PROCESO PARA MEJORAR LA TRITURABILIDAD DE PIGMENTOS NATURALES La presente invención se refiere a un proceso de oxidación mejorado y a un aparato mejorado para producir pigmentos de dióxido de titanio a partir de tetracloruro de titanio. Los pigmentos de dióxido de titanio pueden producirse mediante diversos procesos comerciales conocidos familiares para aquellos expertos en esta técnica. En uno de tales procesos comerciales, referido generalmente como "proceso de cloruros", el material de alimentación que contiene titanio se clora en presencia de una fuente de carbono para producir tetracloruro de titanio, dióxido de carbono, y otros inertes e impurezas. El vapor de tetracloruro de titanio se separa y después se oxida en la fase de vapor a elevadas temperaturas para producir productos de reacción gaseosos y lo que se refiere comúnmente como dióxido de titanio natural o pigmentos naturales. Los productos de reacción gaseosos incluyen cloro, que se recupera y se recicla a la etapa de cloración. El producto de dióxido de titanio natural se recupera, se somete a operaciones de molturación y clasificación y, después de un tratamiento para depositar varios recubrimientos al pigmento, se somete a una etapa final de molturación para proporcionar un pigmento del tamaño de partícula deseado.
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Se sabe bien que el tetracloruro de titanio reacciona con oxígeno en la fase de vapor para formar dióxido de titanio y que esta reacción se inicia calentando los reactivos a una temperatura adecuada en un reactor de oxidación. En esta etapa de reacción de oxidación a alta temperatura, las temperaturas de alimentación, temperatura de reacción, puntos de adición de tetracloruro de titanio y oxígeno, aditivos y otras variables conocidas por los expertos en la técnica, se ajustan para controlar las propiedades del producto tales como el tamaño de partícula primaria del dióxido de titanio natural. Se han explorado diversos procedimientos para el control del tamaño de partícula primaria del pigmento. Los núcleos de dióxido de titanio crecen en el reactor de oxidación a través de coagulación, coalescencia y reacción de superficie para elaborar partículas de tamaño pigmentario. A alta temperatura, las partículas continuarán creciendo rápidamente. Los esfuerzos previos se han enfocado a la detención del crecimiento de las partículas primarias. Los esfuerzos iniciales para controlar el tamaño de partícula primaria incluyeron el rápido templado de los productos de reacción calientes como en la Patente de E.U. No. 2,508,272 expedida para Booge en Mayo 16 de 1950. Desde entonces, el tamaño de partícula primaria se ha controlado inyectando aditivos tales como potasio y alúmina, controlando la
- - relación inicial de oxígeno a tetracloruro de titanio, y mediante otros métodos que dan como resultado la producción comercial del tamaño de partícula primaria deseado. Sin embargo, incluso después de haber detenido esencialmente el crecimiento de la partícula primaria, pueden continuar formándose agregados y consolidarse debido a las colisiones partícula-partícula y a la temperatura en el reactor. Otro procedimiento para el control del tamaño de partícula se describe en la Patente de E.U. No. 5,508,015 expedida para Gonzales et al., en Abril 16 de 1996. Este procedimiento se enfoca en la inyección de un gas a alta presión en el oxidante para incrementar la turbulencia e incrementar el número de colisiones partícula-partícula para incrementar así la cantidad de aglutinación. La presente invención se dirige al logro del resultado opuesto, es decir, a la disminución de la cantidad de consolidación de agregados para mejorar así la triturabilidad de los agregados formados. Después de la oxidación, en la práctica presente, el dióxido de titanio natural y los productos de reacción gaseosos se enfrían pasándolos, por ejemplo, a través de un termopermutador tubular. Las partículas de dióxido de titanio natural deben separarse entonces y "terminarse" previo a su venta como pigmentos . Una de las primeras etapas típicas de acabado es la molturación, en donde los agregados de pigmento natural se trituran de nuevo en partículas
- - primarias. Típicamente, se utilizan dispositivos de molturación tales como molinos de discos, molinos de jaula y/o molinos de abrasión conjuntamente con un medio de molturación que después debe separarse completamente del dióxido de titanio. El molturación es un proceso intensivo tanto en capital como en energía. Después de la molturación, se aplica comúnmente un recubrimiento de superficie a las partículas de pigmento. Las partículas recubiertas se secan entonces y se someten a una etapa final de molturación (micronización) . Si los agregados no se reducen a partículas primarias previo al tratamiento de superficie, entonces no es posible el recubrimiento total de la partícula primaria. Por el contrario, la etapa final de micronización reducirá los agregados a partículas primarias y expondrá las superficies frescas no recubiertas de dióxido de titanio. También por esta razón, cualquier mejora que dé como resultado un menor molturación del pigmento previo al tratamiento de superficie será bienvenida en la industria. La presente invención proporciona procesos mejorados para producir pigmentos de dióxido de titanio que cumplen con las necesidades antes descritas y superan las deficiencias de la técnica anterior. La presente invención, brevemente, proporciona la capacidad para producir dióxido de titanio natural que se encuentra menos fuertemente agregado y
