DE1817347A1

DE1817347A1 - Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd

Info

Publication number: DE1817347A1
Application number: DE19681817347
Authority: DE
Inventors: Louis Firth; James Leighton
Original assignee: Laporte Titanium Ltd
Current assignee: Laporte Titanium Ltd
Priority date: 1967-12-29
Filing date: 1968-12-28
Publication date: 1969-07-17
Also published as: BE726185A; NL165129B; GB1248398A; FR1598115A; NO125048B; NL6818644A; DE1817347C3; DE1817347B2; NL165129C; BR6805145D0

Description

PATENTANWXLTi

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

telefon: 555476 8000 MONCHEN 15, 28.DßZ. 196&

TELEGRAMME: XARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

W, 14 051/68 ~ Ko/b

Laporte Titanium limited London, England

Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Oxydation von Titantetrachlorid, welches durch Chlorierung eines titanhaltigen Materials erhalten wurde, das sogenannte "Chloridverfahren"_β Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Rückgewinnung des Chlorgases aus dem Oxydationsprodukt und zu dessen Verwendung zur Chlorierung von weiteren titanhaltigen Materialien.

Die Rückgewinnung des Chlors aus dem Oxydationsprodukt und die Verwendung des zurückgewonnenen Chlors zur Chlorierung von weiterem titanhaltigem Material bietet eine Anzahl von Schwierigkeiten, die sich teilweise aufgrund der Anwesenheit anderer Substanzen im Gemisch mit dem Chlor ergeben,, Zu derartigen anderen Substanzen gehören der niehtumgesetzte Titantetrachloriddampf und kleine Teilchen von Titandioxyd, welche durch die üblichen Verfahren zur Abtrennung von Titandioxyd aus dem gebildeten Gasstrom nicht entfernt wurden, und deren Anwesenheit führte zu Vorschlägen, zu denen solch relativ teure und unbequeme Maßnahmen, wie Umsetzung des Ghjors mit Schwefelchlorid unter Bildung von Schwefeldichlorid und anschliessende Freisetzung des Chlors aus dem Schwefeldichlorid, gehören«,

80982971386

» 2 —

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd besteht darin, daß ein titanhaltiges Material unter Bildung von Titantetrachlorid chloriert wird, das Titantetra'chlorid unter Bildung von einem in einem chlorhaltigen Gasstroms suspendierten Titan« dioxyd . oxydiert wird, aus dem Gasstrom Titandioxyd und eventuelle anderen suspendierten Feststoffe entfernt werden, worauf das Gas bei einer 50⁰C nicht übersteigenden Temperatur durch eine Waschanlage, die konzentrierte Schwefelsäure enthält, geführt wird, das gewaschene Gas unter Anwendung einer Flüssigkeits-Kolben-Komprimieranlage komprimiert wird, worin die Flüssigkeit aus konzentrierter Schwefelsäure besteht, das komprimierte Gas durch ein Staubfilter geführt wird und das filtrierte Gas zur Chlorierung von weitere^m titanhaltigen Material verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Rückgewinnung des Chlors und dessen Verwendung zur Chlorierung von weiterem titanhaltigen Material, ohne daß das Chlor einer chemischen Zwischenumsetzung, beispielsweise zur Bildung von Schwefeldichlorid, unterworfen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Oxydation dee Titantetrachlorids durch dessen Umsetzung in der Dampfphase mit einem oxydierenden Gas in solcher Weise durchgeführt wird, daß die Notwendigkeit zur Einverleibung von heißen gasförmigen Verbrennungsprodukten in die.Reaktionsteilnehmer zum Aufheizen der Reaktionsteilnehmer auf die gewünschte Temperatur vermieden wird. Dies kann erzielt werden, indem die Umsetzung in einem Fließbett oder Wirbelschichtbett durchgeführt wird oder indem das Titantetrachlorid und das oxydierende Gas getrennt

909829/1356

durch. Wärmeaustausch mittels einer gasundurchlässigen Oberfläche vorerhitzt werden_e

