JP2002029746A

JP2002029746A - 四塩化チタン水溶液の製造方法

Info

Publication number: JP2002029746A
Application number: JP2000203444A
Authority: JP
Inventors: Matsuhide Horikawa; 松秀堀川; Atsushi Matsuda; 敦司松田; Tsuneo Kamiya; 恒雄神谷
Original assignee: Toho Titanium Co Ltd
Current assignee: Toho Titanium Co Ltd
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-29
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP3734687B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塩酸ガスの発生、発熱による固形物析出の問
題を解決し、高純度でかつ品質の安定した四塩化チタン
水溶液を工業的規模で製造する方法の提供。【解決手段】反応槽１にて水中に四塩化チタンを供給
することにより四塩化チタンと水を接触、反応させるこ
とにより、酸化チタン水和物を析出させ、四塩化チタン
を水１モルに対し０．１モル／時間以上で供給すること
により反応系の塩素濃度を３モル／Ｌ以上として析出し
た酸化チタン水和物を溶解させ、酸化チタン水和物を溶
解させた反応系に四塩化チタンと水を独立にかつ同時に
供給する。生成した四塩化チタン水溶液に空気又は不活
性ガスを曝気槽８にて接触させることにより四塩化チタ
ン水溶液中のチタン及び塩素濃度を制御することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四塩化チタン水溶
液の製造方法に関し、詳しくは、高純度でかつ品質の安
定した四塩化チタン水溶液を、工業的規模において、よ
り安全で、効率良く製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】四塩化チタンは古くから、クロール法に
よる金属チタンの中間原料、或いは酸化チタンの中間原
料として利用されている。しかし、四塩化チタンは反応
性が高く、空気中の酸素或いは水分と接触すると白煙を
出し激しく反応するため、窒素など不活性ガス雰囲気中
で取り扱わねばならない。そのため、四塩化チタンは、
酸素或いは水分を嫌うプロセスにおいて或いは汎用工業
製品の製造以外の用途については、大気中でも安定で取
り扱いが容易な四塩化チタン水溶液の形で広く利用され
ている。例えば、近年開発が盛んにおこなわれている光
触媒用などの酸化チタンの原料であるアルコキシチタン
などの有機チタン化合物の原料、パール顔料の原料、そ
の他各種チタン化合物の中間原料など近年その需要は伸
びつつある。

【０００３】四塩化チタン水溶液は、一般に四塩化チタ
ンを水或いは塩酸水溶液と接触し反応させることにより
製造されるが、その際の発熱が著しく、部分的に８０℃
以上に過熱され酸化チタンの水和物が析出し、その後も
析出物が溶解せず、そのため四塩化チタン水溶液の製造
が困難となる。また、四塩化チタン水溶液は酸性である
ため、その反応容器は樹脂など耐酸性材料を用いるが、
上記発熱により反応容器の劣化が激しく、コストアップ
の原因であった。更には、上記反応の際、塩酸ガスが激
しく多量に発生するため、その処理の問題また労働環境
上の問題もあった。

【０００４】上記のような問題を避けるためには、四塩
化チタン中に水を少量ずつ滴下するか、或いは水中に四
塩化チタンを少量ずつ滴下し、発熱及び塩酸ガスの発生
を抑制しながら四塩化チタン水溶液を調製するが、この
ような水若しくは四塩化チタンを少量ずつ滴下する方法
では、工業的規模の生産性が低く、コストアップとな
る。

