RU2169119C1 - Method of preparing titanium dioxide - Google Patents
Method of preparing titanium dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169119C1 RU2169119C1 RU99126397A RU99126397A RU2169119C1 RU 2169119 C1 RU2169119 C1 RU 2169119C1 RU 99126397 A RU99126397 A RU 99126397A RU 99126397 A RU99126397 A RU 99126397A RU 2169119 C1 RU2169119 C1 RU 2169119C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum chloride
- titanium
- titanium tetrachloride
- mixture
- vapor
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 70
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 62
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 29
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 22
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 abstract description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000485 pigmenting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 4-(4-phenoxybutoxy)furo[3,2-g]chromen-7-one Chemical compound C1=2C=COC=2C=C2OC(=O)C=CC2=C1OCCCCOC1=CC=CC=C1 KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001104199 Homo sapiens Retinitis pigmentosa 9 protein Proteins 0.000 description 1
- 101001104198 Mus musculus Retinitis pigmentosa 9 protein homolog Proteins 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100040073 Retinitis pigmentosa 9 protein Human genes 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000006 cesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам получения диоксида титана парофазным окислением галогенидов. The invention relates to inorganic chemistry, in particular to methods for producing titanium dioxide by vapor-phase oxidation of halides.
Известен способ получения диоксида титана (акц.заявка Великобритании N 1286760) в паровой фазе путем сжигания горючего газа в горелке при тангенциальной подаче кислорода. Полученные продукты горения вводят в реакционную зону, в которую подают нагретые в виде пара тетрахлорид титана и воду. К тетрахлориду титана можно добавить хлорид алюминия, тетрахлорид кремния. A known method of producing titanium dioxide (UK application N 1286760) in the vapor phase by burning combustible gas in a burner with a tangential supply of oxygen. The resulting combustion products are introduced into the reaction zone into which titanium tetrachloride and water heated as steam are supplied. Aluminum chloride, silicon tetrachloride can be added to titanium tetrachloride.
Недостатками данного способа получения диоксида титана являются значительные затраты на подготовку чистого кислорода, сложное аппаратурное оформление. The disadvantages of this method of producing titanium dioxide are significant costs for the preparation of pure oxygen, complex hardware design.
Известен способ получения диоксида титана (патент РФ N 2061657, опуб. БИ 16 1996 г. ), включающий сжигание в горелке горючего и кислородсодержащего газов при объемном соотношении природный газ:воздух = 1:(11-20), подачу в зону сжигания предварительно диспергированных тетрахлорида титана и воды при массовом отношении тетрахлорида титана к суммарному количеству водяных паров в реакционной зоне 0,3-3,0 при температуре в реакционной зоне 500-1500oC.A known method for producing titanium dioxide (RF patent N 2061657, publ. BI 16 1996), comprising burning combustible and oxygen-containing gases in a burner with a volume ratio of natural gas: air = 1: (11-20), feeding into the combustion zone previously dispersed titanium tetrachloride and water with a mass ratio of titanium tetrachloride to the total amount of water vapor in the reaction zone of 0.3-3.0 at a temperature in the reaction zone of 500-1500 o C.
Недостатками данного способа являются большие затраты на предварительное диспергирование продуктов реакции. Кроме того, одновременная подача в реактор тетрахлорида титана и воды не позволяет получать продукт с частицами сферической формы, а также диоксид титана получается мелкодисперсным. The disadvantages of this method are the high cost of preliminary dispersion of the reaction products. In addition, the simultaneous supply of titanium tetrachloride and water to the reactor does not allow to obtain a product with particles of a spherical shape, and titanium dioxide is obtained finely dispersed.
Известен способ получения дисперсного диоксида титана (патент РФ 2099287, опуб. БИ 35, 1997 г.), включающий предварительное сжигание в горелке природного газа и воздуха, подачу воды в зону горения, смешивание продуктов горения с водой в печи при теплонапряженности в зоне горения 0,4-10,0 ГДж/м3 час и подачу полученной газоводяной смеси на взаимодействие с парами тетрахлорида титана, отделение диоксида титана от продуктов реакции. Недостатком данного способа является то, что по такому способу частицы диоксида титана получаются по составу различной формы, что не позволяет получать продукт с улучшенными пигментными свойствами.A known method of producing dispersed titanium dioxide (RF patent 2099287, publ. BI 35, 1997), including preliminary burning of natural gas and air in the burner, supplying water to the combustion zone, mixing the combustion products with water in the furnace with heat intensity in the combustion zone 0 , 4-10.0 GJ / m 3 hour and feeding the resulting gas-water mixture to interact with titanium tetrachloride vapors, separating titanium dioxide from the reaction products. The disadvantage of this method is that in this way the particles of titanium dioxide are obtained by the composition of various shapes, which does not allow to obtain a product with improved pigment properties.
