RU2481271C2 - Способ получения диоксида титана и частица диоксида титана - Google Patents
Способ получения диоксида титана и частица диоксида титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481271C2 RU2481271C2 RU2010118698/05A RU2010118698A RU2481271C2 RU 2481271 C2 RU2481271 C2 RU 2481271C2 RU 2010118698/05 A RU2010118698/05 A RU 2010118698/05A RU 2010118698 A RU2010118698 A RU 2010118698A RU 2481271 C2 RU2481271 C2 RU 2481271C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- stage
- titanium dioxide
- titanium tetrachloride
- reactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/07—Producing 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)
Abstract
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения диоксида титана путем окисления тетрахлорида титана кислородом в реакторе включает введение на первой стадии газообразного тетрахлорида титана в поток предварительно нагретого кислородсодержащего газа при мольном соотношении тетрахлорида титана к кислороду не менее 1:1 и проведение реакции в первой реакционной зоне реактора. При этом формируется аэрозоль частиц диоксида титана в газовой среде. Далее аэрозоль частиц диоксида титана в газовой среде проходит в следующую реакционную зону. На второй стадии в эту реакционную зону вводят жидкий тетрахлорид титана и кислородсодержащий газ с формированием аэрозоля частиц диоксида титана в газовой среде. Изобретение позволяет снизить энергозатраты на производство диоксида титана, 2 н. и 6 з.п. ф-лы.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к получению диоксида титана (TiO2) многостадийным окислением тетрахлорида титана (TiCi4), путем добавления кислорода к тетрахлориду титана в несколько стадий.
Уровень техники
В настоящее время в применяемом коммерческом способе получения частиц диоксид-титанового пигмента (так называемый хлоридный способ), тетрахлорид титана вводят в реакцию с окисляющим газом, например кислородом, воздухом и т.д., в присутствии определенных присадок. Реакция проводится в трубчатом реакторе с образованием диоксида титана и хлора.
TiCl4+O2→TiO2+2Cl2
Затем частицы TiO2 отделяются от хлора. В качестве присадки для ускорения образования рутила (TiO2) используют хлорид алюминия, а также пары воды и соли щелочных металлов.
Подобным образом проводят процесс одностадийного окисления, т.е. реакционные компоненты кислород и газообразный тетрахлорид титана прибавляются в реактор каждый раз одновременно. Поскольку процесс окисления тетрахлорид титана имеет очень высокую энергию активации, то компоненты реакции (TiCl4 и O2) должны быть предварительно нагреты до такой температуры, чтобы в момент смешения температура газовой смеси, как минимум, достигала 740°C. Реакция окисления тетрахлорид титана очень экзотермичная, настолько, что в адиабатных условиях температура реакции может доходить до 1850°C. После реакции газовая смесь должна быть охлаждена до температуры около 450°C для отделения полученного пигмента из газовой смеси на специальных фильтрах. Это необходимо для того, чтобы снизить вредное влияние на фильтры и увеличить их ресурс. Этот процесс не является удовлетворительным с точки зрения энергосбережения, поскольку очень много тепла рассеивается в системе водного охлаждения. Так же с точки зрения качества получающегося продукта, процесс одноступенчатого окисления не является удовлетворительным, так как большая зона нагрева приводит к образованию твердого агрегированного диоксида титана.
В современной технологии уже имеются разработки по многостадийному методу проведения процесса. Так, согласно патенту GB 1064569 дозировку и TiCl4 и O2 в реактор осуществляют в две стадии, причем соответствующего количества кислорода хватает, чтобы полностью окислить соответствующее количество диоксида титана. В патенте US 4,053,577 говорится, что процесс в реакторе должен протекать в присутствии избытка одного из реакционных компонентов (TiCl4 или O2).
В патентах G 82037266, US 4,803,056 и ЕР 058306381 газообразный и TiCl4 вводится в две или более стадии в нагретый газовый поток кислорода.
