DE2410950A1

DE2410950A1 - Verfahren und vorrichtung zur dampfphasenoxydation und metallhalogeniden

Info

Publication number: DE2410950A1
Application number: DE2410950A
Authority: DE
Inventors: Stanley Powell; Glyn Thomas
Original assignee: British Titan Ltd
Current assignee: British Titan Ltd
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1974-09-26
Also published as: AU6524974A; US4013782A; ZA74704B; ES424219A1; CA1028117A; FR2222127A1; GB1429333A

Description

..---"^' Patentanwalts Dip!, ing ^c. Wei'-Afnan-.i, .^ι·.
Dipi.lny.n IVo;,; .^.-ίϊίΐ, Oh"!. ^hys. Dr K.Hnckfe Dipl. Ing F. A. Waickmsnn, Dipl. Oiiem. B. Hubar 8 München 27, MShlstr. 22

Case 336

BRITISH TITAN LIMITED Billingham, Teesside, England Haverton Hill Road

"Verfahren und Vorrichtung zur Dampfphasenoxydation

und Metallhalogenide!!¹¹

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Dampfphasenoxydation von Metallhalogeniden zu den entsprechenden Metalloxiden, insbesondere zur Oxydation von Titantetrahalogeniden, wie Titantetrachlorid, zu Titandioxid-Pigmenten.

Bei der Herstellung von Titandioxid-Pigmenten durch Oxydation von Titantetrachlorid in der Dampfphase ist es schwierig, die Ausgangsverbindungen, d.h. das oxydierende Gas und das dampfförmige Metallhalogenid so in die Reaktionszone einzuleiten, daß sie schnell miteinander reagieren und ein Strömungsbild in der Reaktionszone aufrecht erhalten, bei dem ein im Hinblick auf die Teilchengröße und andere physikalische Eigenschaften hochwertiges Pigmentmaterial anfällt. Es müssen z.B. Bedin-

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gungen vermieden werden, bei denen die Teilchen z.B. durch örtlich herrschende hohe Temperaturen sintern und so ein hartes Produkt von möglicherweise zu grosser Teilchengröße ergeben. Auch gilt es, eine zu große Kreislaufströmung innerhalb der Reaktionszone zu vermeiden, da sonst ein Produkt von wenig brauchbarer TeilchengrößenVerteilung entsteht,-das unerwünscht hart und/oder grobkörnig ist. Darüber hinaus, ist es erforderlich, die Reaktorwände unterhalb der Sintertemperatur zu halten, um ein Sintern an der Wandung zu vermeiden.

Als Reaktoren für die Oxydation von Metallhalogeniden in der Dampfphase sind einerseits Fließbettreaktoren aus Inertteilchen, in die die Ausgangsverbindungen von unten eingeleitet werden, und andererseits Röhrenreaktoren bekannt, bei denen entweder beide Ausgangsverbindungen axial oder die eine Ausgangsverbindung axial und die andere radial eingeleitet werden; vgl. üS-PSen 2 791 490, 3 188 173 und 2 464 792.

Der aus der US-PS 2 464 792 bekannte Reaktor vermeidet viele der genannten Probleme, doch ist es äußerst zeitraubend, einen derartigen Reaktor mit einer genügenden Anzahl peripherer Öffnungen herzustellen, um eine maximale Kühlung, eine möglichst gleichförmige Verteilung der radial eingeleiteten Ausgangsverbindung und eine möglichst hohe Flexibilität im konstruktiven Aufbau zu gewährleisten, um z.B. verschiedene Strömungsverhältnisse im Reaktor leicht einstellen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Dampfphasenoxydation von Metallhalogeniden zu schaffen, bei denen das Einleiten der Ausgangsverbindungen und das Strömungsbild innerhalb des Reaktors verändert und/oder verbessert werden können.

