GescLwindi keit des ."auerstoffs üb-ljr der Fl"che des stroiuabwiirtsließenden Endes der Zufuhrleitung 2 betrug etwa 58,8 m/sec (196 feet per Becond)·

Vorerhitztes riohlenmonoxyd wurde dem Rohr 36 in einem Ausmaß von 1,2^ Teilen je Stunde ;ug fuiirt. Die Gesamtmense an in den R .aktor eingeführtem Sauerstoff »var ausreichend, um eine vollständige Verbrennunß des Ko..lenmonoxyf3s zu ergeben, wobei Sauerstoff in einer solchen Menge zurückblieb, die einen Überschuß von etwa 10 % über der zur stöchiometriachen Umsetzung mit dem Htantetrachlorid erfordorlichenMonge ergab«

BAD ORIGINAL

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\ufgrund der ^inführung des Kohlenmonoxyds würde die "ischgastemper.tür 810° O betragen, jedoch erutfhte sich diese infolge der Verbrennung von Kohlenmonoxyd auf 930° C.

V.'ie in Deispiel 1 wurde Kühlwasser den Einlassen 9 und 13'zugef"hrt, und es wurde berechnet, öcu¹ die Temperatur der Innenoborfl'^:che des Gliedes 5 etwa 330° C btrug.

Das erzeugte Ütandioxyd wurde von den gasförmigen Hoaktion3produkten und von Siliciumdioxydsand unter Anwendung ein-^r Vorrichtung abgetrennt, die im allgemeinen der in Fig.» 3 der britiuchen Jr'atent;.:cl.irift 39Ο9/6Λ c^ezeicr&cn ahnlich war, wobei im wesentlichecjdie in dem Beispiel dieser Patentschrift beschriebene Arbeitsweise befolgt wurde.'

Eine Probe des erzeugten Titandioxyds wurde untersucht, wobei f-- stgestellt wurde, daß es ausgezeichnete ligmenteigenschoftcn und einen C«B*U.-7.'ert von -4-,j> besaß und vollit'-'ndig in der Rutilfona vorlag.

Das Zuführun-'-sausmaß von Kohlenmonoxyd zu dem Real tor wurde dann auf 1,12 Teile je Stunde mit ein r entsprochenden Abnahme in der Sauerst'offbencuickung von 0,01 Teilende Stunde verringert· Hierdurch wurde die mittlere Geschwindigkeit des Gauerstoffs über der Flüche dec otrom^bwärtaliegenden -Endes der Zuführleitung 2 auf etwa 50,2 m/eec (194-, feet per second) verringert»

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*· 85 -

Die berechnete Abnahme in dem Beitrag von Kohlenmonoxyd zu der ^ischgaotemperatur betrug 10° Ο» ;.·ο duß die Jlischgastomperutur auf 920° C erniedrigt war. Eine Probe des Produktes wurde nach .Erreichung des Ausgleichs in dem System entnommen» d. h. wenn die Temperatur doo aus den Kühlmänteln abgegebenen Wassers anzeigte, da' ein thermisches Gleichgewicht erreicht wollen war, waa etwa 10 Minuten nach der Verringerung deo Suführunrjsausmaßos an Kohlenmonoxyd erfo'gte* Das eraeur^te Titandi'oxyd ergab ausgezeichnete Pigmenteigenschaften, besaß einen C. B. U.-'Vert von -3,2 und lag vollständig in der Rutilform vor.

λ Bei einem Vergleichsversuch wurde die I'iischgastemperatur von 9^0 auf 920° C durch Erniedrigung drr Vorheiz*temperutur de3 Titantetrachloriddampfes herabgesetzt, und es wurde kein thernioch.es Gleichgewicht erhalten, bis eine Zeitdauer von 1 Gtumle und 20 Minuten nach der Einregelung der zugcArten IVärmeleiFbung von dem Titantetrachlorid-vorernitzer verstrichen, war. .