Известен способ получения диоксида титана (патент США N 2791490), включающий подачу в реактор 1512 кг в час технического кислорода и 2785 кг в час сухого воздуха, предварительно нагретых до температуры 1300oC. Затем в реактор через пористую футеровку подают хлор в количестве 2268 кг в час. Тетрахлорид титана подают в смеси с хлоридом алюминия в расчете 1% оксида алюминия на диоксид титана, предварительно также подогретые до температуры 450oC, в количестве 10,65 т. Одновременно в поток окислителя вводили 18 кг в час водяного пара и водный раствор хлорида калия, содержащий 3,83 г на литр хлорида калия. В реакторе поддерживали температуру 1000oC. Степень использования тетрахлорида титана 99%, количество образующегося диоксида равно 4,5 т в час. В качестве добавок можно применять соли различных металлов, предпочтительнее соли калия, кальция, рубидия и цезия. Анионы солей могут быть различны - неорганические и органические.A known method of producing titanium dioxide (US patent N 2791490), comprising feeding to the reactor 1512 kg per hour of technical oxygen and 2785 kg per hour of dry air, preheated to a temperature of 1300 o C. Then, a quantity of 2268 kg of chlorine is fed into the reactor through a porous lining at one o'clock. Titanium tetrachloride is fed in a mixture with aluminum chloride in the calculation of 1% alumina to titanium dioxide, previously also heated to a temperature of 450 o C, in the amount of 10.65 tons. At the same time 18 kg per hour of water vapor and an aqueous solution of potassium chloride were introduced into the oxidizing stream containing 3.83 g per liter of potassium chloride. The reactor was maintained at a temperature of 1000 ° C. The degree of utilization of titanium tetrachloride was 99%, and the amount of dioxide produced was 4.5 tons per hour. As additives, salts of various metals can be used, preferably potassium, calcium, rubidium and cesium salts. Anions of salts can be different - inorganic and organic.
Недостатком данного способа является то, что частицы диоксида титана получают разных размеров и формы. The disadvantage of this method is that the particles of titanium dioxide get different sizes and shapes.
Задачей изобретения является получение диоксида титана с улучшенными пигментирующими свойствами за счет получения частиц диоксида титана по своему составу близких к оптимальному размеру и сферической форме. The objective of the invention is to obtain titanium dioxide with improved pigmenting properties by producing particles of titanium dioxide in their composition close to the optimal size and spherical shape.
Данная задача решается так, что в способе получения диоксида титана, включающем предварительный нагрев окислителя, подачу в окислитель воды, смешивание с получением парогазой смеси, взаимодействие этой смеси с парами тетрахлорида титана в процессе термогидролиза, введение на процесс термогидролиза добавок в виде растворов хлорида алюминия и/или хлорида калия, отделение диоксида титана от продуктов реакции, новым является то, что, парогазовую смесь, пары тетрахлорида титана и добавки подают на процесс термогидролиза раздельно и одновременно, в качестве добавки раствора хлорида алюминия используют смесь хлорида алюминия с низшими хлоридами титана или раствор хлорида алюминия в тетрахлориде титана, причем добавку, содержащую хлорид алюминия, подают на процесс термогидролиза под углом к движению паров тетрахлорида титана, а раствор хлорида калия - перпендикулярно движению парогазовой смеси. This problem is solved in such a way that in a method for producing titanium dioxide, which includes preheating an oxidizing agent, feeding water to an oxidizing agent, mixing to obtain a vapor-gas mixture, interacting this mixture with titanium tetrachloride vapors during thermohydrolysis, introducing additives in the form of aluminum chloride and thermohydrolysis processes / or potassium chloride, the separation of titanium dioxide from the reaction products, it is new that the vapor-gas mixture, titanium tetrachloride vapors and additives are fed separately and simultaneously to the thermohydrolysis process Thus, a mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides or a solution of aluminum chloride in titanium tetrachloride is used as an additive of an aluminum chloride solution; moreover, an additive containing aluminum chloride is fed to the thermohydrolysis process at an angle to the movement of titanium tetrachloride vapor, and a potassium chloride solution is perpendicular to the movement gas-vapor mixture.
