NO162477B - Limingsmidler for celluloseholdige materialer, samt celluloseholdig materiale behandlet med limingsmidlene. - Google Patents

Abstract

Celluloseholdige produkter blir etterbehandlet med hensyn til vann- og oljeavvisning ved hjelp av stoffer som er tilberedt fra (a) fluoralifatisk radikal-inneholdende karboksylsyre eller en salt eller hydrolyserbare for-løpere for nevnte, (b) vannopplsellg epoksydholdig kationisk harpiks fremskaffet ved om-setting av epihalohydrin med ammoniakk eller aminopolymerer, og (c) et eventuelt hydrofob hydrokarbon-etterbehandlingsmiddel.

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av uorganiske, faste produkter ved hjelp av gassfasereaksjon.

Oppfinnelsen vedrører en kontinuerlig fremgangsmåte til gjennomføring av eksoterme resp. svakt endoterme reaksjoner mellom gassformede og/eller dampformede reaksjonskomponenter og/eller faste legemer for fremstilling av finfordelte uorganiske faste stoffer.

Ved omsetning av fortrinnsvis fordampbare metall- eller halvmetall-halogenider med eksempelvis luft, oksygen, vann eller ammoniakk ved forhøyet temperatur kan det f.eks. fåes oksyder eller nitrider. Spesielt egner fremgangsmåten seg til fremstilling av oksyder i pigmentfin fordeling.

Fremstillingen av finfordelte oksyder, fortrinnsvis av pigmenter ved omsetning av metallklorider med oksygenholdige gasser er forbundet med en rekke større vanskeligheter. Bortsett fra økono-miske problemer, som står i forbindelse med tilførsel av den nød-vendige energi for forbrenningsreaksjonen såvel som ved gjenvinning av ved avspaltningen dannet klor i mest mulig konsentrert form,

måtte det overvinnes betraktelige vanskeligheter for å hindre av-leiring av de ved reaksjonen dannede finfordelte stoffer i innret-ningene , dessuten må det påsees meget omhyggelig overholdelse av reaksjonsbetingelsene således at det oppstår faste stoffer med de ønskede egenskaper. Det har derfor ikke manglet på forslag til å forbedre den i lengere tid kjente reaksjon til spaltning av metall-halogenider i finfordelte faststoffer og fritt halogen resp. halogen-hydrogen.

Derved ble det utviklet fremgangsmåter som arbeider

i hvirvelsjiktreaktorer, for bortsett fra energetiske overveielser å oppnå en god gjennomblanding resp. fordeling av reaksjonsdeltakerne. Da det ved disse fremgangsmåter ikke er å unngå en oppvoksning av de dannede faste produkter på hvirvelsjiktmaterialene, ble disse fremgangsmåter i mellomtiden forlatt. Det foretrekkes derfor fremgangsmåter som bringer reaksjonskomponentene til reaksjon under forskjellige blandingsprinsipper i "tomme" brenne- og blandingskammere.

Omsetningen av reaksjonsdeltakerne foregår ofte i fortrinnsvis loddrettstående innretninger som består av et brennkammer som åpner seg konisk oppad eller nedad, hvortil det slutter seg en rørformet reaktor, hvori de i brennkammeret dannede partikler utformer de ønskede fysikalske egenskaper. Det er vanlig å oppvarme i det minste en av reaksjonsdeltakerne før innførelsen i brennkammeret til så høye temperaturer at reaksjonen forløper uten ytterligere varme-tilførsel. Det er imidlertid også kjent fremgangsmåter hvor de eventuelt til midlere temperaturer for-oppvarmede reaksjonsdeltakere i selve brennkammeret tilføres den ennå nødvendige energi.

Reaksjonskomponentenes oppvarmning foregår derved enten under samtidig forbrenning av karbonmonooksyd eller ved om-dannelse av elektrisk energi til varmeenergi i selve brennkammeret. Også foroppvarmningen av reaksjonsdeltakerne til slik temperatur at deres varmeinnhold er tilstrekkelig til å opprettholde reaksjonen,

ble omtalt.

For å unngå skorpedannelser i reaktoren med de tilsvarende faste produkter ble bortsett fra spesielle utformninger av blandings- og brennkammere reaktorens utforing i det minste i den nedre del beskrevet med porøse vegger, f.eks. med grafitt, idet det gjennom veggene innføres i forhold til reaksjonen inerte gasser for direkte å hindre avsetningen av faststoffpartikler eller også igjen å overføre utskilte partikler i en flyktig form.

