DE1249225B

DE1249225B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metalloxydes

Info

Publication number: DE1249225B
Application number: DE1965B0081026
Authority: DE
Inventors: Bernard Harris Middlesbrough Yorkshire John Peacock (Großbritannien)
Original assignee: British Titan Products Company Limited, Billingham, Durham (Großbritannien)
Priority date: 1964-03-17
Filing date: 1965-03-17
Publication date: 1968-03-21
Also published as: FR1432004A; US3385665A; BE661202A; NL6503408A; GB1056293A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. CL:

BOIj

j JZ/OZ-

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 12 g -5/01

Nummer: 1 249 225

Aktenzeichen: B 81026IV a/12 g

Anmeldetag: 17. März 1965

Auslegetag: 7. September 1967

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxyden durch Oxydation eines Metallhalogenide in der Dampfphase.

Ein bevorzugtes Metalloxyd ist das Titandioxyd. Die Oxydation eines Titanhalogenids, z. B. Titantetrachlorid, in einem heißen Wirbelbett inerter Teilchen zur Herstellung eines Titandioxydpigments ist bekannt und z. B. in der britischen Patentschrift 761 770 beschrieben.

Es ist manchmal wünschenswert, mit einem solchen Verfahren Metalloxydteilchen zu erzeugen, die eine sehr geringe Teilchengröße aufweisen. So kann es wünschenswert sein, Titandioxydteilchen zu erzeugen, die eine mittlere Kristallgröße in der Größenordnung von etwa 0,05 bis 0,22 Mikron, vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,19 Mikron aufweisen. Es wird nämlich angenommen, daß solche Teilchen sich bis zur optimalen Pigmentteilchengröße vergrößern, wenn sie während der Oxydation von größeren Titantetrachloridmengen zu Titandioxyd unter bestimmten so Bedingungen vorhanden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der getrennten Einführung von Strömen eines entsprechenden Metallhalogeniddampfes und eines oxydierenden Oases durch den Bodenteil eines ein heißes as Wirbelbett enthaltenden Reaktors und besteht darin, daß wenigstens ein Metallhalogeniddampfstrom und wenigstens ein oxydierender Gasstrom durch den Boden einee Wirbelbettreaktors nach aufwärts derart in das Wirbelbett eingeleitet werden, daß sich die Ströme des Metallhalogeniddampfes und des oxydierenden Gases innerhalb des Bettes unter einem Winkel von weniger ah 90° treffen.

Vorzugsweise treffen sich die Ströme unter einem Winkel von weniger als 45°.

Die Bezeichnung »Metalloxyd« umfaßt Metalldioxyde wie Siliciumdioxyd. Das bevorzugte Metalloxyd ist Titandioxyd, es können aber ebenso durch Oxydation des entsprechenden Metallhalogenids Zirkondioxyd, Aluminiumoxyd und Eisenoxyd erzeugt werden.

Die Bezeichnung »Metallhalogenide schließt die Chloride, Jodide und Bromide, aber nicht das Fluorid ein. Das Chlorid ist bevorzugt. Im Fall des Titans sind die Metallhalogenide üblicherweise das Tetrachlorid, das Tetrajodid und das Tetrabromid, wobei das Tetrachlorid bevorzugt ist.

Der Ausdruck »oxydierendes Gas« schließt alle für diesen Zweck schon bekannten Gase ein, die das Metallhalogenid zu Metalloxyd oxydieren und keinen schädlichen Einfluß auf die Reaktion und die Reaktionsprodukte ausüben. Beispiele geeigneter oxydierender Gase sind Sauerstoff und sauerstoffhaltige Gas-

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
eines Metalloxydes

Anmelder:

British Titan Products Company Limited,
Billingham, Durham (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, MÖhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

John Peacock,

Bernard Harris,

Middlesbrough, Yorkshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 17. März 1964 (11200)

gemische sowie Sauerstoff enthaltende Verbindungen wie Wasser, Wasserstoffsuperoxyd oder Stickoxyde. Das bevorzugte oxydierende Gas ist Sauerstoff, der in Beimischung mit einem im wesentlichen bei der Reaktion inerten Gas, wie z. B. Luft, vorliegen kann.