Кроме того, добавку, содержащую смесь хлорида алюминия с низшими хлоридами титана, подают под углом 50-55o.In addition, the additive containing a mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides is served at an angle of 50-55 o .
Кроме того, в качестве смеси хлорида алюминия с низшими хлоридами титана используют смесь, применяемую в процессе очистки тетрахлорида титана от примесей. In addition, a mixture used in the process of purification of titanium tetrachloride from impurities is used as a mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides.
Кроме того, в качестве добавки раствора хлорида калия используют раствор концентрацией 0,5-1,0% к диоксиду титана. In addition, a solution of a concentration of 0.5-1.0% to titanium dioxide is used as an additive to a potassium chloride solution.
Кроме того, соотношение хлорида алюминия и низших хлоридов титана в добавке равно 1:(2,9-3,6). In addition, the ratio of aluminum chloride and lower titanium chlorides in the additive is 1: (2.9-3.6).
Кроме того, скорость подачи добавки, содержащей хлорид алюминия, составляет 2,5-5,0 кг/час. In addition, the feed rate of the additive containing aluminum chloride is 2.5-5.0 kg / h.
Одновременная подача в зону термогидролиза парогазовой смеси, паров тетрахлорида титана и добавок позволит ускорить процесс перемешивания компонентов и тем самым получать частицы диоксида титана определенных размеров и сферической формы. The simultaneous supply of a vapor-gas mixture, titanium tetrachloride vapors and additives to the thermohydrolysis zone will accelerate the mixing of components and thereby produce particles of titanium dioxide of a certain size and spherical shape.
Использование в качестве добавки смеси хлорида алюминия с низшими хлоридами титана при соотношении 1:(2,9-3,6) или раствора хлорида алюминия в тетрахлориде титана, позволяет повысить эффективность образования частиц диоксида титана определенных размеров и сферической формы. The use of a mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides as an additive at a ratio of 1: (2.9-3.6) or a solution of aluminum chloride in titanium tetrachloride improves the efficiency of formation of titanium dioxide particles of a certain size and spherical shape.
Подача добавок, содержащих смесь хлорида алюминия с низшими хлоридами титана или раствор хлорида алюминия в тетрахлориде титана, под углом 50-55o к движению паров тетрахлорида титана и со скоростью 2,5-5,0 кг/час позволяет значительно повысить скорость взаимодействия продуктов реакции и тем самым получать частицы диоксида титана стабильной сферической формы и размеров.The supply of additives containing a mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides or a solution of aluminum chloride in titanium tetrachloride, at an angle of 50-55 o to the movement of titanium tetrachloride vapor and at a speed of 2.5-5.0 kg / hour can significantly increase the reaction product reaction rate and thereby produce particles of titanium dioxide of stable spherical shape and size.
Подача добавки, содержащей раствор хлорида калия с концентрацией 0,5-1,0% к диоксиду титана, одновременно с добавкой, содержащей хлорид алюминия, или отдельно от этой добавки позволяет увеличить скорость образования частиц стабильной сферической формы и размеров. The filing of an additive containing a solution of potassium chloride with a concentration of 0.5-1.0% to titanium dioxide, simultaneously with the additive containing aluminum chloride, or separately from this additive allows to increase the rate of formation of particles of a stable spherical shape and size.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результате отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features that are identical to all essential features of the invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art determined by the applicant to achieve a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Предварительно очищенный тетрахлорид титана (ТУ 48-10-102-89) подают в куб-испаритель, где при температуре 136-140oC тетрахлорид титана испаряют, затем пары тетрахлорида титана поступают в пароперегреватель, дополнительно нагревают до температуры 200-240oC и направляют на парофазный гидролиз. В отдельной печи осуществляют сжигание смеси природного газа (ГОСТ 5542-87) и воздуха при температуре 1100-1300oC в горелочном устройстве, например ГГВ-МГ11-75. вакуумметрическое давление в печи поддерживают 0,02-0,05 кПа. В печь подают 50-300 кг/час воды (при поддержании до 20% выше стехиометрического количества, необходимого для проведения реакции взаимодействия с парами тетрахлорида титана). На сжигание 1 нм3 природного газа расходуют 11-20 нм3 воздуха по реакции:
CH4+2O2+H2O+892 кДж (1)
2C2H6+7O2=4CO2+6H2O +3123 кДж (2)
C3H8+5O2=3CO2+4H2O+Q (3)
