BE1008441A3

BE1008441A3 - Procede de dosage des additifs de combustion lors de l'oxydation du chlorure de titane.

Info

Publication number: BE1008441A3
Application number: BE9500249A
Authority: BE
Inventors: Achim Hartmann
Original assignee: Kronos Titan Gmbh
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 1996-05-07
Also published as: CA2144611A1; CA2144611C; DE19508449A1; DE19508449C2

Abstract

Addition de petites quantités d'un sel alcalin en plus de l'addition de trichlorure d'aluminium comme promoteur de rutile, par introduction des matières solides en suspension dans un gaz au moyen de deux conduites, où la poudre d'aluminium pure est amenée par la conduite principale et le sel alcalin par la conduite secondaire, où la capacité au dosage sûr est assurée à long terme par une "dilution" du sel dans la poudre d'aluminium ainsi que, de préférence, par introduction d'un agent améliorant la faculté d'écoulement.

Description


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  Procédé de dosage des additifs de combustion lors de l'oxydation du chlorure de titane. 



   L'invention concerne un procédé de préparation de pigments de dioxyde de titane par oxydation de tétrachlorure de titane avec de l'oxygène, dans un brûleur, dans lequel, lors de l'oxydation, du trichlorure d'aluminium et des sels métalliques sont ajoutés comme additifs et dans lequel le trichlorure d'aluminium est produit dans un réacteur placé avant le brûleur, à partir de poudre d'aluminium et de chlore gazeux. 



   Lors de la préparation de dioxyde de titane pigmentaire par oxydation en phase vapeur de tétrachlorure de titane, on sait depuis longtemps (document U. S. nO 2 559 638) que le trichlorure d'aluminium agit comme promoteur de rutile. Un réacteur pour la préparation de trichlorure d'aluminium est décrit, par exemple, dans les documents DE-PS 15 92 180 ou DE-PS 20 32 545. On insuffle de l'aluminium finement divisé, en suspension dans de l'azote, et on le fait réagir avec un excès de chlore ; le trichlorure d'aluminium formé par une réaction très exothermique est éliminé de la chambre, avec le chlore qui n'a pas réagi et l'azote, et est introduit dans la chambre de combustion du brûleur de tétrachlorure de titane. 



   Le document DE 37 31 199 Al décrit le traitement de la poudre d'aluminium, au préalable par de l'oléate alcalin, afin de diminuer la tendance à l'agglomération à froid de la poudre d'aluminium. 



   Par le document DE-PS 12 62 985, on sait que la présence d'ions alcalins et alcalino-terreux lors de l'oxydation du tétrachlorure de titane a une influence sur la taille des particules et sur la qualité du pigment de dioxyde de titane et influence   le"Carbon-Black-Undertone",   une propriété importante des pigments. Ce document mentionne également que de tels ions, ajoutés en une quantité de 0,000001 à 1% en poids, rapporté au dioxyde de titane, 

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 améliorent les propriétés du pigment lors de la réaction du tétrachlorure de titane dans le brûleur. Il y est également mentionné que les pigments de type rutile sont particulièrement préférés lorsque le trichlorure d'aluminium est simultanément présent en une quantité telle que le dioxyde de titane formé présente une teneur en A1203 de 0,5 à 2% en poids.

   Conformément au document DE-PS 12 62 985, les ions métalliques sont injectés dans le brûleur sous forme d'une solution aqueuse, ce qui a pour conséquence, d'une part une perte de chlore à cause de la formation de chlorure d'hydrogène et d'autre part une sensibilité extrême à cause de la formation d'incrustations dans la région de l'orifice de la buse. 



   Un mélange de sels avec la poudre d'aluminium et une introduction simultanée dans le réacteur de l'aluminium, sont, pratiquement, à peine réalisables, parce qu'un dosage précis du sel n'est pas possible à cause de la forte tendance de la poudre à la séparation. Le fait d'imprégner la poudre d'aluminium par une solution saline et ensuite, de la sécher et de la broyer, implique des coûts supplémentaires importants et est problématique du point de vue de la sécurité technique (formation d'hydrogène) ; par ce mélange, un dosage indépendant des deux composants n'est également pas possible. 



   Le problème exposé est résolu conformément à l'invention, en ce que l'addition dans le réacteur est effectuée par deux conduites d'addition, séparément mises en oeuvre, (conduites principale et secondaire), la quantité prépondérante de la poudre d'aluminium est introduite par la conduite principale et, le sel métallique enrobé de la poudre d'aluminium est introduit par la conduite secondaire. 



   D'autres développements avantageux sont décrits dans les revendications dépendantes. 



