UA74008C2 - A process for producing and cooling titanium dioxide - Google Patents
A process for producing and cooling titanium dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- UA74008C2 UA74008C2 UA2003043506A UA2003043506A UA74008C2 UA 74008 C2 UA74008 C2 UA 74008C2 UA 2003043506 A UA2003043506 A UA 2003043506A UA 2003043506 A UA2003043506 A UA 2003043506A UA 74008 C2 UA74008 C2 UA 74008C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- specified
- heat exchanger
- cleaning agent
- spiral
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 121
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 24
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 claims description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000009991 scouring Methods 0.000 abstract 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- C01G23/075—Evacuation and cooling of the gaseous suspension containing the oxide; Desacidification and elimination of gases occluded in the separated oxide
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
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)
- Catalysts (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Опис винаходу
Даний винахід відноситься до способів одержання та охолоджування діоксиду титану і, більш конкретно, до 2 таких способів, в яких охолоджування діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції, що утворилися, проводиться більш ефективно.
При одержанні діоксиду титану з використанням хлоридного процесу нагрітий газоподібний тетрахлорид титану і нагрітий кисень з'єднують в трубчастому реакторі при високих швидкостях потоків. У реакторі підтримують високу температуру реакції окислення, завдяки чому утворюються дисперсний твердий діоксид 70 титану та газоподібні продукти реакції. Діоксид титану та газоподібні продукти реакції охолоджують, пропускаючи їх через трубчастий теплообмінник разом з очищувальним засобом для видалення осадів з внутрішніх поверхонь теплообмінника. Тут очищувальним засобом, що використовується, була тверда речовина у вигляді частинок, така як пісок, прожарений або спресований діоксид титану, кам'яна сіль або подібне їм.
Незважаючи на застосування очищувального засобу твердий діоксид титану та інші відкладення на внутрішніх 19 поверхнях трубчастого теплообмінника видалялися тільки частково, внаслідок чого залишалися відкладення, які знижують ефективність теплопередачі в теплообміннику.
Таким чином потрібні вдосконалені способи одержання та охолоджування діоксиду титану, в яких більш ретельно утилізуються та видаляються осади з теплообмінника, що використовується, і забезпечується висока ефективність охолоджування. 20 Даний винахід пропонує вдосконалений спосіб одержання та охолоджування діоксиду титану, який задовольняє вищеописані потреби і долає недоліки існуючого рівня техніки. Вдосконалений спосіб за винаходом включає основні стадії взаємодії газоподібного тетрахлориду титану і кисню при високій температурі для утворення дисперсного твердого діоксиду титану і газоподібних продуктів реакції. Одержані твердий діоксид у вигляді частинок титану і газоподібні продукти реакції охолоджують теплообміном з охолоджуючим с 25 середовищем у трубчастому теплообміннику. Для видалення відкладень діоксиду титану та інших матеріалів з Ге) внутрішніх поверхонь теплообмінника в теплообмінник вводять очищувальний засіб. Для того, щоб поліпшити видалення відкладень з поверхонь і тим самим підвищити ефективність теплопередачі в теплообміннику, очищувальний засіб примушують рухатися через теплообмінник спіральним шляхом. Після проходження через теплообмінник твердий діоксид титану у вигляді частинок відділяють від газоподібних продуктів реакції. со 30 Таким чином, головна мета даного винаходу - запропонувати вдосконалений спосіб одержання та Га») охолоджування діоксиду титану.
Інші ї додаткові цілі, ознаки та переваги даного винаходу будуть легко зрозумілі фахівцям під час читання о нижченаведеного опису переважних здійснень в поєднанні з прикладеними кресленнями. «І
Фігура 1 представляє вигляд збоку поперечного перерізу секції теплообмінника, яка включає спіральні 32 лопатки та виїмки відповідно до даного винаходу. -
Фігура 2 представляє вигляд з торця по лінії 2-2 фігури 1.