【０００５】また、特開平５２−７０９９９号公報に
は、四塩化チタン水溶液の連続製造方法についての困難
さが記載され、四塩化チタンに水を添加する場合には、
水添過程で現れる粘稠性の塩基性生成物の分散溶解、発
生する塩酸ガスの処理等撹拌装置に工夫を要し、又公害
防止設備の配慮を要する等の為添加する水の量は著しく
制限され、それ以上の添加を行うと、生成する塩基性生
成物により四塩化チタン表面が覆われ、水の均一な混合
が阻害され、爆発的な反応が起こり易く、塩酸ガスの発
生も多く、容器の破損及び作業員への危険性が大である
との記載がある。逆に、水に四塩化チタンを添加する場
合にも、添加初期の温度が低い間は、四塩化チタンの加
水分解が起こり、コロイド状酸化チタン水和物の生成が
認められ、使用に不適当な場合も起こる可能性が大であ
る。しかし、塩酸水溶液、或いはあらかじめ調整した四
塩化チタン水溶液を溶媒に使用すれば、この加水分解に
よる影響はおさえられるが、水添の場合と同様四塩化チ
タンの添加注入口の閉塞が起こりやすいので、反応容器
に強力な撹拌機を取り付けると共に、前記した閉塞対策
を講じなければならないとしている。このように、四塩
化チタン水溶液の製造には、強力な撹拌装置や析出する
塩基性生成物による添加注入口の閉塞防止対策、発生す
る塩酸ガスによる公害対策等を必要とし、又添加速度の
規制による生産性の制限の点から安全且つ容易にして、
経済的な装置の開発が望まれるとして、ここでは、四塩
化チタンを添加するに際し用いる溶媒に、噴流を形成
し、ここに四塩化チタンを添加する四塩化チタン水溶液
の連続製造方法を開示している。噴流による分散力を利
用して反応容器に撹拌機を取り付ける必要性を排除し、
又噴流形成装置内に生じる吸引力により、四塩化チタン
を注入するため、閉塞防止対策が不要であり、そして発
生する塩酸ガスの装置外への漏れもなくその対策が不要
になるというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来方法では、塩酸ガスは反応溶液に溶解し塩酸
ガスの外部への発生は改善されるが、発熱は制御でき
ず、また酸化チタン水和物の膜が反応溶液の表面に生成
し、反応を継続することは困難であった。また、製造す
る四塩化チタン水溶液の品質を制御することも困難であ
った。更に、噴流を形成するための設備を必要とし、そ
のコントロール及び保守も面倒であった。

【０００７】更に、上述したように四塩化チタン水溶液
は液相法による酸化チタン微粒子の製造の原料として利
用されるが、近年酸化チタン微粒子は、誘電体物質であ
るチタン酸バリウムなど電子材料の原料、チタン酸リチ
ウムなどの電池材料の原料、或いは光照射で励起される
ことにより生じる酸化チタンの光触媒作用また親水性機
能を利用した機能性材料などに利用されつつあり、高純
度が要求される。しかしながら、そのような高純度の酸
化チタンを得るためには高純度の四塩化チタン水溶液が
必要となり、従来方法では、未溶解固形分が残留するた
め、所望純度のものが得られなかった。

