DE2037990A1 - Process for the production of titanium dioxide - Google Patents
Process for the production of titanium dioxideInfo
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Description
" Verfahren zur Herstellung von Titandioxid ""Process for the production of titanium dioxide"
Priorität: "31. Juli 1969, Italien, Nr. 20 367-A/69Priority: "July 31, 1969, Italy, No. 20 367-A / 69
Titandioxid wird insbesondere als Pigment verwendet. Für den Einsatz als Pigment wird ein Produkt mit besondern Eigenschaften, wie Deckfähigkeit, Verteilbarkeit oder Hochglanz,benötigt. Titanium dioxide is used in particular as a pigment. For the When used as a pigment, a product with special properties such as hiding power, spreadability or high gloss is required.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Titandioxid bekannt. Neben dem Schwefelsäureprozeß gewinnt in neuerer Zeit der Chlorprozeß sehr an Bedeutung. Hierbei wird das titanhaltige Rohmaterial, wie"Rutil oder Titandioxid-Konzentrat, in Titantetrachlorid übergeführt und dieses wird nach Abtrennen der Begleitelemente in der Gasphase hydrolysiert oder oxidiert; vergl. Ullmann, Enzyklopädie der Technischen Chemie, 3. Auflage, 13. Bd., 1962, Seite 767-769; Kirk-Othmer, EncyclopediaThere are several methods of making titanium dioxide known. In addition to the sulfuric acid process, the chlorine process has recently become very important. Here the titanium-containing Raw material, such as "rutile or titanium dioxide concentrate, in Titanium tetrachloride transferred and this is after separation the accompanying elements are hydrolyzed or oxidized in the gas phase; see Ullmann, Encyclopedia of Technical Chemistry, 3rd edition, 13 Vol., 1962, pp. 767-769; Kirk-Othmer, Encyclopedia
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of Chemical Technology, Vol. H, 1955, Seite 223-225; HSl.-Patentschrift 2 635 946 und britische Patentschrift 707 389.of Chemical Technology, Vol. H, 1955, pp. 223-225; HSl patent 2,635,946 and British patent specification 707,389.
Bei dsn bekannten Verfahren zur Herstellung von Titandioxid., durch Oxidation von Titantetrachlorid entsteht TiO2 iisi Temperaturen oberhalb seines Erweichungspunkts, d.h. bei Temperaturen, bei denen es.plastifiziert ist, so: daß es an Oberflächen, mit denen es in Berührung kommt, leicht anhaftet. Aus diesem Grunde können sich im Falle der bekannten Verfahren Ablagerungen am Brenner und an den Begrenzungswänden der. Seaktixmskammer bilden, insbesondere an jenen Stellen, an denen auch die Reaktionskomponenten miteinander in Berührung kommen. Am Brenner gebildete Ablagerungen wirken sich extrem schädigend aus, da sie di-e Ausbildung der Flamme dadurch stören, daß sie diese unbeständig und unregelmäßig machen. Dies hat zur Folge, daß das Endprodukt keine konstanten Eigenschaften aufweist. Eine ähnliche Wirkung tritt auf, wenn sich in der Uähe des Spalts, durch den die Reaktionskomponenten zugeführt werden, Ablagerungen bilden. ' -In the known process for the production of titanium dioxide., By oxidation of titanium tetrachloride, TiO 2 is formed at temperatures above its softening point, ie at temperatures at which it is plasticized so that it easily adheres to surfaces with which it comes into contact . For this reason, in the case of the known methods, deposits can form on the burner and on the boundary walls of the. Seaktixmskammer form, especially at those points where the reaction components come into contact with one another. Deposits formed on the burner are extremely damaging because they disrupt the formation of the flame by making it unstable and irregular. As a result, the end product does not have constant properties. A similar effect occurs when deposits form in the vicinity of the gap through which the reaction components are fed. '-
Aufgabe der Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Titandioxid durch Oxidation von Titanteiferachlorid mittels Sauerstoff oder freien Sauerstoff enthaltenden §asen zur Verfügung zu stellen, bei dem ein aus feinen, regelmäßig geformten, runden Teilchen mit einem innerhalb eines begrenzten Bereichs liegenden KOrndurchmesser bestehendes, von Ägglomeraten freies Produkt mit Rutilstruktur erhalten wird und bei dem die Bildung von Ablagerungen in der betreffenden VorrichtungThe object of the invention was to provide an improved method for Manufacture of titanium dioxide by oxidation of titanium dioxide chloride by means of oxygen or free oxygen-containing bases for To provide, in which a fine, regularly shaped, round particles with a bounded within a Grain diameter lying in the range, consisting of agglomerates free product with rutile structure is obtained and in which the formation of deposits in the device concerned
