FI96306B - Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI96306B
FI96306B FI905768A FI905768A FI96306B FI 96306 B FI96306 B FI 96306B FI 905768 A FI905768 A FI 905768A FI 905768 A FI905768 A FI 905768A FI 96306 B FI96306 B FI 96306B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reaction
metal ion
containing compound
titanium dioxide
reaction zone
Prior art date
Application number
FI905768A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI96306C (fi
FI905768A0 (fi
Inventor
John Craig Magyar
Robert Gerald Mcdill
Eugene Ray Adams
Original Assignee
Kerr Mc Gee Chem Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22728486&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI96306(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kerr Mc Gee Chem Corp filed Critical Kerr Mc Gee Chem Corp
Publication of FI905768A0 publication Critical patent/FI905768A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI96306B publication Critical patent/FI96306B/fi
Publication of FI96306C publication Critical patent/FI96306C/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36Compounds of titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • C01G23/07Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

96306
Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi
Keksinnön sovellutusala Tämä keksintö koskee rutiilititaanidioksidipigmen-5 tin valmistusta. Erityisesti tämä keksintö koskee parannusta menetelmään rutiilititaanidioksidipigmentin valmistamiseksi hapettamalla titaanihalogenidia höyryfaasissa metalli-ionia sisältävän yhdisteen läsnäollessa. Tarkemmin sa- noen tämän keksinnön parannus koskee metalli-ionia si-10 sältävän yhdisteen lisäystä erillisinä ja epäjatkuvina annoksina sekä pigmentin hiukkaskokojen kontrolloimiseen että helpottamaan pigmentin erottamista ja talteenottoa prosessikaasuista.
Keksinnön taustaa 15 US-patenttijulkaisusa 3 208 866 kuvataan parannet tua menetelmää korkealaatuisten titaanidioksidipigmenttien valmistamiseksi. Kuvatussa menetelmässä hapetetaan titaanihalogenidia, kuten titaanitetrakloridia höyryfaasihape-tusreaktorissa happipitoisuudeltaan suurella hapetuskaa-20 sulia korotetuissa lämpötiloissa ja metalli-ionien, kuten kaliumionin pienten säänneltyjen määrien läsnäollessa. Metalli-ionit voidaan panostaa höyryfaasihapetusreaktoriin joko niiden alkuainetilassa höyryssä, nesteenä tai kiinteänä aineena tai niiden erilaisten liukoisten tai liuke-25 nemattomien epäorgaanisten tai orgaanisten yhdisteiden muodossa. Olipa kulloinkin käytettyjen metalli-ionien muoto mikä tahansa ne syötetään edullisesti höyryfaasihapetusreaktoriin lisäämällä tai liittämällä ne reaktoriin syötettävään hapetuskaasuvirtaan. Lisäksi kuitenkin esite-30 tään, että haluttaessa metalli-ionit voidaan panostaa suoraan reaktoriin ja siinä oleviin sekoitettuihin tai sekoitettaviin titaanihalogenidi- ja hapetuskaasureagensseihin ennen varsinaista reaktion leimahtamista.
Tällaisten metalli-ionien käytön esitetään aikaan-35 saavan prosessin sisäisiä titaanidioksidipigmenttituottei- 2 96306 ta, joille ovat luonteenomaisia parantuneet, tasaisemmat hiukkaskoot ja tasaisemmat korkeat irtopainotiheydet. Tämän keksinnön mukaisesti tällä jälkimmäisellä ominaisuudella on erityistä merkitystä, sillä pigmenttituotteen 5 seuraavan kuivajauhatuksen aikana tämä jauhatus on helpom pi ja tehokkaampi suorittaa. Vaikka näiden ominaisuuksien esitetään olevan erittäin toivottavia, eräs näiden metalli-ionien käyttöön liittyvä vakava haitta on titaanidiok-sidipigmenttituotteen erottuminen reaktorista ulostulevas-10 ta kaasuvirrasta, johon virtaan pigmenttituote on suspen-doitunut. Syistä, joita ei täysin ymmärretä näiden metalli-ionien käyttö johtaa vaikeuksiin suspendoituneen titaa-nidioksidipigmenttituotteen tehokkaan ja taloudellisen erottamisen suorittamisessa kaasuvirrasta, johon ne ovat 15 suspendoituneet. Näihin vaikeuksiin on kuulunut erityisesti pienentynyt kyky suorittaa haluttu erotus, tämän erotuksen yhteydessä käytetyn suodatusvälineen nopea ja usein tapahtuva tukkeutuminen ja tämän seurauksena kokonaistuotantokapasiteetin lasku. Näin ollen keinojen aikaansaami-20 nen, jotka sallivat käyttää tällaisia metalli-ioneja samalla, kun niillä voitetaan edellä mainitut, tällaiseen käyttöön liittyvät vaikeudet, edustaisi merkittävää edistystä nykyiseen tekniikan tilaan tällä alalla.
Vielä eräs menetelmä parannetun titaanidioksidipig-25 mentin valmistamiseksi titaanitetrakloridin höyryfaasiha-petuksella on kuvattu GB-patenttijulkaisussa 1 153 637. Tässä julkaisussa on kuvattu käsittely, jossa höyryfaasi-reaktiovyöhykkeestä poistuva kuuma effluenttikaasuvirta, joka sisältää siihen absorboitunutta titaanidioksidituo-30 tetta, saatetaan kosketukseen toisessa vyöhykkeessä ryhmän I tai II metallin tai niiden lähteen kanssa. Mainitun patentin mukaisen keksinnön käytännön suoritusmuodossa toinen vyöhyke on erillään ja riittävän kaukana höyryfaasi-reaktiovyöhykkeestä sen varmistamiseksi, että lisättyä 35 ryhmän I tai II metallia tai niiden lähdettä ei fysikaali-
Il ! . Wt:r 3:111 I I ! SI l 3 96306 sesti pääse virtaamaan takaisin reaktiovyöhykkeeseen. Kun kuumaa titaanidioksidipigmenttiä käsitellään tässä paten-* tissa kuvatun keksinnön mukaisesti, muodostuneen pigmentin vapaan energian ilmoitetaan laskevan ja pKa:n nousevan.