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se tritura más fácilmente en partículas primarias en la etapa de molturación subsecuente. Un proceso de la presente invención para la producción de dióxido de titanio en partículas comprende las siguientes etapas. Se reactiva tetracloruro de titanio gaseoso con oxígeno en un reactor de oxidación para producir dióxido de titanio en partículas y productos de reacción gaseosos. El dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos se templan inyectando un fluido de templado inerte (es decir, inerte al inyectarlo) en una zona en el reactor en donde la reacción se completa esencialmente y las partículas de dióxido de titanio ya no crecen más en tamaño. El gas inerte se inyecta a una presión menor a 75 psig (520 kPa) por arriba de la presión del reactor y a una temperatura significativamente menor a la temperatura de los productos de reacción en la zona de inyección. Una modalidad preferida del proceso de esta invención para producir dióxido de titanio sólido en partículas comprende las siguientes etapas. El tetracloruro de titanio gaseoso se reactiva con oxígeno en un reactor de oxidación para producir dióxido de titanio sólido en partículas y productos de reacción gaseosos. El dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos se templan inyectando los productos de reacción gaseosos
- - reciclados que previamente se han enfriado, en donde los productos de reacción gaseosos reciclados enfriados se inyectan a una zona en el reactor en donde ña reacción se completa esencialmente y las partículas de dióxido de titanio ya no crecen más en tamaño. Al proporcionar un templado térmico en esta zona en el reactor, se disminuye el crecimiento y consolidación de los agregados de dióxido de titanio y se mejora con mucho la triturabilidad del dióxido de titanio natural producido. Los productos de reacción gaseosos reciclados se inyectan a una presión menor a 75 psig
(520 kPa) por arriba de la presión del reactor, y a una temperatura significativamente menor a la temperatura del reactor en la zona de inyección. El dióxido de titanio en partículas templado y los productos de reacción gaseosos se enfrían entonces adicionalmente, preferentemente en un termopermutador tubular convencional y el dióxido de titanio en partículas enfriado se separa de los productos de reacción gaseosos enfriados. Una porción de la corriente de productos de reacción gaseosos enfriados se recicla para proporcionar el templado. El producto del proceso de la invención es un dióxido de titanio en partículas que tiene una triturabilidad mejorada debido a que los agregados se trituran más fácilmente en partículas primarias. Ahora con referencia a los dibujos:
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La Figura 1 es una vista esquemática que ilustra la presente invención. La Figura 2 es una vista esquemática que ilustra una modalidad preferida de la presente invención. La Figura 3 muestra el grado de aglutinación y triturabilidad del pigmento natural templado en comparación con un pigmento natural no templado. El dióxido de titanio (Ti02) , útil como un pigmento, se produce en escala comercial reactivando vapor de tetracloruro de titanio (TiCl ) con oxígeno (02) en un reactor para formar partículas de dióxido de titanio de cierto tamaño deseado y gas de cloro. La reacción tiene lugar a una temperatura de aproximadamente 2200°F (1200 grados C) a aproximadamente 2800°F (1540 grados C) . Una vez logrado el tamaño de partícula primaria de dióxido de titanio y que las partículas primarias ya no crecen más, las colisiones de partícula aún pueden dar como resultado una coalescencia y aglutinación parcial produciendo así agregados de dióxido de titanio. Se requiere una etapa de molturación para reducir los agregados de vuelta a partículas primarias previo al tratamiento de superficie. Es deseable reducir la cantidad de molturación requerida, y esto puede lograrse controlando o reduciendo la coalescencia y aglutinación que ocasionan la formación de agregados. A fin de controlar la agregación del dióxido de
