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PREPARATION DE CHLORURE DE TITANE EN POUDRE.
La présente invention se rapporte à la préparation de compositions de chlorure-acétate de titane. Elle se rapporte en particulier à la production de chlorure-acétate de titane en poudre par un procédé nouveau et original.
Les compositions de chlorure-acétate de titane et leur procédé de fabrication ont été décrits antérieurement dans la littérature. Cependant, les procédés décrits ne s'appliquent qu'à des réactions en phase liquide où l'on mélange l'acide acétique glacial liquide et le tétrachlorure de titane liquide afin d'obtenir un produit cristallin de chlorure-acétate de titane.
Le procédé décrit en détail dans Zeitschrift fur Anorganische Chemie (1925) vol. 143, ppo383-393 est le type des procédés connus.
Les procédés connus pour la préparation de compositions de chlorure-acétate de titane sont en général caractérisés par la nécessité d'emplo- yer un grand nombre d'opérations de traitement afin d'obtenir une séparation complète entre la composition cristalline de chlorure-acétate de titane et l'acide chlorhydrique gazeux qui se forme comme sous-produit de la réaction entre le tétrachlorure de titane et l'acide acétique. Lorsqu'on fait réagir par exemple le tétrachlorure de titane liquide et l'acide acétique liquide dans les proportions stoechiométriques requises pour obtenir une composition de dichlorure-diacétate de titane, on obtient une masse glutineuse comprenant du dichlorure-diacétate de titane et de l'acide chlorhydrique gazeux.
Pour éliminer l'acide chlorhydrique, il y a lieu d'appliquer de la chaleur à cette masse glutineuse et, en particulier à l'échelle industrielle, il est pratiquement impossible de fournir une quantité suffisante de chaleur pour éliminer complètement l'acide chlorhydrique sans altérer ou détruire le chlorureacétate de titanea L'emploi d'un excès appréciable d'acide acétique ou d'autres moyens de réaction liquides inactifs appropriés, tels que par exemple le tétrachlorure de carbone ou le chloroforme, tend à éviter la formation de la masse de réaction glutineuse et permet ainsi d'éliminer plus facilement
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l'acide chlorhydrique de la composition de chlorure-acétate de titane ;
ce-pendant, le rendement de la composition de chlorure-acétate de titane est généralement réduit lorsqu'on utilise de tels milieux de réaction liquides.
En outre, il devient alors nécessaire d'introduire plusieurs traitements supplémentaires tels que filtration, lavage et séchage pour obtenir le produit final. L'emploi d'acide acétique glacial ou d'un autre milieu de réaction liquide inactif en combinaison avec ces traitements supplémentaires, augmente évidemment le prix de revient du chlorure-acétate de titane.
La présente invention a pour but de procurer: un procédé direct de préparation d'une composition de chlorureacétate de titane dans lequel la composition puisse être séparée sans difficulté de l'acide chlorhydrique formé comme sous-produit; un procédé direct de préparation de chlorure-acétate de titane dans lequel l'utilisation d'un excès de réactifs ou d'un milieu de réaction liquide inactif supplémentaire soit évitée; un procédé de préparation de chlorure-acétate de titane en poudre, d'application simple et économique, fournissant un produit anhydre de façon directe et continue.
Ces buts de l'invention et d'autres ressortiront de la description qui suit.
Suivant l'invention, dans un procédé de préparation de chlorureacétate de titane en poudre, on préchauffe le tétra-chlorure de titane et l'acide acétique glacial à l'état de vapeur, on mélange et on fait réagir les vapeurs obtenues dans une zone de réaction à une température au moins égale à 136 G, mais ne dépassant pas 170 C environ, on élimine l'acide chlorhydrique gazeux de la zone de réaction et on recueille le chlorure-acétate de titane en poudre ainsi formé. Le chlorure-acétate de titane est recueilli sous la forme d'une fine poudre jaune qui se manipule sans difficulté et qui est stable au stockage dans des conditions anhydres.
La réaction à "l'état de vapeur" ou "la phase vapeur" désigne un procédé dans lequel deux ou plusieurs éléments réagissent, chacun de ces éléments se trouvant sous la forme d'un gaz ou d'une vapeur, par opposition à son état solide ou liquide.