Die Teilchen, aus denen das Wirbelbett besteht, können in bekannter Weise aus jedem Material geeigneter Teilchengröße bestehen, das die Oxydation des Titantetrahalogenids nicht ungünstig beeinflußt. Eine bevorzugte Teilchengröße liegt im Bereich zwischen 50 und 2000 Mikron, vorzugsweise 100 bis Mikron. Stoffe, wie Siliciumdioxyd, Tonerde, Zirkondioxyd, Zirkonsand, Titandioxyd oder Gemische derselben sind geeignet.

Das Wirbelbett wird üblicherweise in fluidisiertem Zustand gehalten, indem man die Reaktionsteilnehmer mit Fluidisierung herbeiführender Strömungsgeschwindigkeit in das Bett einführt. Zur Unterstützung der Fluidisierung können aber auch noch andere Gase eingeführt werden, z. B. ein inertes Gas wie Stickstoff, wenn das oxydierende Gas Luft ist. Die Gegenwart

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eines solchen Gases kann jedoch das während der kann die Anordnung so treffen, daß mehrere Ströme

Reaktion gebildete Halogen verdünnen und damit des einen Reaktionsmittels gegen einen einzigen Strom

seine Rückgewinnung erschweren. des anderen Reaktionsteilnehmers gerichtet sind.

Die Temperaturen des Bettes sollen vorzugsweise so Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vergewählt sein, daß eine rasche Reaktion zwischen dem 5 fahrens dient vorteilhaft ein Wirbelbettreaktor mit Metal !halogenid und dem oxydierenden Gas gewähr- mindestens einer Einlaßöffnung für das umzusetzende leistet ist. Im Fall von Titantetrahalogenid wird das Metallhalogenid und mindestens einer Einlaßöffnung Wirbelbett in bekannter Weise auf einer Temperatur für das oxydierende Gas; erfindungsgemäß sind dabei im Bereich von 800 bis 1400" C, vorzugsweise 900 bis die Einlaßöffnungen nach oben gerichtet und schneiden 1300⁰C, gehalten. io sich mit ihren Achsen unter einem Winkel von weniger

Wenn die Größe des Fließbettes oder die Menge an als 90°, vorzugsweise weniger als 45°.

Reaktionsteilnehmem im Wirbelbett nicht ausreicht, Die Achse der Einlaßöffnung bzw. im Fall mehrerer

um die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten, Achsen die Einlaßöffnungen sind, der bevorzugten

kann es notwendig werden, in bekannter Weise durch Stromrichtung entsprechend, ftlr einen Reaktionsteil-

eine äußere Wärmequelle dem Bett Wärme zuzuführen, 15 nehmer bevorzugt im wesentlichen vertikal angeordnet,

beispielsweise durch ein Brenngas (z. B. Carbon- Dem Vorschlag entsprechend, daß mehrere Ströme

monoxyd oder einen gasförmigen Kohlenwasserstoff, des einen Mediums auf einen Strom des anderen

wie Propan) oder durch Vorerhitzen eines oder beider Mediums auftreten sollen, kann man einer einzigen

Reaktionsteilnehmer vor ihrer Einführung in das Einlaßöffnung für den einen Reaktionsteilnehmer eine

Wirbelbett. so Vielzahl von Einlaßöffnungen für den anderen Reak-

Das oxydierende Gas wird, wie bekannt, Vorzugs- tionsteilnehmer zuordnen, wobei die Achsen der Vielweise in stöchiometrischem Überschuß in bezug auf zahl von Einlaßöffnungen die Achse der einen Einlaßdas Halogenid eingeführt. Wenn ein Brenngas zur öffnung schneiden.

Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur in Vorteilhaft sind die Achsen der Einlaßöffnungen

dem Bett verbrannt wird, muß so viel oxydierendes as mindestens eines der Reaktionsteilnehmer unter einem

Gas, insbesondere Sauerstoff oder Luft, zugeführt Winkel von höchstens 80°, vorzugsweise höchstens 70°,

werden, daß sowohl der Brennstoff verbrannt wie auch am besten nicht mehr als 60° gegenüber der Horizon-

das Halogenid oxydiert wird. talen geneigt.

Vorzugsweise wird jeder Reaktionsteilnehmer durch Über dem Wirbelbett können Einlasse für die Eineine AnaaiifHOn Öffnungen im Bodenteil des Reaktors 30 führung eines Metallhalogenids und/oder eines oxyeingef ührt. dierenden Gases vorhanden sein.