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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Dampfphasenoxydation von Metallhalogeniden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Ausgangsverbindungen in eine Reaktionszone einleitet, deren Wandung zumindest teilweise aus gewellten, ringförmigen Platten besteht, die durch nicht gewellte ringförmige Platten voneinander getrennt sind, wobei mindestens eine Ausgangsverbindung durch die·öffnungen zwischen den ringförmigen Platten eingeleitet wird, die Ausgangsverbindungen bei genügend hoher Temperatur in der Reaktionszone umsetzt und das erhaltene Produkt aus der Reaktionszone abzieht.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Oxydationsreaktor, der gekennzeichnet ist durch eine Reaktionszone, deren Wandung zumindest teilweise aus gewellten, ringförmigen Platten besteht, die durch nicht gewellte, ringförmige Platten voneinander getrennt sind, eine Vorrichtung zum Einleiten der Ausgangsverbindung(en) in die Reaktionszone durch die Öffnungen zwischen den ringförmigen Platten und eine Austrittsöffnung für das Reaktionsprodukt aus der Reaktionszone.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Reaktionszone

zusammen mit einer Vorbereitungszone, einer Nachreaktionszone und einer Abkühlzone,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine gewellte, ringförmige Platte, und

Fig. 3 eine Seitenansicht von zwei gewellten, ringförmigen Platten, die durch nicht gewellte Platten voneinander getrennt sind.

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In Fig. 1 ist eine Vorzone ] mit einer anschließenden

Reaktionszone 2, einer Nachreaktionszone 3 zur Vervollständigung der Reaktion und eine Abkühlzone 4 dargestellt. Durch den Einlaß 5 werden ein Inertgas oder eine Ausgangsverbindung, die in einem elektrischen Lichtbogen vorerhitzt worden ist, in die Vorzone eingeleitet, während gleichzeitig ein geeignetes Gas durch den Einlaß 6 zugeführt wird, das die poröse Keramikwand 7 durchdringt, hierbei die Wand abkühlt und sich mit dem Heißgas zu einem Gasgemisch der gewünschten Temperatur und des gewünschten Strömungszustands vereinigt. Die Zugänge 8 dienen zum Einleiten von Aluminiumchlorid; sie führen zu einer Anzahl nicht gezeigter Öffnungen zwischen der Vorzone und der Reaktionszone. Eine Ausgangsverbindung bzw. die vorgemischten Ausgangsverbindungen werden durch die Einlasse 9 und 10 zugeführt und dann durch die perforierte Platte 11 (zur besseren Verteilung) sowie die Abschnitte 12 bis 17 geleitet, die aus einer Anzahl gewellter, durch nicht gewellte Scheiben voneinander getrennter Scheiben bestehen. Die Abschnitte 12 bis 14 sind von den Abschnitten 15 bis 17 durch eine Dichtungsplatte 18 getrennt, die Abänderungen der Rohstoffzufuhr erlaubt. Durch die Einlasse 19 und 20 können gegebenenfalls Gase, z.B. Inertgase oder auch eine Ausgangsverbindung, wie Sauerstoff, zugeführt werden, wodurch das Strömungsbild der Ausgangsverbindungen in der Vorrichtung modifiert und/oder eine vollständige

sicher Umsetzung des Metallhalogenids / gestellt werden kann.

Durch den Einlaß 21 können Gase, z.B. ein Inertgas, das gekühlte gasförmige Produkt und/oder Sauerstoff, zugeführt werden, die durch die poröse Wand 22 in die Nachreaktionszone dringen und deren Wandung kühlen und/oder mögliche Wandansätze verhindern. Die Abkühlzone weist eine Wandung 23 aus gewellten und nicht gewellten Scheiben sowie eine Lochplatte 24 zum Einleiten von Kühlgas auf. Als Kühlgas eignet sich z.B, das gekühlte gasför-

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mige Reaktionsprodukt, von dem das Metalloxid abgetrennt worden ist; es wird der Abkühlzone in genügender Menge zugeleitet, um den Reaktionsgasstrom und das suspendierte Metalloxid auf die gewünschte Temperatur abzukühlen. Die Reaktionsprodukte werden hierauf durch den Auslaß 25 abgezogen und auf übliche Weise z.B. zu einem hochwertigen Metalloxid-Pigment aufgearbeitet.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine gewellte Platte 26 mit Vertiefungen 27 zwischen den Oberkanten 28. Fig. 3 zeigt zwei gewellte Platten zwischen den nicht gewellten Platten 29, 30 und 31. Durch die entstehenden Öffnungen 32, 33 und· 34 werden eine oder mehrere Ausgangsverbindungen in die Reaktionszone eingeleitet.

Vorzugsweise besteht praktisch die gesamte Wandung der Reaktionszone aus den ringförmigen, üblicherweise kreisförmigen Metallplatten,so daß die Reaktionszone durch den inneren Plattenumfang umschlossen ist. Es können gegebenenfalls auch andere, als kreisförmige Platten eingesetzt werden, z.B. solche von quadratischer oder rechteckiger Form, jedoch bringen die entstehenden Ecken Schwierigkeiten bei der Konstruktion und im Betrieb mit sich.