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vermieden wird, so daß ein Titandioxid mit konstant bleibenden Eigenschaften gewonnen werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, eine einfach konstruierte und leicht bedienbare Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrensis avoided, so that a titanium dioxide with constant Properties can be obtained. Another object of the invention was to provide a simply constructed and easy to use Device for carrying out the aforementioned method
zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird-durch die Erfindung gelöst.to provide. This object is achieved by the invention solved.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxid durch getrenntes Einleiten von vorerhitztem.'■ ' Titantetrachlorid und Sauerstoff oder freien Sauerstoff enthaltenden Gasen in eine Reaktionszone und Umsetzen in der Gasphase in Gegenwart einer durch Verbrennung eines Brennstoffes entstandenen Hilfsflamme, das dadurch gekennzeichnet ist,, daß man die Umsetzung in einer Vorrichtung durchführt, die aus einer ReaktionskamiEer besteht, die-in eine obere zylindrische Zone und eine untere zylindrische Zone mit größerem Durchmesser als die obere zylindrische Zone unterteilt ist und wobei die beiden .Zonen über eine kegelstumpfförmige Zone miteinander in Verbindung stehen, in welcher sich die Reaktionskomponenten mischen*The invention thus relates to a process for the production of titanium dioxide by separately introducing preheated titanium tetrachloride and oxygen or free oxygen-containing gases into a reaction zone and reacting in the gas phase in the presence of an auxiliary flame produced by the combustion of a fuel, which is characterized by this ,, That the reaction is carried out in a device which consists of a reaction chamber which is divided into an upper cylindrical zone and a lower cylindrical zone with a larger diameter than the upper cylindrical zone, and the two zones with one another via a frustoconical zone are connected, in which the reaction components mix *
• daß in der oberen Zone die Hilfsflamme in solcher Weise erzeugt % wird, daß der Brennstoff innerhalb dieser Zone vollständig verbrannt wird, daß man den Sauerstoff oder das freien Sauerstoff• that in the upper zone of said auxiliary flame% produced in such a manner that the fuel within that zone is completely combusted in that the oxygen or the oxygen-free
• enthaltende Gas bei Raumtemperatur oder etwas oberhalb Haumtemperatur in tangentialer Richtung zur Wand der oberen zylindrischen Zone einspeist, daß man das auf Temperaturen von höchstens 5000C vorerhitzte Titantetrachlorid in Form eines 0,1 bis 0,8 cm breiten ringförmigen Stromes mit einer linearen Einlaßgeschwindigkeit von 10 bis 70 m pro Sekunde durch einen in der Wand der kegelstumpfförmägen Zone befindlichen Spalt einspeist, wobei der Titantetrachloridgasstrom zum Strom der durch die Verbren-• containing gas at room temperature or slightly above haum temperature in tangential direction to the wall of the upper cylindrical zone feeds that the titanium tetrachloride preheated to temperatures of at most 500 0 C in the form of a 0.1 to 0.8 cm wide annular stream with a linear inlet speed feeds from 10 to 70 m per second through a gap in the wall of the frustoconical zone, whereby the titanium tetrachloride gas flow to the flow of the combustion
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nung gebildeten heißen Gase jinen V/inkel von 30 bis 60° einschließt, und daß man die Umsetzung bei Temperaturen von 1200 . bis HOO0C durchführt und das Titandioxid von den abgekühlten Reaktionsprodukten abtrennt.tion formed hot gases jinen angle of 30 to 60 ° includes, and that the reaction is carried out at temperatures of 1200. to HOO 0 C and separates the titanium dioxide from the cooled reaction products.
