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la présente invention concerne les procédés 'de préparation d'oxyde de titane divisé , en particulier pigmen- taire , par oxydation en phase gazeuse d'halogénures de ti- tane volatils , tels que le tétrachlorure et a pour objet un procédé de refroidissement des produits de ces réactions .
Selon ces procédés,' on fait réagir , à haute température , les vapeurs de chlorure de titane avec un gaz contenant de l'oxygène et il se produit une suspension d'oxyde de titane finement divisé dans des gaz contenant, principale- ment du chlore , accompagné souvent d'azote et d'anhydride carbonique , qui , après élimination de l'oxyde de titane contenu peuvent être utilisés Directement ou indirect. Ement à la chloruration de nouvelles quantités de matières premières titanifères .
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la réaction ast effectuée dans une chambre de combus- tion , clans laquelle les Gaz sont amenés par des braleurs approprias , et elle se produit dans un temps très court , avec émission de chaleur et de lumière , sous tourne d'une flamme .
La température des produits de réaction est élevée , au voisinage ou au-dessus de 1.000 C., pouvant atteindre par exemple 1. 100 à 1.200 C.
Pour la réalisation industrielle d'un tel procédé , le refroidissement des produis de cette réaction pose un problème très difficile à résoudre économiquement à cause du'grand volume des gaz obtenus , de leur température élevée , ,de l'oxyde de titane qui s'y trouve en suspension ,de leur caractère très corrosif à haute température restreignant ou excluant l'emploi de métaux pour la réalisation de l'appareil- lage, et parce qu'il peut y avoir intérêt , au point de vue de la qualité de l'oxyde de titane contenu , à ce que ce ce refroidissement ait lieu brus quotient , aussitôt que la réac- tion a été effectuée dans les conditions désirées .
On a préconisé successivement différents- modes de réat Lion de co 'refroidissement que 1 son désire brusque et efficace .
On peut. , par exemple , faire circuler ces gaz dans un chargeur de température constitué par un faisceau tubu- laire refroidi , mais ce procédé est d'une réalisation pra- tiquement impossible :
les dimensions d'un tel échangeur sont prohibitives , le choix d'un matériau de construction se heurte aux plus grandes difficultés à cause de 1'action cor- rosive du chlore à haute température sur' tous los métaux d'un prix accessible . De plus , les surfaces refroidissantes de recouvrent rapidement d'un dépôt d'oxyde de tit-,.ne , ther- tiquement isolant, qui s'opposa aux échanges thoranques.
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Un autre procédé consiste à arroser les produits de la réaction par un liquide pulvérisé , tel que le chlorure de titane ou le chlore , et d'utiliser ainsi la chaleur la-' tente de vaporisation de ce liquide mais si l'on emploie lechlorure de titane , on introduit un composédifficile à éliminer ensuite et indésiraole , qui souille l'oxyde de ti- tane obtenu , et ne peut y rester , même en faible quantité ,
cequi oblige à soumettra le pigment à une nouvelle purifica- t ion 'et dont la présence complique considérablement la'récu- pération indispensaole des gaz soumis au recyclage . L'utilisa- tion du chlore a un autre inconvénient : 1'introduction dans le circuit de quantités additionnelles inutiles , qu'il faut ensuite éliminer , de qui est une opération compliquée et coûteuse .
On a préconisé un troisième .procédé : le refroidissement par addition aux produits de combustion d'une quantité suffi- sante de gaz froids .
Pour éviter un appauvrissement on chlore de ces gaz et ne pas compliquer leur récupération , le seul moyen prati- que préconisé' est l'utilisation des gaz de la réaction , préa- lablement sépares de l'oxyde, de titane en suspension , et con- venablement refroidis-, ajoutas aux produits de la réaction en proportion suffisante Une quantité de gaz égale à celle produite est régulièrement sortie du cycle .
Ce procédé rend des services , mais il est facile de voir que le volume des gaz en circulation augmente très rapi- dément au fur et à mesure que la température finale désirée est plus basse Son intérêt est surtout apparent pour un refroidissement rapide et limité à une température finale éle- vée te volume de l'appareillage nécessaire devient par con- tre , exagéré si l'on désire pousser le refroidissement à des baoses températures , ce qui est très avantageux dans beau- coup de cas , par exemple pour limiter la corrosion , et envoyer les produits de la réaction dans des appareils métal- liques , tels que cyclones ou séparateurs éle m statiques
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du type Cottrel .
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Le. tableau suivant indique , aEproxjma'MvenBn't: , les volumes des gaz à recycler pour obtenir différentes températures finales , les produits ¯de la réaction étant
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supposés à 1.000 0... TMTMATUIOE I1TITIA I.OQ00C.
100 = volume des gaz à refroidire
V = volume des gaz recyclés .
50 = température des gaz recyclés .
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:Tamraur2 Volume à, Volume Rapport de : Calcul de V Cycler : total : dilution désirée : 100 + tut : I00 + V V . : # ': #IUO## s # , # # # 8000 :100 -1000-800)=1 (800-50)ï 27 127 Je 27 600a . 100 (1000-600) =V ( 600-50) : 73 173 - 3., 73 4000 100 (1000-400)=V (é00-50>:: 170 270 z, 7 300 100 (1000-500)=V (300-50): 280 380 3,8 200 loo (1000-200)=V (200-50): 530 630 6,3 100 100 (1000-200)=V(100 -50): 1.800 1.900 . 19,.
La présente invention a pour objet un procédé qui réunit les avantages' suivants : la) il permet , comme le cas procèdent , un refroi- dissement rapide des produits de la réaction .'
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2 ) ce refroidissem'en,t peut être réalisé jusqu'à une basse température où les réactions de corrosion ne sont plas dargereuses pour les appareils métalliques
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3 ) ce refroidissement à basse tempéra-cura n'augmente pas le volume des 'gaz à traiter.
