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Proo'4' et dispositif pour refroidir un m6ang <t<!<MM obaud oontenant du Ti0<*
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pouf refroidir un mélange de gaz chaud contenant du TiO2 tel
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qu'il et forme par oxydation de !1C14 gazeux par 3.03tyne'<m des cas contenant de l'oxygène ta présence d'un. flaaae auxiliaire formée par combustion d'oxyde de carbone.
Les produits de combustion quittant le brûleur sont TiO2,
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cla et COZ# De petites quantités de composés de 4'part tnohan. gés peuvent être encore présente., outre de l'azote si on travaille avec apport d'air. Les produits de réaction chauds doivent
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être refroidi* à des température# intfri4mroo à tariMa 700*9 I ltur ,."18 de la 4tmbre de embuationt, cela est &<e$&ttiî'e
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POUR impécher une nouvelle croissance des grains du 1102 eut est nuisible pour sa qualité pigmentée. te refroidissement est en ou. tr$ nicesotire pour la séparation ultérieure du 1±.0. de 1$ phase ...eu...
La 4ttti.u" 'f1n'i1. du ,.ttttd1.81m.nt et 4.. Produit* de .'aotion tient au fait que le '10z présent 'ou, fora* fintatnt dia Vit4o couvre toutes les parois d'une couche th.rmo-1.o1ant.,.t empéche prat1t:'um.nt l'échange de chaleur indirect à l'ald. de surfaces de l'etro1dl..ement,comme dot faisceaux de tubes,
de# plaques et des dispositifs analogues*
Un procédé classique avec échange de chaleur indirect nécessite une très grande longueur de tubes refroidis extérieure- ment que les gaz doivent parcourirgrande vitesse* la formation de dépote sur les parois étant combattu* par addition aux gaz de particules de '%102 dure. anguleuses ou de sable qui ont un cer- tain effet d'abrasion aux grande. vitesses.
On $ déjà proposé des procèdes de refroidissement direct des -
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gaz chaud. contenant des oxydée PYrogénée fineaent d1y1.'..L'.. ba1.tement de température doit être alors obtenu pars mélange de gaz froids, par exemple de chlore, d'air eu de gaz
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brûlot Mcye3.<, .,port 4'fi .tl1de IUloept1bl. de passer en phase t.pau",.. exemple de l'anhydride 6afboniqu$ apport d'un solide froid ne gênant pas dans le iystèm ,5> r exemple du 1'1 2' pulvérisation de liquide, par exemple de chlore liquide, de lr:,1;14 ou d'eau.
Aucun de$ procédât envisagés n'ett satisfaisant.Lors de l'tn- troduction de Cas froide en grandes quan t1 té., ooa. il ait n4c...
Mire la diminution simultanée de la teneur en TL02 des Px bru" les est un inconvénient perce que la séparation ultérieure entre
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Sas et solides devient beaucoup plue difficile L'addition ré- cultère non gênante d'un solide froid mtttîm 41JAportmt4is di*
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gens** 4'ln,tI11.UOft . L'1J'1iroducUoa de chiure liquide eu de ,X| C02 solide est très onéreuse et conduit à des opérations fsti-
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divises.
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te refroidis sèment direct par l'eau qui.
A été envisage* tus cite la difficulté que le chlore chaud réagit a-ree l'eau de re- froidiJJe#ent évaporée en ifermint de l'acide chlorhydrîque#oe qui est une faction fort canant. parc* que le chlore doit être roc> clé à la production du 1'1014" On sait que la réaction Cl2 # 12 ( p.) # 1801 * 1/1 Oit exécutée en sens inverse en pratique sous lé aea de procédé Daaeon dépend beaucoup de la tompératuret, Aux températures peu
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élevée*, l'équilibre est déplacé en faveur du chlore et de la va* peur d'eau, Aux température, du mélange de Cas chaud contenant
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du '1'1 2,11 et forme toutefois principalement de l'acide chlorhy- drique* Dans ces conditions, il faut envisager d'exécuter le re- froidicsement à une vitesse suffisamment élevée pour empêcher
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une fraction sensible du chlore et de l'eau en acide chlorhydrique,
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A cette fin, on a proposé d'utiliser des tours de refroidissement
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dans lesquelles on injecte de Peau en tète* Le refroidissement des gaz de réaction chaude contenant du
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T102 dons des tours de retro1d1118J1ent , pulvérisation peut I\1t- tire dans la cati d'une combustion sans Addition de CO à des têts*
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pâtures dit sas an 1000 à 120000 AU s)axi!MUBt ToUtefoisp si on ndq
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auto 1 oxydation du TtOI4 en prdiente diune flua* luxlïitlrt et CO on afctttnt des toupdratures plus 1.e is a %tour# dal triapératurto de 1200 à pim de 140040 luiront la quantité de 00 utilisée.La quantité de chaleur à 4 euor sur lt base d'une zème quantité de 'rio2j augmente également *têe la quantité de CO.