Im Verfahren der Erfindung erfolgt die Bildung des Titandioxids infolge der speziellen geometrischen Konstruktion der Reaktions-.kammer in so großer Entfernung vom Brenner, daß dieser- vor der . Ablagerung fester Substanzen geschützt wird. Die Bildung von Ablagerungen wird im Verfahren der Erfindung auch am Spalt für die Zufuhr des Titantetrachlorids vermieden, da die Reaktionskomponenten, wie erwähnt, in dieser Zone deutlich unterhalb der Rßaktionstemperatur miteinander in Berührung kommen, abgesehen von der Schutzwirkung des mit hoher Geschwindigkeit eingeführten Beschickungsstromes. Da die Umsetzung innerhalb einer Zone stattfindet, die sich auf den mittleren Teil der Reaktionskammer beschränkt, wird schließlich die Bildung von Ablagerungen an den Begrenzungswänden der Oxidationszone vermieden.The titanium dioxide is formed in the process of the invention due to the special geometric construction of the reaction chamber so far from the burner that this one before the one. Deposition of solid substances is protected. The formation of Deposits are avoided in the process of the invention at the gap for the supply of titanium tetrachloride, since the reaction components, as mentioned, in this zone are significantly below the Rß action temperature come into contact with each other, apart on the protective effect of the feed stream introduced at high speed. Because the implementation within a zone takes place, which is limited to the central part of the reaction chamber, eventually the formation of deposits on the Boundary walls of the oxidation zone avoided.
Die aus der Reaktionskammer entladenen Produkte werden abgekühlt und anschließend wird das Titandioxid nach den herkömmlichen Methoden für die Abscheidung von Feststoffen aus Gasen abgeschieden, z.B. mit Staubabscheidern oder elektrostatischen Filtern» Die abgeschiedenen Gase, welche das in der Reaktionskammer entstandene CIp und die Verbrennungsgase enthalten, werden zumThe products discharged from the reaction chamber are cooled, and then the titanium dioxide is made using the conventional methods for the separation of solids from gases, e.g. with dust separators or electrostatic filters » The separated gases, which contain the CIp produced in the reaction chamber and the combustion gases, are used for the
in das
Teil /System für die Abkühlung der aus der Reaktionskammer entladenen Produkte zurückgeführt und zum Teil für die Chlorierung
von Titanerz für die Herstellung des Titantetrachloridsin the
Part / system for the cooling of the products discharged from the reaction chamber and partly for the chlorination of titanium ore for the production of titanium tetrachloride
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verwendet. "used. "
Im Verfahren der Erfindung soll vorzugsweise ein MolverhältnisIn the process of the invention, a molar ratio is preferred
von Sauerstoff zu Titantetrachlorid von'1,15*1 bis 1,4:1 angewendet werden. Das oxidierend wirkende Gas wird beispielsweise bei Temperaturen von 15 bis 40 C eingespeist ,""-während" das .Titantetrachlorid zweckmäßig auf Temperaturen von höchstens 50O0C vorerhitzt wird. : from oxygen to titanium tetrachloride from 1.15 * 1 to 1.4: 1. The gas oxidizing is fed for example at temperatures of 15 to 40 C, "" - while "is the preheated .Titantetrachlorid expedient to temperatures of at most 50O 0 C.
Als oxidierend wirkende Gase können im Verfahren der Erfindung ■ außer Sauerstoff Gase verwendet werden, die mehr als 90 °ß> freien Sauerstoff enthalten. In the process of the invention, in addition to oxygen, gases which contain more than 90 ° β> free oxygen can be used as oxidizing gases.
3eispiele für-geeignete Brennstoffe für die Hilfsflamme sind : : Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan, Acetylen oder Flüssiggas .(ein niedrig siedender aliphatischer Kohlenwasserstoff). Kohlenmonoxid wird bevorzugt eingesetzt, da es nicht zu unerwünschter Chlorwasserstoff bildung führt. -.'■'.3 examples of suitable fuels for the auxiliary flame are: Carbon monoxide, hydrogen, methane, acetylene or liquefied petroleum gas (a low-boiling aliphatic hydrocarbon). Carbon monoxide is preferred because it does not lead to undesired formation of hydrogen chloride. -. '■'.