Ein Verfahren zur Durchführung der Oxydation in einem Fließbett oder Wirbelschichtbett, bei dem die durch die Umsetzung freigesetzte Wärme zur Aufheizung der Reaktionsteilnehmer auf die gewünschte Temperatur verwendet wird, ist in der britischen Patentschrift 815 891 beschrieben, wo ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Oxydation eines Titantetrahalogenids, d.h. Titantetrachlorid,, Titantetrabromid oder Titantetrajodid, in der Dampfphase behandelt wird, worin die Umsetzung zwischen dem Tetrahalogeniddampf und Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas innerhalb eines Bettes von festen Teilchen durchgeführt wird, die im Fließzustand bei Temperaturen im Bereich von 750 bis 1250⁰C gehalten werden, wobei der Titantetrahalogeniddampf Dampf von Titantrichlorid als Rutilpromotor oder den Dampf von AIuminiumchlörid oder Siliciumchlorid zur Herstellung eines Titandioxyds, welches Aluminiumoxyd oder Siliciumdioxyd als Konditioniermittel aufweist, enthält, und die Gesamtmenge oder der größere Teil des gebildeten Titandioxyds mit den das Fließbett oder Wirbelschichtbett verlassenden Gasen ausgetragen wird«

Ein Verfahren zur Durchführung der Oxydationsreaktion, wobei die Reaktionsteilnehmer auf die gewünschte Temperatur durch getrennte Vorerhitzung der Reaktionsteilnehmer mittels Wärmeaustausch durch eine, gasundurchlässige Oberfläche gebracht werden, ist in der britischen Patentschrift 1 049 282 beschrieben, wo ein Verfahren zur Herstellung eines Oxydes eines Elementes aus der Gruppe von Titanium, Zirkonium, Eisen, Aluminium und Silicium durch Umsetzung eines Chlorides des Elementes mit einem

909829/1356

oxydierenden Gas in der Dampfphase beschrieben ist; nach dem dae Chlorid und das oxydierende Gas auf soloht Temperaturen vorerhitzt werden, daß, falls das Chlorid und das oxydierende Gas ohne eine zwischen ihnen stattfindend« Umsetzung vermischt würden, die Temperatur des erhaltenen Gemisches mindestens 700⁶C betragen würde* wo« bei jeder der Reaktionspartner indirekt durch Burohleiten der Reactionsteilnehmer durch von auseen erhitzte Wärme» austauscheinriohtungen vorerhitzt wird und der vorer-

£ hitzte Chloriddampf und das vorerhitzte oxydierende Gas in eine gefüllte Reaktionskammer durch getrennte Einlaßeinrichtungen in der Weise eingeführt werden, daß eine turbulente Strömung der innig vermischten Gase ausgebildet wird, worin das Oxyd in feinzerteilter Form gebildet wird und dessen Strömungsgeschwindigkeit einer Reynold-Fließzahl von mindestens 10 000 entspricht, in die Reaktionskammer ein teilchenförmiges feuerfestes Material, das praktisch inert hinsichtlich der Reaktionsteilnehmer und der Reaktionsprodukte unter den in der Reaktionskammer herrschenden Bedingungen ist, in der Weise eingeführt wird, daß das teilchenförmige Material auf den Oberflächen des Reaktionsgefäßes, die unmittelbar be-

P nachbart zu den Gaseinlaßeinriohtungen sind und für beide Reaktionsteilnehmer zugänglich sind, aufschlägt, um die Abscheidung des gebildeten Oxyds auf diesen Oberflächen zu verhindern oder wesentlich zu verringern, und daß praktisch die Gesamtmenge des teilchenförmigen Materials aus der Reaktionskammer in Suspension in dem turbulenten Gasstrom vermischt mit dem gebildeten Oxyd ausgetragen werden und das teilchenförmige Material von dem gebildeten Oxyd ausserhalb der Reaktionskammer abgetrennt wird.