Es ist erforderlich, die Reaktionsteilnehmer den Im allgemeinen soll die Austrittsgeschwindigkeit der

Einlaßöffnungen so zuzuführen und diese so auszu- Reaktionsteünehmer aus den Öffnungen wenigstens

bilden, daß die Reaktionsteünehmer in dem Bett ver- 152 cm/sec und vorzugsweise wenigstens 457 cm/sec

teilt werden. Um dieses zu erreichen, ist in bekannter 35 betragen.

Weise der Druckabfall in jeder Einlaßöffnung wenig- Es ist bei dem erflndungsgemäßen Verfahren nicht stens die Hälfte, vorzugsweise das Ein- bis Vierfache des erforderlich, daß die Eintrittsöffnungen für die EinDruckabfalls im fluidisierten Bett. Ein Mittel, um führung beider Reaktionsteilnehmer in das Wirbeiden gewünschten Druckabfall zu erzielen, ist die Ver- bett eine Neigung zur Vertikalen aufweisen. Zum Beiwendung eines gedrosselten Einlaßmundstückes. 40 spiel kann der eine Reaktionsteünehmer durch eine

Die Geschwindigkeit der aus den Eintrittsöffnungen vertikal gerichtete Öffnung und der andere Reaktionsaustretenden Reaktionsteünehmer muß so bemessen teilnehmer durch eine zur Vertikalen geneigte Öffnung sein, daß die gegeneinandergerichteten Ströme von in der Weise eingeführt werden, daß die Reaktions-Halogenid und oxydierendem Gas aufeinanderprallen, teilnehmer im Wirbelbett aufeinanderprallen. Die zur bevor sie im wesentlichen im Fließbett verteilt sind. +5 Vertikalen geneigten Einlaßöffnungen können aus Die erforderliche Geschwindigkeit hängt von der Weg- einem Winkelrohr bestehen.

strecke ab, die die Reaktionsteilnehmer im Fließbett Die Öffnungen sollen im allgemeinen so angeordnet

zurücklegen müssen, bevor sie aufeinanderprallen. und ausgebildet sein, daß die Ströme der Reaktions-

Diese wieder hängt ab von dem horizontalen Abstand, teilnehmer sich auf der inneren Oberfläche des Reak-

den die Ströme, die aufeinanderprallen sollen, im 50 tors nicht miteinander vermischen oder miteinander

Zeitpunkt ihres Eintritts in das Wirbelbett aufweisen, reagieren, bevor sie innerhalb des Wirbelbettes auf-

und von dem Winkel zur Horizontalen, mit dem die einandergestoßen sind. Andernfalls bildet sich ein

Ströme in das Bett eintreten. Niederschlag von grobem Titandioxyd auf der Wan-

Vorzugsweise werden die einander gegenüberhegen- dung des Reaktors, und die Vorteile der erfindungs-

den Eintrittsöffnungen für das Halogenid und das 55 gemäßen Arbeitsweise werden vermindert oder gehen

oxydierende Gas so angeordnet und ausgebildet, daß verloren.

die von den Strömen der Reaktionsteünehmer zurück- Die Öffnungen im Reaktorboden können auch aus

gelegte Wegstrecke bis zu ihrem Aufprall aufeinander Rohren gebildet sein, deren Enden verschlossen sind

ausreicht, um die Reaktionsteünehmer auf Reaktions- und deren Wandungen perforiert sind, wobei die

temperatur zu erhitzen, z. B. auf eine Temperatur von 60 Perforierungen einen geeigneten Winkel bilden, um die

wenigstens 800⁰C. Ströme der Reaktionsteilnehmer gegeneinander zu

Die horizontalen Abstände der Ströme, die bei richten. Dies stellt jedoch keine bevorzugte Aus-

ihrem Eintritt in das Wirbelbett aufeinanderprallen führungsform dar.

sollen, betragen in Reaktoren üblicher Größe vorteil- Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in

haft 1,3 bis 15,2 cm, insbesondere 2,5 bis 7,6 cm. 65 Gegenwart anderer, für diesen Zweck bekannter