В процессе, описанном в патенте ЕР 085256881, помимо тетрахлорида титана, так же и кислород вводится в две стадии. Цель такого способа проведения процесса состоит в контроле среднего размера частиц диоксида титана и, как следствие, оптической чистоты получаемого пигмента TiO2. В таком способе в поток кислорода, разогретого до 950°C, подают предварительно нагретые до 400°C пары тетрахлорида титана. Далее в реакционной зоне происходит образование частиц диоксида титана и происходит их рост. Через второй ввод в реактор подается чуть менее нагретый тетрахлорид титана (около 180°C). Также во второй ввод реактора подается кислород, имеющий температуру от 25 до 1040°C), при этом температура газовой смеси повышается, настолько чтобы, реакция могла происходить.
Многостадийный способ, описанный в патенте US 6,387,347 должен дополнительно снизить агломерацию частиц пигмента. Для этого нагретый газообразный тетрахлорид титана дозируют в реактор двумя раздельными потоками. Первый поток паров тетрахлорида титан окисляется в реакторе на первой стадии. Полученный с первой стадии горячий газовый поток охлаждается путем контакта с распыляемым жидким тетрахлоридом титана, после чего вся смесь подается на вторую стадию в реактор. Преимуществом такого подхода является то, что тепло с первой стадии не теряется, а используется для переведения в газообразное состояние жидкого тетрахлорида титана.
В патенте US 200710172414 A1 описан многостадийный способ проведения реакции между тетрахлоридом титана и кислородом, причем на первой стадии в реактор подается газообразный TiCl4, а на второй стадии жидкий TiCl4; на первой стадии кислород берется в избытке. Описанный подход позволяет экономить энергию в технологическом процессе и получать частицы пигмента оптимального размера.
Раскрытие изобретения
Задача данного изобретения заключается в том, чтобы создать такой способ получения диоксида титана окислением тетрахлорида титана, при котором достигалась бы большая экономия энергии в отличие от уже существующих производственных способов.
Решение данной задачи заключается в проведении процесса получения частиц диоксида титана в несколько стадий путем окисления тетрахлорида титана кислородом в реакторе.
Процесс характеризуется следующим:
a) введение газообразного TiCl4 в предварительно нагретый поток кислородсодержащего газа в первую реакционную зону реактора при соотношении TiCl4:O2=1:1. Получение аэрозоля частиц TiO2 в газовой среде.
b) дальнейшее прохождение аэрозоля частиц TiO2 в газовой среде в следующую реакционную зону реактора;
c) введение кислородсодержащего газа и жидкого TiCl4 в следующую реакционную зону реактора и дальнейшее получение аэрозоля частиц TiO2 в газовой среде.
Дальнейшие выгодные отличия данного изобретения описаны в пунктах ниже.
Способ, описанный в данном изобретении, отличается от известного в современной технике многостадийного хлорного метода получения диоксида титана, тем, что TiCl4 на первой стадии (стадия а) подается в газообразном состоянии в пропорции к кислороду 1:1 или в избытке кислорода. На второй, а при необходимости на последующих стадиях (стадия с) в полученную газовую смесь с первой стадии подают жидкий TiCl4.
На стадии а) TiCl4 вступает в реакцию с O2 в первой реакционной зоне реактора и при этом образуется TiO2-содержащий аэрозоль (первая стадия).
На стадии b) TiO2-содержащий аэрозоль должен вводиться в дальнейшую реакционную зону реактора, при этом в указанную реакционную зону могут поступать полностью прореагировавшие продукты первой стадии (стадия а).
На стадии с) в последующую реакционную зону вводится жидкий TiCl4 и кислородсодержащий газ, протекает дальнейший процесс образования TiO2-содержащего аэрозоля (вторая стадия).
Описываемый процесс можно проводить в две или более стадий. На первой стадии температура разогретых кислородсодержащих газов составляет минимум 950°C. На второй и последующих стадиях (стадия с) кислородсодержащие газы вводятся в процесс при температуре около 200°C. При этом на второй стадии (стадия с) можно сначала вводить кислородсодержащий газ, а затем тетрахлорид титана.