909829/1356

Ein weiteres Verfahren zur Durchführung der Oxydationsreaktion, bei der die Reaktionsteilnehmer auf die gewünschte Temperatur durch getrenntes Vorerhitzen der Reaktionsteilnehmer mittels Wärmeaustausch durch eine gasundurchlässige Oberfläche vorerhitzt werden, ist in der britischen Patentanmeldung 44 310/65 beschrieben, die ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase behandelt, wobei getrennt Titantetrachlorid und oxydierendes Gas auf solche Temperaturen vorerhitzt werden, daß die Misohgastemperatur, d,h* die Temperatür,die das gasförmige Gemisch innerhalb der Reaktionskammer erreichen würde, falls keine Umsetzung zwischen Titantetrachlorid und oxydierendem Gas nach dem Vermisohen stattfinden würde, wobei jedoch keine Umsetzung, die zwisohen dem oxydierenden Gas und sämtlichen weiteren Substanzen, die in die Reaktionskammer eingeführt werden, ausgeschlossen ist, mindestens 800*^0 betragt, wobei jeder Reaktionsteilnehmer indirekt durch Wärmeaustausch durch ein gasundurchlässiges Medium vorerhitzt wird, das vorerhitzte oxydierende Gas dem' offenen Ende einer langgestreckten Reaktionskammer duroh eine Leitung zugeführt wird, deren Durchmesser am stromabwärtsüegenden Ende gleich oder geringfügig niedriger als der Durchmesser des offenen Endes der Reaktionskammer ist und der stromabwärts liegende Endteil der leitung über eine Länge, die dem mindestens 5-fachen des Durchmessers der Leitung an ihrem stromabwärts liegenden Ende mit einer geraden Achse gleichen Länge coaxial mit der Reaktionskammer und praktisch nieht nioht-divergierend in ' Richtung der Strömung des oxydierenden Gases ist, so

909829/1356

daß die eingestellte Strömung, d,h, die Strömung, in der die Profile im Zeitdurohsohnitt der Geschwindigkeit über sämtliche Querschnitte des Strömungsweges senkrecht zur Achse des Strömungsweges praktisch identisoh sind, und wo der Zeitdurohsohnitt der Geschwindigkeit an keiner Stelle eine Komponente parallel zur Aohse der Lei« tung und in Stromaufwartsriohtung besitzt, des oxydierenden Gases einsetzt, bevor das oxydierende Gas den stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung erreicht und die Durohsohnittagesohwindigkeit des oxydierenden Gases über die Fläche des stromabwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung mindestens 15,2 m ( 50 feet) je Sekunde beträgt und der stromabwärts liegende Endteil der Zufuhrleitung in axialer Riohtung von dem offenen Endteil der Reaktionskammer unter Bildung eines kreisförmig umlaufenden Einlasses abgetrennt ist und die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses sich in Stromabwärtsriohtung zu der Aohse der Reaktionskammer in einem Winkel im Bereich von 10 bis 75° senkrecht zu der Achse erstreckt und die stromabwärts liegende Fläche des Einlaßes siqh in einer Richtung senkrecht zu der Achse oder in Stromabwärtsriohtung zu der Achse erstreckt und der vorerhitzte Titantetrachloriddampf duroh diesen Einlaß zugeführt wird, wobei die Durchsohnittsgeschwindig« keit des Titantetrachlorlds Über die Fläche des Mundstückes des Einlasses mindestens 15|2 m (50 feet) Je Sekunde beträgt und die Strömungsgeschwindigkeit des Titantetrachlorids duroh den Einlaß praktisch konstant über die Länge des Einlasses ist» die Oberfläche der Reaktionskammer mittels einer in Wärmeaustausohbeziehung mit der äusseren Oberfläöhe der Wand der Reaktionskammer, jedoch ausserhalb einer Berührung mit den Reaktionsteil-