【０００８】従って、本発明の課題は、四塩化チタン水
溶液の製造において、上記従来技術に残された、塩酸ガ
スの発生、発熱による固形物析出の問題を解決し、更に
効率良く、高純度でかつ品質の安定した四塩化チタン水
溶液を工業的規模で製造する方法を提供することにあ
る。換言すれば、四塩化チタンを四塩化チタン水溶液に
する場合に、四塩化チタンを溶解・加水分解する際、多
量の発熱（分解・溶解）や塩化水素ガスの発生、また水
溶液表面に水和物の膜が生成し、これらを防止するた
め、四塩化チタンを溶解する時に溶液を冷却したり、投
入部での局所反応を避けるために四塩化チタンの滴下量
を絞る必要があり、多量の四塩化チタンを投入・溶解す
ることが困難であったことに鑑み、本発明はより安全
で、効率的な、高純度でかつ品質の安定した四塩化チタ
ン水溶液を工業的規模で製造する方法を開発することを
課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、四塩化チタンと水と
の反応により生成する化合物の化学的特性を利用し、あ
る特定の条件で製造することにより効率良く、高純度で
かつ品質の安定した四塩化チタン水溶液を工業的規模で
製造する方法を見出し、本発明を完成するに至った。す
なわち、最初に述べたように、ＴｉＣｌ₄は水との反応
性が著しく、水分と接触すると多量の熱を発生し、塩酸
とＴｉｎ（ＯＨ）ｍＣｌｘで表すことのできる化合物と
なる。Ｔｉ（ｉｖ）の酸性溶液中での溶存状態について
はＴｉ¹⁺とＴｉＯ²⁺の両者が考えられるが、酸塩基滴定
法によりＴｉＯ²⁺の形で存在していると云われている。
また、ｐＨ＜１の塩酸酸性溶液中ではＴｉＯ²⁺の他、ポ
リカチオンとして［（ＴｉＯ）₈（ＯＨ）₁₂］⁴⁺が存在
していると云われている。塩化物イオンを含む水溶液中
では、Ｔｉ（ｉｖ）は、ＴｉＯ（ＯＨ₂）₅ ²⁺のアクアイ
オンの形で存在しており、このようなチタニルイオンＴ
ｉＯ²⁺（配位水分子を省略）は遊離水素イオンの濃度低
下と共にポリカチオン［（ＴｉＯ）₈（ＯＨ）₁₂］⁴⁺に
変わり、ｐＨ１付近からは逐次ＴｉＯ（ＯＨ）₂となっ
て析出物は［（ＴｉＯ）（ＯＨ）₂］ｎの形（酸化チタ
ン水和物）で重合析出すると云われている。本発明者
は、この化学平衡を利用して、初期溶解は塩酸濃度の低
い水溶液相で行い（この段階で酸化チタン水和物が析出
する）、更にＴｉＣｌ₄の加水分解を進め、分解発生す
るＨＣｌ濃度を増加させ、同時にこの際の発熱を利用し
て、析出した［（ＴｉＯ）（ＯＨ）₂］ｎを再溶解させ
る方法を見出し本発明を完成するに至った。すなわち、
従来の方法では、酸化チタン水和物が析出すると品質に
悪影響を与えまた水和物の膜形成により反応継続を困難
にしていたため、初期段階での酸化チタン水和物の析出
を防止すべく、第１段階反応温度をある程度下げたり、
水ではなく塩酸水溶液中に四塩化チタンを供給するとい
う対策がとられていた。しかしながら、そうした対策を
為さずとも、反応溶液中の析出した酸化チタン水和物を
過剰の塩酸溶液化することにより再溶解させ、また四塩
化チタンの投入により発生する反応熱を利用することに
より、反応初期段階（第１段階反応）では加熱或いは塩
酸を使用せず、酸化チタン水和物を析出してもこれを溶
解し（第２段階反応）、その後四塩化チタンと水を同時
に供給し（第３段階反応）、発生する反応熱を吸収し、
かつ固形物の析出を抑えることにより、最終的に品質の
高い四塩化チタン水溶液を工業規模で製造することがで
きることが判明したものである。

【００１０】かくして、本発明の四塩化チタン水溶液の
製造方法は、（イ）水中に四塩化チタンを供給すること
により四塩化チタンと水を接触、反応させ、四塩化チタ
ン水溶液を生成しつつ酸化チタン水和物を析出させ、
（ロ）次いで、四塩化チタンを水１モルに対し０．１モ
ル／時間以上で供給することにより反応系の塩素濃度を
３モル／Ｌ以上として前記析出した酸化チタン水和物を
反応系に溶解させ、四塩化チタン水溶液の生成を継続
し、（ハ）その後、酸化チタン水和物を溶解させた反応
系に四塩化チタンと水を独立にかつ同時に供給すること
により酸化チタン水和物の析出を回避しつつ所要量の四
塩化チタン水溶液を生成することを特徴とする。要する
に、本発明は、初期溶解時に発生する析出物の溶解熱を
利用し、再溶解させること、及び溶解時の四塩化チタン
滴下部での部分過熱による加水分解固形物の析出を防止
することをポイントとする。

【００１１】上記方法において、前記酸化チタン水和物
の析出物を溶解させる際の反応系の温度を４０〜６５℃
に調整することが好ましい。前記四塩化チタンの純度が
９９．９９重量％以上であることが好ましい。生成した
四塩化チタン水溶液に空気又は不活性ガスを接触させる
ことにより四塩化チタン水溶液中の塩素濃度を制御する
ことができる。