Ved fremstilling av oksyder, som er egnet som pigmenter, kommer det vesentlig an på at pigmentpartiklene er av enhet-lig nøyaktig definert størrelse. Ved reaksjonens gjennomføring er det derfor av største betydning at reaksjonsdeltakernes blanding foregår under nøyaktig kontrollerte betingelser og hurtigst mulig, for bare da er det sikret enhetlige reaksjonsbetingelser. Er derimot blandingen forsinket, så strekker reaksjonssonen seg over et vidt område, og det er derfor meget forskjellig såvel temperaturene i reaksjonsområdet som også oppholdstiden av de allerede dannede partikler i området for høye temperaturer.

Ved mange kjente fremgangsmåter av denne type anvendes brennere, som består av koaksiale rør eller av tallrike etter hverandre stående dyser som også kan stå lett hellet mot hverandre, ved enkelte reaksjonsdeltakere innblåses da gjennom forskjellige rør inn i reaksjonssonen. I tilfelle disse parallellstrømmer foregår ikke blandingen momentan, men bare etterhvert i den grad som parallell-strømmene hvirvler i deres grenseflater og opprives. Dertil kommer dessuten at for unngåelse av avsetninger i dysene som kan føre til tilstopninger skal det etter forskjellige kjente fremgangsmåter legges en inertgass-strøm mellom de forskjellige reaksjonsdeltakeres ut-tredelsesåpninger. I dette tilfelle nedsettes riktignok avsetnings-faren, derfor blir imidlertid reaksjonskomponentenes blanding ennå mer langsom og pigmentpartiklenes korastørrelsesfordeling ugunstig.

Det er nå funnet en fremgangsmåte til fremstilling av uorganiske faste produkter i finfordeling ved reaksjon av i det minste delvis gass- eller dampformede reaksjonsdeltakere ved høye temperaturer under foroppvarmning av reaksjonsdeltakerne, idet minst en eller flere reaksjonskomponenter oppvarmes til så høye temperaturer at reaksjonsblandingens tenntemperatur i det minste nåes, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at minst én av reaksjonskomponentene innføres med en hastighet inntil 20 m/sek. sentralt i et i og for seg kjent konisk oppad resp. fortrinnsvis nedad åpent brennkammer som på kjent måte er satt på en loddrett reaktor, mens de øvrige reaksjonskomponenter eventuelt sammenblandet med inertgass innblåses i brennkammeret som utvider seg traktformet på tvers av den oppad eller nedad aksialt strømmende del av de andre reaksjonskomponenter med en hastighet mellom 30 og 120 m/sek. gjennom inntredelsesåpninger, hvis helning

til tangenten stilles mellom 10 og 90° og oppad eller nedad heller mot horisontalen mellom 0 og 25°, idet produktet av spesifikk vekt og hastighet av de i tverrstrøm inn i brennkammeret inntredende reaksjonskomponenter er omtrent en til to størrelsesordner større enn det samme produkt av den aksialt innførte gass-strøm og inntredelsesdysenes diameter ligger mellom femtende- pg tyvendedelen av veistrekningen som skal passeres.

I en videre utformning av fremgangsmåten innblåses direkte over eller under dysene for de i tverrstrøm innførte reaksjonskomponenter kold, tørr inertgass, eventuelt med som friksjonslegemer tjenende inertmaterialer, fortrinnsvis tangensialt resp. i det minste med en stor vinkel mot radien.

Det anvendes spesielt friksjonslegemer med en korn-størrelse mellom 0,5 og 4 "im, fortrinnsvis mellom 1 og 2 mm. Fortrinnsvis anvendes traktformet utvidende reaksjonskammere, hvis vinkel mot aksen ligger mellom 10 og 20°.

Veggene av brennkammerne som utvider seg traktformet, kan på kjent måte fremstilles av gassgjennomtrengelig materiale, idet det som gassgjennomtrengelig materiale anvendes keramiske stoffer eller grafitt, hvorigjennom det likeledes på kjent måte innblåses kolde inertgasser. Som inertgasser egner det seg nitrogen eller klor eventuelt i blanding med karbonmonooksyd eller tetraklorkarbon.

Ved foreliggende fremgangsmåte hindres de ovenfor omtalte ulemper, da det oppnås en hurtig og god blanding av reaksjonskomponentene. Fremgangsmåten egner seg spesielt for gjennomføring av gassfasereaksjoner til fremstilling av finfordelte faste stoffer som f.eks. metalloksyder. Den er spesielt egnet til fremstilling av fremragende Ti02~pigmenter ved oksydasjon av titantetrahalogenider, spesielt TiCl^.

Ved fremgangsmåten foregår blandingen således at en del av reaksjonskomponentene innblåses sentralt og aksialt ovenifra inn i reaksjonsrommet; den eller de andre reaksjonsdeltakere innføres ved begynnelsen av reaksjonsstrekningen sideveis i tverrstrøm.

