SU632311A3 - Устройство дл получени тонкоизмельченных окислов металлов - Google Patents

Description

. .1

Изобретение относитс  к устройству дл  производства тонко раздробленных окислов металлов окислением при высоких температурах паров гадогенидов металлов .

Изготовление тОнко раздробленных окислов металлов при помощи окислени  в паровой фазе при высоких температурах соответствующих галоидных соединений металлов известно достаточно хорошо , Такие процессы требуют, чтобы пары галоидного соединени  металла соприкаса™ лись с нагретым газообразным окислителем при температурах, которые благопри тствуют реакции между ними.

Таким образом, испарйюшиес  галовд ные соединени  металлов, например хлористый алюминий, четырехклористый титан , четырехбромистый цирконий, трех- хлориста  сурьма, хлористый хромил, че- тырехбромйстое олово, хлорное железо четыреххлористый кремний, метилтрихлорсилан , четырехбромистый титан и т,д,, могут быть окислены в паровой фазе ,при

температурах свыше SCO С дл  образовани  тонко измельченных окисей.

В касто шее врем  одним йз ведущих окислов метгшлпв ь промьниленностн  вл - етс  пигмент двуокиси титана, изготовленный при помощи окислени  в паровой фазе из четырехгалоидного титана, как правило из четыреххлористого соединени .

Полученные в паровой фазе пигменты двуокиси титана в практике рассматриваютс  как наилучшие по сравнению даже с самыми л чшпмп пиг ментама из двуокиси титана, нзготовпеннымн при помощи более старого процесса сульфатировани  предусматривающего осаждение гидрооки- си титана нз раствора, а затем ка ьциниpoвaниe f его до двуокиси. Окисление в паровой фазе двуокиси титана обычно . рассматриваетс  как процесс получени  окончательных и в насто щее врем  возможных белых непрозрачных пигментов.

Claims (4)