Beispiel 3

Titandioxyd wurde durch die Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid unter Anwendung der in £1ί> 5 gezeigten Vorrichtung erzeugt« Die Vorrichtung war au3 einer Nickellegierung mit einer PlatinauGkleidun'- auo 99»9 ?■' reinem Plutin hergestellt. Der A'inkel dos imagi äron Konuo, auf welchem die Cberflücho deB stumpfkegeligen Gli· dee 5 liegt",

109832/1227 BAD OR.oiS.AL

betrug 4°30·ί Die Lunge der Zuführleitung 2 betruft dun 10-racüe ihres Durchmessers an ihrem stromabwärtsliv"endon Sude· Die stromaufwürtsliegende PlVche 15a des oicu in Umfan»:srichtung erstreckenden Einlasses 3 erstreckte oicia in Stromabwärtsricatung zu eier Achse des Ii ktors unt;;ipinem V.'inkel von 15 zu der Koraalen zu dieser Achse· i'ie ronnung

d·. r Abstand in axialer Kicatung dea stro^ob.vnctoli i- -nder; des -ßviires i3 von dem stroiaaufwürtoli r."cndf?n uand Öffnung des Einlasses ^ war derartig, daß dor aus f;eua Koür 5b austretende Siliciumdioxydsand auf die CberflJichen der Zufuhrleitung 2 und dierK-alitionskammer 1 in II^:'he des Sinlacses 3 auf traf. Die Cffnungäweite des Einl-sssea 'j betrug etwa l,01ci (0,^- inch).

Gelöstes Aluminiumchlorid enthaltendes Titantetrachlorid wurde in einem erhitzten Verdampfungskessel verdampft und der sich ergebende Titantetraehloriddanrpf mit einea Gehalt von 2,0 "«' Aluminiumchlorid wurde in einem Vorerhitzer aus Hartfeuerporzellan voreraitzt» Die vorerhitzte Dampfmischung wurde dor Leitung 20 mit einem konstanten Aeusmaß von 75 Teilen Titantetrachlorid Je Stunde zugeführt_t wobei die mittlere Geschwindigkeit dieser gasförminen fcinchunp; über der Cffnungsfloche des Einlasses 3 etwa 54 m/sec (100 f et per second) betrug« Der Druckabfall über den -Einlaß 3 wurde berechnet und erwies sich etwa 127 cm Wasser (50 iacans) äquivalent· 10983?/1227

ORIGINAL

Sauerstoff wurde in einem ^orerhitzer aus einem Iiickellogierun~srohr vorerhitzt und mit einem konstanten Ausmaß von 12|9 Teilen Sauerstoff je Stunde dem ^olix· 30 zug"führt, wobei «Vasser in den r.auerstoffstroin vor dem Eintreten in den Voreraitzer mit einem Ausmaß von 0,26 !"eilen (Je Stunde abgemessen wurde* Der voreruitzte Sauerstoff wurde in einem Zuf hrun'-sausniaß von 1 Teil Sauerstoff je Stunde dem -"ehr unter Druck zugeführt. Eraitzt'er Siliciumdioxydsand mit einer Teilchengröße von -10 bis +20 Waschen (B.C.S.)» ^WUQ oinem Teilchendurchmesserbereich von etwa 800 bis 1700 Mikron entsprach, wurde in den Hcaktor durch das Rohr 33 mit einem Ausmaß von 7«5 Teilen je Stunde eingeführt»

Die.mit tiere Geschwindigkeit dea Sauerßtoffs über dem st romabwärtoIielenden 2nd© der ZufuhrleitunR 2 betrug etwa 51t9 m/s.^c (173 feet per second),

Die bsrecnnete I.iischgastemperatur betrug 920° C. '.'.'asscr wuide dem Kühlmantel zugeführt und aus dem Strüinungsuusmaß von »asser und dea, Anstieg in der Temperatur des Hassers w"tu end Deines Durchgangs durch den Kühlmantel wurde berechnet, ..aß die Innenoborfl^:che des Gliedes 5 bei einer Temper tür von etwa 330° 0 aufrechterhalten wurde·

Das Gesamtausmaß der Sauerstoffeinführung in den K aktor war etwa 10 % über demjenigen, das für die stöchiometrische Reaktion uit dem Titantetrachlorid erforderlich war.