Stillingen av inntredelsesåpningene for tverr-strømmen kan være radial; inntredelsesåpningene kan imidlertid være stillt i en bestemt vinkel mot radien. Mot horisontalen danner de en vinkel fra 10 til 45° i retning av gass-strømmen.

Under denne blandesone befinner det seg et brennkammer som er utformet som oppad, fortrinnsvis imidlertid nedad åpnende konus, hvortil det deretter følger et murt sylindrisk kammer. Blandingssonens utformning som konus er vesentlig for den optimale gjennomføring av fremgangsmåten. Blandingen foregår ved konusens snevre del for at blandingsveien forblir kort, dvs. for at gass-strålene hurtig og fort kan gjennomtrenge hverandre. Ved ikke radial stilling av inntredelsesåpningene, altså ved innblåsning av gassene med tangensiale komponenter, oppstår en hvirvel og i konusen frem-kommer et tilbakeslag som,når det ikke overskrider en viss grad, bidrar til bedre sammenblanding. Konusen muliggjør endelig en trinn-løs overgang fra den snevre blandedel av brennkammeret til reaktoren således at hvirvler ved kantene ikke kan opptre, som ville influere negativt på blandingen.

Den øyeblikkelige og fullstendige sammenblanding

av de i blandekammeret inntredende reaksjonsdeltakere er meget viktig for pigmentkvaliteten. Strålene fra de snevre inntredelsesåpninger må være i stand til å gjennomtrenge den sentralt ovenifra inntredende gass-sfcråle. Gass-strålenes inntrengningsdybde avhenger av deres hastighet, fortrykk ved dysene såvel som ved gitt fortrykk av dyse-diameteren, dessuten imidlertid også fra den innblåste gass' spesi-fikke vekt således at ved sammenliknbare betingelser kan den tyngre gass' hastighet være mindre enn for en spesifikk lettere gass, for å oppnå samme gjennomtrengningseffekt.

En detaljert teoretisk behandling og en formel-messig gjengivelse av sammenhengen mellom inntrengningen av den på tvers strømmende gass-stråle inn i den aksiale strøm og blandingen er ikke mulig. Forsøk ga en størrelsesordensmessig sammenheng av den type at produktet av spesifikk vekt og hastighet av det fra inntredelsesåpningene i tverrstrøm uttredende stoff omtrent skal være en til to størrelsesordner større enn produktet av spesifikk vekt og hafetighet av den aksiale gass-strøm. Dessuten skal ved gitt dyse-trykk forholdet mellom dysediameter og gjennomtrengningslengde være mellom 1:5 ti]- 1:20. Spesielle verdier og foroppvarmningstemperaturen for spesielle reaksjoner angis i eksemplene.

For gjennomføring av en kontinuerlig fremgangsmåte er det meget viktig, spesielt ved fremstilling av oksydiske pigmenter, at avsetninger og utvoksninger på reaktorveggen unngås resp. holdes små. Faren for slike utvoksninger er meget stor, for kimdannelsen på veggen kan undertiden være meget begunstiget i forhold til kimdannelse i dampfase. Reaksjonen på veggen lar seg nå unngå ved at man hemmer reaksjonen ved forandring av betingelsene på veggen, som f.eks. ved kjent senkning av veggtemperaturen ved kjøling. Samtidig kan man på kjent måte legge et inertgass-slør langs veggen. Denne anordning er vist på figuren. Under inntredelsesåpningene for reaksjonsdeltakerne befinner det seg en ytterligere sats åpninger (snitt-plan B . B')j som i hvert tilfelle er stillt sterkere mot radius, fortrinnsvis sterkt tangensielt. Den her inntredende koldere inertgass legger seg som roterende gass-slør mot veggen og holder reaksjonsblandingen borte herfra. Samtidig kan det innføres kolde inert-friksjonslegemer, som ved hjelp av det roterende gass-slør langs veggen holdes i sirklende bevegelse og unngår avleiringer på veggen.

En annen måte til å unngå avsetninger på veggen

er gitt ved den i og for seg allerede kjente anvendelse av en porøs reaktorvegg. Overfor reaksjonen inerte gasser, eksempelvis klor eller nitrogen, inntrykkes i tørr form gjennom den porøse vegg, hvor-ved veggtemperaturen likeledes senkes til ca. 500 til 800°C.

