NO135361B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for effektivt å kondensere jernkloridgass uten at blokkeringer oppstår på grunn av ansamling av faste stoffer eller halvfaste stoffer i det for utfør-else av fremgangsmåten anvendte kondenseringsapparat.

Gassformige jernklorider dannes ved fremstilling av titan-dioxyd ved klorering av forskjellige titanholdige malmer ved for-holdsvis høye temperaturer av 750-1100°C. For å fraskille jern-forurensningene i slike prosesser er det vanlig å avkjøle og derefter kondensere de høyerekokende jernklorider fra avløpsgass-strømmen.

Effektive tekniske prosesser er blitt hemmet av at malmfin-stoffer og carbonstøv som drives med gassene, er tilbøyelige til å danne slam og oppsamles i laget av væske og væske-faststoff som på grunn av avkjøling kondenserer på kondensatorens vegger, og disse faste stoffer ansamles meget hurtig slik at de først reduser-er kondensatorens effektivitet og derefter forårsaker blokkeringer. Disse faste stoffer oppsamles først på veggene i form av "mose" og får senere et øylignende utseende.

Det har f.eks. vist seg at støvpartikler, som»findelt koks som drives med i gassene, er tilbøyelige til å bli fuktet av kon-denserende jernklorid efter hvert som dette avkjøles fra en gass til en væske. Toverdig jernklorid har et duggpunkt av 980°C og går over til et fast stoff ved 675°C. Når disse partikler er fuktet, er de tilbøyelige til å hefte sammen og ansamles hurtig med halvflytende overflater til klebrige masser langs avkjølings-overflåtene. I små ledninger eller rør som anvendes i forbindelse med kondenseringsapparatet, stenger disse masser av fuktige faste stoffer snart for en ytterligere passering av gass, og dette gjør det nødvendig å stenge apparatet slik at det kan vaskes og renses før det igjen benyttes.

På grunn av at jernklorider er sterkt korroderende, er det ønskelig å unngå bruk av mekaniske anordninger, som skraperblader, for å hindre dannelsen av jernklorider eller å stole på at faste stoffer eller resirkulerte væsker skal slipe eller vaske vekk slike ansamlinger.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en enkel og effektiv metode for avkjøling av varme gasser inneholdende jernklorider uten at dette fører til en ansamling av faste stoffer i kjøleanordningen, idet vaskingen oppnås ved tyngdeinfluert til-bakeløpsdestillasjon. Det tas ved oppfinnelsen dessuten sikte på

at den kondenserte væske skal bli så sterkt overopphetet som mulig for å lette en påfølgende overføring av væsken.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved separering

av jernkloridgass fra gasstrømmer dannet ved klorering av jernholdige malmer, og fremgangsmåten er særpreget ved at jernkloridgassene kondenseres ved hjelp av en på en kondensators avkjølings-vegger dannet ringformig flytende strøm av kondensert toverdig jernklorid som strømmer langs kondensatorens avkjølingsvegger i motstrøm til gasstrømmen.

Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte unngås en ansamling på den anvendte kondensators avkjølingsvegger av slam og andre faste stoffer som destilleres av fra kloreringsreaktoren som kondensatoren står i forbindelse med. Ved den foreliggende fremgangsmåte vaskes kontinuerlig eventuelle på innsiden av kondensatorens avkjølingsvegger ansamlede faste stoffer ned i kondensatormottageren og ut av reaksjonssystemet, hvorved kondensatet opprett-holdes i væskeform. Den kondenserte flytende jernklorid vasker kontinuerlig eventuelle faste stoffer som hefter til kondensatorveggene og fører dem med seg ned i kondensatormottageren. Denne vasking av faste stoffer nedover i og ut av kondensatoren er grunnen til kon-denseringen ifølge den foreliggende fremgangsmåte av jernkloridgassene til en væske.

Det er på tegningen vist en typisk kloreringsreaktor (1) som er utvendig oppvarmet og forsynt med en rekke gassinnløpsrør (2)

for klorgass og som fylles med en jernholdig titanmalm (11) som fluidiseres ved hjelp av klorgass som ledes inn i reaktoren gjennom innløpsrørene. De varme gassformige produkter fra omsetningen i reaktoren strømmer ut gjennom reaktorens øvre vegg og inn i en kondensator (4) som omfatter en nedre og større mottageravdeling (6) for flytende toverdig jernklorid (12). Kondensatoren er forsynt med

en uttømningsledning (7) for å fjerne flytende toverdig jernklorid. Ukondenserte gasser fortsetter oppad gjennom kondensatoren til en avløpsskorstein (8). Kondensatoren og reaktorens øvre vegg (3) er således dimensjonert at det rundt reaktorens topp fås en ringformig mottagerkanal (9) for å hindre at kondenserte væsker skal dryppe tilbake inn i reaktoren og for å sikre at de vil dryppe ned i mot-tageren.