909829/13 56

nehmern strömenden ELießmittel in solchem Ausmaß gekühlt wird, daß die Oberfläche der Reak-fcionekammer bei einer 650*^ nicht Übersteigenden Temperatur gehalten wirä, ein inertes teilehenförmiges feuerfestes Material von größerer mittlerer Teilchengröße als das gebildete Titan« dioxyd in "Suspension in einem Sas in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas in der Weise eingeführt wird, daß das Material an der Oberfläche der Beaktionskammer un« mittelbar stromabwärts vom Einlaß sur Verhinderung oder erheblichen Verringerung irgendeiner Abeehslflung von gebildeten Titandioxyd an dieser Oberfläche aufschlägt, wobei dieses Material praktisch völlig aus der Reaktionen kammer ausgetragen wird, und wobei anschliessend diese» teilchenförmi'ge Material ¥on dsm gebildeten Titandioxyd •abgetrennt wird«

Die Abtrennung von dem chlorhaltigen Gasstrom aus Titandioxyd und anderen suspendierten Feststoffen kann nach einer aer Maßnahmen, die in der britischen Patentschrift 1 098 881 beschrieben sind, durchgeführt werden, wo ein Verfahren zur Behandlung einer chlorhaltigen gasförmigen Suspension aus plgmentären Titandioxyd und einem inerten teilchenförmigen feuerfesten Material von größerer Teilchengröße als das pigmentär® Titandioxyö abgehandelt istj wobei die Suspension in ein Gefäß eingeführt wird, worin die Gasgeschwindigkeit zu niedrig ist, um das pig7 mentäre Titandioxyd und das inerte teilchenförmige Material mitzureissen, so daß sich ein Bett aus teilchen« förmigem Material innerhalb des Gefäßes ausbildet, ein Inertgas nach aufwärts durch das Bett aus teilchenförmigen Material innerhalb des Gefäßes geführt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases und die innere Form und die Abmessungen des Gefäßes so sind, daß das Bett

909829/1356

■» Q M

aus einer ersten, grundeätelioh aus dem inerten teilchenförmigen Material bestehenden Schioht, von der mindestens der obere (teil nicht fluidisiert ist, besteht, und von einer »weiten Schicht, die grundsätzlich aus dem pigmentären Titandioxyd besteht, und die in einem Fließzustand in dichter Phase ist, umgeben 1st, und das teilohenförmige Material getrennt aus den beiden Schichten abgezogen wird«

Nach der Abtrennung aus dem chlorhaltigen Gasstrom aus Titandioxyd und anderen suspendierten Feststoffen wird das Gas vorteilhafterweise auf eine Temperatur im Bereich von —15Έ bis zum Schmelzpunkt des Titantetrachlorids gekühlt* Durch diese Kühlstufe ergibt sioh eine Kondensation eines Teiles des in dem Gasstrom vorhandenen Titantetrachlorids und Titanoxychlorids und eine an« schliessende Entfernung aus dem Gasstrom,

Obwohl man erwarten könnte, daß die Anwendung eines Flüssigkeite-Kolben-Komprimiergerätes zum Komprimieren des chlorhaltigen Gases einen zufriedenetellenden Weg zur Durchführung der Kompression darstellen würde, da es kein Schmiermittel enthält, mit dem das Chlor reagieren könnte und daß es nicht von kleinen mechanischen Spielräumen abhängig ist, durch die die Anwesenheit von in dem Gas suspendierten Feststoffteilchen nicht toleriert werden könnte, wurde festgestellt, daß eine zufriedenstellende Arbeitsweise hierbei nur während eines relativ kurzen Zeitraumes erzielt werden kann. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß sich dies von der Auflösung von Titanverbindungen in der konzentrierten Schwefelsäure in dem Flüssigkeits«Kolben-Komprimiergerät ergibt, die wiederum zu einem wesentlichen und unerwünschten Anstieg der Viskosität der Schwefelsäure führt, die deshalb durch

909829/1356

frische Säure in wirtschaftlich nicht erträglichen kurzen Abständen ersetzt werden mußte. Die Hauptwinteamkeit der Waschanlage besteht in der Absenkung der Konzentration an gasförmigen !Titanverbindungen injäem in den Kompressor eintretenden Gas und in der dadurch erfolgenden Verringerung der Abnahme des Ausmassee der Viekositätserhöhung der Säure in dem Kompressor, jedooh dient sie auoh zur Verringerung der Menge an Titandioxyd oder anderen Feststoffen, die in Suspension in dem Gas vorliegen.