5 Keksinnön yhteenveto Tämä keksintö koskee menetelmää rutiilititaanidiok-sidipigmentin valmistamiseksi titaanihalogenidin ja hape-tuskaasun seoksen reaktiolla höyryfaasissa höyryfaasihape-tusreaktorin reaktiovyöhykkeessä vähintään 800 eC:n lämpö-10 tilassa lisätyn metalli-ionia sisältävän yhdisteen läsnäollessa, joka metalli on valittu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmien IA, IIA ja lantanidisarjan metalleista, jota metalli-ionia sisältävää yhdistettä on läsnä n. 100 - 1000 miljoonasosan kokonaismäärä laskettuna valmis-15 tettavan titaanidioksidipigmentin painosta, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että syötetään mainittu metalli-ionia sisältävä yhdiste mainitussa reaktiovyöhykkeessä olevaan titaanihalogenidin ja hapetuskaasun reaktioseokseen erillisinä ja epäjatkuvi-20 na annoksina, jotka annokset koostuvat ensimmäisestä annoksesta ja vähintään yhdestä lisäannoksesta, jolloin mainittu ensimmäinen annos syötetään mainittuun reaktioon mainitun reaktiovyöhykkeen kohdassa, joka on reaktiovyöhykkeessä ennen mainitun titaanihalogenidin ja hapetuskaa-25 sun välisen reaktion alkua, ja jolloin vähintään yksi li-säannos syötetään mainittuun reaktiovyöhykkeeseen kohdassa, joka on reaktiovyöhykkeessä sen jälkeen, kun ainakin noin 20 paino-% titaanihalogenista on reagoinut hapetus-kaasun kanssa; ja 30 otetaan titaanidioksidipigmentti talteen oleelli sesti tuotetussa muodossa.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus
Nyt on keksitty, että tämän keksinnön parannusta käyttäen ei ole vain mahdollista tuottaa hiukkaskooltaan 35 kontrolloitua rutiilititaanidioksidipigmenttiä käyttäen 4 96306 jäljempänä määriteltyjä metalli-ionia sisältäviä yhdisteitä, vaan nyt on myös mahdollista välttää myöhemmät proses-sointiongelmat, jotka ovat tähän saakka liittyneet näiden metalli-ionia sisältävien yhdisteiden käyttöön, ts. näin 5 valmistettujen pigmenttien taipumus olla helposti erottumatta sivutuotekaasuista ja tukkia suodatusvälineet, joita käytetään tämän erotuksen yhteydessä.
Menetelmät, joihin tämän keksinnön parannus on sovellettavissa, sisältävät mitkä tahansa tunnetut höyryfaa-10 sihapetusmenetelmät, joita käytetään rutiilititaanidioksi-dipigmentin valmistukseen. Tyypillisiä, mutta ei-rajoit-tavia esimerkkejä tällaisista höyryfaasihapetusprosesseis-ta ovat ne, joita on selostettu US-patenttijulkaisuissa 3 208 866, 3 512 219 ja 4 803 056.
15 Yleisesti prosesseissa, joita on selostettu edellä mainituissa patenttijulkaisuissa esikuumennetaan erikseen titaanihalogenidi- ja hapetuskaasureagenssit vähintään n. 800 °C:n lämpötiloihin ja edullisesti lämpötiloihin välillä n. 900 - 1000 °C ennen niiden syöttämistä hapetusreaktori-20 laitteistoon. Tämä esikuumennus voidaan toteuttaa käyttäen erilaisia tunnettuja epäsuoria tai suoria hapetusvälineitä, kuten on kuvattu US-patenttijulkaisuissa 3 512 219 ja 4 803 056. Tyypillisiä niissä kuvattuja esikuumennusvä-lineitä ovat esimerkiksi vaippa- ja putkityyppiset lämmön- 25 vaihtimet, piidioksidiputkilämmönvaihtimet yms. Lisäksi hapetuskaasureagenssi voidaan esikuumentaa liittämällä siihen kuumaa kaasumaista polttotuotetta, joka on saatu polttamalla palavaa materiaalia, kuten asetyleeniä, hiilimonoksidia, metaania, propaania yms.
30 Kun vain osa reaktioon vaaditun titaanihalogenidi- reagenssin kokonaismäärästä lisätään samanaikaisesti hape-tuskaasureagenssin kanssa US-patenttijulkaisun 4 803 056 selostuksen mukaisesti, ainoastaan tämä osa tarvitsee kuumentaa edellä kuvattuihin lämpötiloihin. Jäljellä oleva 35 osa tästä reagenssista, joka syötetään hapetusreaktoriin 5 96306 myötävirtaan tämän reagenssin ja hapetuskaasun alussa lisätyn osan syöttökohdasta ja reaktion alkamisesta, voidaan kuumentaa vain n. 165 °C:n lämpötilaan ja syöttää hapetus-reaktoriin tässä alemmassa lämpötilassa. Jäljellä oleva 5 osa titaanihalogenidireagenssista kuumennetaan edullisesti lämpötiloihin välillä n. 165 - 182 °C.
Titaanihalogenidireagenssi, joka on hyödyllinen edellä mainituissa tunnetuissa höyryfaasihapetusproses-seissa, joihin tämä keksintö on sovellettavissa, voi koos-10 tua mistä tahansa tunnetuista titaanin halogenideista.