Mindestens einer der aufwärts gerichteten Ströme Zusätze zum Wirbelbett erfolgen. Solche Zusätze

soll einen Neigungswinkel von mindestens 60°, vor- können z. B., wenn das Metalloxyd Titandioxyd ist,

zugsweise 80", gegen die Horizontale besitzen. Man Aluminiumhalogenide, z. B. Aluminiumchlorid, SiIi-

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ciumhalogenide, wie Siliciumtetrachlorid, Wasser- Bei der Vorrichtung nach F i g. 3 und 4 wird

dampf oder wasserstoffhaltiges Gas, das im Wirbelbett eine Bodenplatte 31 aus feuerfestem Material durch

in Wasser übergeführt wird, Zirkonhalogenide, wie eine Metallplatte 32 getragen. Unmittelbar unter der

Zirkontetrachlorid, niedere Chloride des Titans, wie Metallplatte 32 befindet sich ein Windkasten 33 mit

Titantrichlorid, oder ein Alkalimetall, wie Kalium, 5 Einlaßrohr 34 für die Zufuhr eines der Reak-

Rubidium oder Caesium sein. tionsteilnehmer. Ein zweiter von dem Windkasten 33

Die das Bett verlassenden heißen Gase, die haupt- abgeschlossener Windkasten 35 weist ein Einlaßrphr36 sächlich aus dem Halogenid gebildeten Halogen und für die Zufuhr des anderen Reaktionsteiloehmers auf. einem möglichen Überschuß eines der Reaktionsteil- Durch die Bodenplatte 31 treten Einlaßöffnungen 37 nehmer bestehen und die im Bett gebildeten Oxyd- io und 38. Einlaßöffnungen 37 kommunizieren mit dem teilchen enthalten, sind besonders zur Zufuhr in eine Windkasten 33 und Einlaßöffnungen 38 komrnuniauf wenigstens 600°C, vorzugsweise wenigstens 800⁰C zieren mit dem Windkasten 35. Die Einlaßöffnungen37 gehaltene Reaktionszone, z. B. die Zone des Reaktors sind als gerade Rohre ausgebildet, während die Einüber dem Wirbelbett, geeignet, in die zusätzliche laßöffnungen 38 als im Winkel gebogene Rohre Mengen eines Metallhalogenids wie Titantetrachlorid 15 geformt sind. Am Boden der Einlaßöffnungen 37 und und ein oxydierendes Gas eingeführt werden. Auf 38 sind verengende Mundstücke 39 und 40 zur diese Weise kann ein Titandioxydpigment von hoher Regelung des Flusses der Reaktionsteilnehmer aus Farbkraft und sehr gleichmäßiger Teilchengröße er- den Windkästen 33 und 35 in die Einlaßöffnungen 37 halten werden. Für diese Maßnahme wird in vor- und 38 angeordnet. Die Einlaßöffnungen 37 und 38 liegender Erfindung kein Schutz beansprucht. »0 weisen die Auslässe 41 und 42 auf.

Die Zeichnungen erläutern den Gegenstand der Bei einer speziellen Ausführungsform der in F i g. 3

Erfindung. und 4 gezeigten Vorrichtung ist eine Quelle vonigas-

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch den Bodenteil förmigem Titantetrachlorid mit dem Einlaßrohr 34

eines Schachtreaktors; und ein Strom von Sauerstoffgas mit dem Einlaß-

F i g. 2 ist ein Längsschnitt längs der Linie AA 25 rohr 36 verbunden. Die Verengungsmundstüclie 39

der Fig. 1; und 40 haben einen Durchmesser von 0,71 bzw.

Fig. 3 ist ein Querschnitt des Bodenteiles eines 0,43 cm. Der von den projezierten Achsen der oberen

anderen Reaktors; Teile der anliegenden Einlaßöffnungen 37 und 38

F i g. 4 ist ein Längsschnitt längs der Linie BS gebildete Winkel war etwa 26° (gemessen, wie in

der Fig. 3. 30 Fig. 4 gezeigt). Der horizontale Abstand zwischen

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 wird den anliegenden Auslaßöffnungen31 und 32 war eine Bodenplatte 1 aus feuerfestem Material von einer etwa 3,2 cm. Der innere Durchmesser jeder Einlaß-Metallplatte 2 getragen. Unmittelbar unter der Metall- öffnung 37 war 13 mm, während der jeder Einlaßplatte 2 befindet sich ein Windkasten 3 mit einer öffnung 38 10 mm war. Die Grundplatte 31 war Einlaßöffnung 4 für die Zuführung eines der Reak- 35 25,4 cm tief.

tionsteilnehmer. Ein zweiter Windkasten 5 in Form Die Erfindung wird durch die nachstehenden Bei-

eines polygonalen Ringes befindet sich innerhalb des spiele erläutert,
ersten Windkastens 3 und ist von ihm abgeschlossen.