【００１２】尚、本発明において、「酸化チタン水和
物」とは、［（ＴｉＯ）（ＯＨ）₂］ｎで表される酸化
チタン水和物或いは水酸化チタン又は含水酸化チタン、
その誘導体を包括して呼ぶものとする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。（イ．第１段階反応）実質上無水の四塩化チタンは比重
１．７２６の無色透明な液体である。本発明の四塩化チ
タン水溶液は、先ず水中に四塩化チタンを供給し、四塩
化チタンと水を接触、反応させ、水−四塩化チタン反応
系において四塩化チタン水溶液を生成しつつ、酸化チタ
ン水和物を析出させる。水中に四塩化チタンを水１モル
に対し０．０５〜０．３モル／時間で供給する。このと
き反応系の塩素濃度は、０．１モル／Ｌ未満、特には
０．０５〜０．１モル／Ｌとすることが望ましい。初期
溶解は塩酸濃度の低い水溶液相で実施する。具体的な接
触及び反応方法は、反応容器内に水を装入しておき、攪
拌機で流動させるか、或いは反応容器に循環ポンプを組
み込んだ循環流路のような循環装置を設け、水を循環さ
せ流動させておくことが望ましい。このように流動させ
た水中に四塩化チタンを供給することにより、発生する
塩酸ガスの発生を抑制することができ、また酸化チタン
水和物などの析出物を再溶解させることが可能となる。
特には、後者の反応容器に反応溶液を循環させる方法に
おいて、循環速度を大きくし、更に循環系をある程度加
圧状態とし発生する塩酸ガスの反応系外への放出を抑制
することにより、反応の際発生する塩酸ガスを反応溶液
に再溶解させることが望ましい。このとき反応系のｐＨ
は１以上であることが望ましく、特に望ましくはｐＨ１
〜２である。具体的には、供給する四塩化チタンの量で
制御するが、通常水１モルに対し四塩化チタンは０．０
５〜０．３モルである。

【００１４】このように、本発明では、第１段階での反
応系の塩素濃度を制御することにより、塩酸ガスの発生
を抑え、発熱を抑制することができる。また、この第１
段階反応時の温度は２０〜５０℃の範囲で制御する。

【００１５】また、上記第１段階反応において、酸化チ
タン水和物を析出させるが、反応させた四塩化チタンの
チタン分全部でなくともよく、反応させる四塩化チタン
の１〜５０％を酸化チタン水和物として析出させる。反
応系表面に四塩化チタンの継続添加を妨げる量の酸化チ
タン水和物の析出が起こった状態で第１段階反応を終え
る。

【００１６】（ロ．第２段階反応）次いで、四塩化チタ
ンを水１モルに対し０．１モル／時間以上で供給するこ
とにより反応系の塩素濃度を３モル／Ｌ以上とし、前記
析出した酸化チタン水和物を溶解させる。このように、
本発明では、第２段階反応で供給する四塩化チタンの量
により、反応系の塩素濃度を増加させる。具体的には、
四塩化チタンを水１モルに対し０．１モル／時間以上、
好ましくは０．１５〜０．３モル／時間で供給すること
により反応系の塩素濃度を３モル／Ｌ以上、好ましくは
３〜６モル／Ｌとする。更に、このとき最終的な四塩化
チタンの供給量は、水１モルに対し０．１〜１モルであ
る。第２段階反応での反応系の温度は４０〜６５℃、好
ましくは５０〜６０℃の範囲に制御する。酸化チタン水
和物を溶解し均一溶液とした時点で、第２反応段階を終
了する。初期溶解時に発生する析出物の溶解熱を利用
し、再溶解させ、そして溶解時の四塩化チタン滴下部で
の部分過熱による加水分解固形物の析出を防止すること
が重要である。このように本発明では、上記第１段階反
応に続く、第２段階反応で、四塩化チタンの供給速度を
上げ、反応系の塩素濃度を上昇させ、またある程度反応
熱により反応系の温度を上昇させ常温以上の温度で反応
を継続させることにより、第１段階反応で析出した固形
物を再溶解させ、品質の良い四塩化チタン水溶液を製造
することが可能となる。