Niinpä titaanihalogenidireagenssi voi koostua titaanitet-rakloridista, titaanitetrabromidista, titaanitetrajodidis-ta ja titaanitetrafluoridista. Edullisesti kuitenkin titaani tetrakloridi on valittu titaanihalogenidi ja useim-15 mat, elleivät kaikki kaasufaasihapetusprosessit rutiiliti-taanidioksidipigmentin valmistamiseksi perustuvat tämän titaanihalogenidin käyttöön.
Niinikään näissä tunnetuissa prosesseissa käytetty hapettava kaasureagenssi koostuu edullisesti molekulaari-20 hapesta. Se voi kuitenkin koostua hapesta sekoitettuna ilmaan tai happirikasteiseen ilmaan. Kulloinkin käytetyn hapetuskaasun valinta riippuu lukuisista tekijöistä, kuten reaktiovyöhykkeen koosta hapetusreaktorissa, määrästä, johon titaanihalogenidi- ja hapetuskaasureagenssit esikuu-25 mennetaan, määrästä, johon reaktiovyöyhykkeen pintaa jäähdytetään ja reagenssien läpikulkunopeudesta reaktiovyöhyk-kessä. Esimerkiksi US-patenttijulkaisun 3 512 219 mukaisesti hapen määrä tai osuus hapetuskaasussa on eräs tekijöistä, jotka määräävät maksimilämpötilan, jonka titaani-30 halogenidin ja hapetuskaasun reagoiva kaasumainen seos ' saavuttaa. Se on myös tekijä, joka määrää lämpötilajakau tuman pitkin reaktiovyöhykkeen tai -vyöhykkeiden pituutta ja titaanidioksidipigmenttituotteen hiukkaskoon.
Vaikka käytettyjen titaanihalogenidi- ja hapetus-35 kaasureagenssien tarkat määrät voivat vaihdella laajasti 6 96306 eivätkä ole erityisen kriittisiä, on tärkeää, että hape-tuskaasureagenssia on läsnä riittävä määrä aikaansaamaan stökiömetrinen reaktio titaanihalogenidin kanssa. Yleensä käytetty hapetuskaasureagenssin määrä on suurempi kuin 5 mitä vaaditaan stökiömetriseen reaktioon titaanihalogeni-direagenssin kanssa, mikä ylimäärä voi vaihdella n. 5 -25 %:n välillä yli sen, mitä stökiömetriseen reaktioon vaaditaan.
Hapetusreaktoriin syötettyjen titaanihalogenidi- ja 10 hapetuskaasureagenssien lisäksi on usein toivottavaa syöttää muita säilyttimiä ja aineita hapetusreaktorin reaktio-vyöhykkeeseen tarkoituksena kontrolloida hiukkaskokoa ja rutiilin muodostumista. Näin ollen on tunnettua syöttää vesihöyryä hapetusreaktorin reaktiovyöhykkeeseen nukleoin-15 nin kontrolloimiseksi ja näin ollen valmistettavan titaa-nidioksidipigmentin hiukkaskoon kontrolloimiseksi. Vaikka tämä vesihöyry voidaan syöttää hapetusreaktorin reaktio-vyöhykkeeseen eri keinoin, se on edullista syöttää mainittuun reaktiovyöhykkeeseen seoksena esikuumennetun hapetus-20 kaasun kanssa. Yleensä vesihöyryä syötetään reaktiovyöhykkeeseen määriä, jotka vaihtelevat välillä 50 - 25 000 miljoonasosaa (laskettuna valmistettavan titaanidioksidipig-mentin painosta) ja edullisesti välillä n. 50 - 5000 miljoonasosaa.
25 On myös tunnettua lisätä muita materiaaleja, jotka hapettuessaan parantavat rutiilifaasia olevan titaanidiok-sidipigmentin muodostumista. Esimerkiksi alumiinikloridi on eräs materiaali, jota käytetään auttamaan rutiilititaa-nidioksidipigmentin muodostumista. Alumiinikloridi ja muut 30 sitä vastaavat hapettuvat materiaalit voidaan syöttää reaktiovyöhykkeeseen suoraan tai sekoitettuna titaaniha-logenidireagenssiin. Kun nämä materiaalit syötetään sekoitettuna titaanihalogenidireagenssiin, ne voidaan sekoittaa titaanihalogenidiin höyrynä viime mainitun esikuumennuksen 35 aikana tai nämä materiaalit ja titaanihalogenidi voidaan esisekoittaa nestemuodossa ja höyrystää sitten yhdessä.
96306 7
Rutilisointiaineena käytetyn materiaalin, kuten alumiinikloridin määrä on yleensä sellainen, että se aikaansaa hapettuessaan n. 0,1 - 10 paino-% vastaavaa oksidia laskettuna valmistettavan rutiilititaanidioksidipig-5 mentin painosta. Edullisesti rutilisointiaineen määrä on riittävä aikaansaamaan n. 0,3 - 4,0 paino-% vastaavaa oksidia laskettuna valmistettavan titaanidioksidipigmentin painosta.