:Man muß im Verfahren der Erfindung die Verbrennung des Brennstoffs so regeln, daß die Reaktionskomponenten in der Zone für die Vermischung rasch auf die Oxidationstemperatur des Titantetrachlorids erhitzt werden. : One must in the process of the invention the combustion of the fuel regulate so that the reactants in the zone for the mixture can be heated rapidly to the oxidation temperature of the titanium tetrachloride.
Venn Kohlenmonoxid als Brennstoff verwendet und das Titantetra- ; Chlorid auf Temperaturen von 300 bis 4000C vorerhitzt wird, werden pro Mol Titantetrachlorid mindestens 0,3 Mol Kohlenmonoxid verwendet. Venn used carbon monoxide as fuel and the titanium tetra; Chloride is preheated to temperatures of 300 to 400 0 C, at least 0.3 mol of carbon monoxide are used per mole of titanium tetrachloride.
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Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß man das Titantetrachlorid als ringförmigen, laminaren Gasstrom einspeist, der mit dem durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugten heißen Gasstrom einen Winkel von 30 bis 60° einschließt. Der Ausdruck "laminarer Gasstrom"^bezieht sich hier auf Ströme mit einer Breite von 0,1 bis 0,8 cm.An important feature of the method of the invention is that one feeds the titanium tetrachloride as an annular, laminar gas stream, which with the by the combustion of Fuel generated hot gas stream an angle of 30 to 60 ° includes. The term "laminar gas flow" ^ relates here on streams with a width of 0.1 to 0.8 cm.
• Zur Herstellung von Titandioxid mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften muß nicht nurrdie^-Plamme geregelt sowie gemäß herkömmlichen Arbeitsweisen eine geeignete keimbildende Verbindung* wie Aluminiumchlorid, Siliciumtetrachlorid oder Wasserdampf, zugesetzt werden, sondern es muß auch für ein solches Strömungssystem gesorgt werden, daß für alle Teilchen gleiche Bedingun- gen hinsichtlich ihrer Bildung, des Wachstums, der Hochtemperaturbeständigkeit und der Kühlung gewährleistet sind.• The production of titanium dioxide having the properties described above has not only r the ^ -Plamme regulated and in accordance with conventional procedures, a suitable nucleating compound * as aluminum chloride, silicon tetrachloride, or water vapor, may be added, but it must be also provided for such a flow system that same for all particles TERMS oF terms of their formation, growth, the high-temperature resistance and the cooling are ensured.
Die vorgenannten Ziele werden bei Anwendung des Verfahrens der : Erfindung erreicht, bei welchem eine rasche Vermischung des ■ „ Titantetrachlorids mit dem oxidierend wirkenden Gas und anschlies-The foregoing objects are of using the method: reaches the invention in which a rapid mixing of the ■ "titanium tetrachloride with the oxidizing gas and anschlies-
• send eine ebenso räsühe Homogenisierung der Reaktions.t ei lnehmer. mit den heißen, durch die Verbrennung des Brennstoffs entstandenen Gasen erfolgt. Insbesondere die letztere Tatsache gewährleistet ein vollständiges Ablaufen der Reaktion in einem kurzen Abschnitt der Zone für die Oxidation. In jedem Falle er- • Send an equally rough homogenization of the reaction participants. with the hot gases created by the combustion of the fuel. The latter fact in particular ensures that the reaction takes place completely in a short section of the zone for the oxidation. In any case
• folgt die Reaktion in einem Raum, in welchem die gesamte· Pröduktrückströmung genügend gering ist. Der Verlauf dieser RÜckströmung 8 betrifft hauptsächlich jenen Teil der Zone für die Oxidation, der vom Mischbereich einen dem zwei- bis dreifachen • The reaction takes place in a room in which the total product return flow is sufficiently low. The course of this return flow 8 mainly affects that part of the zone for the oxidation that is two to three times as much from the mixing area
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Durchmesser der Reaktiopskammer entsprechenden Abstand aufweist,The diameter of the reaction chamber has a corresponding distance,
Bei Durchführung der Reaktion während sehr kurzer Zeit in der Reaktionskammer gemäß dem Verfahren der Erfindung wird vermieden, daß das nichtumgesetzte Titantetrachlorid mit dem rückgeführten Material in Berührung kommt. Dadurch wird verhindert, daß die Oxidationsreaktion an der Oberfläche der bereits gebildeten Titantetrachloridteilchen erfolgt. Auf diese Weise findet weder eine Bildung von Titandioxidteilchen mit' unerwünsch- λ ten Abmessungen noch eine Agglomeratbildung statt..Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die aus der Reaktionskammer abgezogenen Produkte rasch auf Temperaturen von 30O0C abgekühlt.If the reaction is carried out for a very short time in the reaction chamber according to the method of the invention, it is avoided that the unreacted titanium tetrachloride comes into contact with the recycled material. This prevents the oxidation reaction from taking place on the surface of the titanium tetrachloride particles already formed. In this manner is neither formation of titanium dioxide particles having 'undesired λ th dimensions nor agglomeration statt..Gemäß the method of the invention, the drawn-off from the reaction chamber products are rapidly cooled to a temperature of 30O 0 C.