В особом варианте проведения процесса, ввод кислородсодержащего газа происходит практически без нагрева, то есть при температуре ниже 50°C, например около 30°C. Такой способ ведения процесса ведет к значительному энергосбережению, так как кислородсодержащий газ приходится нагревать только на первой стадии реакции для преодоления активационного барьера. На последующих стадиях энергия активации поддерживается за счет энтальпии реакции окисления тетрахлорида титана.
При дальнейшем проведения процесса, на стадии а) газообразный тетрахлорид титана в смеси с кислородсодержащим газом вводится в реактор. Предпочтительно, чтобы концентрация в кислородсодержащем газе составляла не более 20 об.%. Чтобы избежать преждевременную реакцию между компонентами газовой смеси, необходимо чтобы температура смеси поддерживалась не более 900°C. Введение газообразного тетрахлорида титана в смесь с кислородсодержащим газом ведет к снижению образования дефектов в структуре TiO2, к улучшению яркости получаемого пигмента.
Особенностью проведения процесса, описываемого в данном изобретении, является то, что реакция осуществляется в цилиндрическом трубчатом реакторе.
Осуществление изобретения
В нижеприведенных описаниях процессов приводятся только некоторые возможные варианты данного изобретения. Данные примеры не должны ограничивать понимание изобретения.
Процесс проводится в две стадии, причем тетрахлорид титана подается в равных количествах и на первую, и на вторую стадии. На первой стадии температура кислородсодержащего газа поддерживается 1650°C, а тетрахлорида титана 450°C. Мольное соотношение тетрахлорида титана к кислороду на первой стадии составляет примерно 1:1. В последующую после первой стадии реакционную зону реактора подается жидкий тетрахлорид титана и кислородсодержащий газ. На второй стадии вводится кислородсодержащий газ с температурой 30°C и тетрахлорид титана также при 30°C.
Температурный режим первой стадии процесса, описанного в данном изобретении, подобен условиям проведения стандартного промышленного одностадийного процесса. Однако в предлагаемом процессе на первой стадии значительно снижены количества предварительно нагреваемых газов - кислородсодержащего газа и паров тетрахлорида титана, что приводит к значительному снижению энергозатрат на начальный подогрев.
На второй стадии не требуется подогрев исходных реагентов. В целом, достигаемая экономия за счет разделения на две стадии вводимого тетрахлорида титана в приводимых примерах соответствует примерно 50%. Не следует ограничивать данное изобретение только приведенными примерами. Изобретение также включает в себя и другие дополнительные технологические приемы, известные специалистам, например процесса в присутствии веществ (в реакционной зоне), благоприятствующих образованию рутила (таких, например, как AlCl3), и инициаторов кристаллообразования (соли щелочных металлов).
Claims (8)
1. Способ получения диоксида титана (TiO2) путем окисления тетрахлорида титана (TiCl4) кислородом в реакторе, включающий введение на первой стадии газообразного тетрахлорида титана в поток предварительно нагретого кислородсодержащего газа при мольном соотношении тетрахлорида титана к кислороду не менее 1:1 и проведение реакции в первой реакционной зоне реактора, приводящей к формированию аэрозоля частиц диоксида титана в газовой среде, последующее прохождение аэрозоля частиц диоксида титана в газовой среде в следующую реакционную зону, и введение на второй стадии в следующую реакционную зону жидкого тетрахлорида титана и кислородсодержащего газа, и последующее формирование аэрозоля частиц диоксида титана в газовой среде.
2. Способ по п.1, в котором на второй стадии первым вводят кислородсодержащий газ, а затем тетрахлорид титана.
3. Способ по п.1 или 2, в котором температура кислородсодержащего газа на первой стадии составляет примерно 950°C, а на второй стадии составляет примерно 50°C.
4. Способ по п.1, в котором в следующую после первой стадии реакционную зону реактора поступают полностью прореагировавшие продукты первой стадии.
5. Способ по п.1, в котором на первой стадии газообразный тетрахлорид титана вводят в смеси с кислородсодержащим газом.