【００１７】また、第１段階反応と同様、上記反応の際
にも反応系の水溶液を攪拌機で流動させるか、或いは反
応容器に循環装置を設け生成した水溶液を循環させ流動
させながら、四塩化チタンを供給することが望ましい。

【００１８】（ハ．第３段階反応）上記のように第１段
階反応で一旦酸化チタン水和物を析出させ、第２段階反
応で該酸化チタン水和物を溶解し均一溶液とした後、四
塩化チタンと水を独立にかつ同時に反応系に供給し、連
続的に四塩化チタン水溶液を製造する。このとき、第１
段階反応で析出した固形物が残存していると更に析出が
促進され、所定の品質の四塩化チタンが得られないの
で、第２段階反応で十分に固形物が溶解したことを確認
した後、四塩化チタンと水を供給する。供給する四塩化
チタン及び水の量は、製造する最終的な四塩化チタン水
溶液の濃度及び製造量により任意であるが、四塩化チタ
ンを反応前に反応系に装入した水１モルに対し０．１モ
ル／時間以上、好ましくは０．１５〜０．３モル／時間
である。また、供給する四塩化チタンと水の量比は、四
塩化チタン１モルに対し、水１〜３０モル、好ましくは
５〜２５モル、特に好ましくは８〜２０モルである。ま
た、この際の反応系の温度は４０〜６５℃、好ましくは
５０〜６０℃の範囲に制御する。この条件の下で、酸化
チタン水和物の析出を回避しつつ所要量の四塩化チタン
水溶液を生成することができる。このように、四塩化チ
タンと同時に水を反応系に供給することにより、反応系
の温度の上昇を制御することができ、結果として均一な
品質の良好な四塩化チタン水溶液の連続製造が可能とな
る。

【００１９】上記反応は、第１段階反応と同様、反応系
の水溶液を攪拌機で流動させるか、或いは反応容器に循
環装置を設け生成した水溶液を循環させ流動させなが
ら、四塩化チタンと水を供給することが望ましい。

【００２０】先にも述べたように、本発明では第１段階
反応から、第２段階反応を経て、上記の四塩化チタンと
水を同時に供給して四塩化チタン水溶液を連続的に製造
する第３段階反応まで、反応溶液の流動速度を、例えば
循環方法などを採用して大きくして、更に循環系をある
程度加圧状態とし発生する塩酸ガスの反応系外への放出
を抑制することにより、反応の際発生する塩酸ガスを反
応溶液に再溶解させることが望ましい。反応系がある程
度開放系で、発生する塩酸ガスを反応系外に放出する
と、反応系の塩素濃度あついはｐＨの制御が困難となる
ばかりでなく、作業環境の面でも問題であるが、このよ
うな反応を行うことにより、ｐＨ制御が容易となり、固
形物の析出及び再溶解が容易であり、効率よくかつ安全
に製造を行うことが可能となる。

【００２１】従来の方法では、酸化チタン水和物が析出
すると品質に悪影響を与え、また、水和物の膜形成のた
め、初期段階での酸化チタン水和物の析出を防止すべ
く、反応系を冷却したり、水ではなく塩酸水溶液中に四
塩化チタンを供給するという方法がとられていた。しか
しながら、上記のように本発明では、第１及び第２段階
で反応溶液中の塩素濃度を制御し、また四塩化チタンと
水の反応熱を利用することにより、反応初期の第１段階
反応では加熱或いは塩酸を使用せず、酸化チタン水和物
を析出させ、これを第２段階反応で溶解し、その後第３
段階反応では、四塩化チタンと水を同時に供給し、発生
する反応熱を吸収し、かつ固形物の析出を抑え、最終的
に品質の高い四塩化チタン水溶液を工業規模で製造する
ことができるのである。