Zur Kühlung können die bei der Umsetzung gebildeten Gase eingesetzt werden, wobei man diese Gase vom Staub befreit, abkühlt und anschließend zurückführt.The gases formed during the reaction can be used for cooling , whereby these gases are freed from dust, cooled and then recycled.
Das Titandioxid wird schließlich von den anderen Umsetzungspro-The titanium dioxide is ultimately used by the other implementation pro-
• i dukten abgetrennt und Qualitätsprüfungen bezüglich seiner Ver- ■ wendbarkeit in Pigmenten unterworfen. Danach behandelt man es zur Herstellung der Pigment-Endprodukte auf herkömmliche Weise.• i ducts separated and quality checks with regard to its ■ subject to reversibility in pigments. Then you treat it to produce the final pigment products in a conventional manner.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens (vergl. Fig.1 und Fig.2), die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer Reaktionskammer besteht, die in eine obere zylindrische Zone 1 und eine untere zylindrische Zone 3 mit größerem Durchmesser als die obere zylindrische Zone 1 unterteilt ist, wobei die beiden Zonen überThe invention also relates to a device for carrying out the aforementioned method (see. Fig.1 and Fig.2), which is characterized in that it consists of a reaction chamber which is divided into an upper cylindrical zone 1 and a lower cylindrical zone 3 with a larger Diameter than the upper cylindrical zone 1 is divided, the two zones across
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eine kegelstumpfförmige Zcne 2 miteinander in Verbindung stehen, und die in der Zone 1 einen Brenner 4 und zwei Zufuhrleitungen 5 für den Sauerstoff oder das freien Sauerstoff enthaltende Gas sowie in der Zone 2 einen ringförmigen Spalt 7 für die Einführung des durch die Leitungen 6 eingespeisten Titantetrachlorids aufweist.a frustoconical tooth 2 are connected to one another, and the one in zone 1 containing a burner 4 and two supply lines 5 for the oxygen or the free oxygen Gas and in zone 2 an annular gap 7 for the introduction of the titanium tetrachloride fed in through lines 6.
Es werden vorzugsweise Brenner vom Vormisch-Typ verwendet, da mit ihnen ziemli'ch kurze Flammen erzielt werden können.Pre-mix type burners are preferably used because relatively short flames can be achieved with them.