Der Windkasten 5 ist mit einer Einlaßöffnung 6 für B e i s ρ i e 1 1

die Zuführung der anderen Reaktionsteilnehmer ver- 40

sehen. Einlaßöffnungen 7 und 8, als Winkelrohre Der Reaktor (ein Siliciumdioxydrohr von 7,6 cm ausgebildet, treten durch die Bodenplatte 1. Durch Durchmesser und 122 cm Länge) weist eine Bodensie kommunizieren die Windkästen 3 und 5 mit dem platte auf und zwei Siliciumdioxydrohre von 3 mm Raum oberhalb der Bodenplatte 1. Jede Einlaß- Durchmesser, die in den Reaktor 2,5 cm oberhalb der öffnung 7 weist ihren gebogenen Teil auf, der gegen- 45 Bodenplatte hineinragen. Der Reaktor wurde in einen über einem entsprechenden gebogenen Teil der Ein- elektrischen Ofen eingesetzt.

laßöffnung 8 mit der Vertikalen einen Winkel bildet. Der Ofen wurde eingeschaltet und nachdem der

Am Boden der Einlaßöffnungen 7 und 8 befinden sich Reaktor eine Temperatur von HOO⁰C erreicht hatte,

verengte Mundstücke 9 und 10, die zur Regelung des wurde durch ein SiO_ä-Rohr im Bodenteil des Reaktors

Stromes der Reaktionsteilnehmer aus den Wind- 50 Sauerstoff in einer Menge von 18 1/min und durch das

kästen 3 und 5 in die Einlaßöffnungen 7 und 8 dienen. andere Rohr Stickstoff in einer Menge von 12 l/min

Die Einlaßöffnungen 7 und 8 weisen Auslässe 11 eingeleitet,

und 12 auf. Zur Bildung eines Wirbelbettes wurde dann eine

Bei einer speziellen Ausführungsform der in F i g. 1 ausreichende Menge Titandioxydteilchen von einer

und 2 gezeigten Vorrichtung wurde eine Sauerstoff- 55 Teilchengröße im Bereich von 210 bis 350 Mikron in

quelle mit dem Einlaßrohr 4 und eine Quelle von den Reaktor gegeben und ein Fließbett von 15,2 cm

gasförmigem Titantetrachlorid mit Einlaßrohr 6 ver- . Höhe gebildet. Hierbei sank die Reaktortemperatur

bunden. Die verengten Mundstücke 9 und 10 hatten etwas ab.

einen Durchmesser von 0,42 und 0,54 cm. Der Ab- Nachdem der Reaktor wieder eine Temperatur von stand zwischen den anliegenden entsprechenden Ein- 60 1020⁰C erreicht hatte, wurde die Zufuhr von Stickstoff laßöffnungen 7 und 8 war etwa 11,4 cm, und der von abgestoppt und durch ein SiO₂-Rohr Titantetraden projezierten Achsen der abgewinkelten Teile der chlorid in einer Menge von 55 ml (flüssig) pro Minute entsprechenden Einlaßöffnungen 7 und 8 war etwa sowie durch das andere Rohr Sauerstoff in einer 40°. Der horizontale Abstand zwischen den Aus- Menge von 18 l/min zugeführt. Das Titantetrachlorid lassen 11 und 12 und den entsprechenden Einlaß- 65 enthielt ausreichend SiCl₄, um 0,25 °/₀ Siliciumdioxyd, öffnungen 7 und 8 war etwa 6,4 cm. Der Durchmesser bezogen auf das Gewicht des theoretisch gebildeten jeder Einlaßöffnung 7 und 8 war etwa 1,0 cm. Die Titandioxyds, zu erzeugen, und der Sauerstoff enthielt Grundplatte 1 war 35,6 cm tief. genügend Aluminiumchloriddampf, um 3°/₀ Alumi-

niumoxyd, bezogen auf das Gewicht des theoretisch gebildeten Titandioxyds, zu bilden.