Vorteilhafterweise wird die titanenthaltende konzentrierte Schwefelsäure aus der Wascheinrichtung abgezogen und durch eine kein Titan oder nur eine niedrigere Konzentration an Titan enthaltende Schwefelsäure in der Weise ersetzt, daß die Konzentration des Titans, berechnet als Titantetraohlorid, in der konzentrierten Schwefelsäure in der Wascheinrichtung unterhalb von 10 Gew_e-# verbleibt·"-Dadurch wird erreicht, daß die konzentrierte Schwefelsäure in der Wasoheinriohtung äusserst wirksam zur Entfernung von gasförmigen Titanverbindungen aus dem Gas verbleibt.

Trotz der Verwendung der Wascheinrichtung stellt sich im allgemeinen heraus, daß etwas Titan dennoch in Lösung in der konzentrierten Schwefelsäure in dem Plüssigkeits«Kolben-Komprimiergerät auftritt, so daß die Säure durch frische konzentrierte Schwefelsäure entweder kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit ersetzt werden muß, wenn auch in erheblioh verringerten Grundabständen in Vergleich zu den Ergänzungsgrundabständen, die erforderlich sind, wenn keine Wascheinrichtung angewandt wird. Vorteilhafterweise besteht die zum Ersatz der aus der Wäscheinrichtung abgezogenen Schwefelsäure ver«

909829/1356

wendete konzentrierte Schwefelsäure aus der von der Flüssigkeits-Kolben-Komprimieranlage abgezogenen Schwefelsäure und die aus der Flüssigkeits-Kolben-Komprimieranlage abgezogene Schwefelsäure wird durch konzentrierte Schwefelsäure ersetzt, die praktisch kein Titan enthält» Durch diese Anordnung wird eine wirtschaftliche Verwendung der Schwefelsäure gewährleistet, da die maxi— male Konzentration an Titan, die für die konzentrierte Schwefelsäure in der Flüssigkeits-Kolben-Komprimieranlage zur Verfügung steht, weniger als die bevorzugte obere Grenze von 10$ hinsichtlich der Konzentration an Titan, berechnet als Titantetrachlorid, in der konzentrierten Schwefelsäure in der Wascheinrichtung beträgt. Es wurde auch ganz allgemein festgestellt, daß der Ersatz der Säure in der Waschanlage auf diese Weise in einem ausreichenden mittleren Abstand, um sicherzustellen, daß die Konzentration an Titan darin unterhalb der vorstehend aufgeführten bevorzugten oberen Grenze verbleibt, ausreioht, damit die Konzentration an Titan in der Säure in dem Kompressor bei einem vertretbaren Wert verbleibt»

Das Staubfilter dient zur Verringerung der Menge an eventuell suspendierten Materialien, die in dem komprimierten Gasstrom noch vorhanden sind und die sonst Anlaß zu Schwierigkeiten in dem Chlorierungsgefäß geben würden. Vorteilhafterweise werden durch das Staubfilter aus dem Gas praktisch alle Staubteilchen mit größeren Durohmessern als 3 Mikron und mindestens 99 # solcher Staubteilchen entfernt, die Durchmesser besitzen, die 3 Mikron nicht übersteigen«

Nach dem Verlassen des Staubfilters ist die Menge an suspendiertem Material in dem Gas ausreichend niedrig,