Das durch die Leitungen 6 eingespeiste Titantetrachlorid wird in die kegelstumpfförmige Zone 2 durch den in derThe titanium tetrachloride fed in through lines 6 is into the frustoconical zone 2 through the in the
Wand dieser Zone befindlichen und mit dieser Wand einen im we-■sentlichen rechten Winkel einschließenden ringförmigen Spalt übergeführt. Der Neigungswinkel der Wand der Zone 2 in Bezug auf die Längsachse der Reaktionskammer ist so festgelegt, daß der gewünschte Aufprallwinkel zwischen dem Ti'tante*trachlo-rid-Gasstrom und dem Strom der heißen Reaktionsgase gewährleistet ist.Wall of this zone and essentially one with this wall Right angle enclosing the annular gap transferred. The angle of inclination of the wall of zone 2 in relation to on the longitudinal axis of the reaction chamber is determined so that the desired angle of impact between the Ti'tante * trachlo-rid gas flow and the flow of hot reaction gases is guaranteed.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das für die Oxidation des Titantetrachlorids vorgesehene Gas, wie Sauerstoff, tangential zur Begrenzungswand des oberen Teils der Zone 1 eingespeist wird. Das kalte, Sauerstoff enthaltende Gas wird gemäß Fig. 1 durch zwei Zufuhrleitungen 5 eingespeist. Diese Leitungen werden in Fig. 2, die einen Schnitt durch die Reaktionskammer in der Höhe der Zufuhrleitungen für das oxidierend wirkende Gas darstellt, näher dar-Another important feature of the invention is that that provided for the oxidation of titanium tetrachloride Gas, such as oxygen, is fed in tangentially to the boundary wall of the upper part of zone 1. The cold, oxygen containing gas is fed in according to FIG. 1 through two supply lines 5. These lines are shown in Fig. 2, the represents a section through the reaction chamber at the level of the supply lines for the oxidizing gas, show in more detail
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gestellt. Das' oxidierend wirkende Gas strömt nahe der Wand in die Zone 2, in der es mit dem Titantetrachlorid vermischt wird. Auf diese Weise wird eine Schädigung der Wand der Zone 1 durch die vom Brennstoff stammende Flamme vermieden und das oxidierend wirkende Gas wird bei Temperaturen, die deutlich unter den bei der Oxidation herrschenden Temperaturen liegen·, durch den durch den Spalt 7 in die Zone 2 eingeführten Titantetrachlorid-Gasstrom mit dem in der Mitte der Reaktionskammer abwärts ziehenden Gasstrom in Berührung gebracht. Durch diese Konstruktion wird auch der Spalt 7 für das Titantetrachlorid vor Ablagerungsbildungen geschützt.posed. The 'oxidizing gas flows in near the wall zone 2, where it is mixed with the titanium tetrachloride. This will damage the wall of the Zone 1 avoided by the flame originating from the fuel and the oxidizing gas is at temperatures that are significantly below the temperatures prevailing during the oxidation, by the titanium tetrachloride gas flow introduced through the gap 7 into zone 2 with the one in the middle of the Reaction chamber brought into contact with the gas stream pulling downwards. This construction also protects the gap 7 for the titanium tetrachloride from the formation of deposits.
Die lineare Einlaßgeschwindigkeit des Titantetrachlorid-Gasstroms in die ^Reaktionskammer muß mindestens 10 m/Sekunde betragen. Wenn die Umsetzung befriedigend verlaufen soll,, ist es unzweckmäßig, wenn sie 70 m/Sekunde überschreitet. Auf diese Weise kann zu Beginn eine rasche Vermischung des oxidierend wirkenden Gases mit dem Titantetrachlorid bei niedrigeren Temperaturen als bei der Bildung des Titandioxids erzielt werden, wonach eine zweite rasche Vermischung der Reaktionskomponenten mit den durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugten heißen Gasen erfolgt, so daß sich die für die Oxidation benötigte Temperatur einstellt. ■The linear inlet velocity of the titanium tetrachloride gas stream into the reaction chamber must be at least 10 m / second. If the implementation is to proceed satisfactorily, it is inexpedient to if it exceeds 70 m / second. To this In the beginning, the oxidizing gas can be rapidly mixed with the titanium tetrachloride at lower temperatures than can be achieved in the formation of the titanium dioxide, after which a second rapid mixing of the reaction components with the hot gases generated by the combustion of the fuel takes place so that the temperature required for the oxidation is established. ■
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
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Beispiel 1 ' Example 1 '
Es wird eine Reaktionskammer des in den Zeichnungen veranschaulichten Typs verwendet. Gemäß Pig. 1 weist die Zone für die Verbrennung einen Durchmesser von 15 cm'und eine Länge von 25 cm auf, während die Zone für die Oxidation einen Durchmesser von 35 cm und eine Länge von 120 cm besitzt. Die beiden Zonen stehen über eine um 45° geneigte kegelstumpfförmige Zone miteinander in Verbindung. Die Reaktionskammer besteht aus einem hitze be ständig en Material, das-70 bis 72 i° Aluminiumoxid enthält. Der ringförmige Spalt l'ür das Titantetrachlorid besitzt eine Breite von 0,1 cm und ist durch zwei Wände aus „Nickel begrenzt und so eingepaßt und dimensioniert, daß eine konstante Öffnung längs des gesamten Umfangs vorliegt.A reaction chamber of the type illustrated in the drawings is used. According to Pig. 1, the zone for the combustion has a diameter of 15 cm 'and a length of 25 cm, while the zone for the oxidation has a diameter of 35 cm and a length of 120 cm. The two zones are connected to one another via a frustoconical zone inclined at 45 °. The reaction chamber is made of a heat-resistant material that contains -70 to 72 ° aluminum oxide. The annular gap for the titanium tetrachloride has a width of 0.1 cm and is delimited by two walls made of nickel and fitted and dimensioned in such a way that there is a constant opening along the entire circumference.