Veden lisäksi US-patenttijulkaisussa 3 208 866 se-10 lostetaan tiettyjen metalli-ionia sisältävien yhdisteiden lisäystä reaktiovyöhykkeesen titaanidioksidipigmenttituot-teen hiukkaskoon hallinnan aikaansaamiseksi. Näiden metalli-ionia sisältävien yhdisteiden käytön on myös esitetty aikaansaavan pigmentin, jolla on parantunut prosessoita-15 vuus mitä tulee erityisesti myöhempään pigmentin jauhamiseen. Tällaisia metalli-ionin sisältäviä yhdisteitä ovat alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmien IA, IIA ja lantanidisarjan (esim. cesium) metallien erilaiset suolat (esim. halogenidit, nitraatit, sulfaatit yms). Tämän pa-20 tentin mukaisesti nämä metalli-ionia sisältävät yhdisteet syötetään höyryfaasihapetusreaktoriin joko sekoitettuna hapetuskaasuvirtaan tai suoraan mainittuun hapetusreakto-riin ja sekoitettuun tai sekoitettavaan titaanihalogenidi-ja hapetuskaasuun juuri ennen reaktion varsinaista leimah-25 tamista. Kummassakin tapauksessa lisätyn metallia sisältävän yhdisteen kokonaismäärä on läsnä sekoitetuissa tai sekoitettavissa titaanihalogenidi- ja hapetuskaasureagens-seissa reaktion alkaessa niiden välillä.
Kuten edellä mainittiin, vaikka näiden metalli-30 ionia sisältävien yhdisteiden käytön on havaittu aikaansaavan hiukkaskooltaan tasaisempia ja irtopainotiheydel-tään suurempia pigmenttituotteita, eräs tähän käyttöön liittyvä haitta on vaikeus, joka kohdataan erotettaessa pigmenttituotetta reaktiokaasuista, joihin pigmenttituote 35 on suspendoitu. Nyt on kuitenkin havaittu, että kun tällaisia metalli-ionia sisältäviä yhdisteitä syötetään ti- 8 96306 taanihalogenidin ja hapetuskaasun reaktioseokseen erillisinä ja epäjatkuvina annoksina, edellä mainittu erotus-ongelma voitetaan. Lisäksi tämä ongelma voitetaan samalla, kun yhä saavutetaan metalli-ionia sisältävien yhdisteiden 5 aikaansaamat edut, nimittäin titaanidioksidipigemnttituot-teen hiukkaskoon ja laadun hallinta.
Tämän keksinnön käsittämän parannuksen mukaisesti metalli-ionia sisältävät yhdisteet, joiden kuvataan tässä kontrolloivan pigmentin hiukkaskokoa ja laatua, syötetään 10 höyryfaasihapetusreaktoriin vähintään kahtena erillisenä ja epäjatkuvana annoksena. Ensimmäinen näistä annoksista lisätään hapetusreaktoriin ja se on läsnä siinä reaktorin kohdassa, joka on ennen reaktion alkamista titaanihaloge-nidin ja hapetuskaasun välillä mainitun reaktorin reaktio-15 vyöhykkeessä.
Yleensä tämä ensimmäinen annos käsittää vain sen osan metalli-ionia sisältävän yhdisteen kokonaismäärästä, joka vaaditaan aikaansaamaan valmistettavan pigmentin hiukkaskoon ja laadun hallinta. Tavallisesti tämä osa kä-20 sittää vain n. 5-50 miljoonasosaa (laskettuna valmistet tavasta titaanidioksidipigmentistä) metalli-ionia sisältävän yhdisteen kokonaismäärästä, joka aiotaan käyttää. Tässä suhteessa käytetty metalli-ionia sisältävän yhdisteen kokonaismäärä vaihtelee välillä n. 100 - 1000 miljoonas-25 osaa ja edullisesti välillä n. 200 - 500 miljoonasosaa laskettuna valmistettavan titaanidioksidipigmentin painosta.
Lopppuosa metalli-ionia sisältävästä yhdisteestä voidaan lisätä hapetusreaktoriin joko yhtenä annoksena tai 30 kahtena tai useampana annoksena. Kun tämä loppuosa lisätään hapetusreaktoriin yhtenä annoksena, tämä lisäys suoritetaan yleensä joko reaktorin kohdassa, jossa titaaniha-logenidin ja hapetuskaasun välinen reaktio on alkanut, tai reaktorin kohdassa, jossa reaktio on mennyt oleellisesti 35 loppuun. Kun loppuosa metalli-ionia sisältävästä yhdisteestä lisätään kahtena tai useampana annoksena, yleensä 9 96306 yksi mainituista annoksista lisätään hapetusreaktorin kohdassa, joka on reaktion alkamisen jälkeen, mutta ennen sen , oleellista loppuunkulumista. Jäljelle jääneet annokset lisätään yleensä hapetusreaktorin kohdassa, jossa reaktio 5 on mennyt oleellisesti loppuun. Lisättiinpä loppuosa metalli-ionia sisältävästä yhdisteestä yhtenä annoksena tai kahtena tai useampana annoksena, on kriittistä, ettei sitä lisätä reaktoriin ennen kohtaa, jossa vähintään n. 20 pai-no-% koko titaanihalogenidireagenssista on muuttunut halu-10 tuksi titaanidioksidipigmenttituotteeksi. Tähän alaan ta vanomaisesti perehtyneet voivat helposti määrittää tämän kohdan.
Tämän keksinnön toteutuksessa käytettyjä metalli-ionia sisältäviä yhdisteitä ovat ne yhdisteet, joissa me-15 talli on valittu ryhmästä, johon kuuluvat alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmien IA, IIA ja lantanidisar-jan metallit. Tyypillisiä tällaisia metalleja ovat litium, natrium, kalium, kalsium, barium, cerium yms. Näitä metalleja sisältävät yhdisteet ovat yleensä niitä, jotka ovat 20 helposti ionisoitavissa hapetusreaktorissa vallitsevissa korkeissa lämpötiloissa. Tällaisia yhdisteitä voivat olla esimerkiksi edellä mainittujen metallien halogenidit, nitraatit, sulfaatit, karbonaatit, fosfaatit, hydroksidit, bensoaatit, alkoholaatit yms. Näistä yhdisteistä kaliumme-25 tallin erilaiset halogenidit (ts. kloridi, bromidi, jodidi ja fluoridi) (edullisesti kaliumkloridi) ovat hyödyllisim-piä. Edellä kuvattujen metallia sisältävien yhdisteiden erilaisia seoksia voidaan myös edullisesti käyttää. Metalli-ionia sisältävät yhdisteet voidaan lisätä hapetusreak-30 toriin missä tahansa muodossa. Niinpä yhdisteet voidaan lisätä joko höyrynä, nesteenä tai kiinteänä aineena. Yleensä lisäys suoritetaan edullisesti syöttämällä metalli-ionia sisältävä yhdiste kiinteässä muodossa siirtämällä kiinteä aine hapetusreaktoriin käyttäen inerttiä kaasua, 35 kuten typpeä.