Пігмент діоксид титану одержували досі взаємодією нагрітого газоподібного тетрахлориду титану та нагрітого кисню в трубчастому реакторі при високих температурах. Тетрахлорид титану може включати хлорид « алюмінію в кількостях, достатніх для того, щоб одержати пігмент на основі рутилу, що містить від приблизно З 40 0,395 до приблизно 395 мас. оксиду алюмінію. Звичайно тетрахлорид титану заздалегідь підігрівають до с температури в інтервалі від приблизно 6502Е до приблизно 18002Е в залежності від попереднього підігрівника, "з який конкретно використовується. Кисень звичайно заздалегідь підігрівають, до температури в інтервалі від приблизно 17502Е до приблизно 34002. Температура реакції при тиску 1 атм. становить звичайно від близько 2300 Р до близько 2500 Р. Реакція дає тверді частинки діоксиду титану та газоподібні продукти реакції. -1 що Продукти реакції негайно вводять у подовжений трубчастий теплообмінник, в якому продукти реакції охолоджують шляхом теплообміну з охолоджуючим середовищем, таким як охолоджуюча вода. Подовжений ї трубчастий теплообмінник звичайно виготовляють з множини окремих теплообмінних секцій, які з'єднують разом о зварюванням. Секції теплообмінника і загальна довжина теплообмінника можуть змінюватися в широких межах в 50 залежності від таких факторів як продуктивність по діоксиду титану, бажана температура на виході, діаметр (ав) теплообмінника і т.ї. Отже, промислові виробники діоксиду титану, які використовують хлоридний спосіб, тобто со спосіб окислення тетрахлориду титану, застосовують для охолоджування продуктів реакції теплообмінники з різними діаметрами і довжиною. Як приклад одного такого теплообмінника, секції теплообмінника мають внутрішній діаметр 7 дюймів і мають довжину від приблизно 7 футів до приблизно 16 футів. Подовжений трубчастий теплообмінник часто включає також приймальну секцію, яка має довжину від 1 фута до 4 футів. Під час проходження через подовжений трубчастий теплообмінник діоксид титану та газоподібні продукти реакції (Ф) охолоджуються до температури приблизно 13002Е або нижче.
ГІ Для запобігання відкладенню осадів, утворених з діоксиду титану та інших матеріалів, що одержуються при реакції окислення, в трубчастий теплообмінник разом з продуктами реакції вводили очищувальний засіб. во Приклади очищувальних засобів, які можуть бути застосовані, включають, але не обмежуються цим, пісок, суміші діоксиду титану і води, які гранульовані, висушені і прожарені, пресований діоксид титану, кам'яну сіль, розплавлений оксид алюмінію, діоксид титану і суміші солей і т.п. Сіллю, змішаною з діоксидом титану, може бути хлорид калію, хлорид натрію і ті.
Очищувальний засіб ударяється об внутрішні поверхні теплообмінника і видаляє з них відкладення. Хоча 65 очищувальний засіб видаляє частину відкладень, він часто не видаляє усі відкладення і в результаті на внутрішніх поверхнях теплообмінника залишається шар відкладень. Решта шару матеріалу, що відклався,
знижує коефіцієнт тепловіддачі від продуктів реакції, що охолоджуються через стінки теплообмінника, до охолоджуючого середовища. Це в свою чергу істотно знижує ефективність теплообмінника і збільшує загальні витрати на виробництво діоксиду титану, вимагаючи установлення та експлуатації довших теплообмінників і Вимагаючи більшої кількості очищувального засобу. Після охолоджування продуктів реакції частинки твердого діоксиду титану відділяють від газоподібних продуктів реакції та очищувального засобу.
Даний винахід основується на виявленні того, що видалення відкладень з внутрішніх поверхонь теплообмінника може бути поліпшене за рахунок примушення очищувального засобу рухатися через теплообмінник спіральним шляхом. Хоча для того, щоб примусити очищувальний засіб рухатися спіральним 7/0 шляхом через теплообмінник, можуть бути застосовані різні методи, переважний метод, що представляється, полягає у створенні однієї або декількох спіральних лопаток на внутрішніх поверхнях, щонайменше, частині однієї або декількох з секцій теплообмінника. Переважно для секцій теплообмінника внутрішнім діаметром від 7 дюймів до 11 дюймів, дві або більше спіральних лопатки, що мають між собою спіральні виїмки, передбачають на 8-футових частинах двох або більшої кількості з окремих секцій теплообмінника. Найбільш переважно на /5 забезпечених спіралями частинах секцій роблять від чотирьох до шести спіральних лопаток зі спіральними виїмками між ними кількістю від чотирьох до шести.
Із посиланням на креслення, показана одна з окремих теплообмінних секцій внутрішнім діаметром 7 дюймів і довжиною 16 футів, які складають подовжений теплообмінник для охолоджування продуктів реакції, і позначена загалом номером 10. Теплообмінна секція 10 включає чотири спіральних лопатки 12 з чотирма спіральними 2о Виїмками 14 між ними, що тягнуться на 8 футів її внутрішньої частини. Як показано на фіг. 1, лопатки 12 і виїмки 14 повертаються по початкових 8 футах довжини внутрішньої поверхні теплообмінника 10. Коефіцієнт повороту спіральних лопаток і виїмок є постійним і знаходиться звичайно в інтервалі від приблизно 2 градусів на дюйм до приблизно 6 градусів на дюйм, переважно близько 4,5 градусів на дюйм. Як показано на фіг. 2, спіральні лопатки 12 і виїмки 14 мають форму викривлених прямокутників у поперечному перерізі. Звичайно сч об висота, ширина та коефіцієнт повороту спіральних лопаток є такими, що для окремої теплообмінної секції, що містить лопатки на початкових 8 футах довжини своєї внутрішньої поверхні, максимальна втрата тиску при і) максимальній швидкості потоку продуктів реакції через секцію становить 0,2 фунти на квадратний дюйм.