Die Temperatur des Wirbelbettes stieg auf 1050° C, und diese Temperatur wurde während der Reaktion beibehalten.

Die SiO₂-Rohre waren gegeneinander in einem Winkel von 45° zur Horizontalen geneigt, die Auslässe in das Wirbelbett waren 3,8 cm voneinander entfernt.

Das bei diesen Versuchen erhaltene Produkt hatte eine mittlere Kristallgröße von 0,22 Mikron und einen »o Rutilgehalt von 98,8 %.

Beispiel 2

Der Reaktor wies einen Bodenteil auf, ähnlich dem in F i g. 1 und 2 gezeigten, und dessen beschriebene spezielle Konstruktion. Der Reaktor enthielt ein Bett von Titandioxydteilchen im Größenbereich von 300 bis 350 Mikron. Der Durchmesser des Bettes war etwa 61 cm. Das fluidisiert« Bett hatte eine Höhe von »o etwa 81 cm oberhalb des obersten Endes der Bodenplatte 1.

Der Reaktor war mit Einrichtungen versehen, um vorgemischtes Titantetrachlorid oberhalb des oberen Teiles des Fließbettes einzuführen. Die niedrigste «5 dieser Ebenen befand sich etwa 91 cm oberhalb der oberen Grenze des Fließbettes, und die anderen Ebenen waren je etwa 25 cm höher angeordnet, so daß sich die höchste Ebene etwa 163 cm oberhalb der obersten Schicht des Fließbettes befand.

Vor Beginn des Reaktionsprozesses wurden das Wirbelbett und die Reaktorwände auf über 1200° C vorgeheizt. Darauf wurden Titantetrachlorid und Sauerstoff auf etwa 200° C vorgeheizt in das Bett eingeführt, das erstere in einer Menge von 2,7 kg Mol je Stunde durch Einlaßrohr 6, Windkasten 5 und Einlaßöffnung 8 und das letztere in einer Menge von 4,1 kg/Std. durch Einlaßrohr 4, Windkasten 3 und Einlaßöffnung 7. Ausreichend Aluminiumchlorid wurde in das Bett eingeführt, um 2,4°/₀ Aluminiumoxyd, bezogen auf das im Bett gebildete Titandioxyd, zu erzeugen.

Während des Prozesses wurde außerdem Propan in das Bett eingeleitet und verbrannt, um die Temperatur im Bereich von 1000 bis HOO⁰C zu halten.

Das am oberen Ende des Fließbettes abgezogene Produkt bestand aus Titandioxydpartikeln in Rutüform von einer mittleren Kristallgröße von etwa 0,20 Mikron.

Vorgemischtes Titantetrachlorid und Sauerstoff, die auf etwa 200° C vorerhitzt waren, wurden dann oberhalb des Fließbettes in den vier erwähnten Ebenen eingeführt. Das vorerhitzte Gemisch enthielt genug Siliciumtetrachlorid, um 0,5 °/₀ Siliciumdioxyd, bezogen auf das Gewicht oberhalb des Bettes entstandenen Titandioxyds, zu bilden.

Das Endprodukt bestand aus sehr gleichförmigen Titandioxydpigmentteilchen mit 98,2 % Rutil und einer mittleren Kristallgröße von 0,26 Mikron. Die Farbkraft des Produktes war etwa 1780 nach der Reynolds-Skala.

Beispiel 3

Der Reaktor wies ein BodenteU· auf, ähnlich dem in Fig. 3 und 4 gezeigten,*und^dessen spezifische Konstruktion. Der Reaktor enthielt ein Wirbelbett von Titandioxydteilchen im Bereich von 300 bis 350 Mikron. Das fluidisierte Bett hatte eine Höhe von etwa 84 cm oberhalb des Oberteiles der Bodenplatte 31.

Der Reaktor war mit Einrichtungen versehen, um vorgemischtes Titasntetrachlorid und Sauerstoff gewünschtenfalls in vier Ebenen oberhalb der Oberschicht des Wirbelbettes in den Reaktor einzuführen. Die niedrigste dieser Ebenen befand sich etwa 69 cm oberhalb der Fließbettoberfläche, und die anderen folgenden Ebenen waren je 25 cm höher, so daß die höchste Ebene sich etwa 160 cm über der Oberfläche des Fließbettes befand.