Der Brenner wird mit 2 $ Wasserstoff enthaltendem Kohlenmonoxid .und Sauerstoff beschickt. Die zugeführten Anteile werden dabei allmählich bis zu Maximalwerten von 22,6 lim CO/Std* und von 17 Nm- Op/Std. erhöht. Es wird ein Brenner vom Vormisch-Typ v-erwendet, der eine Flamme entwickelt, die im wesentlichen innerhalb der Zone für die Verbrennung verbraucht wird, so daß das der Zone für die Vermischung zugeführte Gas vollständig verbrannt wird.The burner runs on carbon monoxide containing $ 2 hydrogen . and charged with oxygen. The added proportions are gradually up to maximum values of 22.6 lim CO / hour * and from 17 Nm- Op / h elevated. A premix type burner is used, which develops a flame which is essentially consumed within the zone for combustion, so that the the gas supplied to the mixing zone is completely burned.
Zur selben Zeit wird Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 47 Njir/Std. durch zwei am oberen Ende der Zone für die Verbrennung angebrachte Zuführleitungen eingespeist„ Die Zufuhr des Sauerstoffs ist in Pig«, 2 nahes? veranschaulicht,At the same time, oxygen is being released at a rate of 47 njir / hour. by two at the top of the zone for incineration attached supply lines fed in "The supply of the Oxygen is in Pig «, 2 near? illustrates
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Es wird nun ein Stickstoffs«rom durch den in der Wand der kegel stumpfförmigen Zone befindlichen ringförmigen Spalt eingespeist. Wenn, was nach etwa 2 Stunden der Fall ist, konstante Bedingungen herrschen, wird der Stickstoff allmählich durch Titantetrachlorid ersetzt.A nitrogen stream is now fed in through the annular gap in the wall of the frustoconical zone. If, which is the case after about 2 hours, constant Conditions prevail, the nitrogen is gradually replaced by titanium tetrachloride.
Das 2 Gew.-^ Aluminiumchlorid enthaltende Titantetrachlorid wird in Wärmeaustauschern aus einer Ni/Cr-Legierung auf 4000C vorerhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 320 kg/Std. eingespeist. Die Wärmeaustauscher sind in den Zeichnungen nicht berücksichtigt. Die Zufuhr des Titantetrachlorids erfolgt durch einen 0,1 cm breiten, mit der Wand der kegelstumpfförmlgen Zone einen rechten Winkel einschließenden ringförmigen Spalt, aus .dem der Gasstrom mit einer linearen Geschwindigkeit von 33 m/ Sek. austritt. Der Titantetrachlorid-Gasstrom wird' in einem = Winkel von 45° zur Achse des durch' die Verbrennung des Kohlenmonoxide erzeugten heißen Gasstroms in die Zone für die Vermischung übergeführt.The titanium tetrachloride containing 2 wt .- ^ aluminum chloride is preheated in heat exchangers made of a Ni / Cr alloy to 400 0 C and at a rate of 320 kg / hour. fed in. The heat exchangers are not included in the drawings. The titanium tetrachloride is supplied through an annular gap 0.1 cm wide, enclosing a right angle with the wall of the frustoconical zone, from which the gas flow exits at a linear velocity of 33 m / sec. The titanium tetrachloride gas flow is transferred into the mixing zone at an angle of 45 ° to the axis of the hot gas flow generated by the combustion of the carbon monoxide.
