DE1806122C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Gasen, die von pulverförmigen Stoffen eingeschlossen sind - Google Patents

Description

Im allgemeinen wird das Dampfphasen-Titandioxyd-Pigment hergestellt durch Umsetzung von dampfförmigem Titantetrachlorid mit Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen zur Herstellung von Reaktionsproduktgasen, die feinverteiltes Titandioxyd, freies Chlor, CO2 und Sauerstoff enthalten. Das feinverteilte Titandioxyd wird dann durch Kühlen der Reaktionsproduktgase auf eine Temperatur unterhalb etwa 400⁰C und Durchleiten der gekühlten Gase durch geeignete Sackfilter, in denen das Titandioxyd aus den Gasen abgetrennt und in eine geeignete Sammelvorrichtung, wie z. B. einen Aufschlämmungstank, über eine Fördervorrichtung ausgetragen wird, gewonnen.

Es ist charakteristisch für das Dampfphasen-Verfahren, daß beträchtliche Mengen an Halogengas, d.h. Chlor, innerhalb der Hohlräume der Titandioxydmasse und/oder auf den Oberflächen der Einzelteilchen eingeschlossen sind und so in den Aufschlämmungstank eingeschleppt werden. Hier reagiert das gasförmige Chlor unter Bildung von Hypochloriten. Bisher war es nicht ungewöhnlich, in diesen Aufschlämmungen bis zu ppm Hypochlorite (als HCIO) zu haben. Diese Hypochlorite sind korrosiv und sind, wenn sie in beträchtlichen Mengen vorhanden sind, potentiell gefährlich, da in den nachfolgenden Titandioxyd-Bearbeitungsstufen Chlorgas entwickelt werden kann.

Deshalb war es bisher öblich, geeignete Awiohlorreagentien in die TiQ₂-HjO-AufsehJammung einzuführen, um die Oxychloride zu zerstören. Die erforderliche Menge an Antichlorreagens ist jedoch verhältnismäßig groß und deshalb kostspielig sowohl vom Standpunkt des Materials als auch vom Standpunkt der Arbeit aus. Auch erhöht der Zusatz des Antichlor-Reagens den Gehalt der Aufschlämmung an löslichem Salz, wodurch die Fließeigenschaften der Aufschlämmung und die Dispergierbarkeit des Titandioxyds nachteilig beeinflußt werden.

In der US-Patentschrift 32 49 424 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhütung des Durchströmens eines Gases in beiden Richtungen durch eine Förderschnecke beschrieben, wobei die Förderschnecke so betrieben wird, daß das Förderrohr jederzeit voll von Material gehalten wird und wobei ein Druckausgleich zwischen den Gasen an den Eingangs- bzw. Ausgangsenden des Förderrohrs aufrechterhalten wird.

Dieses Verfahren genügt jedoch nicht den Zwecken der vorliegenden Erfindung. Erstens ist der Titandioxyd-Strom aus einem oder mehreren Dampfphasenreaktoren zu dem Trichter nicht immer gleichmäßig und deshalb ist die Förderschnecke nicht immer gefüllt Des weiteren ist das gasförmige Chlor meistenteils in den Hohlräumen zwischen den Pigmentteilchen sowie an deren Oberflächen eingeschlossen und wird deshalb in den Aufschlämmungstank eingeschleppt, ungeachtet des ausgeglichenen Gasdrucks an den gegenüberliegenden Enden der Förderschnecke.

Die vorliegende Erfindung sieht daher ein neues Verfahren und eine Vorrichtung vor zur Befreiung pulverförmiger Stoffe von eingeschlossenenen Gasen und insbesondere die Befreiung eines Dampfphasen-TiOi-Pigments von Chlorgas während des Transports von dem Sackfiltertrichter in den Aufschlämmungstank über die Förderschnecke eines verschlossenen Pigment-Sammelsystems zur Verhinderung der Bildung von Oxychloriden in der Aufschlämmung und damit zur Eliminierung der dabei auftretenden Probleme. Die Erfindung betrifft ein Verfahren· zum Entfernen von Gasen, die von pulverförmigen Materialien eingeschlossen sind, bei dem man das pulverförmige Material durch eine abgeschlossene Schnecken-Fördervorrichtung in eine Sammelvorrichtung transportiert und ein inertes Reinigungsgas derart in die Fördervorrichtung einleitet, daß sich das pulverförmige Material und Reinigungsgas im Gegenstrom zueinander bewegen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man durch das Material einen