titanio sin interferir con el crecimiento de la partícula primaria, ayuda la comprensión de los mecanismos de reacción dentro del reactor de oxidación. Las partículas de dióxido de titanio se forman en el reactor de oxidación mediante la nucleación de partículas de la fase de vapor. Inicialmente, las partículas nucleadas crecen rápidamente mediante condensación así como por coagulación y coalescencia. Sin embargo, una vez completada la reacción química en un reactor de flujo de conexión, no se formarán nuevas partículas y el crecimiento de partícula se limita a coagulación y coalescencia. Mientras las partículas chocan, el número de partículas por volumen de unidad (densidad del número de partículas) disminuye y el crecimiento de- las partículas necesariamente se retrasa significativamente debido a que existen menos choques. Un retraso adicional del crecimiento de partícula se presenta debido al enfriamiento del forro del reactor de oxidación que se requiere para proteger la integridad del reactor. Como resultado, el perfil de temperatura del reactor disminuye por debajo de la fusión de las partículas a una distancia muy corta aguas abajo de la entrada de TiCl . La disminución en la densidad del número de partículas y el enfriamiento del forro del reactor, combinados con la inyección de aditivos y el diseño general del reactor, típicamente dan como resultado la cesación del crecimiento
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del tamaño de la partícula primaria en un tamaño de partícula pigmentaria deseado. El tamaño de partícula primaria real del pigmento natural se controla ajustando un número de variables de proceso del reactor de oxidación tales como las variables descritas en la Patente de E.U. No. 5,840,112 expedida para Morris et al., en Noviembre 24 de 1998, y en la Patente de E.U. No. 6,207,131, expedida para Magyar et al., en Marzo 27 de 2001, siendo ambas patentes incorporadas en la presente por la referencia. Por ejemplo, las patentes referidas muestran que el tamaño de partícula o otras propiedades pueden controlarse cambiando la relación de tetracloruro de titanio a oxígeno en la región del reactor en donde las partículas de dióxido de titanio comienzan a formarse o nuclearse. Esto requiere un segundo punto de adición de oxígeno aguas abajo. Esta temperatura y colocación secundaria de oxígeno, conjuntamente con la temperatura y presión del reactor, pueden utilizarse para controlar las propiedades de partícula. También se ha utilizado una cantidad de métodos y aditivos diferentes para controlar el tamaño de partícula primaria del dióxido de titanio producido. Por ejemplo, la inyección de tetracloruro de titanio secundario permite flexibilidad y control de operación, y la inyección de aditivos tales como cloruro de aluminio, cloruro de potasio y
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agua proporciona un control adicional del tamaño de partícula primaria. Después de que las partículas primarias han dejado de crecer, pueden aún formar agregados si las partículas chocan. Esto ocurre en la región del reactor en donde la temperatura se encuentra por debajo del punto de fusión de las partículas pero por arriba de la temperatura en donde las partículas se aglutinan. Generalmente, si la temperatura es menor a aproximadamente 80% de la temperatura absoluta de fusión, entonces no ocurrirá la aglutinación ni la aglomeración. Sin embargo, un número de otros factores, tales como la distribución de tamaño de partícula, afecta también la aglomeración y aglutinación. Las partículas más pequeñas tienden a aglutinarse a temperaturas menores que las partículas más grandes debido a su mayor relación de energía de superficie a volumen. La cantidad de tiempo que gasta una partícula a una temperatura dada afectará también la cantidad de aglutinación, dado que la aglutinación es una función de tiempo a una temperatura dada. Si las partículas de dióxido de titanio experimentan una disminución de temperatura relativamente lenta mientras se encuentran en la zona de temperatura en donde ocurre la aglutinación, se formarán agregados indeseables. Tal caída relativamente lenta en la temperatura ocurre cuando el dióxido de titanio y los productos de
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reacción gaseosos se enfrían en un pequeño tubo redondo de enfriamiento o termopermutador . La Patente de E.U. No. 6,419,893 expedida para Yuill et al., demuestra que las tasas de enfriamiento pueden aumentarse ocasionando que el dióxido de titanio, los productos de reacción gaseosos y un medio de desoxidación sigan una trayectoria en espiral a través del termopermutador tubular. El flujo en espiral aumenta las relaciones de turbulencia y de transferencia térmica retirando los depósitos de las superficies interiores del termopermutador. El uso de termopermutadores es más lento que el enfriamiento o templado directo dado que la transferencia térmica en un templado de gas se presenta dentro de la fase gaseosa, produciendo un perfil de temperatura muy agudo. Sin embargo, el reemplazo de termopermutadores con templado de gas requiere el procesamiento de muy grandes volúmenes de gas. Se cree que la relación inicial de reducción de temperatura es lo más importante para reducir la aglutinación y mejorar la triturabilidad del dióxido de titanio natural. En consecuencia, la etapa de templado de gas de esta invención se incluye preferentemente como una etapa de enfriamiento suplemental aguas arriba desde los termopermutadores en una zona en el reactor en donde las partículas primarias de dióxido de titanio ya no crecen más en tamaño pero en donde continúa la agregación.