Додатковою вимогою є те, що очищувальний засіб повністю очищає внутрішні поверхні теплообмінної секції, включаючи поверхні спіральних виїмок. Ці критерії задовольняються, наприклад, в теплообмінній секції, що має со зо довжину 16 футів, внутрішній діаметр 7 дюймів і що має чотири викривлених прямокутних лопатки на однаковій відстані одна від одної на початкових 8 футах своєї внутрішньої поверхні, коли лопатки мають висоту 0,5 о дюйма, ширину 1,5 дюйма і мають коефіцієнт повороту 4,3 градуса на дюйм, і коли очищувальний засіб має о питому вагу 2 і використовуються частинки розміром 0,028 дюйма при витраті вхідного газоподібного продукту реакції 6,6 фунтів в секунду при температурі 17509Р. «
Як згадувалося, усі з теплообмінних секцій, що використовуються для виготовлення подовженого трубчастого / теплообмінника, можуть включати спіральні лопатки та виїмки. Звичайно, однак, теплообмінні секції, які включають спіральні лопатки та виїмки, в подовженому трубчастому теплообміннику можуть бути розділені декількома теплообмінними секціями, які не включають спіральні лопатки та виїмки. Кількість теплообмінних секцій, які не включають спіральні лопатки та виїмки, залежить від того чи будуть ці секції теплообмінника « ретельно вичищені очищувальним засобом в робочих умовах, що використовуються. 8 с Лопатки можуть бути утворені з корозійностійкого сплаву, такого як сплав нікелю і хрому, або вони можуть й бути утворені з керамічного зносостійкого матеріалу, такого як оксид алюмінію, карбід кремнію або т.п. Крім "» того, лопатки можуть бути порожнистими так, щоб охолоджуюче середовище могло підтримувати їх більш холодними, теплопередача могла збільшитися і відкладення пігменту могли б бути зменшені.
Вдосконалений спосіб за даним винаходом для одержання та охолоджування частинок твердого діоксиду -і титану включає декілька стадій. Нагрітий газоподібний тетрахлорид титану і нагрітий кисень взаємодіють при високій температурі, тобто при температурі щонайменше близько 22002 з утворенням частинок твердого е діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції. Твердий діоксид титану та газоподібні продукти реакції ав) охолоджують, пропускаючи їх через подовжений трубчастий теплообмінник разом з очищувальним засобом для видалення відкладень з внутрішніх поверхонь теплообмінника. Очищувальний засіб, частинки твердого діоксиду о титану та газоподібні продукти реакції пропускають спіральним шляхом під час їх проходження Через со подовжений трубчастий теплообмінник, завдяки чому очищувальний засіб ретельно видаляє відкладення.
Відповідно до представленого даного переважного здійснення винаходу твердий діоксид титану у вигляді частинок та газоподібні продукти реакції примушують рухатися спіральним шляхом за допомогою розташування однієї або декількох спіральних лопаток на внутрішніх поверхнях всіх або віддалених одна від одної частин подовженого трубчастого теплообмінника. і) Більш окремий спосіб за даним винаходом для одержання дисперсного твердого діоксиду титану у вигляді ко частинок включає стадії (а) взаємодії газоподібного тетрахлориду титану і кисню при температурі в інтервалі від, щонайменше, 22002Е для утворення твердого діоксиду титану у вигляді частинок та газоподібних продуктів 60 реакції; (5) охолоджування одержаних частинок твердого діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції охолоджуючим середовищем в трубчастому теплообміннику до температури близько 13009Е або нижче; (с) введення очищувального засобу в теплообмінник для видалення відкладень з його внутрішніх поверхонь; (4) примушення очищувального засобу рухатися спіральним шляхом через трубчастий теплообмінник, поліпшуючи тим самим видалення відкладень з поверхонь, за рахунок створення однієї або декількох спіральних лопаток на б5 внутрішній поверхні усього трубчастого теплообмінника або його частині; і (е) відділення частинок твердого діоксиду титану від очищувального засобу та газоподібних продуктів реакції.
Для того, щоб додатково пояснити вдосконалений спосіб за даним винаходом, наведений наступний приклад.
Приклад
Було проведено ряд випробувань підвищення ефективності подовженого трубчастого теплообмінника, що використовується для охолоджування діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції, що одержуються у хлоридному процесі. Теплообмінник був забезпечений приладами для визначення ефективності теплообміну і складався з ряду секцій з труби в оболонці. Охолоджуюча вода протікала через оболонку, а продукти реакції з реактора, які складаються з суміші СІ 5», пігменту ТіОо та 5-1095 ОО», протікали всередині труби. Теплообмінні 7/о декції мали довжину близько 16 футів і були з'єднані фланцями. Зовнішня водяна труба, названа переходом, з'єднувала водяну оболонку однієї секції з водяною оболонкою сусідньої секції. У кожний перехід була вміщена термопара, і загальну витрату води через секції теплообміну вимірювали на вході в секції. Кількість тепла, переданого від потоку продуктів реакції до води в кожній секції теплообміну визначали за різницею температур між водою на вході та на виході і витраті води. Температуру газу для секцій теплообмінника розраховували з /5 матеріального балансу реактора, кількості тепла, введеного в реактор з потоками вихідних реагентів і загальних втрат тепла з вихідним потоком реактора в секції. Коефіцієнт теплопередачі розраховували для кожної секції по температурі продуктового потоку і кількості тепла, переданого до охолоджуючої води в даній секції.