So Pfropfverschluß an deoi der Sammelvorrichtung be* nachbarten Ende der Fördervorrichtung bildet und laufend aufrechterhält, und daß man das Reinigungsgas vor diesem Pfropfverschluß einleitet. Der Pfropfverschlu3 besteht aus einem relativ kompakten Material,

z. B. Titandioxyd, das durch die Förderschnecke durch das Förderrohr bewegt wird, und er wird gebildet durch Abänderung eines ausgewählten Schneckengangs oder von Schneckengängen der Förderschnecke, so daß sich das Material ansammelt und den gesamten Querschnitt des Förderrrohrs gegenüber dem geänderten Abschnitt der Schnecke auffüllt, wodurch ein Pfropfen gebildet wird, der diesen Teil des Rohres wirksam versehließt gegen das Entweichen von Gas daraus zu dem nachfolgend beschriebenen Zweck. Die Änderungen an

^h'> den Schneckengängen werden an einem Punkt in dem Förderrohr direkt vor dem Austrag des Tilandioxyds aus dem FördeTohr in den Aufschlämmungstank vorgenommen.

Die Erfindung betrifft daher auch eine Vorrichtung zur Befreiung pulverförmiger Materialien von eingeschlossenen Gasen unter Bildung eines Pfropfverschlusses durch das Material, bestehend aus einem einen Trichter, ein Förderrohr und eine Sammelvorrichtung enthaltenden geschlossenen System, einem an dem Förderrohr angebrachten Einlaßrohr für ein inertes Reinigungsgas und einer im Förderrohr befindlichen Transportschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß Teile einzelner Schneckengänge der Schnecke in der Nähe des Austragendes des Förderrohrs unter Bildung einer Vielzahl von flügelähnlichen Elementen, die radial von der Welle abstehen, abgeschnitten sind und daß das Einlaßrohr für das inerte Reinigungsgas in der Nähe des Austragendes unmittelbar vor dem sich aus dem Material bildenden Pfropfverschluß am Förderrohr angebracht ist

Wie oben angegeben ist der PFropfverschluß der Förderschnecke dazu geeignet, in Verbindung mit einer Gasreinigungsvorrichtung verwendet zu werden, und diese umfaßt eine oder mehrere Reinigungsgas-Beschikkungsleitungen, die in der Wand des Förderrohrs an einem Punkt oder Punkten darin bei oder vor dem Pfropfenverschluß angebracht sind. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist das Reinigungsgar ein solches, das gegenüber den Feststoff- und gasförmigen Komponenten in dem Fördersystem inert ist, wobei ein bevorzugtes Reinigungsgas CO2 ist Es können jedoch auch andere inerte Gase, wie z. B. Luft, Stickstoff, Argon und dergleichen verwendet werden. Das Reinigungsgas wird unter Druck in das Förderrohr eingeleitet, so daß es im Gegenstrom zu dem Strom des pulverförmigen Materials und mit ausreichender Stärke und Volumen hindurchfließt, um das Material von jeglichem Chlorgas zu befreien. Der Druck und die Fließgeschwindigkeiten des Reinigungsgases variieren natürlich in Abhängigkeit, von derartigen Faktoren, wie z. B. der Größe des Förderrohrs, der Natur des pulverförmigen Materials und der Geschwindigkeit, mit der es durch das Förderrohr transportiert wird.

Obwohl die obige Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung an Hand einer spezifischen Anwendung der Erfindung, d. h. der Befreiung des Dampfphasen-Titandioxyds von Chlorgas beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diese spezifische Verwendung beschränkt ist, sondern auch auf andere industrielle Verfahren anwendbar ist, in denen es wünschenswert ist, pulverförmige Stoffe von eingeschlossenen Gasen zu befreien.