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Un proceso de la presente invención para producir dióxido de titanio en partículas comprende las siguientes etapas . Se reactiva tetracloruro de titanio gaseoso con oxígeno en un reactor de oxidación para producir dióxido de titanio en partículas y productos de reacción gaseosos. El dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos se templan térmicamente inyectando un fluido de templado esencialmente inerte en una zona en el reactor en donde la reacción se completa y las partículas primarias de dióxido de titanio ya no crecen más en tamaño. El término "fluido de templado esencialmente inerte" significa en la presente que el fluido es esencialmente químicamente inerte al inyectarse, es decir, que no reaccionará significativamente con el dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos en el reactor de oxidación en la zona y aguas abajo de esta zona. El fluido de templado proporciona un templado térmico, o enfriamiento rápido, del dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos en el reactor de oxidación en la zona de inyección. El fluido de templado esencialmente inerte se inyecta en el reactor a una presión menor a 75 psig (520 kPa) por arriba de la presión del reactor y a una temperatura significativamente menor a la temperatura de los productos de reacción en la zona de inyección. El fluido de templado puede inyectarse en el reactor mientras se encuentra en forma
- de un gas o un líquido. De esta manera, el proceso de esta invención proporciona un templado térmico para mejorar la triturabilidad del dióxido de titanio producido disminuyendo la formación, crecimiento y consolidación de agregados. Preferentemente, las partículas de dióxido de titanio templadas y los productos de reacción gaseosos se enfrían adicionalmente alimentando, inmediatamente después del templado, las partículas y productos gaseosos en un termopermutador tubular. Generalmente, la adición de un medio de desoxidación a la alimentación del termopermutador es necesaria para retirar los depósitos de la superficie interior del termopermutador y mantener así la eficiencia de la transferencia térmica. Preferentemente las partículas de dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos se producen para seguir una trayectoria en espiral mientras fluyen a través del termopermutador. Esta trayectoria en espiral crea más turbulencia, mejora el retiro de depósitos de la superficie del termopermutador y mejora por tanto la eficiencia del termopermutador. La Figura 1 es un esquema para el flujo del fluido de templado de acuerdo con la presente invención. En general, el reactor de oxidación 10 comprende: una primera instalación de introducción de gas de oxidación 12 que se encuentra adaptada para pasar el oxígeno a una temperatura predeterminada en la primera zona de reacción 14 formada en
- - el reactor 10; una primera instalación de introducción de tetracloruro de titanio 16 que se encuentra adaptada para pasar vapor de tetracloruro de titanio a una primera temperatura predeterminada en la zona de reacción 14; y una instalación de introducción de fluido de templado esencialmente inerte 18 que se encuentra adaptada para pasar un fluido esencialmente inerte a una temperatura predeterminada significativamente menor a las temperaturas del reactor, en el reactor 10 en un punto en una zona de templado 20. El reactor se ilustra esquemáticamente como un tubo continuo (aunque no tiene que ser así) pero que puede dividirse en zonas para propósitos de discusión. Como se utiliza en la presente, una "primera zona de reacción" 14 se refiere a la región del reactor 10 cercana al primer punto de entrada de oxígeno 12 en donde se inicia la reacción entre TiCl4 y 02 y en donde se nuclean las partículas de Ti02. Como se utiliza en la presente una "segunda zona de reacción" 22 se refiere a la región del reactor que se extiende aguas abajo desde la primera zona de reacción 14 y en donde ocurren las reacciones entre partículas y las partículas crecen al tamaño deseado. Aguas abajo de la segunda zona de reacción 22 se encuentra la zona de templado 20 en donde las partículas primarias han dejado de crecer pero continúan agregándose y aglutinándose. La repentina reducción en la