Üblicherweise verwendet man dünne ringförmige Platten, um die Knickung zu erleichtern; Platten mit einer Dicke von 0,025 bis 3,175 mm und vorzugsweise 0,13 bis 1,3 mm sind besonders geeignet.

Der Innen- und Außendurchmesser von kreisförmigen Platten hängt natürlich von der Reaktorgröße ab,.jedoch sind Innendurchmesser von 2,54 bis 91,4 cm, vorzugsweise 5,1 bis 40,64 cm, besonders geeignet. Der Innendurchmesser bezieht sich hierbei auf den Reaktor, in den die Platten bereits eingebaut sind. Außendurchmesser von 5,1 bis 107 cm, vorzugsweise 7,62 bis 50,8 cm, sind besonders geeignet. Gegebenenfalls kann man Platten verwenden, die

eine Querschnittsänderung innerhalb der Reaktionszone ergeben, d.h. die Reaktionszone verjüngt sich z.B. nach unten.

Die Anzahl und Größe der Wellen richtet sich nach der erforderlichen Öffnungsgröße, jedoch haben sich bei Verwendung von kreisförmigen Platten 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 25, langgestreckte, radiale'Vertiefungen pro 2,54 cm Innenumfang auf einer Plattenseite als ausreichend erwiesen. Durch Wellung der Platte entsteht natürlich auf der anderen Seite eine entsprechende Anzahl von Vertiefungen. Die Vertiefungen besitzen üblicherweise eine Tiefe von 0,005 bis 2,54 cm, vorzugsweise 0,013 bis 0,51 cm. Die Wellen sind üblicherweise in ihrer gesamten Länge gleichmäßig tief, jedoch kann dies gegebenenfalls geändert werden. Die gewellten und glatten Ringe können auch aus Platten von verschiedener Dikke hergestellt werden; auch kann eine Anzahl nicht gewellter, ringförmiger Platten zum selben Zweck zwischen den einzelnen Platten angeordnet werden.

Die gewellten und nicht gewellten, ringförmigen Platten werden aus beliebigen Materialien hergestellt, die den herrschenden Bedingungen standhalten. Gegebenenfalls können verschiedene Materialien verwendet werden, so daß z.B. die gewellten und die nicht gewellten Platten aus verschiedenen Materialien bestehen. Wegen der leichteren Herstellbarkeit werden jedoch sowohl die gewellten als auch die nicht gewellten, ringförmigen Platten vorzugsweise aus Metall, z.B. Nickel, gefertigt. Auch Aluminium, Stahl oder verträgliche Legierungen eignen sich z.B insbesondere zur Oxydation von Metallchloriden, wie Titantetrachlorid.

Die Reaktionsprodukte werden üblicherweise am unteren Ende der Reaktionzone abgezogen und dann gegebenenfalls in eine Nachreaktionszone geleitet, der üblicherweise keine zusätzlichen Ausgangsverbindungen zugeführt werden,

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sondern in der die Oxydation des Metallhalogenide vervollständigt wird. Obwohl normalerweise keine Ausgangsverbindungen in diese Zone eingeleitet werden, kann es gegebenenfalls von Vorteil sein, ein Gas durch die Wandung dieser Zone zu leiten/ um Wandansätze zu vermeiden. Als derartige Gase eignen sich z.B. Inertgase oder im Kreislauf geführtes Gas, d.h. von suspendiertem Metalloxid befreites und abgekühltes Produktgas. Man kann aber auch zusätzliches Oxydationsgas, z.B. das als Ausgängsverbindung verwendete Gas, in diese Zone Einleiten, falls noch nicht umgesetztes Metallhalogenid in der Nachreaktionszone vorhanden sein könnte. Die Wandung der Nachreaktionszone kann beliebig aufgebaut sein; sie kann z.B. aus extern gekühltem Metall oder einem feuerfesten, gegebenenfalls porösen Material bestehen oder eine ähnliche Struktur wie die Wandung der Reaktionszone aufweisen, d.h. aus gewellten, durch nicht gewellte Platten voneinander getrennten Platten bestehen, oder aber als feste Wandung mit mehreren Öffnungen ausgestaltet sein, durch die ein geeignetes Gas eingeleitet werden kann. Die Wandung wird vorzugsweise gekühlt, so daß Wandansätze vermieden bzw;/ vermindert werden.