909829/1358

um die direkte Zuführung des Gases, d«h« ohne irgendeine Zwischenbehandlungsstufe oder irgendein Lagerungsver«· fahren, zu dem Re&ktionsgefäß,, gegebenenfalls zueamiatn. mit der erforderlichen Menge an frischem Ohlorj zu er** lauben, worin die Chlorierung des weiteren titanhaltigen Materials duröhgeführt wird und das Verfahren wird vorteilhaft auf diese Weise durchgeführt. Weiterhin ermöglicht die niedere untere Grenze der Menge des suspendierten Materials in dem filtrierten ohlorhaltigen Gas die Durchführung unter Bedingungen der Wirbel« schichtbettumsetzung, was bevorzugt wird, wobei das filtrierte Gas in das Reaktionsgefäß duroh im Fuß desselben ausgebildete Öffnungen ohne unzulässige Gefahr einer Ver« stopfung der Einlasse zu dem Reaktionsgefäß, die aufgrund . der Anwesenheit von suspendierten Material in dem ohlor· haltigen Gas auftreten würden, ©ingeführt wird. Eine ge«· eignete Form eines Reaktionsgefäßes ist in der britischen Patentschrift 1 047 521 beschrieben, die sioh mit einem Wirbelschichtbett- oder Fließbettreaktionsgefäß mit einer sich waagreöht erstreckenden Platte befasst» die so angeordnet ist j daß das Teilchenbett innerhalb des Gefäßes getragen wird und mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen zum Zutritt des Fluidisiergasee ausgestattet ist, wobei die Platte aus einer mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen ausgestatteten Metallgrundplatte besteht, die von einer Mehrzahl von feuerfesten Blöcken umgeben ist, deren Fuß·» teile, möglicherweise zusammen mit einem feuerbeständigen Verbindungsmaterial, sich um die gesamte obere Oberfläche der Metallgrundplatte erstrecken und von denen mindestens einige mit einer Bohrung oder mehreren Bohrungen ausge« stattet sind, die so angeordnet sind, daß sie die einzige Verbindung zwischen den Durchbrechungen in der Metall-

909829/1356

grundplatte und der Zone oberhalb der Platte bilden, wobei die oberen Teile dieser Bohrungen sich entweder praktisoh waagreoht oder praktisch in Richtung von Stellen erstreoken_t bei denen sie in die Zone oberhalb der Platte geöffnet -sind und wobei die oberen Teile von mindestens einigen der Blöcke, damit die oberen Teile der Bohrungen sieh in die Zone oberhalb der Platte öffnen, von verringerter Querschnittsfläohe sind und/oder einige der Blöcke höher als die restlichen Blöcke sind.

Eine Form einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung wird im folgen« den als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeiohnung erläutert, die schematisoh die allgemeine Anordnung der Vorrichtung wiedergibt»

Gemäß der Zeichnung enthält die Vorrichtung ein Oxydiergefäß (nicht gezeigt), dessen Auslaß zu dem Einlaß Gas/Feststoff-«Trenngerätes 10 führt, d.essen Auslaß mit einem Kühler 11 verbunden ist, wobei der Auslaß des Kühlers wiederum mit einer senkrechten Waschanlage 12 verbunden ist. Die Waschanlage 12 stellt die übliche Anordnung eines senkrechten mit einer Reihe von Tropfschalen ausgestatteten Turmes dar. Die Gasstromleitungen 13 führen in die Trenneinrichtung 10, verbinden diese mit dem Kühler 11 und den Kühler 11 mit der Wascheinrichtung 12.

Der Auslaß von der Wascheinrichtung 12 führt über die Gasstromleitung 13 zu einem Flüssigkeits-Kolben« Komprimiergerät, das allgemein durch die Bezugsziffer bezeichnet ist und von der unter der Bezeichnung "Nash Hytor'¹ im Handel befindlichen Form ist. Das Komprimiergerät 14 enthält eine Öas/Flüssigkeits-Trenneinrichtung 15, einen Kühler 16 und den eigentlichen