Die DE-AS 1150 955 betrifft ein Verfahren zum Reinigen von hochdispersen Oxyden, z. B. TiOj, in einem fluidisierten Bett bei erhöhten Temperaturen mit einem Wasserdampfstrom, der mit einem Inertgas verdünnt sein kann, in der Weise, daß eine turbulente Suspension der Oxyde in dem Strom entsteht, wobei die Suspension auf eine Temperatur von 450 bis 800⁰C erhitzt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Verfahren dieser Patentschrift völlig anderer Natur ist als das erfindungsgemäße Verfahren.

Die DE-PS 11 27 334 betrifft eine Austragseinrichtung für Reaktionsräume und besteht aus einem abgeschlossenen System von Labyrinthgängen, in denen Materialpfropfen am Ende eines jeden Förderweges gebildet werden, da die Labyrinthgänge kürzer als die Rohre sind. Gemäß Spalte I, Zeile 16 und 17, wird das βϊ Gas durch die Pfropfen geleitet und nicht wie im eriindungsgemäßen FaN unmittelbar vor dem Pfropfen eingeleitet und im Gegenstrom zum Strom des pulverförmigen Materials durch die Fördervorrichtung geleitet

Die US-PS 27 76 725 betrifft Systeme zum Sammeln und Befördern von Ruß, Gemäß Spalte 4, Zeile 8-U dieser Patentschrift wirkt das Bett aus Ruß oberhalb der Beschickung 59 als Abschluß gegenüber Gas und verhindert, daß ein nennenswerter Gasstrom in irgendeiner Richtung auftritt Diese Patentschrift betrifft jedoch keinen gasabdichtenden Pfropfen in einem Förderrohr, geschweige denn einen Pfropfen, der durch eine in spezieller Weise ausgebildete Förderschnecke, wie es erfindungsgemäß der Fall ist erhalten wird.

Die DE-PS 3 21 770 betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung pulverförmiger Materialien mit Gasen oder Flüssigkeiten, die eine vertikale Anordnung aufweist und zumindest zwei Förderschnecken enthält Ob das Material an dem Austragende der Schnecke einen Materialpfropfen bildet oder nicht wird in dieser Patentschrift nicht erörtert und kann auch nicht aus dem Text derselben abgeleitet werden.

Das ältere Patent 15 42 021 betrifft ei- Verfahren zur Behandlung von teilchenförmigen Feststoffen, bei dem ein festes teilchenförmiges Material, das occludiertes Gas enthält, mit einem geschlossenenen Schneckenförderer befördert wird, in den geschlossenen Schneckenförderer ein Trägergas eingeleitet wird und das Trägergas, das das occludierte Gas nach dessen Freigabe aus den Feststoffen enthält, aus dem Förderer abgezogen und anschließend der teilchenförmige Feststoff gewonnen wird. Gegenüber der vorliegenden Erfindung besteht ein wesentlicher Unterschied insofern, als nämlich gemäß dieser Patentschrift kein Materialpfropfen gebildet wird. Dementsprechend unterscheidet sich auch die gemäß dieser Patentschrift verwendete Vorrichtung von derjenigen nach der Erfindung.

Die Zeichnung ist ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Förderschnecke zum Transport von Dampfphasen-Titandioxyd aus dem Filtertrichter in den AufscfJämmungstank eines verschlossenen Pigment-Sammelsystems.

In dieser Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der ein pulverförmiges Material, in diesem Falle Dampfphasen-Titandioxyd, aus dem Trichter 10 eines Sackfilters in das Eintrittsende eines Förderschneckenrohrs 11 eingespeist und von da an in einen nachfolgend beschriebenen Aufschlämmungstank befördert wird. Da das Vorhandensein von gasförmigem Chlor oder Chlorverbindungen in dieser Stufe der Herstellung des Pigments eine ständig vorhandene industrielle Gefahr darstellt, ist das Pigraentsammelsystem, das aus einem Sackfilter, einem Trichter, einem Förderschneckenrohr und einem Tank für die wäßrige Aufschlämmung besteht, vollständig verschlossen, um das Entweichen dieser schädlichen Gase in die Atmosphäre auszuschließen.