1. Окисление в паровой фазе галоидных соединений металлов и четырехгалоидного соединени  титана имеет различные проб- лемы, св занные одна с другой. Во-первых , металлические окиси пигментной структуры, а двуокись титана в особенности , представл ют собой липкие пЬрошки , которые имеют тенденцию к прочному прилипанию к твердым поверхност м, что приводит к образованию корок на стенках устройств, осуществл ющих обжиг. Таким образом, даже несмотр  на то, что многие устройства дл  обжига при окислении в паровой фазе могут успешно начать процесс с хорошим качеством первоначального продукта, непрерывна  работа обычно приводит к постепенному увеличению пигмента на поверхност х и к ухудшению как самого продукта, так и протекани  процесса. Во-вторых, хорошо известно, что пигментарные свойства тонко раздробленного пигмента окиси металла в очень большой степени завис т от различных физических параметров, включа  морфологию, диаметр частиц и распределение размеров частиц. В отношении морфологии частиц извес но, что основные предшествующие процессы имели тенденцию к получению окис металла, имеющей в основном частицы не сферической формы. Углы и кра  таких несферических частиц описаны с точки зрени  оптических свойств конечного про дукта. С другой стороны, пигменты из тонко раздробленных окисей металлов, им юшие относительно небольшой процент не сферических частиц в общем числе частиц пользуютс  большим спросом. Известно устройство дл  окислени  в паровой фазе галоидных соединений металлов , где относительно холодна  смесь галоидного соединени  металла и кислорода впрыскиваетс  радиально через множество расположенных по окружности сопе в пр молинейно перемещающийс  поток нагретых продуктов горени  Ll . Описанное устройство имело тенденцию к загр знению твердыми продуктами в результате предварительного смешивани  галоидного соединени  металла и окислител  перед впрыскиванием в поток нагретых продуктов сгорани . Кроме тог соотношение температуры и времени, необходимого дл  внесени  относительно холодной смеси предварительно смешанны галоидного соединени  металла и кислорода , к температуре реакции не подходило дл  производства пигмента такого качества в промышленных масштабах. Известно устройство дл  получени  тонко измельченных окислов металлов кислением при высоких температурах паов галогенидов металлов, содержащее рубу дл  подачи нагретого окисл юшего аза, средство дл  ввода галогенида ме- . алла с соплами, расположенными по пеиферии поперечного сечени  трубы и наравленными перпендикул рно ее продольой оси, средство дл  ввода инертного газа с соплами, расположенными выше и ниже сопел дл  ввода паров гелогенида металла, и реакционную камеру, установ-. ленную соосно трубе СЯ| Сопла дл  ввода инертного газа в известном устройстве выполнены в виде тангенциальных отверстий круглого сечени . Пары четыреххлористого титана впрыскиваютс  через множество отверстий перпендикул рно потоку продуктов сгорани , содержащих требуемое количество окисл ющих газов. Кроме того, чисть}й газ по касательной вводитс  в указанный потоь продуктов сгорани  через тангенциальные отверсти , расположенные выше и ниже плоскости введени  паров четыреххлорис- того титана. Тангенциальное впрыскивание газа ведет к закручиванию потоков реагентов и, следовательно, стабилизации результирующего пламени реакции. Однако несмотр  не внешнее про вление гладкости геометрии потока, такое выт гивание стабилизированного пламени реакций обычно непрерывно приводит к внутреннейрециркул ции , способству  загр знению твердыми продуктами. При этом процесс осаждени  значительной части пигментного продукте, продолжительный. Во-вторых, тангенциальные отверсти  дл  инертного газа также привод т к турбулентности смешивани  чистого газа и газообразных реагентов. Таким образом, известные ранее уст« ройства не обеспечивают полностью защиту стенок от отложений твердых продуктов реакции. Любые основные изменени  процесса окислени  парообразного галоидного соединени  металла, который может устранить различные непластовани  продукта на устройствах при длительном непрерывном производстве, могут привести к получению тонко раздробленной окиси металла , имеющей узкую полосу распределени  частиц, сферическое строение и соответствующий диаметр частии, предотвратить необходимость дополнительных усилителей. . Целью изобретени   вл етс  защита с-генок устройства от о-тложенай твердых продуктов реекцки. С этой целью вьп-содные отверсти  со- пел дл  ввода инертного газа имеют форму кольцевых замкнутых щелей. Сопла дл  ввода лпертного расположены под углом 2О..90 относительно продольной О2И камер и кагфавлены навстречу потоку ,окисл ющего газа. На черте;:- .5 показано гредлагаемое устройство, разоеЗо Устройство ДЛИ лол/чени  тонко из™ мельченных ОКИСЛОЕ лдетатшов окиспекием при высоких температз р. лароэ гало™ генидоБ металлов содер::шт , 1 дл  ввода нагретого окнслгиошего газа, средство дл  ввода га огекида и&таща, со камеру 2, Сопла 3 р.гл7оло:1сены по периферии поиеречного сечени  тру бы 1 и направлены перпенднкул{ц:) продольной оси. Средства дл  ввода пнер ного газа содерж.ат камеры 4 и 5 с соплами дл  ввода инертного газа в форм кольцевых аамкщтых щелей S и 7, распололсенными выте и ниже сопел дл  вво да ларов галогенида металла. Соосно трубе 1 установлепа реакционна  камера Топ-ливный газ, например СО, и содержащ1 й кислород гаЗ; например, кислород , ввод т в смешивающую зону 9 че рез питающие трубы 10 и 11, соответст венно. Если требуетс , указаниьп топливный и кислородсодержал1ий газы могут быть предварительно перемещены и введены в зону 9 через одну nMTaiomjio трубу. Кроме того, инертный разбавленный raaj например СО, может быть iic пользован дл  модификации или регули ровани  последующей реакции горени . Кислородсодержащий газ, введенный в смешивааошую зону 9 через трубу 11, как правило содержит достаточное количество кислорода не только длй полного сгорани  топливного и дл  обеспечени  соответствующей концентрации кислорода, требуемой дл  окислени  га лоидного соединени  металл;а. В любом случае, горюча  смесь, содержаща  топливный газ и кислород, про ходит через стаб1шизатор 12 пламени в зону сгораи-ш, в которой происход т и зажигание, и горение. Назначение стабилизатора пламени, который может обычно содержать перфорированную пластину кра ие необходимо, чтобы обеспечить стабиль ность горени  и защиту оборудовани  све ху. В предложенном устройстве не может рассматриватьс  процесс как огра1жчен- обеспечением потока нагретого окисл ющего газа специально при помощи реак-дни сгорани , проход щей вдоль оси. На-, -. пример, оккси ющдп газ может нагревать-, с  за счет тепдового обмена, электричес- iCHM сопротивлением, электрической дугой или плазмой индукции, если требуетс . Следовательно, окисл ющий газ проходит через с целые получени  необходимого закупоренного потока. Основной задачей трубы 1 1Бл етс  создание, условий дл  необходимого закупоренного потока окисл э ющего газа. Особый режим нагрева указанного окисл ющего потока заключаетс . в том, что тепло дл  создани  благопри тных условий реакции сообщаетс  с па- с,и;.