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BAD ORIGINAL

Eine Probe des erzeugten Titandiojx,/ds wurde von »Sand und ""asförmi^en H ■ -iktionoprodukten unter Anwendung einer Vorrichtung abgetrennt» die im allgemeinen der in JFi^. 3 dur britir.chen Patentschrift 3909/64 gezeigten Uhnlichj/ war, •„vobei im wesentlichen die in dem Beispiel dieser Patentschrift bescuricbene Arbeitsweise befol'-t wurde. Die Unt rsuchunn; dieser Probe zeigte» daß sie ausgezeichnete I-ifomenteigenoch" ften und einen-C.B.U.-.rert; von r2*7 Einheiten besaß und vollständig in der Hutilform vorlag.

Nach 2 Monaten kontinuierlicher Verwendung war keine offensichtliche Korrosion der Brenneroberflochen vorhanden

I \

und die Vorer..itzerrohre aus Hartfeuerporzellan zeigten koine Anzeichen einer Entglasung.

Es wurde berechnet, daß bei Fortlassen der ilatinauakleidung 57 und bei ausreichender Kühlung der betreffenden Oberflächen zur Vormeidunneiner Korrosion der Kickellegierung die Temperatur, auf welche das Titantetrachlorid vorerhitzt werden müßte^ um die gleiche Mischgastemperatur zu ergeben, in der Größenordnung von 100° 0 über der Temperatur von 980° C liegen müßte, wobei 980⁰^ tatsächlich angewendet wurdenι dabei wurde angenommen, daß die Temperatur, auf »·eiche der Gauerstoff vorerhitzt wurde, unverändert blieb.

1Q983?/12?7

Claims (1)