Den innførte inertgass må, spesielt ved omsetning

av halogenider, være absolutt tørr, for sikkert å unngå en foretrukket oksyddannelse ved den vesentlig hurtigere forløpende hydrolysereaksjon. Ved siden av en avkjøling av reaktorens vegger kan det ved hjelp av

de innførte gasser også bevirkes en reaksjon med de på veggene av-leirede reaksjonsprodukter. Avleiret TiOg kan igjen overføres i TiCl^. Som reduksjonsmiddel anvendes karbon resp. karbonholdige forbindelser. Således kan det til gjennom dysen eller gjennom den porøse vegg inn-ført klor f.eks. tilblandes karbonmonooksyd eller tetraklorkarbon. Likeledes mulig og kjent er anvendelsen av karbonholdig materiale

som grafitt, som reaktorvegg. I dette tilfelle kan de tilførte karbonholdige forbindelser (CO, CCl^) nedsette den ved reaksjonen be-tingede slitasje på reaktorveggen.

Et annet alternativ for å hindre avsetninger ligger

i å forminske en mulig overmetning av gassfasen og den derved betin-gede foretrukkede kimdannelse på veggen, idet det til den ene del av reaksjonskomponentene på kjent måte settes en allerede ferdig kim, således at disse allerede er tilstede i reaksjonsøyeblikket. Fortrinnsvis gjennomføres dette således at den tilsvarende del av TiCl^ settes til oksygen resp. den oksygenholdige gassblanding og omsettes allerede ved fremkomsten til reaksjonssonen til TiOg, eventuelt i nærvær av vann.

Den nye fremgangsmåten skal forklares ved eksempel på oksydasjon av TiCl^ med luft eller oksygen til pigmentfint TiOg*

Den anvendte apparatur er vist på tegningen. Sentralt ovenifra innføres den ene reaksjonspartner, f.eks. den oksyderende gass,

luft, med oksygen anriket luft eller rent oksygen. Ved 2 trer den oksyderende gass inn i den koniske del av reaktoren 3* Den annen reaksjonsdeltaker, i dette tilfelle TiCl^, inntrer gjennom til-førselen 6 i ringrommet 7 °g kommer herifra gjennom et antall åpninger 8 i inngangen til reaksjonsrommet, for her å bli blandet med den oksyderende gass. Anordningen av inntredelsesåpninger er vist på snittbildet A-A (her er det bare vist tre åpninger, deres antall kan imidlertid også utgjøre to eller meget mer enn tre). De kan være stillet radialt eller således at deres akse danner en vinkel mot radiusen, f.eks. 10-40°. Dessuten kan inntredelsesåpningene, som vis på tegningen, være bøyd nedad mot horisontalen. Sammenblandingen av de foroppvarmede komponenter foregår ved inntrengning av gass-strålen i den aksialt inntredende gasstrøm. Er gassintredelses-åpningene stilt med en vinkel mot radiusen, dvs. har den gjennom åpningene inntredende gass en tangensiell komponent, så inntrer det dessuten en opphvirvling av gassene som dessuten øker blandevirkningen. Den oksyderende gass kan imidlertid ikke bare innføres aksialt og TiCl^ alene gjennom de sideplaserte inntredelsesåpninger, det kan prinsipielt også gåes frem omvendt.

Under åpningene for den ene reaksjonskomponent befinner det seg en eller flere dyser 11, hvorigjennom den kolde og tørre inertgass kan innblåses i reaktorens koniske del. Er det flere dyser, så er de ved hjelp av en ringledning 10 forbundet med inert-gasstilførselen 9 (snitt B-B'). Dysenes vinkel mot radien er stor, fortrinnsvis tangensial. Den her innførte inerte koldere gass,

f.eks. klor eller nitrogen, danner et roterende inert gass-slør som legger seg mot reaktorveggen og således hindrer at reaksjonsgass-blandingen kommer til veggen og her reagerer under skorpedannelser.

Det koniske brennerhode 3 ©r mest truet av skorpedannelser. Disse opptrer alltid til en viss avstand fra blande-punktet, en avstand som er tydelig kortere enn den samlede reaksjons-sone.

Konusens åpningsvinkel må velges således at et

visst tilbaketrekk bidrar til bedre sammenblanding. Riktignok må et for sterkt tilbaketrekk unngås fordi det virker uheldig.

Reaksjonsrommet 4i hvori dessuten veksten av de dannede oksydpartikler foregår og reaksjonen bringes til avslutning,

Suspensjonen av TiOg i avgassen uttas ved 5*

Her bråavkjøles det med inertgasser eller tilbakeført reaksjonsgass og avkjøles i et tilknyttet kjølesystem ennå til under 100°C. Den finfordelte TiOg adskilles med vanlige metoder som f.eks. zykloner, EGR eller slangefiltere fra reaksjonsgassen.