【００２２】本発明の方法で用いられる四塩化チタンは
なるべく不純物の少ない高純度のものが好ましく、具体
的には四塩化チタンの純度が９９．９９重量％以上、好
ましくは９９．９９５重量％以上であり、不純物成分と
して、Ａｌ、Ｆｅ、Ｖがそれぞれ１ｐｐｍ以下、Ｓｉ及
びＳｎがそれぞれ１０ｐｐｍ以下である。また水につい
てもなるべく不純物の少ない高純度のものが好ましく、
具体的にはその調製にイオン交換水などの精製水を使用
することが望ましい。こうした高純度四塩化チタンは市
販品として入手することができる。

【００２３】（ニ．チタン或いは塩素濃度の調整）上記
のように製造した四塩化チタン水溶液を断続的或いは連
続的に反応系より抜き出し四塩化チタン水溶液を製造す
るが、該水溶液中のチタン或いは塩素濃度を調整する場
合、製造した四塩化チタン水溶液に空気又は不活性ガス
を接触させることもできる。具体的には、製造した四塩
化チタン水溶液に空気又は不活性ガスを吹き込む操作
（曝気）を行う。曝気方法としては、四塩化チタン水溶
液中に空気又は不活性ガスを供給するノズルを浸漬させ
てバブリングする方法、また四塩化チタン水溶液を、充
填物を充填したカラムの上部から導入し、該カラムの下
部から空気或いは不活性ガスを導入し、接触させ曝気す
る方法などが採用される。また、このとき接触させる空
気或いは不活性ガスの量は、最終製品とする四塩化チタ
ン水溶液中の塩素濃度、またチタン濃度により異なる
が、通常四塩化チタン水溶液１ｋｇに対して、接触させ
る空気或いは不活性ガスの量は通常１０〜２００Ｌ、好
ましくは３０〜１００Ｌである。曝気により、四塩化チ
タン水溶液中のチタン或いは塩素濃度を調整することが
できる。

【００２４】以上、本発明により製造される四塩化チタ
ン水溶液の組成は、Ｔｉが５〜２０重量％、好ましくは
１０〜１８重量％、Ｃｌが２５〜４０重量％、好ましく
は２８〜３７重量％である。四塩化チタン水溶液は、水
の量により形態は異なるが、安定なオルトチタン酸の塩
酸水溶液、Ｔｉｎ（ＯＨ）ｍＣｌｘで表される化合物及
びＴｉＯ₂・ｘＨ₂Ｏの塩酸水溶液と考えることができ
る。

【００２５】また、本発明に従えば、四塩化チタン水溶
液中の不純物成分として、Ａｌ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｉ、Ｓｎ
をそれぞれ１ｐｐｍ以下にコントロールすることがで
き、前述した誘電体物質であるチタン酸バリウムなど電
子材料の原料、チタン酸リチウムなどの電池材料の原
料、或いは光照射で励起されることにより生じる酸化チ
タンの光触媒作用また親水性機能を利用した機能性材料
など各種応用製品用途に好適に使用できる。

【００２６】以下、本発明の四塩化チタン水溶液の製造
方法の一例を図１の四塩化チタン水溶液連続製造装置の
流れ図を参照して具体的に説明する。

【００２７】反応系を構成する反応槽１には、水及び四
塩化チタンそれぞれの供給管２、３が設置される。反応
槽１には、反応系の水或いは生成した四塩化チタン水溶
液を循環させるため循環ポンプＰを組み込んだ循環経路
から成る循環装置４が装備され、循環装置の途中には冷
却器５が設置される。四塩化チタンの供給管の反応槽手
前に窒素ガス或いは乾燥空気をパージするためのパージ
管６が設置されている。窒素ガス或いは乾燥空気による
パージは、四塩化チタンの供給管の投入口の反応物によ
る閉塞を防止するのに効果的である。更に、反応槽１に
は、生成した四塩化チタン水溶液をオーバーフローによ
り抜き出すオーバーフロー管７が設けられる。必要に応
じ、四塩化チタン水溶液中の四塩化チタン或いは塩素濃
度を調整するために、抜き出した四塩化チタン水溶液
は、曝気槽８に移送される。曝気槽８には、製造した四
塩化チタン水溶液と曝気ガスを接触させるための気液分
離充填カラム９が設置される。四塩化チタン水溶液を充
填物を充填した充填カラムの上部から導入し、曝気槽８
の底部から充填カラムの下部を通して空気或いは不活性
ガスを導入し、四塩化チタン水溶液と接触させる。更
に、気液分離充填カラムから排出させる曝気ガスを処理
する排ガス処理装置１０を設置する。最終製品としての
四塩化チタン水溶液が曝気槽８から回収される。