909829/1356

·· 13 ·

Kompressor 17. Der eigentliche Kompressor 17 besteht aus einem Drehkompreseor mit im Impeller-Hub befindlichen Einlaß und Auslaßöffnungen, Wenn die Flügelpropeller rotieren, treibt die Zentrifugalkraft eine Dichtungsflüssigkeit gegen die Wandt dee Gehäuses, das elliptisch ist, wodurch das Gas komprimiert wird und wiederum in die Sohaufelöffnungen gezogen wird und gegen den Ablaßdruck ausgestoßen wird, wozu auf ferry's Chemical Engineer's Handbook, 4· Auflage, Seit· 6 bie verwiesen wird,

Bie Gasstromleitung 13 führt vom Wäscher 12 dirtlet zum eigentlichen Kompressor (compressor proper)17 und ein Staubfilter 18, welches aus einem porösen keramischen Filter oder einen filter Tom Wirkmasohentyp beisteht, ist mit der Trenneinrichtung 15 durch ein· weitere Gasstromleitung 13 verbunden, und besitzt einen Gasstrom« auslas 19, der zum Chloriergefäß (nicht gezeigt) führt» Innerhalb des Kompressorabsehnittea 14 ist d®r eiginliehe Kompressor (compressor proper) 17 mit der Trenntin· richtung 15 über eine Gas/Flüssigkeits-Iieitung 20 verbunden» .

Di® Yorriehtung enthält auoh Flüseigkeitsleitungen 21, Diese verbinden die Trenneinrichtung 15 mit dem Kühler zu einem mit Ventil ausgestatteten Auslaß 22 und zu der Waschanlage 12, verbinden den Kühler 16 mit dem eigentlichen Kompressor (compressor proper) 17, verbinden den fuß der Wascheinrichtung 12 mit dem mit Ventilen ausgestatteten Auslaß 22 und mit dem Oberteil der Waschanlage 12 und verbinden den Staubfilter 18 mit der Trenn«» einrichtung 15* Eine Pumpe 23 ist in der leitung 21 nahe dem fuß der Wascheinrichtung 12 angebracht» Die Trenneinrichtung 10 ist mit einem Feststoffauslaß 24 ausge-

909829/1356

atetteif und der Kühler 11 let mit einem FlüssigkeitsauelaS 25 ausgerüstet, Di» Trenneinrichtung 15 ist mit einem Flüssigkeiteauslaß 26 ausgestattet· Daβ Staubfilter 16 befindet sieh in der Praxis oberhalb des in dir Zeichnung gezeigten Niveaus, so daß das Niveau, mit dem die Linie 21 das Filter 18 verbindet, oberhalb des Niveaus liegt» bei dem es in die Trenneinrichtung 15 eintritt·

Zum Betrieb wird der Gasstrom aus dem Oxydiergefaß kontinuierlich durch die Leitung 13 in die Trenneinrichtung 10 geführt» Sie abgetrennten Feststoffe werden durch dtn Auslaß 23 entfernt und der Gasstrom wird durch dl· Kühleinrichtung 11 zu der Waschanlage 12 geführt. Sämtliche in dem Kühler 11 kondensierte Flüssigkeit wird durch den Aueslaß 25 abgenommen» In der Wascheinrichtung wird der Gasstrom mit konzentrierter Schwefelsäure in Berührung gtbr*oht, dit kontinuierlich vom FuB der Wasohtnlagt 12 abgenommen wird und entweder zum Oberteil der Waschanlage 12 zurückgeführt werden kann öder durch das Auslaßventil 22 abgenommen werden kann« Dadurch kann ein Teil der Säure kontinuierlich durch den Auslaß 22 abgezogen werden* Der Abgekühlte und gewaschene Gasstrom strömt zum Kompressor 14» wird im eigentlichen Kompressor (compressor proper) 1? komprimiertι von der Kompressorflüssigkeit abgetrennt und durch das Staubfilter 18 zu der Chloriereinriohtung geführt, Frische Säure wird im erforderlichen Ausmaß der Trenneinrichtung 15 zugefügt und zusammen mit der aus dem Gasstrom, der den eigentlichen Kompressor (compressor proper) 17 verläßt, zurückgewonnenen Säure durch den Kühler 16 zu der eigentlichen Komprimiereinrlehtung (compressor proper) 17 ge-

909829/1356

führt· Weitere Säure für die Waschanlage 12 wird von der-Trenneinrichtung 15 abgezogen und eu dem Oberteil der Waschanlage 12 im erforderlichen Ausmaß gepumpt# Sämtliche von dem filter 18 gewonnene Säure wird au der Trenneinrichtung 15 zurückgeführt.