4 ) aucun gaz diluant, pouvant rendre plus difficile . les opérations de récupéràtion, n'estintroduit dans le système.
5 ) aucune impureté n'est* introduite et, par conséquent, aucun traitement ultérieur de, 1,'oxyde de titane pigmentaire obtenu n'est rendu nécessaire.
6 ) l'appareillage nécessaire est d'une extrême simpli- cité- et peu coûteux.
Le procédé de refroidissement selon l'invention consiste à introduire dans les produits de la réaction, de l'oxyde de titane relativement froid et convenablement dispersé.
L'oxyde de titane est, par exemple,, celui obtenu par le procédé, aprs sa séparation par les moyens habituellement utilisés pour cette séparation.
Il peut aussi être, en partie, celui contenu dans des 'produits de réaction recyclés.
Il peut être directement dispersé dans les produits de la réaction par un moyen mécanique approprié.
Il peut aussi être préalablement dispersé dans un gaz relativement froid, qui sera avantageusement celui produit par la réaction.
De préférence l'oxyde detitane est introduit dans une zone où la réaction est déjà complète. L'introduction de TiO2 dans une zone réactionnelle a en effet tendance à provoquer un grossissement des grains qu'il y a lieu d'éviter.
Le;3 produits de la réaction étant ainsi refroidis, l'oxyde de titane est séparé entièrement ou partiellement, par utilisation des cyclones, électrofiltres ou autres moyens connus, il est refroidi, une quantité correspondant à la
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production est.éliminée du cycle, et le reste est réintroduit ,dans le cycle de refroidissement:,
Les gaz peuvent être entièrement dirigés vers la chlo- ruration de nouvelles quantités de matières titanifères, ou, si l'on préfère, partiellement circulés dans le,cycle de re- froidissement,sans, ou avec élimination préalable de l'oxyde de titane en suspension qu'ils peuvent encore retenir.
La proportion d'oxyde de titane à introduire dépend dé la température finale que l'on désire obtenir.., " Elle est facile à calculer, en tenant-compte des cha- leurs spécifiques des corps en présence car, à cause de l'état de division considérable de l'oxyde de titane pigmentaire obtenu,dont les grains sont généralement inférieurs à un micron, les échanges thermiques entre, le solide et le gaz sont prati- ' quement instantanés.
De préférence, cette quantité sera telle que la tempé- rature des produits de réaction tombe au-dessous de 300 -400 C environ, ce qui rend possible l'utilisation d'appareillages. métalliques.
Le tableau suivant donne, à titre d'exemple, un tel calcul pour le cas particulier où les gaz ont la composition indiquée..
Des calculs analogues sont faciles à faire pour d'autres cas.
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PRODUITS DE LA REACTION
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:Composition Pour 100,Ygs. de produit
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<tb> : <SEP> des <SEP> gaz <SEP> en <SEP> En <SEP> poids <SEP> de <SEP> réaction
<tb> volume <SEP> (pha- <SEP> : <SEP> '
<tb>
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:se gazeuse) En poids :En volume' (m3) kgs. bzz/760 Cl2 30 fo 71 x30 9e 5 36, 5 11t 5 3 30 yo .. : 2- ,- ' X 3fl = 5,7 14 11 C02 3 0 é 4' x 30 = 6, 0 23 lits z fl2 '10 % 52 zo 10 li4 - 5,5 3,5 z2, TIO 2 40' # ' x 9e5 5,5 21 0,005 #####,### ' ##:#### ####¯¯ t ' lflfl w -25, 9 ; 100, 0 37,5
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\ CHAISDR SPECIFIQUE MOYMI# ci 0,13 cal/gr x '36,5 4,4 1\1'2' 0,25 " x 14 3,5 C 2 ou 2 Il xi - 4, 6 02' 0,22 bzz x 5,5 = 1,2 T102 0,168 ' " x 21 3, 5 17,2 pour 100 grs. soit 0,17 grs.
- soit pratiquement celle du TiO . x = poids.de Ti2z pris à 200C. pour refroidir 100 Kgs. de produits de réaction de 1.000 à En poids En volume \ OCP /760)
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800 ¯x (800¯20)=100 (1000-800) 26 6 1itj37,5 . m3, 60CP-X (600-30)=100 (1000-600) '70 30 lit /37, 5 fm3 400-x (400-20)=100 (1000-400) 160 40 lit /37, 5 m3 300 -x(500-SO)=l'00 (1000-300) 350 ' 60. lit /57, 5 m5.
'200-X ,(200-20)=100 (1000-200) 440 110 lit /37, 5 m3 10#-x (109-20)=100 (1000-100) 1.100 300 lit/ë7,5 ni5
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La comparaison de ce tableau avec le précédent, montre' l'énorme avantage de volume réalisé par- l'utilisation du présent procédé par rapport à la circulation des gaz, surtout si l'on dé- sire .refroidir les produits de la réaction à une température où ils cessent d'être corrosifs pour l'appareillage.
La force mécanique nécessaire à l'entraînement des poids relativement importants d'oxyde de titane ne sera pratiquement pas supérieure à celle nécessaire pour faire.circuler le même poids cte gaz.
Bien que la description précédente soit relative àl'ob- tention d'oxyde de titane divisé par oxydation gazeuse de tétra- chlorure de titane des gaz contenant de l'oxygène, parce que cette réaction présente un intérêt pratique particulier, l'inven- tion n'est paslimitée à ce cas et est applicable à l'obtention d'oxyde de titane par décomposition gazeuse des halogénures vola- tils de titane, que l'oxydation soit faite par l'oxygène ou par d'autres oxydants tels que la vapeur d'eau.