Полученную парогазовую смесь, содержащую продукты горения, включающие азот, углекислый газ и пары воды, подают со скоростью 400-1500 м3/час и при температуре 800-1300oC перпендикулярно потоку паров тетрахлорида титана в реактор для сжигания, поддерживая соотношение тетрахлорид титана:парогазовая смесь равным 1: (2-4). В реакторе поддерживают вакуумметрическое давление 0,05-0,1 кПа.The pre-purified titanium tetrachloride (TU 48-10-102-89) is fed to a cube-evaporator, where at a temperature of 136-140 o C titanium tetrachloride is evaporated, then the titanium tetrachloride vapor is fed to a superheater, additionally heated to a temperature of 200-240 o C and sent for vapor-phase hydrolysis. In a separate furnace, a mixture of natural gas (GOST 5542-87) and air is burned at a temperature of 1100-1300 o C in a burner device, for example GGV-MG11-75. The vacuum pressure in the furnace is maintained at 0.02-0.05 kPa. 50-300 kg / hr of water is fed into the furnace (while maintaining up to 20% higher than the stoichiometric amount required for the reaction with titanium tetrachloride vapors). To burn 1 nm 3 of natural gas spend 11-20 nm 3 of air by the reaction:
CH 4 + 2O 2 + H 2 O + 892 kJ (1)
2C 2 H 6 + 7O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O +3123 kJ (2)
C 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 4H 2 O + Q (3)
The resulting vapor-gas mixture containing combustion products, including nitrogen, carbon dioxide and water vapor, is supplied at a speed of 400-1500 m 3 / h and at a temperature of 800-1300 o C perpendicular to the flow of titanium tetrachloride vapor into the combustion reactor, maintaining the ratio of titanium tetrachloride: gas-vapor mixture equal to 1: (2-4). A vacuum pressure of 0.05-0.1 kPa is maintained in the reactor.
В реактор для термогидролиза через специальную форсунку под углом 50-55o и со скоростью 2,5-5,0 кг/час к движению паров тетрахлорида титана подают добавку, содержащую смесь низших хлоридов титана с хлоридом алюминия. Получение смеси хлорида алюминия с низшими хлоридами титана осуществляют в реакторе для получения низших хлоридов титана, температура рабочей среды от 15 до 140oC, давление в реакторе - не более 6,66 кПа. Получение низших хлоридов титана основано на низкотемпературном (не более 145oC) восстановлении тетрахлорида титана порошкообразным металлическим алюминием (ГОСТ 5494-95 марки ПАП-1) в присутствии хлора (хлор анодный - смесь хлора с воздухом не менее 73%) по реакции:
TiCl4+Al+Cl2=TiCl3+AlCl3+Q(180 ккал) (4)
Процесс ведут при температуре кипения тетрахлорида титана в среде избыточного тетрахлорида титана. Для получения низших хлоридов титана используют очищенный (ГОСТ 17746-79) или технический (ТУ48-10-102-89) тетрахлорид титана. Температура при загрузке алюминиевой пудры не должна быть более 50oC. В реактор под слой тетрахлорида титана загружают алюминиевую пудру в количестве 8-10 кг, отношение массы алюминия к массе тетрахлорида титана, загружаемых в реактор, равно 1:(50-100). После перемешивания в нижнюю часть реактора вводят хлоровоздушную смесь при объемном расходе анодного хлора не более 9 м3 в час, загрузка которой прекращается с момента начала реакции, что характеризуется повышением температуры в реакторе на 2-5oC. Испаряющийся в ходе реакции тетрахлорид титана поступает в оросительный конденсатор и в виде конденсата накапливается в баке конденсата с погружным насосом, откуда периодически сливается в цистерну, а низшие хлориды титана в смеси с хлоридом алюминия сливают в сборный бак.An additive containing a mixture of lower titanium chlorides with aluminum chloride is fed into the reactor for thermohydrolysis through a special nozzle at an angle of 50-55 o and at a speed of 2.5-5.0 kg / hr to the movement of titanium tetrachloride vapor. The mixture of aluminum chloride with lower titanium chlorides is carried out in a reactor to obtain lower titanium chlorides, the temperature of the working medium is from 15 to 140 o C, the pressure in the reactor is not more than 6.66 kPa. The preparation of lower titanium chlorides is based on the low-temperature (not more than 145 o C) reduction of titanium tetrachloride by powdered metal aluminum (GOST 5494-95 grade PAP-1) in the presence of chlorine (anodic chlorine - a mixture of chlorine with air of at least 73%) according to the reaction:
TiCl 4 + Al + Cl 2 = TiCl 3 + AlCl 3 + Q (180 kcal) (4)
The process is carried out at the boiling point of titanium tetrachloride in an environment of excess titanium tetrachloride. To obtain lower titanium chlorides, purified (GOST 17746-79) or technical (TU48-10-102-89) titanium tetrachloride is used. The temperature when loading aluminum powder should not be more than 50 o C. In the reactor under a layer of titanium tetrachloride load aluminum powder in an amount of 8-10 kg, the ratio of the mass of aluminum to the mass of titanium tetrachloride loaded into the reactor is 1: (50-100). After mixing, a chlorine-air mixture is introduced into the lower part of the reactor at a volume flow of anode chlorine of not more than 9 m 3 per hour, the loading of which ceases from the moment the reaction begins, which is characterized by an increase in temperature in the reactor by 2-5 o C. Titanium tetrachloride evaporated during the reaction in the irrigation condenser and in the form of condensate is accumulated in the condensate tank with a submersible pump, from where it is periodically drained into the tank, and lower titanium chlorides mixed with aluminum chloride are poured into a collection tank.