10 96306 Tämän keksinnön mukainen parannettu menetelmä on erityisen hyödyllinen kaupallisesti hyväksyttävien titaa-nidioksidipigmenttien valmistukseen, joiden nokimusta-ali-sävyn (CBU) arvot ovat yhdenmukaisesti alueella n.
5 -6,0....-8,0. Pigmentit, joiden CBU-arvot ovat tällä alueella, ovat erityisen hyödyllisiä pigmentoitaessa erilaisia polymeerimateriaaleja käytettäväksi suureen joukkoon eri sovellutuksia.
Kuten alalla tiedetään nokimusta-alisävyn arvot 10 ovat minkä tahansa annetun pigmentin hiukkaskoon ja hiuk-kaskoon tasaisuuden mitta. Ne määäritetään mittaamalla sellaisten näytteiden punaisen, sinisen ja vihreän valon reflektanssi, jotka sisältävät standardimääriä nokimustaa ja kyseessä olevaa titaanidioksidipigmenttiä verrattuna 15 standardi valkoiseen pintaan, kuten esimerkiksi magnesium-oksidiin. CBU-arvo edustaa sinisen ja punaisen valon ref-lektanssien välistä eroa prosentteina vihreän valon ref-lektanssista.
On myös tunnettua, että annetun pigmentin CBU-arvo 20 riippuu kulloinkin valitusta vertailupinnasta, aallonpituuksista, joilla reflektanssit mitataan ja kulloinkin käytetystä nokimustasta. Tämän vuoksi näiden eri tekijöiden erilaiset valinnat aiheuttavat erilaisia CBU-arvojen mittakaavoja. On kuitenkin tunnettua, että nämä eri mitta-, 25 kaavat ovat hyvässä sopusoinnussa toistensa kanssa käytän nön tarkoituksiin. Kaikki tässä mainitut CBU-arvot on mitattu samalla mittakaavalla, jossa mitä negatiivisempi CBU-arvo on, sitä pienempi on tuotetun pigmentin hiukkas-koko.
30 Seuraavat esimerkit esitetään tämän keksinnön pa rannuksen kuvaamiseksi tarkemmin hiukkaskooltaan kontrolloidun titaanidioksidipigmentin aikaansaamiseksi, joka on helppo erottaa samalla muodostuneista sivutuotekaasuista ja jolla ei ole taipumusta aiheuttaa sen yhteydessä käyte-35 tyn suodatuslaitteiston tukkeutumista. Lisäksi niihin si- 11 96306 säilytetään vertailun vuoksi esimerkki titaanidioksidi-pigmentistä, joka on yleisesti valmistettu US-patentti-julkaisun 3 208 866 ohjeiden mukaisesti.
Esimerkit 1-5 » 5 Käyttäen sentyyppistä höyryfaasihapetusreaktoria kuin edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 803 056 on selostettu, suoritettiin sarja höyryfaasihapetusajoja käyttäen eri määriä kaliumkloridia hiukkaskoon kontrolloimiseen. Käytetyssä hapetusreaktorissa käytettiin yhtä ai-10 noaa happireagenssin syöttökokoonpanoa ja myötävirtaan mainitusta syöttökohdasta paria titaanitetrakloridirea-genssin (TiCl4) syöttökokoonpanoja. TiCl4-reagenssin varsinainen hapetus tätä hapetusreaktoria käyttäen tapahtui parissa putkimaisia reaktiovyöhykkeitä. Ensimmäinen putki-15 maisista reaktiovyöhykkeistä sijaitsi TiCl4:n syöttökokoonpano j en parin välissä ja oli yhdistetty siihen, kun taas toinen putkimaisista reaktiovyöhykkeistä oli yhdistetty toisen TiCl4:n syöttökokoonpanon myötävirran puolelle.
Happi- ja TiCl4-reagenssit yhdistettiin edellä mai-20 nitussa reaktorissa suunnilleen stökiömetrisessä suhteessa lisättynä noin 10 paino-%:n happireagenssiylimäärällä. Jokaisessa suoritetussa ajossa happi esikuumennettiin n. 927 °C:n lämpötilaan ennen sen syöttämistä hapetusreakto-riin hapen syöttökokoonpanon kautta.
25 TiCl4-reagenssi lisättiin hapetusreaktoriin kahdes sa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa suunnilleen 75 pai-no-% käytetystä kokonais-TiCl4-reagenssista esikuumennettiin n. 815 °C:n lämpötilaan ja syötettiin hapetusreaktoriin ensimmäisen TiCl4:n syöttökokoonpanon läpi. Toisessa 30 vaiheessa loput TiCl4-reagenssista esikuumennettiin lämpö-tilavälille n. 165 - 185 °C ja syötettiin hapetusreaktoriin toisen TiCl4:n syöttökokoonpanon avulla. Happi- ja TiCl4- reagenssien esikuumentaminen edellä selostettuun lämpötilaan tuottaa ensimmäisessä reaktiovyöhykkeessä 35 reaktiolämpötilat välillä n. 1370 - 1482 °C ja toisessa reaktiovyöhykkeessä lämpötilat n. 1260 - 1315 °C.