Im Anschluß an die Nachreaktionszone werden die Reaktionsprodukte in eine Abkühlzone geführt, in die relativ große Gasmengen eingeleitet werden, um die Reaktionsprodukte schnell unter die Reaktionstemperatur abzukühlen, z.B. unterhalb 800 C und vorzugsweise unterhalb 600 C. Als Abkühlgas dient vorzugsweise gekühltes und im Kreislauf geführtes Produktgas, aus dem das suspendierte Metalloxid abgetrennt wurde. Das Gas wird vorzugsweise durch eine große Anzahl von Öffnungen in der Wandung der Abkühlzone eingeleitet.

Im Anschluß an die Abkühlzone kann das feste Produkt auf übliche Weise weiterbehandelt werden, z.B. durch Filtration, Klassieren (mit oder ohne Aufschlämmung in einer Flüssigkeit), Mahlen und/oder Beschichten mit Oxiden

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oder Phosphaten anderer Metalle, wie Silicium, Aluminium, Zirkonium, Titan und/oder Cer. Überzüge können auch dadurch aufgebracht werden, daß. man ein geeignetes dampfförmiges Metallhalogenid in die Nachreaktionszone oder die Abkühlzone einleitet, wo der Oxidüberzug durch Oxydation, Halogenaustausch oder Hydrolyse durch zugesetztes Wasser, z.B. in Form von Wasserdampf, gebildet wird. Anschließend wird getrocknet und gegebenenfalls etwa in einer Strahlmühle gemahlen.

Das gleichmäßige Einleiten der Ausgangsverbindungen durch die Öffnungen zwischen den gewellten und nicht gewellten Platten in die Reaktionszone wird dadurch erleich·^ tert, daß man eine perforierte₉ ringförmige Platte, ein Rohr oder eine Doppelwand (Ummantelung) mit Drosselöffnungen in der Wandung vorsieht. Beim Durchtritt der Ausgangsverbindungen durch die Drosselöffnungen kommt es zu einem Druckabfall, der eine gleichmäßige Strömung des Gases bzw. der Gase in die Reaktionszone bewirkt. Die Drosselöffnungen werden vorzugsweise tangential zur äußeren Ringwand des Reaktors angebracht, können jedoch auch radial oder in einem beliebigen anderen Winkel angeordnet sein. Die Öffnungen besitzen z.B. einen Durchmesser von 0,05 bis 3,175 mm, vorzugsweise 0,25 bis 1,59 mm, je nach der Auslegung des Verfahrens.

Zwischen den gewellten und den nicht gewellten Platten können Dichtungsplatten angeordnet werden, um den Reaktor der Länge nach aufzuteilen. Die Dichtungsplatten können bis zur Rohrwandung oder zur äußeren Ummantelung des Reaktors reichen, so daß vorgemischte oder aber voneinander getrennte Ausgangsverbindungen zu den benachbarten Serien von gewellten und nicht gewellten Platten geleitet werden können. Die Gasströmungsgeschwindigkeiten zu den einzelnen Serien können verändert werden, um die Vermischung innerhalb der Reaktionszone zu beeinflus-

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sen. Durch geeignete Wahl der Dichtungsplattendicke und der Welltiefe in den benachbarten Abschnitten läßt sich das Verfahren optimieren.

Die Reaktionszone muß üblicherweise bei höheren Temperaturen gehalten werden, um die Oxydation des Metallhalogenide, z.B. Titantetrachlorid, zu gewährleisten. Dies geschieht auf übliche Weise z.B. dadurch, daß man ein Inertgas, eine Ausgangsverbindung oder einen Teil der Ausgangsverbindung auf hohe Temperatur vorerhitzt und dann in die Reaktionszone, z.B. in das der Entnahmeseite entgegengesetzte Ende, einleitet. Das Vorerhitzen geschieht z.B. indirekt, durch Verbrennen eines Brenngases oder durch direktes elektrisches Vorheizen, indem man z.B. das Gas durch einen elektrischen Lichtbogen leitet, der zwischen Elektroden oder durch Induktionsheizung erzeugt wird. Üblicherweise werden außerdem die anderen Ausgangsverbindung(en) etwas vorerhitzt. Bei Verwendung von Titantetrachlorid wird dieses z.B. üblicherweise auf Temperaturen von 150°C bis unterhalb 500 C vorerhitzt. Die durch die gewellte Metallanordnung geleiteten Ausgangsverbindungen übernehmen jedoch bei dem Durchströmen die von der Reaktionszone in die Anordnung abgestrahlte Wärme. Durch geeignetes, üblicherweise geringes Vorerhitzen dieser Ausgangsverbindungen kann die gewellte Metal]anordnung zur Vermeidung von Korrosion abgekühlt und die abgestrahlte Wärme in die Reaktionszone wieder zurückgeführt werden, so daß die Wärmeverluste nur sehr gering sind. Üblicherweise hält man die Temperatur der gewählten Anordnung unterhalb 500 C (bei Verwendung von Nickel) bzw. unterhalb 350 C (bei Verwendung von Aluminium oder Stahllegierungen).