   L'addition réglable, sûre, de quantités relativement faibles d'un sel à peine meuble est particulièrement avantageuse par le procédé décrit, dans des 

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 conditions difficiles. La dispersion du sel dans une quantité relativement grande de poudre d'aluminium a pour conséquence que les cristaux de sel   sont"dilués"par   des particules d'aluminium de taille similaire, de sorte que l'agglomération des cristaux de sel, d'ailleurs difficile à empêcher, est d'autre part évitée. Le mélange reste meuble même pour une quantité de jusqu'à 20% en poids de sel ; une quantité de sel de 5 à 10% en poids est préférée. Cette dilution du sel dans la poudre d'aluminium a, de plus, pour conséquence que la quantité à manipuler est augmentée et qu'elle est plus facilement dosable.

   Le dosage de l'addition par une vis est préféré, à cause de la bonne maniabilité ; il montre une faible sensibilité aux perturbations dans le temps, alors que l'injection de solutions salines dans une chambre où règne des températures supérieures à   10000C   conduit à des dépôts de sels à brève échéance et empêche, de manière persistante, un fonctionnement fiable. L'addition suivant l'invention de sel, sans introduire en même temps d'autres liquides dans le brûleur, évite la détérioration des propriétés optiques du pigment. 



   Les courants d'aluminium dans les conduites principale et secondaire se différencient, pratiquement, d'un facteur d'au moins 20, cela signifie que les deux conduites sont indépendantes l'une de l'autre et une modification du débit dans la conduite secondaire modifie fortement la quantité de sel, alors que très peu la quantité d'aluminium dans le pigment. 



   Il convient aussi de noter comme particulièrement avantageux d'introduire du chlorure de potassium comme sel métallique et de traiter les grains de sel et d'aluminium dans la conduite secondaire, par une substance qui inhibe l'agglomération à froid et simultanément, qui améliore la faculté d'écoulement. On préfère, pour cela, introduire de l'oléate de potassium, en particulier de l'oléate de potassium exempt d'eau, en une quantité de 0,005 à 0,2% en poids par rapport à la quantité de matière solide dans la 

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 conduite secondaire. 



   Le procédé de l'invention est représenté schématiquement dans le dessin et est expliqué davantage à titre d'exemple. Le trichlorure d'aluminium agissant comme promoteur de rutile dans la préparation de dioxyde de titane est engendré dans le réacteur 1. On insuffle par la conduite 2, la poudre d'aluminium 3 sous forme finement divisée et en suspension dans de l'azote 4, et du chlorure gazeux, par la conduite 8, dans le réacteur 1 où le trichlorure d'aluminium se forme par une réaction très exothermique. Par la conduite 6, on envoie un mélange de trichlorure d'aluminium, de chlore et d'azote dans le brûleur qui n'est pas caractérisé ici.

   On indique comme variante connue du procédé celle où, on dirige le tétrachlorure de titane préchauffé à environ   3500C   par la conduite 7, vers le réacteur et ensuite, vers et par la conduite 6, par quoi on provoque, d'une part, un préchauffage énergétiquement avantageux du chlorure de titane d'environ   1000C   et d'autre part, un refroidissement du réacteur 1. Pour le procédé de l'invention, il n'est cependant pas déterminant si le mélange de tétrachlorure de titane, de trichlorure d'aluminium, de chlore et d'azote, et, si désiré, également les ions potassium est introduit dans le brûleur de dioxyde de titane par la conduite 6 ou, si l'addition d'aluminium et des ions alcalins et celle de tétrachlorure de titane sont réalisées séparément, vers le brûleur. 



   Le chlore gazeux 5, pur, amené par la conduite 8 est introduit en excès pour garantir une transformation complète de l'aluminium. 



   Les gaz doivent être exempts d'oxygène pour éviter la formation d'oxydes métalliques dans le réacteur 1, qui peuvent conduire à des dépôts et même, dans certaines circonstances, à des obstructions. 



   Il est bien connu que, dans le brûleur, il se produit une surpression de 2 à 3 bars lors de la réaction du tétrachlorure de titane avec l'oxygène ; ce qui peut 

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 s'étendre au réacteur du chlorure d'aluminium par les conduites d'addition 9,10. Dans cet exemple, la poudre d'aluminium 3 dans un état meuble est introduite, depuis un récipient de stockage 11, par un sas de dépression 12 et une vis de dosage 9, vers un dispositif de mélange 13 avec l'azote 4 et amenée, de manière pneumatique, vers le réacteur 1. 