В реактор для термогидролиза можно подавать одновременно с добавками, содержащими хлорид алюминия, или без них перпендикулярно движению парогазовой смеси водный раствор хлорида калия концентрацией 0,5-1,0 мас.% к диоксиду титана. An aqueous solution of potassium chloride with a concentration of 0.5-1.0 wt.% To titanium dioxide can be fed into the thermohydrolysis reactor simultaneously with or without additives containing aluminum chloride or perpendicular to the movement of the vapor-gas mixture.
В реакторе при температуре 600-1250oC пары тетрахлорида титана взаимодействует с водой по реакции
TiCl4(пар)+2H2O(пар)= TiO2(тв.)+4HCl(газ)+Q (5)
Полученную пылепарогазовую смесь направляют в камеру предварительного охлаждения, где охлаждают до температуры 400-800oC. Затем осуществляют последующую обработку пылегазовой смеси в пылеосадительных камерах, циклонах с целью отделения диоксида титана от газов. Охлажденный диоксид периодически выгружают в тару. Диоксид титана получают достаточно высокой чистоты, массовая доля контролируемых примесей не превышает 0,03% и соответствует ТУ 1715-441-05785388-97. Оптимальный оптический размер частиц диоксида титана рутильной формы соответствует 0,2-0,3 мкм. Частицы получаются стабильной сферической формы (100% и отсутствуют другие виды форм частиц диоксида титана).In a reactor at a temperature of 600-1250 o C pairs of titanium tetrachloride interacts with water by reaction
TiCl 4 (steam) + 2H 2 O (steam) = TiO 2 (tv) + 4HCl (gas) + Q (5)
The resulting dust-gas mixture is sent to the pre-cooling chamber, where it is cooled to a temperature of 400-800 o C. Then the subsequent processing of the dust-gas mixture in dust precipitation chambers, cyclones is carried out in order to separate titanium dioxide from gases. Cooled dioxide is periodically discharged into containers. Titanium dioxide is obtained of a sufficiently high purity, the mass fraction of controlled impurities does not exceed 0.03% and corresponds to TU 1715-441-05785388-97. The optimal optical particle size of rutile titanium dioxide corresponds to 0.2-0.3 microns. Particles are obtained with a stable spherical shape (100% and there are no other types of particle forms of titanium dioxide).