Потім розраховані коефіцієнти теплопередачі порівнювали з коефіцієнтами теплопередачі, розрахованими по емпіричних кореляціях теплопередачі, відомими з літератури для окремих вільних газів. Передбачалося, що кореляції для конкретних робочих газів повинні відрізнятися від чистих газів, але здавалося вірогідним, що повинні бути відносно постійне відношення між коефіцієнтом, виміряним для секцій теплообмінника і коефіцієнтами, розрахованими для чистого газу. Результати показали, що відхилення між значеннями, розрахованими з емпіричних кореляцій, і значеннями, визначеними експериментально, були набагато більші для с секцій, близьких до виходу з подовженого теплообмінника, ніж для секцій на вході. Здається вірогідним, що відмінність повинна бути викликана відкладеннями в секціях. Потім були початі тести для розробки способів і) поліпшення теплообміну поблизу виходу з подовженого теплообмінника. Тести проводили, використовуючи останні 8 секцій подовженого теплообмінника. Усі секції були діаметром 7 дюймів і приблизно 16 футів довжини за винятком останньої секції, яка була переходом для приєднання подовженого теплообмінника до секції збору со зо продукту. Перехідна секція мала довжину 4 фута і була трохи більша за діаметром, ніж інші секції. Результати всіх тестів наведені нижче в таблиці. о
Тест 1 о
Проводили контрольний тест, використовуючи як очищувальний засіб кремнеземний пісок. Продуктивність реактора по продукту встановили на такому рівні, який міг підтримуватися навіть при значній зміні швидкостей « теплопередачі. ї-
Визначали відношення виміряних коефіцієнтів до теоретичних коефіцієнтів. Результати показують, що різниця між дійсними коефіцієнтами і теоретичними коефіцієнтами зростає у міру того як гази рухаються по подовженому теплообміннику.
Тест 2 «
У другому тесті в середню секцію теплообмінника вміщували пристрій для введення Мо в секцію. Реактор ств) с виробляв пігмент ТіО» з продуктивністю близько 130-150 фунтів в хвилину. За період в декілька хвилин в секцію вводили приблизно 200 нормальних кубічних футів Мо. Результатом було те, що теплопередача помітно ;» поліпшилася протягом всього охолоджування продукту за точкою введення. Підвищення теплопередачі приписувалося більш ефективному очищенню, а не підвищеній турбулентності за двома причинами. Першою було те, що підвищення теплопередачі спостерігалося так далеко, як на 100 діаметрів секцій, за точкою -І введення Мо. Розрахунки та опубліковані дані показують, що будь-яке поліпшення теплопередачі за рахунок турбулентності швидко знижується і повністю зникає в межах приблизно 20 діаметрів труби нижче по потоку ве (А.Н.Аїдіїтті, К.К.ОВпагамаї, У.М.М.Као; "Неаї (гапетег іп Штршепі десауїпуд вміг! ом іп а сігсціаг ріре", Іпї.9. Неаї 5 о Мазз Тгапеїтег, Мої. З31(8), рр. 1563-1568 (1988); М.Нау, Р.О.МУезі; "Неаї (гапеіег іп їтее вуліппуд Ййомжм іп а 5о ріре", Ттапз. АЗМЕ У. Неаї Тгапетег, 97, рр. 411-416 (1975)). Другою причиною вважати, що поліпшення о теплопередачі викликане кращим очищенням, було спостереження того, що підвищена теплопередача с продовжувалася і деякий час після зупинки потоку М».
Тест З
Очищувальний засіб з ТіО» готували агломерацією пігменту-сирцю, тепловою обробкою матеріалу для ов одержання матеріалу з придатною твердістю і потім просіювання матеріалу для одержання розподілу розмірів частинок, подібного розподілу використаного раніше кремнеземного піску. ТО» очищувальний засіб вводили (Ф, перед реактором. Результати даного тесту були подібні результатам тесту 1. ка Тест 4
Замість секції теплообмінника Мо 6 встановлювали секцію теплообмінника, що во має спіральні лопатки та виїмки, як показано на фіг. 1 та 2. Частина теплообмінних секції, які включали спіральні лопатки та виїмки, займала перші 8 футів секції. Очищувальний засіб був таким самий, який використовували в тесті З, і продуктивність по продукту була приблизно такою самою, як в тестах 1 і 3.