   En plus de cette conduite principale connue du dosage d'aluminium, il est prévu, conformément à l'invention, une conduite secondaire par laquelle un mélange 14 consistant en poudre d'aluminium de distribution de la taille des grains : 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> 0, <SEP> 2-0, <SEP> 25 <SEP> mm <SEP> 3%
<tb> 0, <SEP> 063-0, <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 77%
<tb> d <SEP> < <SEP> 0,063 <SEP> mm <SEP> 20%
<tb> 
 et en un sel alcalin de distribution semblable de la taille des grains, qui est mélangée à la conduite principale par le dispositif de mélange 13. 



   Dans le récipient de stockage 15, se trouve du chlorure de potassium, que l'on maintient meuble et également dosable grâce au fait que les cristaux de sel sont entourés de suffisamment de poudre d'aluminium de taille de grains semblable, ce qui permet d'éviter un contact direct des cristaux de sel. Un rapport de 10% en poids de sel à 90% en poids de poudre d'aluminium est bien approprié. 



   Pour une nouvelle amélioration de la capacité au dosage, on ajoute au mélange poudre d'aluminium-sel un agent réparti à la surface des grains, qui empêche une agglomération à froid de la poudre d'aluminium dans l'installation de dosage 10. Pour cela, l'oléate de potassium dans sa forme exempte d'eau est particulièrement approprié. La quantité d'oléate de potassium ajoutée atteint 0,005 à 0,2% en poids, de préférence 0,007% en poids, rapporté au mélange poudre d'aluminium-sel. Le mélange est 

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 préparé dans le domaine de charge, dans le mélangeur de matières solides, de préférence un mélangeur à ailettes. 



   Pour une bonne capacité de faculté d'écoulement du mélange, il est important que le procédé de mélange soit accompli en deux étapes. Dans la première étape, on mélange d'abord environ 5% de la quantité de poudre d'aluminium nécessaire au mélange, avec la quantité totale d'oléate de potassium, dans un petit mélangeur à ailettes intensif. Ce mélange est alors mélangé, dans un deuxième mélangeur plus grand, avec le sel alcalin et la quantité restante de poudre d'aluminium, à une température de 25 à   35 C.   Le mélange préparé de cette manière se distingue par son caractère de faculté d'écoulement et ne présente aucune tendance à l'agglomération à froid, même à pression élevée. 



   Conformément à l'objectif désiré, par exemple, par tonne de dioxyde de titane, on peut incorporer dans le pigment environ 13,2 kg de   Al203, correspondant à   7 kg d'aluminium, il s'ensuit un rendement d'avancement d'environ 35 kg par heure, pour l'organe de dosage 9. Contrairement, la quantité introduite par la conduite secondaire atteint seulement environ 200 à 800 g par heure. Par cette évaluation, on se rend compte qu'une augmentation ou une diminution de la quantité de potassium de, par exemple, 10%, demande une correction de la quantité d'aluminium dans la conduite principale de 0,05%, afin de compenser une telle variation. 



   Il est apparu que la période d'utilisation du réacteur n'est pas abaissée par cette technique d'addition de potassium et, ce qui n'est pas étonnant dans ce domaine, l'oxydation n'est influencée en aucune manière dans le brûleur du dioxyde de titane. La qualité du pigment est améliorée de la manière souhaitée, sans autre désavantage dont il faudrait s'accommoder. Par l'absence d'eau lors de l'addition du sel, il n'apparaît aucune perte supplémentaire de chlore.

Claims

EMI7.1

R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. - Procédé de préparation d'un pigment de dioxyde de titane par oxydation de tétrachlorure de titane avec de l'oxygène dans un brûleur, dans lequel, lors de l'oxydation, on ajoute du trichlorure d'aluminium et un sel métallique comme additifs et dans lequel le trichlorure d'aluminium est engendré à partir de poudre d'aluminium et de chlore gazeux dans un réacteur précédant le brûleur, caractérisé en ce que les additifs sont introduits dans le réacteur par des conduites d'addition séparément mises en oeuvre (conduites principale et secondaire), la quantité prépondérante de la poudre d'aluminium est amenée par la conduite principale et le sel métallique enrobé de la poudre d'aluminium est introduit par la conduite secondaire.
2.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de sel métallique dans la conduite secondaire ne dépasse pas 25% en poids, de préférence 10% en poids, de la quantité totale de matière solide dans la conduite secondaire.
3.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un sel de potassium est utilisé comme sel métallique.
4.-Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise du chlorure de potassium comme sel de potassium.
5.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange de matières dans la conduite secondaire est traité par les additifs améliorant la faculté d'écoulement.
6.-Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'oléate de potassium comme agent améliorant la faculté d'écoulement.
7.-Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'oléate de potassium exempt d'eau. <Desc/Clms Page number 8>
8. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la quantité ajoutée de l'agent améliorant la faculté d'écoulement atteint 0,005 à 0,2% en poids, rapporté à la quantité de matière solide dans la conduite secondaire.