In dem Rohr 11 ist eine Förderschnecke 12 rotierbar angebracht, die aus einer Welle 13 mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Schneckengängen 14 entlang dieser Welle besteht, die an ihren gegenüberliegenden Enden in dem Förderrrohr 11 befestigt ist, wobei ihr äußeres Ende mit einem Antriebsaggregat, wie es durch den Motor 15 angezeigt ist, verbunden ist.

Das innere Ende der Förderschnecke ist wie oben angegeben abgeändert zur Bildung eines Pfropfver-

Schlusses 16 in dem Rohr in der Nähe seines Austragendes. Die Förderschnecke ist abgeändert, indem Teile verschiedener Schneckengänge der Schnecke 12 in der in der Zeichnung angegebenen Weise abgeschnitten sind zur Bildung einer Mehrzahl von flügelähnlichen Elementen 17. die radial von der Welle abstehen, deren doppelter Zweck darin besteht, die Ansammlung des pulverförmigen Materials innerhalb des Förderrohrs zu erlauben und den Pfropfverschluß 16 zu bilden; sie sollen auch dem Material des Pfropfvcrschlusses einen gewissen Grad von Bewegung verleihen, sn daß er relativ lose gehalten wird und deshalb frei aus dem Austragende 18 des Körderrohrs in den mit 19 bezeichneten Aufschlämmungstank fließt. Da der Pfropfverschluß 16 in der Nähe des Austragendes 18 des ('örderrohrs gebildet wird, dient er sowohl dazu, zu verhindern, daß das Reinigimgsgas in den Aufsehlämmungslank zurückströmt und so vergeudet wird sowie da/.u. zu verhindern, daß der Wasserdampf und/oder der r>.,,vv.,f .,mc jioir. Aufschlairimiin^siank durch d::s Förderrohr zum Sackfilter strömen.

Das Reinigungsgas. in diesem Falle CO;. wird in das Förderrohr über die Beschickungsleitung 20 an einem Punkt unmittelbar vor seinem Pfropfverschluß 16 eingeleitet. Der Druck und die Fließgeschwindigkeit sind nicht kritisch und können variiert werden, wobei die einzigen Kriterien dann bestehen, daß der Druck und die Fließgeschwindigkeit ausreichend sein müssen, in Verbindung mit dem Pfropfverschluß das TiOrPigment in dem Förderrohr von Chlorgas zu befreien, jedoch nicht so hoch, daß der Pfropfverschluß herausgeblas<?n wird. Das Reinigungsgas strömt zusammen mit dem gasförmigen Chlor im Gegenstrom zur Bewegung des Pigments zum vorderen Ende des Förderrohrs und von da in den Trichter, von wo sie mittels einer Auslaßleitung, wie in der beigefüg'en Zeichnung gezeigt, in eine geeignete Sammelvorrichtung abgeleitet werden.

Bei Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung wurde das Chlorgas von einem in einen Aufschlämmungstank ausgetragenen Dampfphasen-Titandioxyd so wirksam abgetrennt, daß periodische Tests in bezug auf das Vorhandensein von Hypochloriten in der TiO2-H2O-Aufschlämmung konstante Werte zeigten, die in dem Bereich von 0 bis nicht mehr als etwa 10 ppm lagen. Diese Ergebnisse sind insbesondere bemerkenswert, wenn man berücksichtigt, daß nicht mehr als 35 ppm Hypochlorite in der TiOi-HiO-Aufschlämmung vorhanden sein dürfen, wegen der erhöhten Korrosionswirkung oberhalb dieses

Werts, und daß vor der vorliegenden Erfindung es nicht ungewöhnlich war, 200 ppm Hypochlorite in der wäßrigen Pigrnent-Aufschlämmung zu haben.

Obwohl die obige Beschreibung der Erfindung auf die Verwendung einer einzigen Förderschnecke abgestellt ist, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung auch solche Fälle umfaßt, in denen zwei oder mehr Förderschnecken zur Bedienung eines einzigen Trichters und zum Austrag des TiO2-Pigments in einen einzigen Aufschlämmungstank verwendet werden. Das folgende Beispiel soll die Erfindung weiter erläutern.