Результати показують, що середній коефіцієнт теплопередачі для секції Мо 7 безпосередньо за секцією Мо 6 був значно більш високим, ніж середній коефіцієнт теплопередачі для секції Мо 7 в тесті 3. Середній коефіцієнт 65 теплопередачі для секції Мо 8, яка була на відстані 32 фута або 55 діаметрів труби від кінця спіральних лопаток і виїмок, був трохи вище за коефіцієнт теплопередачі для секції Мо 8 в тесті 3.
Тест 5
Теплообмінна секція, що включає спіральні лопатки та виїмки, була встановлена замість секції Мо 11, і був проведений тест, подібний тесту 4. Результати показують, що було одержане значне поліпшення навіть для секції Мо 13, яка знаходилася на 26 футів або більш ніж на 47 діаметрів труби від кінця секції Мо11.
Додаткові тести
Тест, подібний тесту 5, проводили, використовуючи спіральні лопатки з керамічного матеріалу. Результати теплопередачі для секцій Мо 12 та Мо 13 з керамічними лопатками були такими самими, як для тесту 5.
Теплопередача в секції, що містила лопатки, залежала від теплопровідності матеріалу, використаного для /о лопаток, і від конструкції лопаток. В іншому наборі тестів визначали температуру газів, що виходять з рукавного фільтра, при роботі теплообмінника без спіральних лопаток. Потім замість секції Мо 11 встановлювали лопатки і продуктивність збільшували доти, доки температура газів, що покидають рукавний фільтр, не досягала тієї самої величини. Результатом було те, що без лопаток продуктивність 97 т/доба давала температуру на виході 3692, а з лопатками продуктивність 119 т/доба давала температуру на виході 3632Р. Лопатки ""МСОМЕЇГ. " 7/5 працювали більше 30 годин. На лопатках не було знайдено помітного зносу і якість пігменту була чудовою.
Ніяких відкладень не було виявлено на лопатках.
Результати тестів показують, що спіральні лопатки та виїмки підвищують ефективність очищувального засобу. Вважалося, що пониження відношення дійсного і теоретичного коефіцієнтів теплопередачі у міру того, як гази досягають виходу з подовженого теплообмінника викликано підвищенням відкладень поблизу кінця гор теплообмінника. Це узгоджується з тим, що лопатки виявилися більш ефективними в положенні Мо11, ніж в положенні Мо б. Розрахунки показують, що при продуктивності, використаній в описаних тестах, збільшення втрати тиску на 150 футах спіральних лопаток в порівнянні з гладкою трубою повинне бути лише близько декількох фунтів на квадратний дюйм. З цієї причини від двох до чотирьох теплообмінних секцій, що включають 8-футові частини зі спіральними лопатками, може бути вміщено на різних відстанях одна від одної в с подовженому теплообміннику. В подовженому теплообміннику можуть бути використані також суцільні спіральні лопатки, якщо вартість лопаток дозволяє зробити це. Результати також показують, що спіральні лопатки можуть о бути виготовлені зі сплаву, такого як "ІМСОМЕЇ тм" 600 або з керамічних матеріалів, таких як кремнійкарбідна кераміка, оксид алюмінію або композитна кераміка. Застосування кераміки є переважним, якщо проблемою стає знос або хімічна атака. ее щ Ф о 0 Проджнюттютоо тяж 00100000 0805 ов, з з м
Теплообмінна сещця Ме відношення 00010808 ов
Теплоомнна секця Мото здношеня 001075) 00000олв овв|ол2,
Теплообмінна сещця Ме відношення 00157101 оби от «
Теплоомна секця Моз відношення | 0585 | | об? (062) ов. 2 Теплообмінна секція Ме відношення | 052. 058 056) 055 не; с Теплообмінна секція Меїї, відношення | 05011105 ояю! су Теплоомнна секця оо відношення | 039 | ом ода обі " Теплообмінна секція Ме 13, відношення | 042 | 0 оБ3 оо) о
Таким чином, даний винахід добре пристосований для його здійснення і досягнення згаданих цілей і переваг, -і а також тих, які властиві йому. Хоча фахівці можуть зробити численні зміни, такі зміни охоплюються обсягом їх даного винаходу, визначеним прикладеною формулою. («в)
Claims (20)
- Формула винаходу («в) ІЧ е) 1. Спосіб одержання діоксиду титану, в якому газоподібний тетрахлорид титану і кисень взаємодіють при високій температурі з утворенням твердого діоксиду титану у вигляді частинок та газоподібних продуктів реакції, діоксид титану та газоподібні продукти реакції охолоджують, пропускаючи їх через трубчастий теплообмінник разом з очищувальним засобом для видалення відкладень з внутрішньої поверхні трубчастого теплообмінника, причому видалення вказаних відкладень і, в результаті, поліпшення охолоджування вказаного о діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції, здійснюють шляхом пропускання вказаного очищувального іме) засобу, вказаного дисперсного діоксиду титану і вказаних газоподібних продуктів реакції спіральним шляхом під час їх проходу через вказаний трубчастий теплообмінник, завдяки чому вказаний очищувальний засіб ретельно 60 видаляє вказані відкладення.