【００２８】操作において、先ず、反応槽に水を装入
し、循環ポンプにより循環経路を通して循環させる。水
の温度は０〜３０℃の範囲とされる。次いで四塩化チタ
ンを供給し、酸化チタン水和物の固形物を析出させる
（第１段階反応）。更に、四塩化チタンを供給し、反応
槽内の温度を５０〜６０℃に制御し、反応系の塩素濃度
を３モル／Ｌ以上にして上記固形物を再溶解させる（第
２段階反応）。その後、四塩化チタン及び水を反応槽に
供給し（第３段階反応）、生成した四塩化チタンをオー
バーフロー管を通じて連続的に曝気槽に抜き出す。温度
コントロールは原料供給量と冷却器とにより行う。曝気
槽底部から、エアーを供給し、抜き出した四塩化チタン
水溶液を曝気し、所望の濃度の最終製品四塩化チタン水
溶液を得る。第１段階反応から、第２段階反応を経て、
上記の四塩化チタンと水を同時に供給して四塩化チタン
水溶液を連続的に製造する第３段階反応まで、反応溶液
の流動速度を、例えば循環方法などを採用して大きくし
て、更に循環系をある程度加圧状態とし発生する塩酸ガ
スの反応系外への放出を抑制することにより、反応の際
発生する塩酸ガスを反応溶液に再溶解させることが望ま
しい。

【００２９】上記のように、本発明の方法によれば、塩
酸ガスの発生、発熱による固形物析出の問題を解決し、
高純度でかつ品質の安定した四塩化チタン水溶液を工業
的規模で安全に且つ効率的に製造することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
具体的に説明する。なお、これは単に例示であって、本
発明を制限するものではない。

【００３１】（実施例１：四塩化チタン供給量５０Ｌ／
時間（第１〜第３段階反応））反応槽に水を４０Ｌ装入
し、１００Ｌ／分で循環させ、反応槽中に四塩化チタン
供給管の窒素ガスパージ管から窒素ガスを流しながら、
四塩化チタンを５０Ｌ／時間で３０分間供給することに
より、第１段階反応を実施した。反応中、四塩化チタン
の反応固形物が析出した。更に、四塩化チタンを５０Ｌ
／時間で３０分供給し、反応系の塩素濃度を４モル／
Ｌ、そして温度を５５℃とし、析出した固形物を再溶解
させた（第２段階反応）。反応液が淡黄色の透明な四塩
化チタン水溶液となったことを確認し、四塩化チタンを
５０Ｌ／時間そして水を７２Ｌ／時間でそれぞれ連続供
給した（第３段階反応）。このとき反応系の温度を５０
〜５５℃の範囲に制御した。反応槽からオーバーフロー
した四塩化チタン水溶液を回収した。このとき、製造し
た四塩化チタン水溶液の収量は１２８ｋｇ／時間であ
り、その組成は、Ｔｉが１６．６重量％、Ｃｌが３４．
５重量％、真比重１．５８ｇ／ｍＬであった。

【００３２】（実施例２：乾燥エアーを６ｍ³／時間で
曝気）実施例１と同様にして製造した四塩化チタン水溶
液を曝気槽に導入し、乾燥エアーを６ｍ³／時間で吹き
込むことにより四塩化チタン水溶液を曝気して四塩化チ
タン水溶液を製造した。このとき、製造した四塩化チタ
ン水溶液の収量は１２７ｋｇ／時間であり、その組成
は、Ｔｉが１６．５重量％、Ｃｌが３２．０重量％、真
比重１．５７ｇ／ｍＬであった。