Selvsagt kan fremgangsmåten også gjennomføres således at f.eks. i en tilsvarende modifisert innretning innføres reaksjonsdeltagerne nedenifra, de faste reaksjonsdeltakere fjernes altså med reaksjonsgassene ved reaksjonskammerets øvre ende. Videre kan fremgangsmåten også drives i horisontalt anordnede innretninger.

Fremgangsmåten gjennomføres således at det over-holdes oppholdstider på mindre enn 5 sekunder, fortrinnsvis fra 0,001 til 1 sekund.

Til de til reaksjonen anvendte gasser kan det tilblandes tilbakeført reaksjonsavgass eller en inert gass. Det er mulig til den i brennkammeret ved veggen roterende inertgass kontinuerlig eller porsjonsvis å sette fast inertmateriale. Inertlegemene kretser da på veggen og holder denne fri for produktavleiringer. De inerte friksjonslegemer har en spesifikk vekt mellom 2 og 5 med en korndiameter fra 0,1 til ca. 4 mm °g fortrinnsvis kuleform. De består av kontakte, sintrede eller fra smeiten dannede høyslitasjefaste stoffer, således kan de f.eks. bestå av oksyder som AlgO^» SiOg, TiOg» ZrO,,, tilsvarende blandingsoksyder eller ZrSiO^.

Inntaket for de inerte friksjonslegemer befinner seg i samme høyde men adskilt fra inertgassdysene (ikke vist på tegningen). Inertlegemene gripes av gasstrålen og løper i sirklende bevegelse langs den koniske flate nedad. Likeledes er det mulig å innføre friksjonslegemene før inntreden av inertgassen i reaksjonsrommet i gasstilførselsledningene, således at inertgass og sand trer ut av dysen. I en ytterligere utførelsesform kan over inertgassdysene ved hjelp av en ved hjelp av klor i bevegelse holdt flyte-leiring av inert-friksjonslegemer, disse falle over en overløpsbe-skyttelse inn i reaktoren inntil de igjen gripes av inertgassen.

Ved oksydasjonen av TiCl^ til TiOg-pigment arbeides det fortrinnsvis med et overskudd av oksygen, forholdet Og : TiCl^ innstilles mest hensiktsmessig mellom 1,0 og 1,3*

Reaksjonen av TiCl. med oksygen, luft eller med oksygen anriket luft foregår ved temperaturer mellom o00 og 2000 C.

Minst en av de til reaksjonen anvendte komponenter eller en inert gass blir eventuelt etter foroppvarming med vanlige midler som kjent enten oppvarmet med varmeutvekslere eller med elektriske metoder til tilnærmet reaksjonstemperfctur eller høyere. Som elektriske metoder kan det anvendes elektrisk motstandsoppvarm-ning, plasmabrennere, forblåste lysbuer, høyfrekvens- eller induk-sjonsoppvarmning.

Oksygenkomponentens oppvarmning til reaksjons-temperatur kan foregå således at disse oppvarmes ved forbrenning med en karbonholdig forbindelse, f.eks. CO, i et forkammer. I en foretrukket utførelsesform foregår tilsetning av oksygenkomponentene i reaktoren aksialt og tilførselen av CO til den allerede med vanlige midler foroppvarmede Og-holdige gass kort før det sted hvor halogenet strømmer inn i blandingsstrekningen.

Endelig kan oksygenkomponentene også oppvarmes ved direkte varmeutveksling med inerte, fortrinnsvis keramiske stoffer.

Til reaksjonen settes hensiktsmessig modifiserings-midler som AlgO^, ZrOg» SiOg, alkali- eller jordalkali-ioner eller vanndamp. De kan tilsettes som sådanne i form av fastlegemer eller i aerosolform til en av reaksjonskomponentene eller til en inertgass. Det er imidlertid likeledes mulig å innføre resp. tilblande forbindel-sene i halogenidform fast eller i fordampet tilstand.

I en utførelsesform sammenblandes modifiserings-middel i halogenidform, som f.eks. AlCl^ og SiCl^ med den aksialt inntredende oksygenholdige gass, idet oksygenkomponentens foroppvarm-ningstemperatur er valgt således at halogenidene reagerer til de tilsvarende oksyder, og foreligger i aerosolform i gasstrømmen. Inn-doseres et halogenid, som aluminiumklorid, i fast form i oksygen-strømmen, så kan det til aluminiumkloridet tilblandes alkali- eller jordalkaliforbindelser.

Det er imidlertid også mulig å tilblande det for-dampede AlCl^ til den varme TiCl^-strøm og å innføre den i denne form i reaksjonen.