12 96306
Kuten edellä mainittiin ja seuraavassa taulukossa esitetään hiukkasmaisen kalsiumkloridin (KC1) eri määriä siirrettiin pneumaattisesti hapetusreaktorille ja syötettiin sen sisään. Jokaisessa ajossa KC1 syötettiin hapetus-5 reaktoriin kahtena erillisenä ja epäjatkuvana annoksena. Kussakin tapauksessa ensimmäinen annos syötettiin hapetus-reaktoriin ja sekoitettiin esikuumennettuun happeen ylävirtaan ensimmäisestä TiCl4:n syöttökokoonpanosta ja ensimmäisestä reaktiovyöhykkeestä. Tämän ensimmäisen KCl-annok-10 sen määrä vaihteli n. 8 - 14 miljoonasosan välillä laskettuna valmistettavan pigmentin painosta. Toinen annos tai loput KCl:sta syötettiin reaktorin ensimmäiseen reaktio-vyöhykkeeseen mainitun vyöhykkeen kohdassa, joka oli välittömästi toisen TiCl4:n syöttökokoonpanon ylävirtauspuo-15 Ien vieressä. Tässä kohdassa TiCl4-reagenssin sen osan hapettuminen, joka syötettiin ensimmäisen TiCl4:n syöttökokoonpanon läpi, on mennyt oleellisesti loppuun.
Toisessa reaktiovyöhykkeessä tapahtuneen TiCl4-rea-genssin loppuosan hapetuksen jälkeen toisesta reaktiovyö-20 hykkeestä tuleva kuuma kaasuvirta jäähdytettiin nopeasti johtamalla tämä virta ulkoapäin jäähdytetyn putken läpi, joka oli asennettu tämän reaktiovyöhykkeen myötävirta- tai poistopäähän. Tähän kaasuvirtaan suspendoitunut Ti02-pig-menttituote erotettiin siitä tavanomaisella kiinteän ai-25 neen ja kaasun erotuslaitteistolla. Seuraava taulukko sisältää tätä koeajosarjaa koskevat tulokset.
Vertailun vuoksi suoritettiin kaksi lisäajoa oleellisesti samalla tavoin sillä poikkeuksella, että koko KC1-lisäaineen lisäys suoritettiin yhtenä annoksena. Tämä ai-30 noa annos syötettiin hapetusreaktoriin ja sekoitettiin happireagenssiin ylävirtaan ensimmäisestä TiCl4:n syöttökokoonpanosta ja ensimmäisestä reaktiovyöhykkeestä. Seuraavassa taulukossa nämä vertailuesimerkit on merkitty ajonu-meroiksi A ja B.
‘1 · IMt I4U Hill , ; i 13 96306
Taulukko , _lisätty, KC1 (ppm)_
Ajo Annos Annos Yhteensä CBU- , 5 n:o n:o 1 n:o 2 _ arvo 1 8 293 301 - 3,4 2 12 293 305 - 4,9 3 16 293 309 - 5,4 4 30 293 323 - 6,7 10 5 44 293 337 - 8,0 A 101 0 101 - 12,4 B 146 0 146 - 6,1 Tämän keksinnön mukaisesti valmistetuilla Ti02-pig-15 menteillä (ts. ajot n:ot 1-5) oli kaikilla rutiilipitoi-suudet > 99,5% ja kaikki oli helppo erottaa kaasuvirrasta, johon ne oli suspendoitu ja tukkimatta suodatuslaitteis-toa, joka liittyi käytettyyn kiinteän aineen ja kaasun erotuslaitteistoon. Sitävastoin vertailuesimerkeissä A ja 20 B valmistetulla Ti02-pigmentillä oli pienet rutiilipitoi-suudet eli 97,5 ja 99,3 % samassa järjestyksessä ja erotettaessa niitä kiinteiden aineiden ja kaasun erotuslait-teistossa ne pyrkivät tukkimaan siinä käytetyn suodatus-laitteiston.

Claims (7)

96306
1. Menetelmä rutiilititaanidioksidipigmentin valmistamiseksi titaanihalogenidin ja hapetuskaasun seoksen 5 reaktiolla höyryfaasissa höyryfaasihapetusreaktorin reak- tiovyöhykkeessä vähintään 800 °C:n lämpötilassa lisätyn metalli-ionia sisältävän yhdisteen läsnäollessa, joka metalli on valittu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmien IA, IIA ja lantanidisarjan metalleista, jota me-10 talli-ionia sisältävää yhdistettä on läsnä n. 100 - 1000 miljoonasosan kokonaismäärä laskettuna valmistettavan ti-taanidioksidipigmentin painosta, tunnettu siitä, että: syötetään mainittu metalli-ionia sisältävä yhdiste 15 mainitussa reaktiovyöhykkeessä olevaan titaanihalogenidin ja hapetuskaasun reaktioseokseen erillisinä ja epäjatkuvina annoksina, jotka annokset koostuvat ensimmäisestä annoksesta ja vähintään yhdestä lisäännöksestä, jolloin mainittu ensimmäinen annos syötetään mainittuun reaktioon 20 mainitun reaktiovyöhykkeen kohdassa, joka on reaktiovyöhykkeessä ennen mainitun titaanihalogenidin ja hapetuskaasun välisen reaktion alkua, ja jolloin vähintään yksi li-säannos syötetään mainittuun reaktiovyöhykkeeseen kohdassa, joka on reaktiovyöhykkeessä sen jälkeen, kun ainakin 25 noin 20 paino-% titaanihalogenista on reagoinut hapetus-kaasun kanssa; ja otetaan titaanidioksidipigmentti talteen oleellisesti tuotetussa muodossa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-30 n e t t u siitä, että mainitun metalli-ionia sisältävän yhdisteen ensimmäinen annos käsittää n. 5-50 miljoonasosaa laskettuna valmistettavan titaanidioksidipigmentin painosta, mainitun metalli-ionia sisältävän yhdisteen lisätystä kokonaismäärästä.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vähintään yksi lisäannos mainittua 96306 metalli-ionia sisältävää yhdistettä käsittää loput mainitun metalli-ionia sisältävän yhdisteen lisätystä kokonaismäärästä.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että mainittu titaanihalogenidi on titaani tetrakloridi .