Suivant le procédé de la présente invention, on préchauffe à l'état de vapeur, de préférence séparément,, le tétra-chlorure de titane et l'acide acétique glacial. Les appareils de vaporisation convenant pour cette opération sont bien connus dans l'industrie. Les vapeurs sont ensuite mélangées dans une zone de réaction afin de former le chlorure-acétate de titane en poudre et l'acide chlorhydrique gazeux. La température entretenue dans la zone de réaction est suffisante pour éviter que les vapeurs d'acide chlorhydrique soient absorbées par la matière en poudre et par conséquent la composition de chlorure-acétate de titane solide se sépare immédiatement et complètement de l'acide chlorhydrique volatil qui est éliminé de la zone de réaction par des évents appropriés pratiqués dans les parois du récipient de réaction.
Bien que les vapeurs de tétrachlorure de titane et d'acide acétique glacial, puissent être mélangées en proportions pratiquement quelconques suivant le procédé de l'invention, on a trouvé que le chlorure-acétate de titane en poudre qui se forme présente toujours approximativement la composition du dichlorure-diacétate de titane TiCI2 (OC OCH3)2 Tout excès de va- peur d'acide acétique ou de vapeur de chlorure de titane est entraîné avec l'acide chlorhydrique volatilo En pratique, on préfère cependant utiliser approximativement des proportions stoechiométriques de chaque ingrédient, c'est- à-dire environ 2 moles d'acide acétique glacial par mole de tétrachlorure de titane.
Quant aux températures de zone de réaction utilisées dans la présente invention, il y a lieu de travailler à des températures suffisamment
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élevées pour que la réaction s'effectue en phase vapeur, soit au moins égales à 136 Co Il est cependant préférable que ces températures ne dépassent pas 170 C. et on utilise de préférence des températures pratiques de 150 C et moins. Les températures de réaction supérieures à 170 C doivent être évitées parce qu'elles ont tendance à déterminer la décomposition du dichlorure-diacétate de titane en poudre.
Les températures utilisées peuvent évidemment différer des températures citées si 1'on applique une pression ou un vide déterminé, suivant des principes connuso
Les exemples ci-dessous illustrent le procédé de l'inventiono EXEMPLE 1.
On prépare du dichlorure-diacétate de titane en poudre de la fa- çon suivante :
On pompe du tétrachlorure de titane liquide anhydre d'un réser- voir pour l'envoyer dans un appareil de vaporisation où il se vaporise, et on introduit la vapeur de tétrachlorure de titane dans une zone de réaction à la vitesse de 2,9 parties par minute environo Simultanément, on vaporise de l'acide acétique glacial et on l'introduit dans la zone de réaction à rai- son de 1,8 par minuteo On maintient une température de 1400 environ dans la zone de réaction pendant toute l'opérationo Le tétrachlorure de titane et l'acide acétique glacial vaporisés réagissent presqu'immédiatement l'un avec l'autre avec formation d'un chlorure-acétate jaune en poudre anhydre qui se rassemble au fond de la zone de réactiono En même temps,
la vapeur d'acide chlorhydrique qui se forme comme sous-produit de la réaction se sépare du dichlorure-diacétate de titane solide en poudre et s'échappe à la partie su- périeure de la zone de réaction. La réaction est poursuivie pendant deux heu- res et on recueille une quantité totale de 394 gro de chlorure-acétate de ti- tane en poudre. La poudre est analysée par voie chimique et on établit que sa composition correspond sensiblement à celle du dichlorure-diacétate de ti- tane.
La poudre formée suivant le procédé de cet exemple est utilisée pour la fabrication d'un pigment de bioxyde de titane (rutile) en la chauffant à 850 C en présence d'air. Le pigment de rutile ainsi obtenu est utilisé dans la préparation de peintureo EXEMPLE 2.