Til oksydasjonsreaksjonen settes kimer, og riktignok skal disse kimer allerede foreligge i utformet form når de når blandestrekningen. På den ene side unngår man således en overmetting av gassfasen som mulig utgangspunkt for avleiringer på veggen, og for det annet oppnås en jevnere vekst og en snevrere partikkelstør-relsesfordeling ved produktet.

Kimenes fremstilling kan foregå således at man avgrener en delstrøm av TiCl^ og overfører denne del i Ti02 før den når blandestrekningen. For fremstilling av TiOg-kimer gåes det frem på følgende måte: En delstrøm av TiCl^ tilblandes til foroppvarmet oksygen resp. den Og-holdige gass og omsettes her til oksyd. Reaksjonen må være avsluttet før inntreden i blandestrekningen. Ved reaksjonskomponentenes blanding kan reaksjonsproduktene med en gang vokse ut på de friske kimer, som så og si befinner seg i status nascendi. Etter valg kan det til oksygenstrømmen også settes tilsvarende mengder vann eller oksyder av nitrogen, da disse forbindelser reagerer hurtigere med TiCl^ enn selve oksygen, og således letter kimdannelsen.

En ytterligere mulighet ligger i anvendelsen av fremmedkimer. Således kan det istedenfor en TiCl^-delstrøm også tilsettes tilsvarende deler av eksempelvis SiCl^ eller AlCl^ i dampform til oksygenstrømmen og her omsettes eventuelt likeledes i nærvær av vann eller nitrogenoksyder til meget finfordelte oksydpartikler med kimegenskaper.

Man kan også til fremstilling av kimene anvende

en kombinasjon av en TiCl^-delstrøm med SiCl^ og/eller alkali-og/eller jordalkali-ioner.

Endelig er det også mulig å anvende et lavverdig titanklorid som kime. Hertil blir det til TiCl^ satt en bestemt mengde reduksjonsmiddel, f.eks. hydrogen, og det dannede subklorid føres med TiCl^-strømmen inn i blandesonen.

De til kimfremstilling anvendte forbindelser

doseres således at det som kime tjenende oksyd utgjør 0,5~5%i referert til produsert Ti02« I tilfelle av TiCl^ som kime skal 0,5-5$ av det anvendte TiCl^ reduseres til subklorid.

Følgende eksempler forklarer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen nærmere.

Eksempel 1.

I en reaktor, som vist på tegningen, ble det gjennom det sentrale innføringsrør 1 innført 5>2^ Nm-^/time TiCl^ ved 2 i den koniske reaktordel. Hertil ble 26 liter flytende TiCl^ fordampet pr. time med damp av 15 ato og deretter oppvarmet i en elektrisk motstandsovn til 980°C. Med denne temperatur inntrådte tetraklorid i reaktoren. Diameteren av 1 utgjorde 9° n™» tilsvarende var gasshastigheten ved

2 1,06 m/sekund.

Gjennom ringledningen J og inntredelsesåpninger for tverrstrømmen 8, hvorav det fant anvendelse 6 stykker med en diameter

på 5 mm, ble det innblåst en blanding på 6,87 Nrn-^ 02 og 8,95 Nm^

Ng pr. time. Ti:Og-forholdet var deretter 1:1,3, og volumdelen av titantetraklorid utgjorde 25% av reaksjonsblandingen. 02/N2~ blandingen var foroppvarmet til 600°C. Inntredelseshastigheten i blandesonen utgjorde 9l>5 m/sekund. Innstillingen av åpningene var således at deres akse mot radiusen dannet en vinkel på 25°• Åpningenes helling mot horisontalen utgjorde 10° nedad. Konusens åpningsvinkel utgjorde 20°.

Under innløpet for den oksyderende gass ble det gjennom to dyser 11 tangensielt innblåst 4 Nm^/time nitrogen av 500°C, hvortil det var tilblandet Bicorit-sand (smeltet aluminium-oksyd ).

Temperaturen lå i reaksjonssonen ved det varmeste sted over 1100°C. Til det varme TiCl^ ble det satt så meget fordampet aluminiumklorid at det dannede titandioksyd inneholdt 1%

AlgO^. Til de oksygenholdige gasser ble det tilsatt vanndamp i en mengde på 2 mol-# beregnet på titan. Reaksjonsproduktet ble som suspensjon bortført i avgassen ved 5 fra reaktoren og avkjølt med kold inertgass eller tilbakeført avgass meget hurtig til en temperatur under 600°C. Avgassen hadde før bråavkjølingen følgende sammensetning: Cl2 = 42,1$, 02 = 6,3%, N2 - 51,6%.

De videre operasjoner som avkjøling, støvutskillelse osv. foregikk med konvensjonelle metoder, vannavkjøling, zykloner og støvfilter.