- - temperatura que resulta de la inyección del fluido de templado reduce la cantidad de aglutinación haciendo al dióxido de titanio más fácil de triturar al tamaño de partícula primaria. Frecuentemente, se introduce una segunda adición de oxígeno en la segunda zona de reacción 22 a través de una segunda instalación de introducción de gas de oxidación 24 a una segunda temperatura predeterminada. También puede introducirse una segunda adición de tetracloruro de titanio en el reactor a través de una segunda instalación de introducción de tetracloruro de titanio 26 ubicada dentro de la segunda zona de reacción y puede encontrarse ya sea aguas arriba o aguas abajo de la segunda instalación de gas de oxidación. Ejemplos de fluidos esencialmente inertes que pueden utilizarse para templar los productos de reacción de oxidación de tetracloruro de titanio de acuerdo con esta invención (el "fluido de templado") incluyen, pero no se limitan a, cloro, nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, cloruro de hidrógeno, gases nobles tales como argón, y mezclas de los mismos. El fluido de templado puede obtenerse de cualquier fuente incluyendo, por ejemplo, adquisición directa de los distribuidores comerciales de cloro, producción en el sitio utilizando un generador de gas inerte, y corrientes de proceso dentro de la operación.
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Preferentemente, el fluido de templado comprende los productos de reacción gaseosos que contienen cloro de la reacción de oxidación, de los cuales se ha separado el dióxido de titanio, y que se enfrían y se reciclan a partir de etapas aguas abajo en la operación. La temperatura del fluido de templado debe ser significativamente menor a la temperatura del reactor y los productos de reacción en el punto de inyección. El término "significativamente menor que" como se utiliza en la presente, se define como una diferencia de temperatura suficiente, en el volumen del fluido de templado utilizado, para proporcionar el enfriamiento necesario para lograr una mejora calculable en la triturabilidad del pigmento de Ti0 producido. Preferentemente, el fluido de templado tiene una temperatura en el rango de aproximadamente -328 °F (-200 grados C) a aproximadamente 200°F (93 grados C) , y más preferentemente de aproximadamente 32 °F (0 grados C) a aproximadamente 150°F (65 grados C) , al momento t en el punto en que se inyecta al reactor. Cuando el fluido de templado proviene de una corriente de proceso dentro de la operación, por ejemplo de los productos de reacción gaseosos que contienen cloro de la reacción de oxidación, el fluido de templado puede enfriarse a través de equipo de termopermutación muy conocido por los expertos en la técnica. en una modalidad de la invención, el fluido de templado es un
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has inerte que se ha enfriado suficientemente mediante cualquier medio convencional para transformar el gas en una fase líquida y la fase líquida se inyecta en el reactor. La cantidad de fluido de templado inerte inyectada a la zona de templado del reactor se encuentra preferentemente en una proporción de peso al dióxido de titanio que varía de 0.1:1 a 5:1, y más preferentemente variando de 1 : 1 a 2 : 1. Se ha encontrado que la creación de una rápida reducción en la temperatura en esta etapa particular del reactor, incluso si la caída de temperatura es muy pequeña, es benéfica en términos de mejoramiento de la triturabilidad del pigmento natural. El grado de enfriamiento del dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos proporcionados por el templado se encuentra preferentemente en el rango de desde 3,000°F (1650 grados C) por segundo a 12,000°F (6600 grados C) por segundo. El fluido de templado inerte se inyecta preferentemente en el reactor a una presión de desde 0.1 psig
(0.7 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor. Más preferentemente, el gas inerte se inyecta a una presión menor a 30 psig (200 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor. La ubicación óptima específica para la zona de templado del reactor debe determinarse experimentalmente para proporcionar el máximo mejoramiento en la triturabilidad. En
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general, el fluido de templado se inyecta en un punto o puntos en el reactor que se encuentran de 10 pies (3 metros) a 40 pies (12 metros) aguas abajo, más preferentemente de 10 a 28 pies (3 a 8.5 metros) aguas abajo, y de mayor preferencia de 12 pies (3.6 metros) a 20 pies (6 metros) aguas abajo, del punto en el reactor en donde el oxígeno y el tetracloruro de titanio se reactivan primero. La posición óptima real dependerá del diseño total del reactor así como de las condiciones de operación tales como relación de alimentación, presión y temperatura en la zona de reacción, velocidad espacial de los productos de reacción y otras condiciones y variables de operación. En una modalidad