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun titaanihalogenidin ja mainitun hapetuskaasun seoksen reaktio suoritetaan lämpöti- 10 lassa, joka vaihtelee välillä n. 1200 - 1500 °C.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metalli-ionia sisältävässä yhdisteessä oleva metalli on valittu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmän IA alkuaineista.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että metalli on kalium. 96306
FI905768A 1988-05-23 1990-11-22 Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi FI96306C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19721288 1988-05-23
US07/197,212 US5204083A (en) 1988-05-23 1988-05-23 Process for preparing titanium dioxide
PCT/US1989/002043 WO1989011450A1 (en) 1988-05-23 1989-05-11 Process for preparing titanium dioxide
US8902043 1989-05-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI905768A0 FI905768A0 (fi) 1990-11-22
FI96306B true FI96306B (fi) 1996-02-29
FI96306C FI96306C (fi) 1996-06-10

Family

ID=22728486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI905768A FI96306C (fi) 1988-05-23 1990-11-22 Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi

Country Status (20)

Country Link
US (1) US5204083A (fi)
EP (1) EP0416015B1 (fi)
JP (1) JPH0660018B2 (fi)
KR (1) KR970001826B1 (fi)
CN (1) CN1015438B (fi)
AR (1) AR244757A1 (fi)
AU (1) AU612862B2 (fi)
BR (1) BR8907446A (fi)
CA (1) CA1329966C (fi)
DE (1) DE68909044T2 (fi)
ES (1) ES2011190A6 (fi)
FI (1) FI96306C (fi)
IN (1) IN171911B (fi)
MX (1) MX170702B (fi)
MY (1) MY103469A (fi)
NO (1) NO301470B1 (fi)
PH (1) PH26327A (fi)
RU (1) RU2049099C1 (fi)
WO (1) WO1989011450A1 (fi)
ZA (1) ZA888738B (fi)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5698177A (en) * 1994-08-31 1997-12-16 University Of Cincinnati Process for producing ceramic powders, especially titanium dioxide useful as a photocatalyst
US5536487A (en) * 1995-02-27 1996-07-16 Kronos, Inc. Process for the use of rutile promoter and control additives in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process
US5840112A (en) * 1996-07-25 1998-11-24 Kerr Mcgee Chemical Corporation Method and apparatus for producing titanium dioxide
AU716808B2 (en) * 1996-07-25 2000-03-09 Tronox Llc Method and apparatus for producing titanium dioxide
US7384680B2 (en) * 1997-07-21 2008-06-10 Nanogram Corporation Nanoparticle-based power coatings and corresponding structures
US6387531B1 (en) * 1998-07-27 2002-05-14 Nanogram Corporation Metal (silicon) oxide/carbon composite particles
US20060147369A1 (en) * 1997-07-21 2006-07-06 Neophotonics Corporation Nanoparticle production and corresponding structures
US20090075083A1 (en) * 1997-07-21 2009-03-19 Nanogram Corporation Nanoparticle production and corresponding structures
RU2125018C1 (ru) * 1998-03-27 1999-01-20 Юрий Михайлович Горовой Способ получения пигментного диоксида титана
RU2169119C1 (ru) * 1999-12-15 2001-06-20 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Способ получения диоксида титана
US6387347B1 (en) * 2000-02-14 2002-05-14 Millennium Inorganic Chemicals, Inc. Controlled vapor phase oxidation of titanium tetrachloride to manufacture titanium dioxide
EP1142830A1 (de) * 2000-04-03 2001-10-10 Degussa AG Nanoskalige pyrogene Oxide, Verfahren zur deren Herstellung und die Verwendung dieser Oxide
US20010036437A1 (en) * 2000-04-03 2001-11-01 Andreas Gutsch Nanoscale pyrogenic oxides
JP2003531265A (ja) 2000-04-27 2003-10-21 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 気相堆積による耐久性二酸化チタン顔料を製造する方法
US7465431B2 (en) * 2001-08-06 2008-12-16 Degussa Ag Nanoscalar pyrogenically produced yttrium-zirconium mixed oxide
US7208126B2 (en) * 2004-03-19 2007-04-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Titanium dioxide nanopowder manufacturing process
DE602005024723D1 (de) 2005-09-16 2010-12-23 Tronox Llc Verfahren zur steuerung der teilchengrösse von nach dem chloridverfahren hergestelltem titandioxid
US7476378B2 (en) * 2005-10-27 2009-01-13 E.I. Dupont Denemours & Company Process for producing titanium dioxide
AU2010319666B2 (en) * 2009-11-10 2014-07-17 The Chemours Company Fc,Llc Process for in-situ formation of chlorides of silicon and aluminum in the preparation of titanium dioxide
RU2424264C1 (ru) * 2009-12-01 2011-07-20 Юрий Михайлович Горовой Способ поверхностной обработки субмикронных частиц
AU2010346502B2 (en) * 2010-02-22 2015-01-22 The Chemours Company Fc,Llc Process for in-situ formation of chlorides of silicon, aluminum and titanium in the preparation of titanium dioxide
AU2010361149B2 (en) 2010-09-21 2015-07-16 The Chemours Company Fc,Llc Process for in-situ formation of chlorides in the preparation of titanium dioxide