Det fremstilte titandioksyd hadde en maksimal lys-gjøringsevne på 760 ifølge DIN 53,192, og på I75O ifølge Reynolds. Eksempel 2.

Den her anvendte apparatur tilsvarer prinsipielt

den på tegningen viste anordning, bare at her er konusveggen fremstilt av porøst materiale. En blanding av 12,2 Nm^ 02 og 8,43 Nm^ Ng/time ble oppvarmet til 9^0°^1°g innført ved 2 med en hastighet på 11,5 m/sekund i reaktoren 3» 4«

50 liter/time titantetraklorid ble fordampet med

15 ato-damp, oppvarmet ved hjelp av en motstandsovn med grafitt-leiring til 980°C, ved 6 tilført en ringledning 7 og herifra innblåst gjennom 6 åpninger 8 med en diameter på 5 mm på tvers av strømmen av den oksygenholdige gass i reaktoren. Innblåsningshastigheten utgjorde 109,5 m/sekund. Inntredelsesåpningene var ansatt radielt og rettet mot 20° mot horisontalen nedad.

Aluminiumklorid og vanndamp ble tilsatt i de samme forhold som angitt i eksempel 1, bare at her var disse tilsetninger tilsatt en Og-holdig gasstrøm. Den direkte under TiCl^-innføringen begynnende konus var utført dobbeltvegget, den indre vegg var av porøs grafitt. Det ble innført 6 Nm^ klor i et ringrom, og trykktet inn i den koniske del av reaktoren gjennom den porøse grafittvegg hvis overflate utgjorde 1925 m-^.

Reaksjonsblandingen uten det gjennom den porøse vegg inntrykkede klor hadde sammensetningen: 33»0 volumprosent TiCl^, 39,6 volumprosent Og og 27,4 volumprosent Ng. Forholdet TiCl^ : Og var 1 : 1,2. Volumdelene av Clg, Og og Ng var 71,6%, 5,5% og 22,9%.

Den direkte etter avsluttet reaksjon bråavkjølte suspensjon av TiOg i avgassen ble opparbeidet som angitt i eksempel 1. Det dannede titandioksyd hadde gode pigmentegenskaper, lysgjørings-evne ifølge DIN var 785, ifølge Reynolds 1825.

Eksempel 3.

Omsetningen som beskrevet i eksempel 2 tie gjentatt. Her ble det bare til den oksyderende gass tilblandet en delstrøm av TiCl^, nemlig 2% før blandesonen. Idet den oksyderende gass inneholdt vanndamp, således at umiddelbart før blandesonen reagerte denne TiCl^ delstrøm med vann og meget findelt TiOg ble ført med gass-strømmen i reaksjonssonen og kunne her virke som kimer.

Produktet hadde utmerkede pigmentkvaliteter. Eksempel 4.

Det ble anvendt en reaktor slik den er vist på tegningen, bare at denne gang var blandingsinnretningen dreiet l80° og reaksjonen ble gjennomført nedenifra og oppad, brennkammeret åpnet seg altså konisk oppad. Den sentrale innføring 1 hadde en diameter på 90 mm. Dysene 8 for den i tverrstrøm innførte gass danner mot horisontalen en vinkel på 10° oppad; i inntredelsesplanet danner deres akse en vinkel på 25° mot radien. Konusens åpningsvinkel utgjorde 20°.

Flytende titantetraklorid ble fordampet i en mengde pr. time på 40 liter og oppvarmet i en elektrisk motstandsovn til 920°C. Etter foretatt oppvarmning ble det til titantetrakloridet pr. time tilblandet 900 g dampformet aluminiumklorid. TiCl^ : AlCl^-blandingen trådte deretter sentralt og nedenifra gjennom tilførsel 1 inn i reaksjonsrommet; gasshastigheten utgjorde ca. 1,5 m/sekund.

En blanding av 10,55 Nm-^/time oksygen og 4>3 Nm-V time nitrogen, hvortil det var tilblandet så meget vanndamp at 2% av titantetrakloridet kunne hydrolyseres til TiOg, ble foroppvarmet til <r>JOO°Q og etter innføring gjennom 6 og fordeling over ringrommet 7 innført gjennom seks dyser av 6 mm diameter i blanderommet; som inntredelseshastighet fremkom 86,5 m/sekund.

Gjennom dysen 11 ble det tangensielt innblåst

4 Nm-Vtime nitrogen av 500°C.

Forholdet Og : TiCl^ utgjorde 1,3. Titantetra-kloridets konsentrasjon i reaksjonsblandingen utgjorde 30 volumprosent .