preferida, el dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos se templan inyectando una corriente reciclada de productos de reacción gaseosos que se han enfriado previamente. Una porción de los productos de reacción gaseosos reciclados enfriados se inyecta en una zona en el reactor en donde las partículas de dióxido de titanio ya no crecen en tamaño. Los productos de reacción gaseosos reciclados enfriados se inyectan en el reactor a una presión menor a 75 psig (520 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor y a una temperatura significativamente menor a la temperatura del reactor en la zona de inyección. El dióxido de titanio en partículas templado y los productos de reacción gaseosos se enfrían
adicionalmente en termopermutadores tubulares y las partículas de dióxido de titanio se separan de los productos de reacción gaseosos en separadores de gas-sólido como se explicará en detalle. Una porción del producto de reacción gaseoso libre de sólidos se recicla entonces como un fluido de templado esencialmente inerte, proporcionando así un templado térmico mejorando así la triturabilidad del dióxido de titanio producido. Cuando se utiliza el producto de reacción gaseoso reciclado como fluido de templado, preferentemente se ha enfriado en el proceso existente a una temperatura en el rango de desde 32°F (0 grados Celsius) a 200°F (93 grados C) previo a inyectarse en la zona de templado del reactor. En otra modalidad preferida, el producto de reacción gaseoso reciclado experimenta una etapa adicional de enfriamiento, por ejemplo, en un termopermutador separado, previo a inyectarse en el reactor. En este caso, la temperatura del producto de reacción gaseoso reciclado al momento y punto de inyección en la zona de templado del reactor, se encuentra preferentemente en el rango de desde -152°F (-100 grados C) a 150°F (65 grados C) y más preferentemente de 32°F (0 grados C) a 150°F (65 grados C) . Preferentemente, los productos de reacción gaseosos reciclados se inyectan en el reactor a una presión de 0.1 psig (0.7 kPa, calibre) a 75 psig (520 kPa, calibre) por
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arriba de la presión del reactor, y más preferentemente de 0.1 psig a 30 psig (200 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor. Ahora con referencia a la Figura 2, en una modalidad preferida, los productos de reacción templados, incluyendo el dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos, se enfrían adicionalmente en un termopermutador tubular 28 en donde los productos de reacción se enfrían mediante termopermutación con un medio de enfriamiento tal como agua de enfriamiento. El diámetro y longitud del termopermutador tubular varían ampliamente, pero se encuentran diseñados para enfriar los productos de reacción a una temperatura de 1300°F (700 grados C) o menor. Para mantener la eficiencia de la transferencia térmica, se adapta una instalación de introducción de medio de desoxidación 30 para pasar un medio de desoxidación tal como arena, alúmina fundida, titanio aglutinado y lo similar para retirar depósitos de las superficies internas del termopermutador. Los productos de reacción enfriados se alimentan al equipo de separación de gas-sólidos 32 para separar el medio de desoxidación y el dióxido de titanio en partículas de los productos de reacción gaseosos. Los tipos adecuados de equipos de separación de gas-sólidos pueden incluir, pero no se limitan a, separadores de arena, ciclonas, filtros de cámara, cámaras de sedimento y
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combinaciones de estos tipos de equipo. Los productos de reacción gaseosos, enfriados libres de sólidos 34 se transfieren a la sección de cloración de la operación después de extraer una porción de la corriente para el reciclado a la sección de templado 20 del oxidante. El flujo del producto de reacción gaseoso reciclado se controla mediante una válvula 36 cuando la presión del producto de reacción gaseoso reciclado es menor a 5 psig (35 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor. Cuando se desea una diferencia de presión mayor que 5 psig, la válvula 36 debe reemplazarse o aumentarse con un ventilador, compresor de centrífuga u otro tipo de bomba de gas 38. El producto de reacción gaseoso reciclado puede enfriarse adicionalmente e incluso condensarse utilizando un termopermutador 40. El producto de reacción gaseoso reciclado se introduce en la sección de templado del reactor a través de una o más boquillas de inyección de gas 40. El producto de este proceso inventivo es un dióxido de titanio natural en partículas que tiene triturabilidad mejorada debido a que los agregados se trituran más fácilmente en partículas primarias. En resumen, el proceso de la presente invención para producir dióxido de titanio en partículas comprende las siguientes etapas. Se reactiva tetracloruro de titanio gaseoso con oxígeno en un reactor de oxidación para producir