Die in der Reaktionszone aufrechterhaltene Temperatur hängt von der durchzuführenden Reaktion ab, jedoch werden zur Oxydation von Metallhalogeniden üblicherweise Tempe-409 8 3 9/0916

raturen von etwa 900 bis 1800 C angewandt. Bei der Oxydation von Titantetrachlorid liegt die bevorzugte Temperatur im Bereich von 1000 bis 1600°C.

Insbesondere beim Vorerhitzen des Inertgases, der Ausgangsverbindung oder eines Teils der.Ausgangsverbindung in einem elektrischen Lichtbogen ist es vorteilhaft, der eigentlichen Reaktionszone eine Vorzone vorzuschalten. Diese kann aus einer langgestreckten leeren Zone zwischen der Vorheizvorrichtung und der Reaktionszone bestehen, in der die Geschwindigkeit des vorerhitzten Gases vor dem Eintritt in die Reaktionszone verringert wird. Zur Vermeidung von E rosion wird die Wandung dieser Zone vorzugsweise gekühlt, z.B. indem man sie aus porösem Material herstellt und von Kühlgas durchströmen läßt.

Im Falle der Cooxydation von Metallhalogeniden, z.B. der Cooxydation von Aluminium- und/oder Siliciumchlorid mit Titantetrachlorid zu einem verbesserten Pigmentmaterial, kann es vorteilhaft sein, eines oderer mehrere der Metallhalogenide durch andere Öffnungen als die zwischen den gewellten und nicht gewellten Platten einzuleiten. So wurde z.B. bei Verwendung von Aluminiumchlorid gefunden, daß darin enthaltene Verunreinigungen die Öffnungen zwischen den gewellten und nicht gewellten Platten verstopfen können. In derartigen Fällen wird das Aluminiumchlorid getrennt über einen Mantel und gegebenenfalls Drosselöffnungen sowie für diesen Zweck angebrachte Öffnungen oder Schlitze in die Reaktionszone eingeleitet. Siliciumtetrachlorid kann gegebenenfalls zusammen mit dem Titantetrachlorid und/oder dem Oxydationsgas (bzw. dem nicht auf hohe Temperaturen vorerhitzten Teil) durch die Öffnungen zwischen den gewellten und nicht gewellten Platten zugeführt werden. Als andere Zusätze werden gegebenenfalls Alkalimetallionen, üblicherweise in niedriger Konzentration, zugeleitet. 409839/0916

Um das Strömungsbild im Reaktor besser steuern zu können, ist es in manchen Fällen von Vorteil, einen oder mehrere Schlitze bzw. Lochserien in der Reaktorwand zwischen den gewellten und nicht gewellten Abschnitten anzubringen, um entweder eine der Ausgangsverbindungen, z.B. Sauerstoff, oder ein Inertgas bzw. ein Gemisch der Ausgangsverbindungen unabhängig voneinander und/oder mit einer von den-Öffnungen zwischen den gewellten und nicht gewellten Platten verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten einzuleiten.

Bei Verwendung poröser Wandungen besitzen diese üblicherweise eine Porosität, die einer Dichte von 1,5 bis

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5,0 g/cm , vorzugsweise 2,5 bis 3,5 g/cm entspricht.

Beim Zuleiten dampfförmiger Zusätze, z.B. gegebenenfalls verunreinigtem Aluminiumchlorid, durch Drosselöffnungen besitzen diese Öffnungen üblicherweise einen Durchmesser von etwa 0,4 bis 6,35 mm, vorzugsweise O₇8 bis 1,59 mm. Die direkt in die Reaktionszone führenden Öffnungen sind üblicherweise größer als die Drosselöffnungen; sie besitzen z.B. Durchmesser von 0,4 bis 7,6 mm, vorzugsweise 0,76 bis 3,8 ram.