TiOg-:avgass-suspensjonen forlater ved 5 ovnen. Etter foretatt avkjøling av produktstrømmen ble TiOg utskilt tørt med vanlige metoder.

Det fremstilte titandioksyd hadde en utmerket hvithetsgrad og en god dekkevne. Lysgjøringsevnen ifølge DIN 53«192 utgjorde 740 enheter, ifølge Reynolds 1725• Den hyppigste partikkel-diameter lå ved 0,248 ^u.

Eksempel * 5.

For fremstilling av titannitrid ble det anvendt en innretning som prinsipielt tilsvarte den som er vist på figuren; den ble da drevet ovenifra og nedad. Apparaturen var riktignok mindre enn den som ble anvendt i de foregående eksempler; diameteren av inn-føringsrøret 1 utgjorde 50 mm.

Titantetraklorid ble fordampet i en mengde på 70 mol,pr. time, oppvarmet ved hjelp av en elektrisk motstandsoppvarm-ning til g60°C og deretter innført sentralt ovenifra ved 1 i de for-oppvarmede ovner. Inntredelseshastigheten utgjorde 1 m/sekund.

Samtidig ble det innført en foroppvarmet blanding av 230 mol ammoniakk og 130 mol nitrogen pr. time gjennom seks dyser av 5 mm diameter. NH^ : Ng-blandingens temperatur var så høy at det innstilte seg en blandingstemperatur av den samlede reaksjonsblanding på tilnærmet 1100°C. Dysene hellet 10° nedad og var stillt 30° mot radius.

Konusens åpningsvinkel utgjorde 15°• Gjennom de to tangensielt stilte dyser 11 ble det pr. time innblåst 5 Nm-' til 300°C foroppvarmet nitrogen. Det ble sørget for at veggene av reaktoren og utskillelsesapparaturen for TiN aldri^ble kaldere enn 300 C, for å unngå en utfelling av NH^Cl, som oppstår ved reaksjonen som bi-produkt .

Etter 90 minutter ble forsøket avbrudt, det dannede TiN samlet og vasket. Det ble tilbake 4>15 kg rent TiN, som ville

tilsvare en TiCl^-omsetning på 63,8%.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av uorganiske, faste produkter i fin fordeling ved reaksjon av i det minste delvis gass-

eller dampformede reaksjonsdeltakere ved høye temperaturer under for- oppvarmning av reaksjonsdeltakerne, idet i det minste en eller flere reaksjonskomponenter oppvarmes til så høye temperaturer at reaksjons- blandingens tenntemperatur i det minste nåes, karakterisertved at i det minste en av reaksjonskomponentene innføres med en hastig- het inntil 20 m/sekund sentralt i et brennkammer som på i og for seg kjent måte åpner seg konisk oppad resp. fortrinnsvis nedad og som på kjent måte er plasert på en reaktor, mens de øvrige reaksjonskompo- nenter, eventuelt blandet med inertgass, innblåses idet brennkammer som utvider seg traktformet på tvers på den oppad eller nedad aksialt strømmende del av de andre reaksjonskomponenter med en hastighet mellom 30 og 120 m/sekund gjennom inntredelsesåpninger hvis helning til tangentene er stilt mellom 10 og g0° og heller oppad eller nedad mot horisontalen mellom 0 og 25°, idet produktet av spesifikk vekt og hastighet av de i tverrstrøm i brennkammeret inntredende reaksjons- komponenter er en til to størrelsesordner større enn det samme produkt av den aksialt innførte gass-strøm og inntredelsesdysenes diameter ligger mellom femtende- og tyvendedelen av den veistrekning som skal passeres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisertved at direkte over eller under dysene for de i tverrstrøm innførende reaksjonskomponenter innblåses kald tørr inertgass, eventuelt med som friksjonslegeme tjenende inertmaterialer, fortrinnsvis innstilt tangensielt resp. minst med en stor vinkel mot radius.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at det anvendes friksjonslegeme med en kornstørrelse mellom 0,5 og 4 f™> fortrinnsvis mellom 1 og 2 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3» karakteri- sert ved at det anvendes en vinkel av reaksjonskammeret som ut- vider seg traktformet mot aksen mellom 10 og 20°.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4» karakt eri- s e r t ved at det traktformet utvidende brennkammers vegger på i og for seg kjent måte fremstilles av gassgjennomtrengelig materiale.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5»karakterisert ved at det som gassgjennomtrengelig materiale på i og for seg kjent måte anvendes keramiske stoffer eller grafitt og kold inertgass innblåses på kjent måte gjennom den porøse vegg. 7« Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert ved at det som inertgass innblåses nitrogen eller klor eventuelt i blanding med karbonmonooksyd eller tetraklerkarbon.