6. Способ по п.5, в котором на первой стадии концентрация кислорода в газовой смеси составляет по большей мере 20%.
7. Способ по п.5 или 6, в котором температура газовой смеси составляет не более 900°C.
8. Частица диоксида титана, полученная способом по любому из пп.1-7.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007049296.2 | 2007-10-12 | ||
DE102007049296A DE102007049296A1 (de) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Titandioxid |
PCT/EP2008/008430 WO2009049786A2 (de) | 2007-10-12 | 2008-10-07 | Mehrstufiges verfahren zur herstellung von titandioxid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010118698A RU2010118698A (ru) | 2011-11-20 |
RU2481271C2 true RU2481271C2 (ru) | 2013-05-10 |
Family
ID=40435507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010118698/05A RU2481271C2 (ru) | 2007-10-12 | 2008-10-07 | Способ получения диоксида титана и частица диоксида титана |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8114376B2 (ru) |
EP (1) | EP2200942B1 (ru) |
JP (1) | JP5419879B2 (ru) |
CN (1) | CN101795972B (ru) |
AT (1) | ATE504547T1 (ru) |
AU (1) | AU2008314196B2 (ru) |
DE (2) | DE102007049296A1 (ru) |
ES (1) | ES2364316T3 (ru) |
MX (1) | MX2010003076A (ru) |
RU (1) | RU2481271C2 (ru) |
SA (1) | SA08290631B1 (ru) |
TW (1) | TWI492902B (ru) |
WO (1) | WO2009049786A2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611866C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" (СОГУ) | Способ получения пленок и пластинок оксида титана IV ТiO2 -рутил |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4183747A1 (en) | 2021-11-23 | 2023-05-24 | Kronos International, Inc. | Titanium dioxide material with improved photostability |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2057714C1 (ru) * | 1994-04-11 | 1996-04-10 | Михаил Алексеевич Горовой | Способ получения диоксида титана |
US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
WO2001060748A1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-23 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Controlled vapor phase oxidation of titanium tetrachloride to manufacture titanium dioxide |
RU2180321C2 (ru) * | 1996-07-25 | 2002-03-10 | Керр-Макджи Кемикал ЛЛСи | Способ и устройство для получения диоксида титана |
WO2007050682A2 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for producing titanium dioxide |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2957753A (en) * | 1958-11-05 | 1960-10-25 | American Cyanamid Co | Titanium dioxide from titanium tetrachloride |
BE627783A (ru) | 1962-01-30 | |||
US4053577A (en) | 1972-02-18 | 1977-10-11 | Tioxide Group Limited | Process for the gaseous phase production of metal oxide particles |
IN152047B (ru) | 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 |
GB9216933D0 (en) | 1992-08-10 | 1992-09-23 | Tioxide Group Services Ltd | Oxidation of titanium tetrachloride |
CN1157333C (zh) * | 1999-08-30 | 2004-07-14 | 昭和电工株式会社 | 氧化钛、其制造方法以及氧化钛组合物 |
US20020155059A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-24 | Tekna Plasma Systems Inc. | Plasma synthesis of titanium dioxide nanopowder and powder doping and surface modification process |
US20070081938A1 (en) * | 2003-10-01 | 2007-04-12 | Toho Titanium Co., Ltd | Titanium dioxide powder and method for production thereof |
JP2005314187A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | チタン系酸化物およびその製造方法 |
US20070248759A1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-10-25 | Kostantinos Kourtakis | Processes for producing articles containing titanium dioxide possessing low sinterability |
US20080075654A1 (en) | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Jamison Matthew E | Titanium dioxide process |
-
2007
- 2007-10-12 DE DE102007049296A patent/DE102007049296A1/de not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-09-24 TW TW097136618A patent/TWI492902B/zh not_active IP Right Cessation