- 2. Спосіб за п. 1, в якому вказаний очищувальний засіб вибирають з групи, яка складається з сумішей діоксиду титану і води, які гранульовані, висушені і прожарені, пресованого діоксиду титану, кам'яної солі, розплавленого оксиду алюмінію і сумішей діоксиду титану і солей.
- З. Спосіб за п. 2, в якому вказаний очищувальний засіб являє собою суміш діоксиду титану і води, яка 65 гранульована, висушена і прожарена.
- 4. Спосіб за п. 1, в якому вказаний очищувальний засіб, вказаний діоксид титану у вигляді частинок і вказані газоподібні продукти реакції пропускають через вказаний трубчастий теплообмінник спіральним шляхом, передбачивши одну або декілька спіральних лопаток на внутрішніх поверхнях всього або частини вказаного трубчастого теплообмінника.
- 5. Спосіб за п. 4, в якому всі або частина з вказаних внутрішніх поверхонь вказаного трубчастого теплообмінника включають від чотирьох до шести спіральних лопаток з розташованими між ними спіральними виїмками кількістю від чотирьох до шести.
- б. Спосіб за п. 5, в якому коефіцієнт повороту вказаних спіральних лопаток та виїмок знаходиться в інтервалі від приблизно 2 градусів на дюйм до приблизно 6 градусів на дюйм. 70
- 7. Спосіб за п. 5, в якому вказані спіральні лопатки та виїмки мають форму викривлених прямокутників у поперечному перерізі.
- 8. Спосіб за п. 1, в якому теплообмінним середовищем, що використовують у вказаному трубчастому теплообміннику для охолоджування вказаних діоксиду титану у вигляді частинок та газоподібних продуктів реакції, є вода.
- 9. Спосіб за п. 4, в якому вказаний трубчастий теплообмінник виготовлений з множини з'єднаних разом теплообмінних секцій.
- 10. Спосіб за п. 9, в якому менше ніж всі з вказаних теплообмінних секцій включають вказані спіральні лопатки.
- 11. Спосіб одержання дисперсного твердого діоксиду титану, який включає стадії: (а) взаємодія газоподібного тетрахлориду титану і кисню при температурі щонайменше 21002Е з утворенням твердого діоксиду титану у вигляді частинок та газоподібних продуктів реакції; (Б) охолоджування вказаних одержаних частинок твердого діоксиду титану та газоподібних продуктів реакції охолоджуючим середовищем в трубчастому теплообміннику до температури близько 13002Е або нижче; (с) введення очищувального засобу у вказаний теплообмінник для видалення відкладень з його внутрішніх Га поверхонь; (4) пропускання вказаного очищувального засобу спіральним шляхом через вказаний трубчастий о теплообмінник з підвищенням тим самим видалення відкладень з вказаних поверхонь; і (е) відділення вказаного дисперсного твердого діоксиду титану від вказаного очищувального засобу та вказаних газоподібних продуктів реакції. ее
- 12. Спосіб за п. 11, в якому вказаний очищувальний засіб вибирають з групи, яка складається з сумішей діоксиду титану і води, які гранульовані, висушені і прожарені, пресованого діоксиду титану, кам'яної солі, о розплавленого оксиду алюмінію і сумішей діоксиду титану і солей. о
- 13. Спосіб за п. 12, в якому вказаний очищувальний засіб являє собою суміш діоксиду титану і води, яка гранульована, висушена і прожарена. З
- 14. Спосіб за п. 11, в якому вказаний очищувальний засіб, вказаний діоксид титану у вигляді частинок і ч- вказані газоподібні продукти реакції пропускають через вказаний трубчастий теплообмінник спіральним шляхом, передбачивши одну або декілька спіральних лопаток на внутрішніх поверхнях всього або частини вказаного трубчастого теплообмінника. «
- 15. Спосіб за п. 14, в якому всі або частина з вказаних внутрішніх поверхонь вказаного трубчастого теплообмінника включають чотири спіральні лопатки з чотирма розташованими між ними спіральними виїмками. - с
- 16. Спосіб за п. 15, в якому коефіцієнт повороту вказаних спіральних лопаток та виїмок знаходиться в ц інтервалі від приблизно 2 градусів на дюйм до приблизно 6 градусів на дюйм. "»
- 17. Спосіб за п. 15, в якому вказані спіральні лопатки та виїмки мають у поперечному перерізі форму викривлених прямокутників.