909829/1358

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd, dadurch gekennzeichnet, daß ein titanhaltiges Material unter Bildung von Titantetrachlorid chloriert wird, das Titantetrachlorid unter Bildung eines in einem chlorhaltigen Grasstrom suspendierten Titandioxyds oxydiert wird, aus dem Gasstrom das Titandioxyd und eventuelle anderen suspendierten Feststoffe abgetrennt werden, an— schliessend das Gas bei einer 50⁰C nicht übersteigenden Temperatur durch eine Wascheinrichtung, die konzentrierte Schwefelsäure enthält, geführt wird, das gewaschene Gas unter Anwendung eines Flüssigkeits-Kolben-Komprimiergerätes, worin die Flüssigkeit aus konzentrierter Schwefelsäure besteht, komprimiert wird, das komprimierte Gas durch ein Staubfilter geführt wird und das filtrierte Gas zur Chlorierung von weiterem titanhaltigen Material verwendet wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titantetrachlorid durch Umsetzung in der Dampfphase mit einem oxydierenden Gas oxydiert wird und die notwendige Temperatur der Reaktionsteilnehmer durch Durchführung der Umsetzung in einem Wirbelschichtbett oder Fließbett oder durch getrennte Vorerhitzung von Titantetrachlorid und oxydierenden Gas durch Wärmeaustausch mittels einer gasundurchlässigen Oberfläche erreicht wird»

3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abtrennung von Titandioxyd und eventuell anderen suspendierten Feststoffen aus dem Gasstrom und vor der Einleitung des Gases in die Waschein-

90 9 8 29/1356

richtung das Gas auf eine Temperatur im Bereich von -15⁰C bis zum Schmelzpunkt von Titantetrachlorid abgekühlt wird.

4* Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine titanhaltige konzentrierte Schwefelsäure aus der Waschanlagt abgezogen wird und duroh eine kein Titan oder eine niedrigere Konzentration an Titan enthaltende Schwefelsäure in der Weise ersetzt wird, daß die Konzentration an Titan, berechnet als Titantetrachloridt in der konzentrierten Schwefelsäure in der Waschanlage unterhalb von 10 Gew»-% verbleibt,

5β Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ersatz der aus der Wascheinrichtung abgezogenen Schwefelsäure verwendete konzentrierte Schwefelsäure aus der aus dem Flüssigkeits-Kolben-Komprimieranlage abgezogenen Schwefelsäure besteht und die von der Flüssigkeits—Kolben—Komprimieranlage abgezogene Schwefelsäure durch eine praktisch kein Titan enthaltende konzentrierte Schwefelsäure ersetzt wird«

6β Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Staubfilter verwendet wird, das aus dem Gas praktisch sämtliche Staubteilchen mit größeren Durchmessern als 3 Mikron und mindestens 99$ solcher Staubteilr« chen, die Durehmesser nicht oberhalb von 3 Mikron besitzen, entfernt«

7, Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß. das filtrierte Gas direkt einem Reaktionsgefäß zugeführt wird, worin die Chlorierung des weiteren titanhaltigen Materials durchgeführt wird,,

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7_S daduroh gekenn« zeichnet, daß die Ghlorierung des weiteren titanhaltigen Materials unter Reaktionsbedingungen des Pließbettes

909829/1356

oder Wirbelschichtbettes durchgeführt wird undjdas filtrierte Gas in das Reaktionsgefäß durch in dessen Fuß ausgebildete Öffnungen eingeführt wird.

909829/1356