On reprend le procédé de l'Exemple 1 en introduisant 2,7 parties de vapeur d'acide acétique dans la zone de réaction pour chaque partie de vapeur de tétrachlorure de titane. Cette quantité d'acide acétique représente environ 4 fois la quantité stoechiométrique nécessaire pour former le dichlorure-diacétate de titane. Il se forme à nouveau une poudre jaune qui se rassemble au fond de la zone de réaction, tandis que l'acide chlorhydrique ga- zeux est évacué à la partie supérieureo L'excès et la partie des vapeurs d'acide acétique n'ayant pas participé à la réaction sont récupérés avec l'acide chlorhydriqueo A l'analyse, on constate que la poudre est pratiquement constituée de dichlorure-diacétate de titane comme la poudre de-l'Exemple 1, malgré l'important excès d'acide acétique utilisé.
Le dichlorure-diacétate de titane en poudre préparé de cette manière est conservé dans des conditions relativement anhydres et reste stable après un an de stockage. Le rendement en dichlorure-diacétate de titane dans cet exemple indique une conversion pratiquement complète du titane en dichlorure-diacétate de titane.
Afin de comparer les procédés connus de préparation de compositions de chlorure-acétate de titane avec le procédé de l'invention, les essais suivants ont été effectués:
On fait réagir de l'acide acétique glacial liquide et du tétrachlorure de titane liquide en proportions sensiblement identiques à celles de l'Exemple 1, c'est-à-dire environ 2,7 parties de tétrachlorure de titane pour environ 1,8 partie d'acide acétique glaciale Ces proportions sont à peu près les proportions requises pour obtenir une composition de dichlorure-diacétate de titane sans excès de l'un ou l'autre ingrédient. L'acide acétique est
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refroidi à 180 C environ et le tétrachlorure de titane liquide est ajouté lentement à 1?acide acétiqueo Le mélange est agité aussi énergiquement que possible pendant l'addition du tétrachlorure de titane.
La réaction est exothermique et une masse glutineuse se forme presqu'immédiatemento Cette masse glutineuse extrêmement visqueuse est constituée d'une composition solide de chlorure-acétate de titane, d'acide acétique et d'acide chlorhydrique. La masse glutineuse est ensuite chauffée dans le but de chasser l'acide chlorhydrique, mais cette séparation ne peut être obtenue à cause de la nature visqueuse de la masse de réaction, le chauffage ayant par contre pour effet de provoquer un début de décomposition du chlorure-acétate de titane.
Dans un autre essai, on fait réagir l'acide acétique glacial liquide et le tétrachlorure de titane liquide, le premier étant présent en quantité quadruple de la quantité nécessaire pour former le dichlorure-dia- cétate de titane avec le titane présento On mélange les liquides et on chauffe la solution obtenue avec agitation pendant 15 minutes environ. Il se forme rapidement une quantité importante de cristaux de chlorure-acétate de ti-. tane jaune pâle qui se déposent au fond du récipient de réaction.
On continue à chauffer la solution contenant le produit cristallin à une température de 70-80 C environ, pour chasser le gaz chlorhydrique. On filtre ensuite la solution pour séparer l'excès d'acide acétique du produit cristallin, puis on lave les cristaux par de nouvelles quantités d'acide acétique., pour éliminer l'acide chlorhydrique restant, et à l'éther de pétrole pour éliminer l'acide acétique.
Le produit est séché et peséo L'analyse chimique montre que sa composition correspond pratiquement à celle dudichlorure-diacétate de titane mais le rendement est sensiblement inférieur à celui qu'on obtient dans l'Exemple 2 en utilisant les mêmes proportions d'ingrédient dans le procédé en phase vapeur suivant la présente inventiono
La description de la présente invention et les exemples cités montrent que des compositions de chlorure-acétate de titane peuvent être préparées directement par réaction en phase vapeur entre le tétrachlorure de titane et l'acide acétique glaciale On a montré en outre que le procédé de la présente invention fournit un moyen simple et économique de préparation de dichlorure-diacétate de titane en poudre anhydre et relativement stable avec un rendement pratiquement quantitatif.
On a vu que l'application du procédé de la présente invention rend inutile l'emploi de quantités de réactifs en excès, d'acide acétique glacial liquide par exemple, ou d'une autre matière pour former un milieu de réaction liquide facilitant la séparation entre l'acide chlorhydrique et le dichlorure-diacétate de titane.
L'invention décrite et illustrée par les exemples cités ne leur est pas limitée, et de nombreuses modifications peuvent lui être apportées.
REVENDICATIONS.