【００３３】（実施例３：乾燥エアー１２ｍ³／時間で
曝気）曝気の際、乾燥エアーを１２ｍ³／時間で吹き込
んだ以外は実施例２と同様に四塩化チタン水溶液を製造
した。このときの四塩化チタン水溶液の収量は１２４ｋ
ｇ／時間、組成は、Ｔｉが１６．６重量％、Ｃｌが２
９．５重量％、真比重１．５７ｇ／ｍＬであった。

【００３４】（実施例４：四塩化チタン供給量６０Ｌ／
時間（第１〜第３段階反応）、乾燥エアー９ｍ³／時間
で曝気）四塩化チタンの供給量を、第１段階反応から第
３段階反応まで６０Ｌ／時間としそして乾燥エアー９ｍ
³／時間による曝気を行った以外は実施例１と同様に四
塩化チタン水溶液を製造した。このときの四塩化チタン
水溶液の収量は１４９ｋｇ／時間、組成は、Ｔｉが１
７．１重量％、Ｃｌが３３．５重量％、真比重１．６２
ｇ／ｍＬであった。

【００３５】（実施例５：水供給量１４４Ｌ／時間）連
続供給の際の水の供給量を１４４Ｌ／時間とした以外は
実施例１と同様に四塩化チタン水溶液を製造した。この
ときの四塩化チタン水溶液の収量は２１４ｋｇ／時間、
組成は、Ｔｉが１０．０重量％、Ｃｌが２９．１重量％
であった。

【００３６】（比較例１）第２段階反応の際の四塩化チ
タンの供給量を１０Ｌ／時間で３０分とし、反応系の塩
素濃度を２モル／Ｌとした以外は、実施例１と同様に四
塩化チタン水溶液を製造した。その結果、第１段階反応
で析出した酸化チタン水和物は溶解せず、この固形物を
除去した最終的な四塩化チタン水溶液の収量は８０ｋｇ
／時間にしかならなかった。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の四塩化チ
タン水溶液の製造方法によれば、塩酸ガスの発生、発熱
による固形物析出の問題を解決し、効率良く、高純度で
かつ品質の安定した四塩化チタン水溶液を工業的規模で
製造することができる。実施例及び比較例からわかるよ
うに、本発明は、固形物を含有しない良質の四塩化チタ
ン水溶液を高い収率で製造することを可能ならしめる。

【図面の簡単な説明】

【図１】四塩化チタン水溶液の連続製造装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

１反応槽２、３水、四塩化チタン供給管Ｐ循環ポンプ４循環装置５冷却器６パージ管７オーバーフロー管８曝気槽９気液分離充填カラム１０排ガス処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）水中に四塩化チタンを供給するこ
とにより四塩化チタンと水を接触、反応させ、四塩化チ
タン水溶液を生成しつつ酸化チタン水和物を析出させ、
（ロ）次いで、四塩化チタンを水１モルに対し０．１モ
ル／時間以上で供給することにより反応系の塩素濃度を
３モル／Ｌ以上として前記析出した酸化チタン水和物を
反応系に溶解させ、四塩化チタン水溶液の生成を継続
し、（ハ）その後、酸化チタン水和物を溶解させた反応
系に四塩化チタンと水を独立にかつ同時に供給すること
により酸化チタン水和物の析出を回避しつつ所要量の四
塩化チタン水溶液を生成することを特徴とする四塩化チ
タン水溶液の製造方法。
【請求項２】前記酸化チタン水和物の析出物を溶解さ
せる際の反応系の温度を４０〜６５℃に調整することを
特徴とする請求項１に記載の四塩化チタン水溶液の製造
方法。
【請求項３】前記四塩化チタンの純度が９９．９９重
量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の四塩
化チタン水溶液の製造方法。
【請求項４】（ハ）の後、（ニ）生成した四塩化チタ
ン水溶液に空気又は不活性ガスを接触させることにより
四塩化チタン水溶液中の塩素濃度を制御することを特徴
とする請求項１に記載の四塩化チタン水溶液の製造方
法。