- dióxido de titanio en partículas y productos de reacción gaseosos. El dióxido de titanio en partículas y los productos de reacción gaseosos se templan inyectando un fluido de templado esencialmente inerte en una zona en el reactor en donde la reacción se completa esencialmente y las partículas de dióxido de titanio ya no crecen en tamaño. El gas esencialmente inerte se inyecta a una presión menor a 75 psig (520 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor y a una temperatura significativamente menor a la temperatura de los productos de reacción en la zona de inyección. A fin de ilustrar adicionalmente la presente invención, se proporcionan los siguientes ejemplos. EJEMPLO 1 Se condujo una prueba piloto de templado en una sola línea de quemador en donde una porción de los productos de reacción gaseosos, habiéndose enfriado a 125°F (52 grados C) , se recicló y se inyectó de nuevo en el reactor a una presión menor a 5 psig (35 kPa, calibre) por arriba de la presión del reactor en el punto de inyección. Se ubicaron dos boquillas de inyección de gas de reciclado en el reactor a 33.7 pies (10 metros) aguas abajo de la abertura primaria de tetracloruro de titanio. El volumen del gas reciclado representó aproximadamente el 25% del flujo total de gas en el reactor. Se tomaron muestras del pigmento natural producido utilizando el templado de gas de reciclado y se
compararon con las muestras tomadas previo a la adición del templado. El grado de aglomeración puede estimarse a partir de análisis de tamiz del porcentaje que pasa los 0.63 micrómetros. Las partículas que tienen diámetros mayores que 0.63 micrómetros se consideran aglomerados. Las muestras del pigmento natural se muele con arena en el laboratorio utilizando arena de sílice. La Tabla 1 abajo compara el tiempo de molturación del pigmento natural requerido, en minutos, para lograr que el 95% pase los 0.63 micrómetros. La comparación de los tiempos de molturación en el laboratorio para lograr que el 95% pase los 0.63 micrómetros muestra que la etapa de templado adicional redujo el molturación requerido en aproximadamente 20%.
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EJEMPLO 2 Las muestras de pigmento natural de la prueba piloto descrita anteriormente se molieron con arena en el laboratorio utilizando arena de circonio. La Figura 3 muestra los análisis de tamiz al paso del tiempo para las muestras de prueba. Sin molturado, el pigmento natural no templado fue aproximadamente 90% aglomerado en comparación con las muestras templadas que fueron aproximadamente 65% aglomerado. Como puede observarse, la triturabilidad del dióxido de titanio natural producido utilizando la etapa adicional de templado mejora consistentemente sobre la triturabilidad del dióxido de titanio natural producido sin la etapa de templado. EJEMPLO 3 Se condujo una segunda prueba piloto de templado en una sola línea de quemador en donde una porción de los productos de reacción, habiéndose enfriado a 130°F (54 grados C) , se reciclaron de nuevo y se inyectaron en el reactor. En esta prueba, se ubicaron dos boquillas de inyección de gas de reciclado en el reactor a 26.2 pies (8 metros) aguas abajo de la abertura primaria de tetracloruro de titanio. El volumen de gas reciclado se incrementó a aproximadamente 40% del flujo total de gas en el reactor. Se tomaron muestras del pigmento natural producido utilizando el templado del gas de reciclado y se compararon con muestras tomadas previo a la
- - adición del templado. Las muestras de pigmento natural se molieron con arena en el laboratorio utilizando medio de trituración de circonio en lugar de arena de sílice. El medio de circonio proporciona pruebas de trituración más rápidas y más confiables. La Tabla 2 abajo compara el tiempo de molturación del pigmento natural requerido en el laboratorio, en minutos, para lograr que el 95% pase los 0.63 micrómetros. Una comparación de los tiempos de molturación en el laboratorio muestra que el templado en esta posición y bajo las condiciones antes descritas redujo el molturación requerido en aproximadamente 30%.
Por tanto, la presente invención se encuentra bien adaptada para llevar a cabo los objetivos y lograr los beneficios y ventajas mencionados así como aquellos inherentes a la misma.