Пример 2. То же, что и в примере 1, но приготовление раствора хлорида алюминия в тетрахлориде титана осуществляют следующим образом. В бак, снабженный перемешивающим устройством, заливают тетрахлорид титана и затем загружают хлорид алюминия в соотношении Т:Ж = (2,5-5):(20-10). При постоянном перемешивании получают раствор хлорида алюминия в тетрахлориде титана. Example 2. The same as in example 1, but the preparation of a solution of aluminum chloride in titanium tetrachloride is as follows. Titanium tetrachloride is poured into a tank equipped with a mixing device, and then aluminum chloride is charged in the ratio T: W = (2.5-5) :( 20-10). With constant stirring, a solution of aluminum chloride in titanium tetrachloride is obtained.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126397A RU2169119C1 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of preparing titanium dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126397A RU2169119C1 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of preparing titanium dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2169119C1 true RU2169119C1 (en) | 2001-06-20 |
Family
ID=20228167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99126397A RU2169119C1 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of preparing titanium dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2169119C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226503C1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method for preparing titanium dioxide |
| RU2344994C2 (en) * | 2003-12-03 | 2009-01-27 | Дегусса Аг | Powder-like titanium dioxide obtained by flamehydrolysis |
| CN112250108A (en) * | 2020-10-30 | 2021-01-22 | 攀钢集团钛业有限责任公司 | Production method of first product of titanium chloride for plastics |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2791490A (en) * | 1952-04-29 | 1957-05-07 | Du Pont | Method and means for commingling and reacting fluid substances |
| US3433594A (en) * | 1965-10-01 | 1969-03-18 | Ppg Industries Inc | Process for preparing pigmentary titanium dioxide |
| US5204083A (en) * | 1988-05-23 | 1993-04-20 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Process for preparing titanium dioxide |
| RU2061657C1 (en) * | 1994-08-03 | 1996-06-10 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Method of titanium dioxide producing |
| US5536487A (en) * | 1995-02-27 | 1996-07-16 | Kronos, Inc. | Process for the use of rutile promoter and control additives in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process |
| RU2099287C1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-12-20 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Method for production of dispersed titanium dioxide |
-
1999
- 1999-12-15 RU RU99126397A patent/RU2169119C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2791490A (en) * | 1952-04-29 | 1957-05-07 | Du Pont | Method and means for commingling and reacting fluid substances |
| US3433594A (en) * | 1965-10-01 | 1969-03-18 | Ppg Industries Inc | Process for preparing pigmentary titanium dioxide |
| US5204083A (en) * | 1988-05-23 | 1993-04-20 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Process for preparing titanium dioxide |
| RU2061657C1 (en) * | 1994-08-03 | 1996-06-10 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Method of titanium dioxide producing |
| US5536487A (en) * | 1995-02-27 | 1996-07-16 | Kronos, Inc. | Process for the use of rutile promoter and control additives in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process |
| RU2099287C1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-12-20 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Method for production of dispersed titanium dioxide |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226503C1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method for preparing titanium dioxide |
| RU2344994C2 (en) * | 2003-12-03 | 2009-01-27 | Дегусса Аг | Powder-like titanium dioxide obtained by flamehydrolysis |
| CN112250108A (en) * | 2020-10-30 | 2021-01-22 | 攀钢集团钛业有限责任公司 | Production method of first product of titanium chloride for plastics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3094428A (en) | Composition of metal oxides and carbon black | |
| US2155119A (en) | Process of and apparatus for the thermal decomposition of substances or mixtures of same | |
| FI105470B (en) | Process and plant for the production of precipitated calcium carbonate | |
| US2819151A (en) | Process for burning silicon fluorides to form silica | |
| SU957758A3 (en) | Process for producing silicon dioxide | |
| US5075090A (en) | Process for preparing small particle size mixed metal oxides | |
| JPH09511985A (en) | TiO 2 production method improved by addition of silicon halide | |
| RU2080295C1 (en) | Process for preparing titanium tetrachloride | |
| ITMI962020A1 (en) | PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF ACETYLENE AND SYNTHESIS GAS | |
| US2980509A (en) | Vapor phase process for the production of titanium dioxide | |
| JP2002540054A (en) | Method and apparatus for producing amorphous silica from silicon and silicon-containing materials | |
| JPH06340423A (en) | Method for producing titanium oxide | |
| JPS6234684B2 (en) | ||
| US5155071A (en) | Flame-produced partially stabilized zirconia powder | |
| CN1418173A (en) | Controlled vapor phase oxidation of titanium tetrachloride to manufacture titanium dioxide | |
| RU2169119C1 (en) | Method of preparing titanium dioxide | |
| US3105742A (en) | Process for producing titanium oxide pigments | |
| US2504357A (en) | Purification of siliceous minerals | |
| US6322765B1 (en) | Process for preparing silicon dioxide | |
| JPS6251900B2 (en) | ||
| RU2165889C1 (en) | Method of preparing titanium dioxide | |
| US2964386A (en) | Preparation of titanium dioxide | |
| US3329483A (en) | Fluidized bed process for producing pigmentary titanium dioxide with reduced accretion therein | |
| US4363789A (en) | Alumina production via aluminum chloride oxidation | |
| CA2108114A1 (en) | Treatment of waste containing metal chlorides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071216 |