Es wird 0,6 Mol Kohlenmonoxid pro Mol Titantetrachlorid eingesetzt. 0.6 mol of carbon monoxide is used per mol of titanium tetrachloride.
Die Umsetzungsprodukte werden in den von der Reaktionskammer wegführenden Abflußleitungen durch Rückführung der Reaktionsgase nach deren Abkühlung und Befreiung von Staub "auf etwa 30O0C abgekühlt.The reaction products are cooled to about 30O 0 C in the discharge lines leading away from the reaction chamber by recycling the reaction gases after they have been cooled and freed from dust.
Man erhält pro Stunde 134 kg Titandioxid, das nachstehende Ei-One receives 134 kg of titanium dioxide per hour, the following egg
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gencohaften aufweist:
Durchschnittskorngroße: 0,23 μ;has genco-like:
Average grain size: 0.23 µ;
Korngrößenverteilung: 80 $> der Teilchen "besitzen eine Korngröße von 0,17 bis 0,30 μ, wobei sich keinerlei Agglomerate gebildet haben;Grain size distribution: 80 $> of the particles "have a grain size of 0.17 to 0.30 μ, with no agglomerates whatsoever having formed;
Kristallstruktur: über 99 "/> Rutil; Reynoldsche Zahl: 1950.Crystal structure: over 99 "/> rutile; Reynolds number: 1950.
Nach Beendigung'des Versuchs (nach 10 Stunden) werden in der Vorrichtung keine Ablagerungen festgestellt.After completion of the attempt (after 10 hours) are in the Device no deposits found.
Das Produkt eignet sich hervorragend für Pigmente.The product is ideal for pigments.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wiederholt, dem Brenner wird jedoch ein niedrigerer Brennstoffanteil zugeführt. Es wird 0,4 Mol Kohlenmonoxid pro Mol Titantetrachlörid eingesetzt.The procedure of Example 1 is repeated using the same apparatus but the burner becomes a lower one Fuel proportion supplied. There will be 0.4 moles of carbon monoxide per Mol titanium tetrachloride used.
Das auf diese Weise erhaltene Titandioxid besitzt die gleichen Eigenschaften wie das gemäß Beispiel 1 hergestellte TiO2.The titanium dioxide obtained in this way has the same properties as the TiO 2 produced according to Example 1.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wiederholt, dem Brenner wird jedoch ein niedrigerer Brennstoffanteil zugeführt. Es wird 0,3 Mol Kohlenmonoxid proThe procedure of Example 1 is repeated using the same apparatus but the burner becomes a lower one Fuel proportion supplied. There will be 0.3 moles of carbon monoxide per
1 0 9 8 1 2 / U 7 81 0 9 8 1 2 / U 7 8
Mol i'itantetrachlorid eingesetzt.Mol i'itantetrachlorid used.
Das auf diese Weise erhaltene Titandioxid besitzt eine Reynoldsche Zahl von 1800, Die Teilchen weisen zu 80 $ eine Korngrösse von 0,15 bis 0,30 u auf. Es v/erden einige Agglomerate festgestellt. The titanium dioxide obtained in this way has a Reynolds Number of 1800, the particles have a grain size of $ 80 from 0.15 to 0.30 u. Some agglomerates are noted.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wiederholt, es wird jedoch weniger Kohlenmonoxid zugeführt. Es wird 0,2 Mol Kohlenmonoxid pro Mol Titantetrachlorid eingesetzt.The procedure of Example 1 is followed using the same Device repeats, but less carbon monoxide is added. 0.2 mol of carbon monoxide is used per mol of titanium tetrachloride.
Das auf diese Weise erhaltene Titandioxid besitzt eine Reynoldsche Zahl von 1300. Die Teilchen weisen zu 80 $ eine Korngrosse von 0,10 bis 0,32 u auf. Es werden ferner zahlreiche Agglo-merate angetroffen, und einige Teilchen besitzen eine unregelmäßige Form.The titanium dioxide obtained in this way has a Reynolds Number of 1300. The particles are about 80 $ the size of a grain from 0.10 to 0.32 u. There are also numerous agglomerates and some particles are irregular in shape.
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