Vor der Einleitung des Prozesses wurden das Wirbelbett und der Reaktor auf etwa 1200° C erhitzt. Vorerhitztes (160° C) Titantetrachlorid und Sauerstoff wurden in das Bett eingeleitet, das erstere in einer Menge von 2,3 kg/min durch Einlaßrohr 34, Windkasten 35 und Einlaß 37 und das letztere in einer Menge von 650 l/min, gemessen bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von 15,6⁰C, durch Einlaßrohr 36, Windkasten 35 und Einlaß 38.4,1 kg/Std. Aluminiumchlorid wurden mit dem Sauerstoff zugeführt.

Propan wurde in das Bett eingeführt und verbrannt, um die Temperatur auf 1150° C zu halten.

Das die obere Schicht des Fließbettes verlassende Produkt war ein Titandioxyd mit einem Rutilgehalt über 98% und einer mittleren Kristallgröße von 0,19 Mikron.

Vorgemischtes Titantetrachlorid und Sauerstoff wurden dann oberhalb des Bettes in den vier Ebenen eingeführt. Das Titantetrachlorid wurde auf 250° C und der Sauerstoff auf 14O⁰C vorerhitzt. Das vorgemischte Gemisch enthielt ausreichend Siliciumtetrachlorid, um 0,5°/₀ Siliciumdioxyd, bezogen auf das Gewicht des oberhalb des Bettes gebildeten Titandioxyds, zu bilden.

Das Endprodukt bestand aus sehr gleichförmigen Titandioxydteilchen von einer mittleren Kristallgröße von 0,24 Mikron und enthielt wenigstens 98 °/₀ Rutil. Die Färbekraft de$ Produktes war 1800 nach der Reynolds-Skala.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Metalloxydes, insbesondere von Titandioxyd, unter getrennter Einführung von Strömen eines entsprechenden Metallhalogeniddampfes und eines oxydierenden Gases durch den. Bodenteil eines ein heißes Wirbelbett enthaltenden Reaktors, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Metallhalogeniddampfstrom und wenigstens ein oxydierender Gasstrom durch den Boden eines Wirbelbettreaktors nach aufwärts derart in das Wirbelbett eingeleitet werden, daß sich die Ströme des Metallhalogeniddampfes und des oxydierenden Gases innerhalb des Bettes unter einem Winkel von weniger als 90° treffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler Abstand zwischen den aufeinandertreffenden Strömen bei ihrem Eintritt in das Wirbelbett von 1,3 bis 15,2 cm, vorzugsweise 2,5 bis 7,6 cm, eingehalten wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ströme unter einem Winkel von weniger als 45° treffen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel

mindestens eines der aufwärts gerichteten Ströme von mindestens 60°, vorzugsweise 80°, gegen die Horizontale eingehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ströme des einen Reaktionsmittels gegen einen einzigen Strom des anderen Reaktionsteilnehmers gerichtet sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Wirbelbettreaktor mit mindestens einer Einlaßöffnung für das umzusetzende Metallhalogenid und mindestens einer Einlaßöffnung für das oxydierende Gas in der Bodenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen nach oben gerichtet sind und sich die in die Reaktionszone verlängert gedachten Achsen der Einlaßöffnungen für das Metallhalogenid bzw. das oxydierende Gas unter einem Winkel von weniger als 90° schneiden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achsen unter einem so Winkel von weniger als 45° schneiden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse(n) der

Ein1aßöffnung(en) eines der Reaktionsteilnehmer im wesentlichen vertikal steht (stehen).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer einzigen Einlaßöffnung für einen Reaktionsteilnehmer mehrere Einlaßöffnungen für den anderen Reaktjonsteilnehmer zugeordnet sind, wobei die Achsen der letzteren die Achse der einen Einlaßöffnung schneiden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Einlaßöffnungen mindestens eines der Reaktionsteilnehmer unter einem Winkel von höchstens 80°, vorzugsweise höchstens 70°, am besten nicht mehr als 60° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Wirbelbett Einlasse für die Einführung eines Metallhalogenide und/oder eines oxydierenden Gases vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 75144.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 640/508 8.67 θ Bundesdruckerei Berlin