л; галоидного соодинени  металла, впрысцутык внутрь. При наличин закупоренного потока нагретых . oKsicnsiouiiix газов, содержащего значителькоа кол1гчество кислорода, необходимого дл  окислени  галоидного соединени  металла, указанное сырье в парообразной форме впрыскиваетс  радиально внутрь через мнолсоство сопел 3, распо- лолсекных равномерно по окрулсности указанного потока окисл ющего газа. По крайней мере два сопла 3, а желательно четырех, доллспы быть выполнены в устройстве. Поскольку только р д со-; пел 3 показаны на чертеже в одной плоскостП; то вполне очевидно, что может быть использовано более одного р да такнх сопел, которые допхшы быть расположены Друг за другом близко. Пары галоидного соедине пп металла могут подаватьс  к yKaaaHHHKi соплам 3 при по- мощи трубы 13 Б камеру
2. 2. Камера 2 выполнена с распределительной пластиной 14 с целью обеспечени  равномерности подачи паров галоидного металла ккаждо-му соплу
3. 3. Угол ввода паров галогздного металла через указанные сопла 3 должен быть перпендикул рным (±45 ) к оси проход щего потока окисл ющего газа. Пары галоидного металла могут, если это требуетс , разбавл тьс  юти перемещатьс  инертными газами, например азотом , аргоном, СО, Бозвращешамн отходами гааой, и . пли MorjT содерлсать незначительное кол гаество таких усилителей , как клоркстын алюминий, четыреххлоркстый кремт«1 и . Отверсти  и/или оболочки потока ess. .ioryr тл&тъ круглое окисл ющего пр моугольное,  йцеобразное и flpyrvie . формы поперечного сечени . Другой важный аспект иаобречч1;т;1:л заключаетс  в том, что нромсхолигг от-дельное впрыскивание чистого газа в виде тонкого невращающегос  плоского по--;тока в поток окисл ющего газа из места расположенного выше и ниже места ввода сырь  в виде гапоидного металла. Дл  этого в предлагаемом устройса-ве выпол ненры периферийные щели 6 и 7, расположенные выше и ниже отверстий 3, Каж да  така  шель охватывает целую окруж кость устройства. Поскольку чистый газ может подаватьс  к указанным щел м 6 и 7 от одного пространства или трубопровода , эта подача будет отдельной дл  Канадой щели в цепйх облегчешг  операций и регутфовайи  Шель 6 обеспечиваетс  газом, BHxoAsmnKi через трубу 15 в камеру
4. 4. Присуах твующий в каме- ре газ проходит через распределительную пластину 16 и выходит через щель 6, .Таким же образом, щепь 7 обеспечивает :  чероа трубу 17, камеру 5 и распре делительную Ш1астииу 18. Направлени , выбранные дл  каждого соответствующего потока инертного газа могут измен тьс  в широком диапазоне. Соответственно, инертный газ, выведен- ный через верхнюю щель G, .может направл тьс  под углом порадка 6О навстречу нотоку окисл ющих газовз параллельно и ло направлению с ним (180°) такой последний вариант желательного ре Жима показан на чертеже. Направленна  вниз щель 7 може-г подавать чзютый газ под О-180 по отношению к направлв нию потока окисл ющего газа, хот диапа зон пор дка навстречу потоку указанного окислител   вл етсгг наиболее желательным. Когда чистые газы подаютс  под углом навстречу потоку .окисл ющего газа из направленной вниз шел необходимо отметить, что конструкци  устройства значительно упроишетс , истечение из направленной таким образом щели приводит к подводу потока более близко к нижним част м, отверстий 3 чт также весьма существенно. Вслед за впрыскиванием чистого газ через нижшою шель 7, полученна  газообразна  реактивна  смесь в виде  оток содержащего окислитель, инертные газы пары галоидного соединени  металла, разбавител , прйдукты сгорани  и т.д. затем зажигаетс  в соответствующем за кнутом пространстве, в котором выпол етс  преобразовашге ганоидного мег ..;1уша в соответствующую окись. Ос.оба  конструкци  указанного реакионного пространства не  вл етс  критиеской в отношении работоспособности зобрететт  и предусмотрено, -.гу указанна  конструкци  Bocnpeiii.aei .)кул щ5ю смесн реапиру1бшдх raasB .в .fop.iioBHHe устройства СоответственноJ ука-занное реакционное пространство М1жет 6ь;ть заключено просто в трубчатую конструкцию , теплостойкую и одинаковою по длине и диаметру с трубой 1 {об;;кгпте.лБной печью) или с другой стороны., как пока™ зано, состо ть кэ контгэсЕС:.; с переход ного участка .19, открытого наружу основани  трубыв реакционную камеру 8 большего диаметра. Таким образом полученное плам  реакции обычно не соприкасаетс  с реакционной камерой 8 (ее стенками) и, таким образом, предотвращает осаждение твердых продуктов на ее стенках. Приведенное выше описание и обсуждение относились к устройству данного изобретени  в основном дл  производства . пигментов окиси металлов, причем, необходимо заметить, что данное устройство особенно хорошо пригодно дн  производства пигментов двуокиси титана при помощи окислительной конверсии четырех лористого титана. При подаче инертного газа через кольцевые аамкНу.тые щели с оздаетс  тонкий поток инертного газа, в результате чего у 4еньшаетс  контакт йкисл ющего газа и паров гапогенида металла со стенками камер и следовательно, уменьшаетс , отдожение на стенках твердых продуктов реакшш, Г1|:1И, ijcribrraiitra устройства coiviaciio изобретению с нсцользованием двух щелей дл  подачи и.иертного газа в течение .36 часов негферывной работы,не наблюдалось отложений про.дуктов реакции на , стенках камер, а при отключении одной КЗ щелей устройство приходилось останавлйгшть через 2-3 часа в .результате образовашш спекшихс  загр знений выше или ншке отверстнй ввода галогенида ме .талла, что приводит к сужению внутреннего диаметра камер, нарушешвю процесса получени  окислов металлов и ухудшению их качес1Фа, Формула изобретени  1. Устройство дл  получени  тонкоиз- мельченных окисл.ов металлов окислением