Patentansprüche 1· Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd duroh Umaetzung von Titantetraohlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase, wobei getrennt Titantetrachlorid und oxydierendes Gas auf solche Temperaturen vorerhitzt werden, daß die Temperatur dea Misohgases mindestens 80O0C beträgt, das vorerhitzte oxydierende Gas dem offenen Endteil einer länglichen Reaktionskammer zugeführt wird, die Oberfläche der Reaktionskammer mittels einer in Wärmeauatausohbeziehung mit der äußeres Oberfläche der Wand der Reaktionakammer strömenden Fließmittels, jedooh außerhalb einer Berührung mit den Reaktionsteilüiehmern soweit gekühlt wird, daß die Oberfläche der Reaktionskammer bei einer 65O0C nioht übersteigenden Temperatur gehalten wird, ein inertes teilohenförmiges feuerfestes Material von größerer Teilchengröße als das gebildete Titandioxyd in Suspension in einem Gas in die Zuführleitung für das Oxydiergaa in der Weise eingeleitet wird, daß das Material auf der Oberfläche der BAD ORIGINAL 109832/1227 Neue Unterlagen (Art 7 ji ai*2 Nr.»a* 3 *·»*■*«■■«··■* **·' Reaktionskammer unmittelbar stromabwärts des Ei unter Verhinderung oder wesentlicher Verminderung einer Abscheidung des gebildeten Titandioxydeu auf dieuor Oberfläche eingeleitet wird und dieses Material praktisch vollständig aus der ßeaktionskammer ausgetragen wird und anschließend dieses teilchenförmige Material von dem gebildeten Titandioxyd abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß daß vorerhitzte oxydierende Gas dem offenen Ende der Reaktionakammer durch eine Leitung, deren Purciimeuaer am stromabwärts liegenden Ende gleich oder geringfügig niedriger als der Durchmesser des 'offenen Jändea der Reaktionbkammer ist, zugeführt wird, wobei der stromabwärts liegende Endteil der leitung eine gerade Achse besitzt, die koaxial mit der fieaktionskammer verläuft und praktisch nicht divergierend in der Strömungsrichtung des oxydierenden Gases ist, so daß die eingestellte Strömung des Oxydiergases einsetzt, bevor das Oxydiergaa daa stromabwärts liegende Endteil der Zufuhrleitung erreicht, und die Durchschnittsgeschwindigkeit des Oxydiergases über die Fläche des stromabwärts liegenden Endtaila der Zufuhrleitung mindestens 15 m/sec. beträgt und das stromabwärts liegende Endteil der Zufuhrleitung in axialer Richtung von dem offenen Ende der Eeaktionakammer unter Bildung eines kreisförmig umlaufenden Einlasses getrennt iat, die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses aioh in Stromabwärtariohtung gegenüber der Achse der fieaktionskaamer in einem Winkel im Bereich von 10 bia 75° zur 109837/1227 Senkrechten zu der Achae erstreckt und die stromabwärts liegende Fläche des jSinlaaaea sich in einer Richtung senkrecht zu der Achae oder in tftromabwärtsriohtung zu der Achae oder in ütroinaufwärtsrichtung zu der Achae so eratreckt, daß der kleinere Winkel zwiachen dieser Eichtung und der Senkrechten zu dieser Achse mindestens 10 weniger als der entsprechende V/inkel für die ütromaufwärtsfläohe dea Einlasses beträgt, der vorerhitzte Titantetrachloriddampf zu der Reaktionskammer durch diesen Einlaß zugeführt wird, wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit des Titantetrachlorida über die Fläche dea Mundstückes dieses Einlasaes mindestens 15 m/sec. beträgt und die Geschwindigkeit des Titantetrachlorida durch den Einlaß praktisch konstant über die Länge des Einlasses ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts liegende Fläche des Titantotrachlorideinlaaaea sich in !Stromabwärtsrichtung zu der Achae der Heaktionakammer erstreokt und der Winkel zwischen dieser Richtung und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer 45°' nicht übersteigt und ebenfalls nicht den entsprechenden Winkel für die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses überschreitet. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS der Winkel zwischen der Richtung, worin sich die stromabwärts liegende Fläche des Titantetrachlorideinlasses er- BAD ORIGINAL 103837/122? streckt, und der Senkrechten zur Aehae der Reaktionskammer mindestens 15° weniger als der entsprechende Winkel für die ütromaufwärts liegende Fläche des Titantetraohloriieinlauaea beträgt, 4-· Verfahren nach Anspruch 1 bia 3» dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts liegende Fläche des Titantetrachlorideinlassea sich in Stromabwärtsriohtung zu der Achse der Heaktionskammer in einem Winkel, der im Bereich von 15 bis 60° hinsichtlich der Senkrechten zu der Achse liegt, erstreckt· 5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts liegende Fläche des Titantetrachlorideinlasees eich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer in einem Winkel, der 50° hinsichtlich der Senkrechten zu der Achse nicht übersteigt, erstreckt. 6. Verfahren nach Anapruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß die stromabwärts liegende Fläche des Titantetraohlorideinlasses sich in Stromaufwärtsrichtung zu der Aohae der Heaktionskammer so erstreckt, daß der kleinere Winkel zwischen dieser Riohtung und der Senkrechten zu dieser Achse mindestens 15° niedriger ist als der entsprechende Winkel für die Stromaufwärtafläche des Einlasses. 8AD 109837/122 7 7. Verfahren nach Anspruch 1 "bia 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Titantetrachlorideinlaß in umlaufender Richtung kontinuierlich ist. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Einlasses innerhalb des Bereiches von 0,25 bia 2,5 cm (0,1 inch bia 1 inch) beträgt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mundstückes des Einlasses innerhalb des Bereiches von 0,63 bis 19 mm (0,25 inch bia 0,75 inch) beträgt, 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 91 daduroh gekennzeichnet, daß die !Durchschnittsgeschwindigkeit des Titantetrachlorids über die Fläche des Mundstückes des Einlasses mindestens 30 m/seo« beträgt. 11. Verfahren nach Anspruoh 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschnittsgeschwindigkeit des Titantetrachloride über die fläche des Mundstückes des Einlassee nicht größer ala 75 m/seo. (250 feet per second) ist. 12. Verfahren nach Anspruoh 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Titantetraohlorid zu dem Einlaß durch eine Verteilungskammer, die den Einlaß umgibt, zugeführt wird. BAD ORIGINAL 10983 7/1227 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über den Einlaß mindestens 12,7 cm Wasser (5 inches) entspricht. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über den Einlaß mindestens 33,5 cm Wasser (15 inches) entspricht. 15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über den Einlaß nicht mehr als 250 cm Wasser (100 inches) entspricht. 16. Verfahrennach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über den Einlaß nicht mehr als 190* cm (75 inches) Wasser entspricht.