Beispiel 1

Es wird der in Fig. 1 gezeigte Reaktor verwendet. In die Vorzone von 5,1 cm Innendurchmesser und 20,3 cm Länge werden 1 g/Mol/Minute Argon, das in einem Licht-

o bogen auf Temperaturen oberhalb 10,000 K vorerhitzt worden ist, und 1,5 g/Mol/Minute Sauerstoff durch die poröse Wand eingeleitet. Durch einen äußeren perforierten Mantel, der zur besseren Verteilung Drosselöffnungen aufweist und dann durch Wandöffnungen zwischen der Vorzone und der Reaktionszone werden 0,07 g/Mol/Minute Aluminiumchlorid zugeleitet. Vor dem Einleiten wird

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das Aluminiumchlorid mit 1 g/Mol/Minute Titantetrachlorid und 0,5 g/M

vorerhitzt.

und 0,5 g/Mol/Minute Sauerstoff vermischt und auf 175 C

Die Reaktionszone ist 20,3 cm lang, besitzt einen Innendurchmesser von 5,1 cm und einen Außendurchmesser von 7,6 cm und besteht aus einem 2,54 cm langen Abschnitt, der durch eine Dichtungsplatte von einem.weiteren 17,2 cm langen Abschnitt getrennt ist. Beide Abschnitte besitzen die in Fig. 1 gezeigten, getrennten RohstoffZuleitungen. Die gewellten und nicht gewellten Nickelplatten der Reaktorwand sind 0,43 bzw. 0,15 mm dick und weisen 200 radiale Durchgangsöffnungen von 0,28 ram Höhe und 2,2 mm Breite am breitesten Punkt auf. Die der Reaktorwand zugeführten Gase werden zunächst durch den in Fig. 1 gezeigten, perforierten Mantel geleitet. Im ersten, 2,54 cm langen Abschnitt der Reaktorwand werden 1,384 g/Mol/Minute Sauerstoff und 0,384 g/Mol/Minute Titantetrachlorid in Form eines auf 170°C vorerhitzten Gemisches zugeführt. Im zweiten Abschnitt wird ein äquimolares Gemisch aus Titantetrachlorid und Sauerstoff mit einem Gehalt an 2,688 g/Mol/Minute Sauerstoff ebenfalls bei 170 C zugeleitet. Während der Umsetzung bleibt die Temperatur der Reaktorwand unterhalb 500 C und es bilden sich keine Wandansätze.

Als Nachreaktionszone dient ein poröses Keramikrohr von 7,62 cm Außendurchmesser, 5,1 cm Innendurchmesser und 35,56 cm Länge, durch das 1,5 Mol/Minute Sauerstoff geleitet werden. Daran schließt sich eine Abkühlzone des selben Innendurchmessers und 5,1 cm Länge an, die aus gewellten und nicht gewellten Platten besteht. Zwischen den gewellten und nicht gewellten Scheiben, die denen der Reaktionszone entsprechen, wird bei 20 C Stickstoff eingeleitet, um die Reaktionsprodukte vor dem Verlassen der Vorrichtung auf eine Temperatur unterhalb 600 C abzukühlen. Das erhaltene Titandioxid weist einen hohen Rutilgehalt auf und besitzt ausgezeichnete Pigment-

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eigenschaften. Nach 25minütigem Betrieb lassen sich in sämtlichen Zonen der Vorrichtung nur geringe Wandansätze feststellen.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird kein Titantetrachlorid zusammen mit dem Aluminiumchlorid eingeleitet. Unterhalb der perforierten Wandung, durch die das Aluminiumchlorid eingeleitet wird, ist ein weiterer Abschnitt aus gewellten und nicht gewellten Platten angeordnet, durch den 1 g/Mol/Minute Titantetrachlorid' eingeleitet wird. Die Nachreaktionszone ist auf 25,4 cm verkürzt und als Abkühlzone dient ein Rohr von 5,1 cm Innendurchmesser, das gewinkelte Bohrungen für das Kühlgas aufweist. Das erhaltene Produkt besitzt ebenfalls ausgezeichnete Pigmenteigenschaften; nach 3Ominütigem Betrieb sind keine Wandansätze im Inneren der Vorrichtung feststellbar. .