- 18. Спосіб за п. 11, в якому вказаним охолоджуючим середовищем є охолоджуюча вода. -
- 19. Спосіб за п. 14, в якому вказаний трубчастий теплообмінник виготовлений з множини з'єднаних разом теплообмінних секцій. е
- 20. Спосіб за п. 19, в якому менше ніж всі з вказаних теплообмінних секцій включають вказані спіральні ав) лопатки. о 50 ІЧ е) Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/664,334 US6419893B1 (en) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | Process for producing and cooling titanium dioxide |
PCT/US2001/042176 WO2002022504A1 (en) | 2000-09-18 | 2001-09-17 | Process for producing and cooling titanium dioxide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA74008C2 true UA74008C2 (en) | 2005-10-17 |
Family
ID=24665571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2003043506A UA74008C2 (en) | 2000-09-18 | 2001-09-17 | A process for producing and cooling titanium dioxide |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6419893B1 (uk) |
EP (1) | EP1326804B1 (uk) |
JP (1) | JP2004509045A (uk) |
KR (1) | KR20030059134A (uk) |
CN (1) | CN1197779C (uk) |
AT (1) | ATE496006T1 (uk) |
AU (2) | AU9504601A (uk) |
BR (1) | BR0113958A (uk) |
CZ (1) | CZ2003747A3 (uk) |
DE (1) | DE60143902D1 (uk) |
MX (1) | MXPA03002302A (uk) |
NO (1) | NO20031203L (uk) |
PL (1) | PL360660A1 (uk) |
RU (1) | RU2245303C2 (uk) |
SA (1) | SA02220644B1 (uk) |
TW (1) | TW593154B (uk) |
UA (1) | UA74008C2 (uk) |
WO (1) | WO2002022504A1 (uk) |
ZA (1) | ZA200301574B (uk) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050201927A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-15 | Flynn Harry E. | Process for improving raw pigment grindability |
US20050249659A1 (en) * | 2004-05-04 | 2005-11-10 | Flynn Harry E | Scour media for titanium dioxide production |
US7708975B2 (en) * | 2004-07-20 | 2010-05-04 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making metal oxide nanoparticles |
CA2512313A1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-20 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Apparatus for making metal oxide nanopowder |
CN101102966A (zh) * | 2004-11-30 | 2008-01-09 | 美礼联无机化工公司 | 冷却无机颜料的方法和设备 |
DE602005024723D1 (de) | 2005-09-16 | 2010-12-23 | Tronox Llc | Verfahren zur steuerung der teilchengrösse von nach dem chloridverfahren hergestelltem titandioxid |
US20070072783A1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | Tronox Llc | Scour medium for titanium dioxide production |
US7247200B2 (en) * | 2005-11-01 | 2007-07-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Titanium dioxide finishing process |
US20080069764A1 (en) | 2006-09-18 | 2008-03-20 | Tronox Llc | Process for making pigmentary titanium dioxide |
US7968077B2 (en) * | 2006-12-20 | 2011-06-28 | Kronos International, Inc. | Method for manufacturing titanium dioxide by oxidizing of titanium tetrachloride |
DE102007048553A1 (de) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Kronos International, Inc. | Verfahren zur Herstellung von Titandioxid durch Oxidation von Titantetrachlorid |
CN102422115A (zh) * | 2009-05-08 | 2012-04-18 | 纳幕尔杜邦公司 | 在二氧化钛工艺中使用改善的烟道的方法 |
US9708195B2 (en) | 2012-04-27 | 2017-07-18 | Cristal USA, Inc. | TiO2 based scrubbing granules, and methods of making and using such TiO2 based scrubbing granules |
KR101382544B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2014-04-10 | 한국과학기술연구원 | 질소산화물 제거용 바나디아-티타니아 촉매 및 그 제조방법 |
SG11202003400PA (en) * | 2017-10-27 | 2020-05-28 | China Petroleum & Chem Corp | Heat transfer enhancement pipe as well as cracking furnace and atmospheric and vacuum heating furnace including the same |
CN107804870A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-16 | 黄林海 | 一种二氧化钛的生产方法 |
CN112552149B (zh) * | 2020-11-03 | 2023-03-17 | 金华永和氟化工有限公司 | 一种制备全氟烷基乙烯基醚的反应系统及其方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3273599A (en) | 1966-09-20 | Internally finned condenser tube | ||
US3443630A (en) | 1967-06-19 | 1969-05-13 | Du Pont | Magnesium surface for cooling tio2 |
BE755089A (fr) * | 1969-08-20 | 1971-02-22 | Montedison Spa | Reacteur et procede pour la fabrication de dioxyde de titane dequalite pigmentaire |
US3615202A (en) * | 1969-11-28 | 1971-10-26 | David R Stern | Process for the manufacture of titanium dioxide |
US4066424A (en) | 1976-10-13 | 1978-01-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Selectively recovering metal chlorides from gaseous effluent |
US4462979A (en) | 1982-02-25 | 1984-07-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for preparing soft TiO2 agglomerates |