1.7. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über den Einlaß 102 bis 152 cm Wasser (40 bis 60 inches) entspricht.

18. Verfahren nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Verteilungakammer eine Verteilungshemmeinrichtung vorhanden ist, die eine Mehrzahl von Strömungswegen · von dem oder den Einlassen zu der Verteilungskamraer zu dem Einlaß der Reaktionskammer ergibt, wobei die Strömungowege praktisch einheitlich um die Verteilsngskammer herum verteilt sind, die selbst einen wesentlichen Druckabfall ergibt.

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19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts liegende Endteil der Zufuhrleitimg für das oxydierende Gas zylindrisch mit einem gleichen oder geringfügig niedrigeren Durchmesser als der Durchmesser der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil ist.

20. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts liegende Endteil der Zuführleitung für das Oxydiergas in einem kurzen, sich verjüngenden Abschnitt endet, wobei der verjüngende Abschnitt in Stromabwärtsrichtung liegt, der Rest'dieses Teiles zylindrisch ist und einen größeren Durchmesser als derjenige der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil besitzt und der Durchmesser des stromabwärts liegenden Endteils des sich verjüngenden Abschnittes gleich oder geringfügig niedriger als der Durchmesser des stromaufwärts liegenden Endteils der Reaktionskammer.ist.

21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der'kurze, sich verjüngende Abschnitt eine fruatokonische Form besitzt.

2 2. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen dem Neigungswinkel der beiden Flachen des Titantetrachlorideinlasses hinsioht-

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3b

lieh, der Senkrechten zur Achse der Heaktionakammer im Bereich von 0 bis 15° liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 22, dadurch gekennzeichnot, daß die Lange des stromabwärts liegenden Bndteils der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas, das eine gerade Achse besitzt, koaxial mit der Reaktionskammer liegt und praktisch nicht divergierend in' der Strömungsrichtung des oxydierenden Gases liegt, den mindestens fünffachen Durchmesser der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Ende besitzt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, üaß die Länge des stromabwärts liegenden Endteiles der Zufuhrleitung für das Oxydiergas den mindestens 7-fachen Durchmesser der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Endteil besitzt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge de3 stromabwärts liegenden Endteiles der Zufuhrleitung für da3' Oxydiergas das mindestens 10-fache des Durchmessers der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Endteil beträgt.

26. Verfahren nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das vorerhitzte oxydierende Gas, ausschließlich

109837/1227 Bad

desjenigen Oxydiergases, welches als Trägergas für das inerte teilchenförmige, feuerfeste Material verwendet wird und das in den stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine Düse eingeführt wird, in den stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine ringförmige Verteilungskammer und eine kreisförmig umlaufende Öffnung, die in der Wand der Leitung ausgebildet ist, eingeführt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschnittsgeschwindigkeit des Oxydiergases über die Fläche des stromabwärts liegenden Endteiles der Zufuhrleitung für das Oxydiergas mindestens 22,5 m/seo (75 feet per second) beträgt.

28. Verfahren nach Anspruch 27> dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschnittsgeschwindigkeit des Oxydiergases über die Fläche des stromabwärts liegenden Endteiles der-Zuführleitung für das Oxydiergas mindestens 37_}5 m/aec. (125 feet per second) beträgt.

29. Verfahren nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die .Reaktionskammer an sich bekannt eine allgemein rohrförmige Form besitzt.

3.0. Verfahren naoh Anspruch 2φ, daduroh gekennzeichnet, daß an sich bekannt die Oberfläche eines Teiles einer Reak-

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-OQ

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3?

tionskammer, die anstoßend an den Titantetrachlorideinlaß ist, fru3tokoniBCh sich verjüngend in Stromaufwärtsrichtung ist und daß der Winkel des Konus im Bereich von 1 bis 30° liegt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des Konus im Bereich von 2 bis 15° liegt.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des sich verjüngenden Teils im Bereich vom 1— bis 25-fachen des Durchmessers der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärtsliegenden Ende liegt.