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Claims

Patentansprüche

ff\ Verfahren zur Dampfphasenoxydation von Metallhalogeniden,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsverbindungen in- eine Reaktionszone einleitet, deren Wandung zumindest teilweise aus gewellten, ringförmigen Platten besteht, die durch nicht gewellte, ringförmige" Platten voneinander getrennt sind, wobei mindestens eine Ausgangsverbindung durch die Öffnungen zwischen den ringförmigen Platten eingeleitet wird, die Ausgangsverbindungen bei genügend hoher Temperatur in der Reaktionszone umsetzt und das erhaltene Produkt aus der Reaktionszone abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Reaktionszone abgezogenen Produkte zur Vervollständigung der Reaktion in eine Nachreaktionszone und hierauf in eine Abkühlzone leitet, in die genügend Kühlgas geleitet wird, um die Temperatur des erhaltenen Gemischs auf unterhalb etwa 600 C zu senken.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Nachreaktionszone oder Abkühlzone ein dampfförmiges Metallhalogenid einleitet und so das in der Reaktionszone erhaltene Oxid mit einem Überzug versieht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dampfförmiges Titantetrachlorid bei Temperaturen von 150 bis 500 C durch die Öffnungen zwischen den ringförmigen Metallplatten einleitet. 409839/0916
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Reaktionszone dadurch eingestellt wird, daß man am einen Ende
der Reaktionszone ein Heißgas einleitet, das
nach dem Aufheizen und vor dem Eintritt in die
Reaktionszone eine Vorzone durchströmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen der Vor zone und der Reak·* tionszone ein dampfförmiges Metallhalogenid in
den Heißgasstrom einleitet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dampfförmiges Aluminiumtrichlorid einleitet.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Wandung der Reaktionszone durch Durchleiten eines Gases bei Temperaturen unterhalb 500 C hält.
9. Oxydationsreaktor, gekennzeichnet durch eine Reaktionszone, deren Wandung zumindest teilweise aus gewellten, ringförmigen Platten besteht, die durch nicht gewellte, ringförmige Platten voneinander getrennt sind, eine Vorrichtung zum Einleiten der Ausgangsverbindung(en) in die Reaktionszone durch die Öffnungen zwischen den ringförmigen Platten und eine Austrittsöffnung für das Reaktionsprodukt aus der Reaktionszone.
10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Platten eine Dicke von etwa 0,025 bis 3,18 mm besitzen.

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11. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die gewellten ringförmigen Platten 1 bis 50
langgestreckte, radiale Vertiefungen pro 2,54 cm
Innenumfang aufweisen.
12. Reaktor nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen eine Tiefe von etwa O,OO5 bis 2,54 cm haben.
13. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Reaktionszone eine Nachreaktionszone anschließt.
14. Reaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung zum Einleiten eines Gases durch die Wandung der Nachreaktionszone aufweist.
15. Reaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Nachreaktionszone eine Abkühlzone anschließt, deren Wandung eine Vorrichtung zum
Durchleiten eines Gases aufweist.
16. Reaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung zum Einleiten des gekühlten Produktgases durch die Wandung der Abkühlzone aufweist.
17. Reaktor nach den Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die GasZuleitungsvorrichtungen
für die Reaktionszone, die Nachreaktionszone und
die Abkühlzone eine Platte, ein Rohr oder einen
Mantel mit Drosselöffnungen in der Wandung aufweisen.
18. Reaktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen einen Durchmesser von

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0,05 bis 3,18 nun besitzen.
19. Reaktor nach den Ansprüchen 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gewellten, ring- = förmigen Platten und der umgebenden äußeren Mantelwandung Dichtungsplatten angeordnet sind.
20. Reaktor nach den Ansprüchen 9 bis 19, gekennzeichnet durch eine Vorzone vor der Reaktionszone.
21. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung zum Einleiten eines Gases durch die Wandung der Vorzone aufweist.
22. Reaktor nach den Ansprüchen 20 und 21, gekennzeichnet durch eine Gaseinleitungsvorrichtung zwischen Vorzone und Reaktionszone.
23. Reaktor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinleitungsvorrichtung Drosselöffnungen mit einem Durchmesser von etwa 0,4 bis 6,35 mm sowie im Anschluß daran Öffnungen mit einem Durchmesser von etwa 0,4 bis 7,6 mm aufweist.

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