Kondensatoren er slik konstruert at dens vegger kan avkjøles med luft eller vann for å sikre at en tilstrekkelig mengde av kon-densasjonsvarmen kan fjernes fra ytterveggene for derved å sikre en fullstendig termodynamisk kondensasjon av jernklorider, og spesielt toverdig jernklorid da dette utgjør det hovedsaklige gassformige avløp fra kloreringsreaktoren. For å hindre en ansamling av faste stoffer strømmer det kondenserte toverdige jernklorid, som er en væske, nedad kondensatorens vegger som er slik anordnet at de letter en tyngdepåvirket strøm, og vasker bort støv, avsatte partikler og andre faste stoffer som er tilbøyelige til å klebe mot veggene. En nøye undersøkelse av kondensatorens innervegger efter at den har vært i drift, antyder at det først dannes et hvitfarvet lag av toverdige jernkloridkrystaller straks i nærheten av veggen. Nærmest dette lag er det et-annet lag av sort, fast, toverdicj jernklorid fordi jern-kloridet er blandet med faste støvpartikler., spesielt partikler av findelt koks, som synes å være i likevekt ved smeltepunktet som er 677°C. På dette dannes et lag av væske og faste stoffer som vokser innad fra avkjølingsoverflat en og derved forårsaker blokkeringer som medfører et øket trykkfall. Dette lag ser ut som "mose", og tem-peraturen på dets overflate er nær eller den samme som det gassformige, toverdige jernklorids duggpunkt. Erfaring har vist at disse blokkeringer har ført til tilstopping og har utgjort et hovedproblem i forbindelse med å oppnå en kontinuerlig prosess for klorering av titanmalmer.

Det er blitt iakttatt ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte at faste stoffer av og til dannes som loddrett oppdyngede øer langs innsiden av kondensatorveggene og at disse fremspring underskjæres av strømmen av varme, flytende klorider. Dette øker varmeoverføringen på grunn av at de isolerende betingelser fjernes som dannes som følge av vedheftningen av de faste stoffer, og øker fjernelsen av faste stoffer på grunn av underskjæringsvirkningen.

Dersom kloreringsreaktoren har en diameter av f.eks. 1,68 m

og drives med en temperatur av 1000 - 1020°C, innføres klor med en hastighet av 1,7 Nm pr. minutt. I kloreringsreaktoren holdes malmen og koksen fluidisert, og 2,55 Nm 3 luft eller gassformig nitro-gen pr. minutt innføres også for å oppnå en skikkelig fluidisering. Malmskiktet består av 8o% ilmenitt og 20% findelt koks med en par-tikkelstørrelse av -10 mesh - +220 mesh. Ved kloreringen dannes jernklorider, hvorav ca. 99% utgjøres av toverdig jernklorid og 1% av treverdig jernklorid, pluss carbondioxyd og en del carbonmonoxyd og spormengder av titantetraklorid.

Den anvendte kondensator har en diameter av 15,2 cm og en høyde av 6,1 m og virker tilfredsstillende når den avkjøles med luft med omgivelsestemperatur av 23,9°C og en lav hastighet av2f6 m/s. Vann kan også innføres rundt den øvre del av kondensatorens ytter-vegger og strømmer nedover kondensatorens sider. Vanntemperaturen er ca. 21,1°C, og vannstrømmen danner en film som i det vesentlige dekker kondensatoren. Dette sikrer at veggtemperaturen holdes under duggpunktet av 98o°C for toverdig jernklorid. Da toverdig jernklorid går over til et fast stoff ved 675°C og treverdig jernklorid til et fast stoff ved 3o4°C og koker ved 309°C, dannes først et fast lag av sublimert toverdig jernklorid på veggen i form av et hvitt pulver, og derefter avsettes krystaller av toverdig jernklorid,. og som regel dannes et lag av krystallinske faste stoffer blandet med koksstøv som holder seg i likevekt' langs kondensatorens innvendige overflater som er fuktet med en film av toverdig jernklorid.

Under de beskrevne betingelser ble det dannet en strøm av toverdig jernklorid på den øvre del av kondensatorens innervegger, og denne strøm ga en tilbakeløpsvirkning efter hvert som den strømmet nedad slik at forholdet væske:faste stoffer ble øket inntil bland-ingen ble flytende og overskudd av faste stoffer ble vasket bort.

på grunn av at det flytende toverdige jernklorid strømmer nedad i motstrøm til gasstrømmen, absorberer det varme og blir overopphetet, og dette letter smeltingen av de dannede avsetninger av væske og faste stoffer og dessuten en tømming av kondensatorbeholderen. Ved å anordne kondensatoren direkte over kloreringsreaktoren fremmes denne tilbakeløpsvirkning,- og det fås en bedre overopphetning av den nedadstrømmende væske.

Kondensatoren kan selvsagt også anordnes ved siden av reaktoren eller vertikalt på et hvilket som helst egnet sted. Til-bakeløpsvirkningen kan oppnås ved hjelp av andre typer kondensa-torer, som f .eks. en kondensator som omfatter to eller flere seksjoner med forskjellig diameter slik at det fås varierende av-kjølingstemperaturer for kondensering av jernkloridgassene med forskjellige hastigheter.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved separering av jernkloridgass fra gass-strømmer dannet ved klorering av jernholdige malmer, karakterisert ved at jernkloridgassene kondenseres ved hjelp av en på en kondensators avkjølingsvegger dannet ringformig flytende strøm av kondensert toverdig jernklorid som strømmer langs kondensatorens avkjølingsvegger i motstrøm til gasstrømmen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et vertikalt anordnet rør hvorigjennom hele gasstrømmen ledes, avkjøles utvendig for derved å danne en ringformig motstrøm av kondensatet.