33. Vorrichtung zur Herstellung von Titan-dioxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase, wobei Einrichtungen zur getrennten Vorerhitzung des Titantetrachlorids und des oxydierenden Gases, eine langgestreckte Reaktionskammer, eine Zufuhrleitung für das oxydierende Gas, Einrichtungen zur Kühlung der Oberfläche der Reaktionskammer durch Strömung eines Fließmittels im Wärmeaustausch mit der äußeren Oberfläche der Wand der Reaktionskammer, jedoch außerhalb einer Berührung mit den Reaktionsteilnehmern, Einrichtungen zur Einleitung einer gasförmigen Suspension eines inerten teilchenförmigen, feuerfesten Materials von größerer mittlerer Teilchengröße als das gebildete Titandioxyd in die Zufuhrleitung für das Oxydiergas in der

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Weise, daß das Material auf die Oberfläche der Reaktioiiakammer unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß aufschlägt, und üinrichtungen zur Abtrennung des teilchenförmigen, feuerfesten Materials aus dem gebildeten Titandioxyd außerhalb der Reaktionakamraer vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas einen stromabwärts liegenden .Endteil mit gerader Achse und koaxial mit der Reaktionskammer aufweist, der praktisch nicht divergierend in der Richtung der Strömung des oxydierenden Gaees ist und dessen Durchmesser an seinem stromabwärts liegenden Endteil gleich oder geringfügig niedriger ale der Durchmesser der Reaktionakammer an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil ist und deasen stromabwärts liegendes Endteil einen Abstand von dem offenen Endteil der Reaktionskammer unter Bildung eines kreisförmig umlaufenden Einlasses für daa vorerhitzte Titantetrachlorid besitzt, wobei die stromaufwärts liegende Fläche des Einlaaaea sich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer in einem Winkel im Bereich Ton 10 bis 75° zur Senkrechten zu dieser Achse und die stromabwärts liegende Fläche dieses Einlassee sich in einer Richtung senkrecht zu dieser Achse oder in Stromabwärtsrichtung zu dieser Achse oder in Stromaufwärtsriohtung zu dieser Achse so erstreckt, daß der kleinere Winkel zwischen dieser Richtung und der Senkrechten zu dieser Achae mindestens 10° weniger als der entspreohende Winkel für die Stromabwärtaflache des Einlasses beträgt, und daß Einrichtungen zur Zuführung dee vorerhitzen Titantetrachlorid-

109837/1227 BADORiGiNAL

dampfes zu dem Einlaß in der Weise vorhanden aind, daß beim Betrieb die Durchschnittsgeschwindigkeit des Titantetrachloriddampfes über die Fläche des Mundstückes des Einlasses mindestens 15 m/sec. (50 feet per 3econd) und die Strömungsgeschwindigkeit des Titantetrachloriddampfes durch den Einlaß einen praktisch konstanten Wert über die Länge des Einlasses aufweist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts liegende Fläche des Einlasses für den Titantetrachloriddampf sich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer erstreckt und der Winkel zwischen dieser Richtung und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer 45° nicht übersteigt und den entsprechenden Winkel für die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses nicht überschreitet.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34 j dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Richtung, wohin 3ich die stromabwärtsliegende Fläche des Titantetrachlorideinlasses erstreckt und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer mindestens 15° weniger beträgt als der entsprechende Winkel für die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses.

36. Vorrichtung nach Anspruch 33 "bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts liegende Fläche des Titan

10983?/12?7

tetrachlorideinlasses aich in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer in einem Winkel, der im Bereich von 15 Ms 60° zu der Senkrechten zur Achse liegt, erstreckt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Richtung, worin sich die Stromaufwärtsfläche des Titantetrachlorideinlasses erstreckt, und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer einen Viert von 30° nicht überschreitet.

38. Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts liegende Fläche des Titantetrachlorideinlasses sioh in Stromaufwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer so erstreckt, daß der kleinere Winkel zwischen dieser Richtung und der Senkrechten zu dieser Achse mindestens 15° weniger als der entsprechende Winkel für die Stromaufwärtsfläche des Einlasses beträgt.

39· Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Titantetraohlorideinlaß fortlaufend in einer kreisförmig umlaufenden Richtung verläuft.

40. Vorrichtung naoh Anspruch 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Titantetraohlorideinlaß diskontinuierlich in kreisförmig umlaufender Richtung ist.

BAD OHOJNAL

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4 1. Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite dea Mundstückes des Titantetrachlorideinlasses im Bereich von 0,25 bis 2,5\ bevorzugt innerhalb des Bereiches von 0,63 bis 1,9 cm (0,1 bis 1 inch; 0,25 bis 0,75 inch) liegt.

42. Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 4I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Zuführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes zu dem Einlaß aus einer Verteilungskaramer bestehen, die den Einlaß umgibt und die selbst mit der Einlaßeinrichtung ausgebildet ist, um die Einführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes in die Verteilungskammer zu ergeben.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Verteilungakammer eine Verteilungsbehinderung enthalten iat, die eine Mehrzahl von Strömungswegen von den Einlaßeinrichtungen zur Verteilungskaramer zu dem Einlaß zu der Reaktionskammer.ergibt, wobei die Strömungswege praktisch einheitlich um die Verteilungekammer herum verteilt sind und die im Betrieb seibat einen wesentlichen Druckabfall ergibt.

4 4· Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 0, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts liegende Endteil der Zuführleitung für das oxydierende Gas zylindrisch ist und einen

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gleichen oder geringfügig niedrigeren Durchmesser als den Durchmesser der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil besitzt.

4 5. ■ Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß daa stromabwärts liegende Bndteil der Zuführleitung für das oxydierende Gas in einem kurzen verjüngenden Abschnitt endet, wobei sich die Verjüngung in Richtung der Reaktionokammer erstreckt, und der Rest dieses Teiles zylindrisch ist und einen größeren Durchmesser als den Durchmesser der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden ülndteil hat und der Durchmesser des stromabwärts liegenden Endteils des verjüngenden Abschnittes gleich oder geringi'ügig niedriger als der Durchmesser des stromaufwärts liegenden Endteils der Reaktionskammer ist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den Neigungswinkeln der stromaufwärts und stromabwärts liegenden Flächen des Titantetrachlorideinlasses im Bereich von ο bis 15° liegt,

47. Vorrichtung nach Anspruch 33 bi3 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromabwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas, das eine gerade Achse hat, koaxial mit der Reaktionskammer liegt und praktisch, nicht divergierend in Richtung der Strömung des oxydierenden

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Gases iut und den mindestens 5-fachen Durchmesser der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Endteil besitzt.

48. Vorrichtung nach Anspruch 47 > dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromabwärts liegenden Bndteils der Zufuhrleitung für das Oxydiergas den mindestens 7-fachen, bevorzugt mindestens 10-fachen Durchmesser der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Endteil besitzt.

49. Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für das Oxydiergas aus einer ringförmigen Verteilungskammer besteht, die mit dem stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine im Krei3umfang sich erstreckende Öffnung verbunden ist, welche in der Wand der Zuführung ausgebildet ist und sich um den Umfang derselben erstreckt, wobei diese Kammer diese Öffnung umgibt.

50.. Vorrichtung nach Anspruch 33 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß an sic'h bekannt die Reaktionskammer eine allgemein rohrförmige Form besitzt.

51'. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannt die Oberfläche eines Teiles der Reaktionskammer anstoßend an den 'Titantetrachlorideinlaß

fru3tokonisch ist, sich in Richtung der Zufuhrleitung verjüngt und der Winkel des Konus im Bereich von 1 bis 30°,

bevorzugt im Bereich von 2 bis 15° liegt.

52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des verjüngten Teiles der Reaktionskammer im Bereich von 1 bis 25 Durchmessern der Reaktionskammer an ihrem stromabwärts liegenden Endteil liegt.

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