CN104140356B (zh) 2014-07-16 2016-04-27 常熟三爱富氟化工有限责任公司 一种新型绿色三氟氯乙烯的制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB988878A (en) * 1962-01-30 1965-04-14 British Titan Products Fluidised bed process for the production of titanium dioxide
US3214284A (en) * 1962-04-25 1965-10-26 Pittsburgh Plate Glass Co Production of pigmentary titanium oxide
GB1034132A (en) * 1962-04-25 1966-06-29 British Titan Products Production of titanium dioxide
FR1354969A (fr) * 1963-01-29 1964-03-13 British Titan Products Procédé amélioré de production de dioxyde de titane et produit obtenu
US3208866A (en) * 1963-07-15 1965-09-28 Du Pont Tio2 manufacture
US3304265A (en) * 1965-03-10 1967-02-14 British Titan Products Vapour phase oxidation
US3356456A (en) * 1965-07-22 1967-12-05 Pittsburgh Plate Glass Co Process for preparing titanium dioxide
DE1288083B (de) * 1965-10-01 1969-01-30 Pittsburgh Plate Glass Company, Pittsburgh, Pa. (V.St.A.) Verfahren zur Herstellung von Titandioxydpigment
US3485583A (en) * 1965-10-08 1969-12-23 Ppg Industries Inc Process for preparing improved titanium dioxide
US3512219A (en) * 1965-10-19 1970-05-19 American Potash & Chem Corp Injection reactor for titanium dioxide production
US3455653A (en) * 1966-03-23 1969-07-15 Cabot Corp Process for the production of titanium dioxide
US3639100A (en) * 1969-07-24 1972-02-01 Du Pont MOLTEN SALT PRE-TREATMENT OF REACTANTS FOR TiC1{11 {0 OXIDATION
US3640745A (en) * 1969-07-25 1972-02-08 Ppg Industries Inc Method of preparing pigmentary titanium dioxide
IN152047B (fi) * 1978-12-04 1983-10-01 Du Pont
US4803056A (en) * 1983-07-22 1989-02-07 Kerr-Mcgee Chemical Corporation System for increasing the capacity of a titanium dioxide producing process

Also Published As

Publication number Publication date
FI96306C (fi) 1996-06-10
AU612862B2 (en) 1991-07-18
KR970001826B1 (ko) 1997-02-17
DE68909044D1 (de) 1993-10-14
ZA888738B (en) 1990-07-25
EP0416015B1 (en) 1993-09-08
AR244757A1 (es) 1993-11-30
CN1037876A (zh) 1989-12-13
MX170702B (es) 1993-09-08
BR8907446A (pt) 1991-05-21
CN1015438B (zh) 1992-02-12
NO904877L (no) 1990-11-09
EP0416015A1 (en) 1991-03-13
PH26327A (en) 1992-04-29
NO904877D0 (no) 1990-11-09
CA1329966C (en) 1994-06-07
FI905768A0 (fi) 1990-11-22
DE68909044T2 (de) 1994-01-05
JPH0660018B2 (ja) 1994-08-10
MY103469A (en) 1993-06-30
WO1989011450A1 (en) 1989-11-30
US5204083A (en) 1993-04-20
ES2011190A6 (es) 1989-12-16
RU2049099C1 (ru) 1995-11-27
KR900700547A (ko) 1990-08-16
NO301470B1 (no) 1997-11-03
AU3744989A (en) 1989-12-12
JPH03504373A (ja) 1991-09-26
IN171911B (fi) 1993-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI96306B (fi) Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi
US3970696A (en) Process for producing aromatic carboxylic acid
CN1199385A (zh) 生产二氧化钛的方法和装置
GB1584359A (en) Recovery of chlorine values from iron chloride by-produced in chlorination of ilmenite and the like
US5439660A (en) Oxonitrides of the formula LnTaOn2 with enhanced brightness and a process for their production and use
US20130216471A1 (en) Process for preparing chromium(iii) oxide
GB2037266A (en) Vapour phase oxidation of titanium tetrachloride
US4619815A (en) Chlorination of iron-containing metaliferous material
US4052225A (en) Production of low-sulfur chromium (iii) oxide pigment
US3329483A (en) Fluidized bed process for producing pigmentary titanium dioxide with reduced accretion therein
US4629607A (en) Process of producing synthetic rutile from titaniferous product having a high reduced titanium oxide content
US5693102A (en) Oxonitrides of the formula LnTaON2 with enhanced brightness and a process for their use
IT8224835A1 (it) Procedimento per preparare con sicurezza fluoruro di grafite
US3661522A (en) Process for producing pigment grade titanium dioxide
US4137297A (en) Process for the production of titanium disulphide
CA1113225A (en) Recovery of chlorine values
US3284159A (en) Pigmentary tio2 manufacture
CA1045757A (en) Production of low - sulfur chromium (iii) oxide pigment
US4259298A (en) Recovery of chlorine values from iron chloride by-product in chlorination of aluminous materials
RU2481271C2 (ru) Способ получения диоксида титана и частица диоксида титана
US3304265A (en) Vapour phase oxidation
FI74690C (fi) Foerfarande foer framstaellning av metallklorider ur metalloxidmaterial.
SE438843B (sv) Forfarande for framstellning av en vattenlosning av kalciumnitrit med hog renhetsgrad och hog koncentration
KR920002504B1 (ko) 폴리올레핀의 염소화 방법
SU1696390A1 (ru) Способ получени высокодисперсного порошка диоксида олова

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
FG Patent granted

Owner name: KERR-MCGEE CHEMICAL CORPORATION

MA Patent expired