Ein Vielrohr-Brenner des Typs, wie er zur Herstellung eines Dampfphasen-TiOj durch Umsetzung von dampfförmigem TiCI₄ mit Sauerstoff verwendet wird, wurde bei einer solchen Geschwindigkeit betrieben, daß insgesamt etwa 20 Tonnen TiO; pro Tag hergestellt wurden. Die mit TiO₂ beladenen Reaktionsproduktgase aus dem Brenner wurden gekühlt und in eine Sackfiltereinheit eingespeist. Das aus dem Sackfilter

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und von da in das Eintrittsende eines Förderschneckenrohrs mit einer Länge von etwa 1,2 m und einem Durchmesser von etwa 30 cm eingeführt. In dem Förderrohr war eine Förderschnecke mit schraubenförmigen Schneckcngängen. die /.um Transport des TiO; vom Trichter /. m Austragende des Förderrohres bestimmt waren, angebracht, von wo das T1O2 in einen Aufschlämmungstank ausgetragen wurde, in dem der Fcststof behalt der Aufschlämmung bei etwa 30% gehalten wurde, wobei die Förderschnecke mit einer konstanten Geschwindigkeit von 30 U/min angetrieben wurde. Das innere Ende der Förderschnecke war in der oben beschriebenen Weise abgeändert, um eine Vielzahl von radialen Flügeln in der Nähe seines inneren Endes vorzusehen, um einen T1O2-Pfropfverschluß in der Nähe des Austragendes des Rohrs zu bilden. Vor der Reinigung des Pigment-TiO2 in der Förderschnecke betrug der Hypochlorit-Wert in der Aufschlämmung, ausgedrückt als unterchlorige Säure, 115 ppm. Dann wurde Kohlendioxydgas unmittelbar vor dem Pfropfverschluß in das Förderrohr mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,28 Normal-mVmin durch eine einzige Düse eingeleitet. Das wurde mehrere Tage lang fortgesetzt, wobei während dieser Zeit die wäßrige TiO2-Aufschlämmung periodisch auf Hypochlorite getestet wurde. Als die ursprüngliche Aufschlämmung aus dem Schlammtank verdrängt worden war, nahm das Hypochlorit auf < 1 ppm (ausgedrückt als HCIO) ab und blieb bei diesem Wert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Gasen, die von pulverförmigen Materialien eingeschlossen sind, bei dem man das pulverförmige Material durch eine abgeschlossene Schnecken-Fördervorrichtung in eine Sammelvorrichtung transportiert, und ein inertes Reinigungsgas derart in die Fördervorrichtung einleitet, daß sich das pulverförmige Material und Reinigungsgas im Gegenstrom zueinander bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das Material einen Pfropfverschluß an dem der Sammelvorrichtung (19) benachbarten Ende der Fördervorrichtung (11) bildet und laufend aufrechterhält und daß man das Reinigungsgas vor diesem Pfropfverschluß einleitet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Reinigungsgas CO2 verwendet

3. Vorrichtung zur Befreiung pulverförmiger Materialien von eingeschlossenen Gasen unter Bildung eines Pfropfverschlusses durch das Material, bestehend aus einem einen Trichter, ein Förderrohr und eine Sammelvorrichtung enthaltenden geschlossenen System, einem an dem Förderrohr angebrachten Einlaßrohr für ein inertes Reinigungsgas und einer im Förderrohr befindlichen ^Fransportschnekke, dadurch gekennzeichnet, daß Teile einzelner Schneckengänge (14) der Schnecke in der Nähe des Austragendes des Förderrohrs (11) unter Bildung einer Vielzahl von flügelähnlichen Elementen (17), die radial von cljr Welle abstehen, abgeschnitten sind und daß das Einlaßrohr (2C) für das inerte Reinigungsgas in der Nähe des Austragendes unmittelbar vor dem sich aus dem Material bildenden Pfropfverschluß am Förderrohr (11) angebracht ist