- 2008-09-26 US US12/238,693 patent/US8114376B2/en active Active
- 2008-10-07 MX MX2010003076A patent/MX2010003076A/es active IP Right Grant
- 2008-10-07 RU RU2010118698/05A patent/RU2481271C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-10-07 AT AT08802799T patent/ATE504547T1/de active
- 2008-10-07 WO PCT/EP2008/008430 patent/WO2009049786A2/de active Application Filing
- 2008-10-07 AU AU2008314196A patent/AU2008314196B2/en not_active Ceased
- 2008-10-07 ES ES08802799T patent/ES2364316T3/es active Active
- 2008-10-07 JP JP2010528304A patent/JP5419879B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-07 DE DE502008003140T patent/DE502008003140D1/de active Active
- 2008-10-07 CN CN2008801061522A patent/CN101795972B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-07 EP EP08802799A patent/EP2200942B1/de not_active Not-in-force
- 2008-10-11 SA SA8290631A patent/SA08290631B1/ar unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2057714C1 (ru) * | 1994-04-11 | 1996-04-10 | Михаил Алексеевич Горовой | Способ получения диоксида титана |
US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
RU2180321C2 (ru) * | 1996-07-25 | 2002-03-10 | Керр-Макджи Кемикал ЛЛСи | Способ и устройство для получения диоксида титана |
WO2001060748A1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-23 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Controlled vapor phase oxidation of titanium tetrachloride to manufacture titanium dioxide |
WO2007050682A2 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for producing titanium dioxide |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611866C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" (СОГУ) | Способ получения пленок и пластинок оксида титана IV ТiO2 -рутил |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101795972B (zh) | 2012-08-08 |
DE102007049296A1 (de) | 2009-04-16 |
WO2009049786A2 (de) | 2009-04-23 |
RU2010118698A (ru) | 2011-11-20 |
AU2008314196B2 (en) | 2013-04-04 |
SA08290631B1 (ar) | 2011-09-13 |
CN101795972A (zh) | 2010-08-04 |
US8114376B2 (en) | 2012-02-14 |
WO2009049786A3 (de) | 2009-06-04 |
ATE504547T1 (de) | 2011-04-15 |
MX2010003076A (es) | 2010-04-07 |
DE502008003140D1 (de) | 2011-05-19 |
AU2008314196A1 (en) | 2009-04-23 |
JP5419879B2 (ja) | 2014-02-19 |
TWI492902B (zh) | 2015-07-21 |
EP2200942A2 (de) | 2010-06-30 |
EP2200942B1 (de) | 2011-04-06 |
TW200916413A (en) | 2009-04-16 |
US20090098041A1 (en) | 2009-04-16 |
ES2364316T3 (es) | 2011-08-31 |
JP2011500482A (ja) | 2011-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3208866A (en) | Tio2 manufacture | |
JP2011126778A (ja) | 二酸化チタンを製造するための四塩化チタンの制御した気相酸化 | |
JPH03504373A (ja) | 二酸化チタンの製造方法 | |
RU2568112C9 (ru) | Способ получения оксида хрома (iii) | |
RU2515449C2 (ru) | Способ получения частиц диоксида титана | |
RU2481271C2 (ru) | Способ получения диоксида титана и частица диоксида титана | |
US20080075654A1 (en) | Titanium dioxide process | |
JPH0118016B2 (ru) | ||
US2204172A (en) | Method of producing chlorine | |
US20100061920A1 (en) | Process for producing stable ferric salts for water treatment applications | |
CN114956174A (zh) | 一种由正钒酸钠制备五氧化二钒的方法 | |
RU2487837C2 (ru) | Способ получения частиц диоксида титана и частица диоксида титана | |
US3925531A (en) | Production of titanium tetrahalide | |
CN107673965B (zh) | 一种氧化法生产乙醛酸的工艺 | |
US3533924A (en) | Method of producing aluminum fluoride | |
RU2376242C1 (ru) | Способ переработки отходов селенида цинка | |
US686022A (en) | Process of making sulfuric anhydrid. | |
CN113372247A (zh) | 一种羟乙基磺酸钠的制备方法 | |
JPS6265901A (ja) | 水からの熱化学的水素製造方法 | |
JPS59227835A (ja) | 2,3,5−トリメチルヒドロキノンの製造法 | |
BE397252A (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181008 |