US4937064A (en) | 1987-11-09 | 1990-06-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process of using an improved flue in a titanium dioxide process |
US5266108A (en) | 1992-04-22 | 1993-11-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Using compacted titanium dioxide pigment particles in the cooling section of the chloride process for making TiO2 |
US5372639A (en) | 1993-09-03 | 1994-12-13 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Use of a bimodal distribution of scrubs in a process for cooling a hot gaseous suspension |
US5508015A (en) | 1994-07-15 | 1996-04-16 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for controlling agglomeration in the manufacture of TiO2 |
US5538708A (en) | 1994-12-06 | 1996-07-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Expansion section as the inlet to the flue in a titanium dioxide process |
US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
-
2000
- 2000-09-18 US US09/664,334 patent/US6419893B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-09-17 WO PCT/US2001/042176 patent/WO2002022504A1/en active IP Right Grant
- 2001-09-17 CZ CZ2003747A patent/CZ2003747A3/cs unknown
- 2001-09-17 JP JP2002526705A patent/JP2004509045A/ja active Pending
- 2001-09-17 AU AU9504601A patent/AU9504601A/xx active Pending
- 2001-09-17 MX MXPA03002302A patent/MXPA03002302A/es active IP Right Grant
- 2001-09-17 CN CNB018157734A patent/CN1197779C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-17 AT AT01975754T patent/ATE496006T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-09-17 EP EP01975754A patent/EP1326804B1/en not_active Revoked
- 2001-09-17 AU AU2001295046A patent/AU2001295046B2/en not_active Ceased
- 2001-09-17 BR BR0113958-4A patent/BR0113958A/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-09-17 DE DE60143902T patent/DE60143902D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-17 KR KR10-2003-7003567A patent/KR20030059134A/ko active IP Right Grant
- 2001-09-17 UA UA2003043506A patent/UA74008C2/uk unknown
- 2001-09-17 RU RU2003110961/15A patent/RU2245303C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-09-17 PL PL36066001A patent/PL360660A1/xx not_active Application Discontinuation
- 2001-09-19 TW TW090122995A patent/TW593154B/zh not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-01-22 SA SA02220644A patent/SA02220644B1/ar unknown
-
2003
- 2003-02-26 ZA ZA200301574A patent/ZA200301574B/en unknown
- 2003-03-17 NO NO20031203A patent/NO20031203L/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ZA200301574B (en) | 2004-02-26 |
US6419893B1 (en) | 2002-07-16 |
AU9504601A (en) | 2002-03-26 |
PL360660A1 (en) | 2004-09-20 |
CZ2003747A3 (cs) | 2003-09-17 |
NO20031203D0 (no) | 2003-03-17 |
NO20031203L (no) | 2003-05-16 |
MXPA03002302A (es) | 2003-09-10 |
CN1197779C (zh) | 2005-04-20 |
WO2002022504A1 (en) | 2002-03-21 |
EP1326804A4 (en) | 2005-04-06 |
BR0113958A (pt) | 2003-07-29 |
ATE496006T1 (de) | 2011-02-15 |
JP2004509045A (ja) | 2004-03-25 |
EP1326804B1 (en) | 2011-01-19 |
TW593154B (en) | 2004-06-21 |
CN1458906A (zh) | 2003-11-26 |
SA02220644B1 (ar) | 2006-11-27 |
RU2245303C2 (ru) | 2005-01-27 |
EP1326804A1 (en) | 2003-07-16 |
AU2001295046B2 (en) | 2005-11-10 |
DE60143902D1 (de) | 2011-03-03 |
KR20030059134A (ko) | 2003-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA74008C2 (en) | A process for producing and cooling titanium dioxide | |
AU2001295046A1 (en) | Process for producing and cooling titanium dioxide | |
AU681288B2 (en) | Heat exchanger | |
JP2004509045A5 (uk) | ||
RU2003110961A (ru) | Способ получения и охлаждения диоксида титана | |
AU2005245362B2 (en) | Scour media for titanium dioxide production | |
US4633935A (en) | Method for the cooling of hot gaseous solids suspensions of titanium dioxide | |
US3423186A (en) | Scraped removal of metal oxide deposit by a ceramic edge | |
JP5323483B2 (ja) | 研磨剤の生成方法及びルチル型二酸化チタンの製造方法におけるこの研磨剤の使用 | |
US4018262A (en) | Heat exchange with gas/solids mixtures | |
JPS58205573A (ja) | 管の現場清掃方法 | |
JP3615221B2 (ja) | 二酸化チタン法での煙道への流入口として改良された伸縮部の使用 | |
TW200846288A (en) | Method for the production of titanium dioxide by oxygenating titanium tetrachloride | |
US3443630A (en) | Magnesium surface for cooling tio2 | |
CN113318695A (zh) | 一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉 | |
RU2528599C2 (ru) | Аппарат с вращающимся барабаном и встроенной пневмотрубой | |
JP4624920B2 (ja) | 三フッ化窒素の製造方法 | |
JP2008521751A (ja) | 無機顔料を冷却する方法および装置 | |
US1632340A (en) | Apparatus for speeding reactions | |
RU2222374C1 (ru) | Реактор для термохимической обработки материалов | |
JPH083722A (ja) | 排ガス処理方法 | |
MXPA96004977A (en) | Ac exchanger |