Par pulvérisation de fines gouttes d'eau dans un tel mélange de gaz stok tenant du Irio2e il ne forme aussitôt de la vapeur d'eau qui réagit ' *ee le eblors avant que la température ait diminué utilement.,Des essais de pulvérisation d)eau exécutés par la Demanderesse ont
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*OnduÎt à des Pertes de chlore de 14 I 20±#Ft* Ptttê de Ohlti cm entend la fraction oent"1male da chlore libéré par la oo8bu.t1on qui est perdue par formation dj'aeîd-o chlorhydrique gaze= ou dissous, Aucunt amélioration noa été obtenue par Modification do condition de travail telles qu'un accroissement de la quantité d'eau ou une modification du mode de pul"ér1 t1on,dft l'""dro1t do pulvérisation ou de la 41reoUi",n des j<tBt
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Etant donné que la formation décide chlorhydrique peut être
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attribués à la réaction du ohlo,
.."0 1* vapeur deaupil fit titeiguipt de ,4"'1'. daiîi la atout# du "lIIl.i2.. la f6M<Mea te ....peur dla= au GOur. du ref îdiooêment4 La présente Invention a pour objet un procédé de refroidis**- ment par 1)eau des Cas de réaction chauds contenant du dîoxydo de titane tels qu'ils se forment par oxydation de tètrtehloture de titane gazeux par l'oxygène ou des gai contenant de l'oxygène en
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présence d'une tl. auxiliaire suivant lequel les produits d'oxy- dation chauds sont passés par un tube étroit sur la paroi 1nt'. j
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rieur.
duquel on entretient une pellicule d'eau de façon que la
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formation de vapeur d'eau soit évitée dans une grande mesure* L'ef-
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fet est d'autant plus étonnant qu'une pellicule d'eau est un Moyen
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de refroidissement moins efficace que le refroidissement par pul.é..1
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1'1.at1cn déjà envisagé*.
La tente de refroidissement fur une pellicule d'eau est moindre que par puMriMtiorï dteau.3110 est tmitefoii tuffUM* ami '1.". pour conserver plainer4mt la qualité P1PtnHi'. du " 1' 11 donvient de rosarquer 4UI l''''i11.1'''. d.'un. P'11f.1U' "MU évite l'.,.pOf.t10ft dt quantité notable# 4,..th ta to.... tion décide chlorhydrique est limité$ par l'4bltlnCt. d# tapeur d'eau susceptible de fénglr Avee la chlore* L'1mport8née différence de la toat1on de vapeur à Partir de gouttelettes d'eau pulv4yisé<t ou de jeté d'eau et d'une pellicule. d'eau doit 'être .ttr1bue , la différence du degré de division de l'eau* Il est apparu au cours des travaux expérimentaux que la
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porte Ao' oblorop qu est lido à une évaporation due l wm,<3iatm!i m eau* temps que le degré due division d. l'tau 48n1 l'ordre
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brouillard.
.t pulvérisé, p.l11eule. Chaque coutt. â*#a pul,.4ri...1
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#<#augmente la porte de Chlore.Par OOfta'qu81t, il faut veiller il
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, toign*u80o nt à et que la pellicule 4$ u nt se rompe ou na et 41.per.. pas et à et que la paroi de r.t'ro1d1.s.ment du tube reste bien humide. If est particulièrement avantageux de conférer un mouvement de rotation à la pellicule d'eau entretenue sur Xa paroi
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Intérieure du tube de r.tro1d1u..nt.ltant donné que la tension dfi
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vapeur de l'eau augmente avec la température l'eau de refroidie- j Matent ne peut *96chautter beaucoup et ne peut atteindra une tea- Pértturt supérieur à 4Û*C pendant le retroidissement.La chaleur évacuée sort ainsi finalement I élever la tl#ptCratur. de l'eau lie,
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quide.
Il est essentiel pour le procède de l'invention que les pro-
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duite de réaction soient passés dima un tube etroittll doivent y avoir une vitesse linéaire 4'4ooulement de plue de 0,5 elsj DUO et# oondU1on8,d.. retours de tourbillon* de Sas rotroldts font pratiquement empachèteen e1't.t, Pa* contact avec la pellicule eP.au,l., gaz refroidie ont entraîné une petite quantité de va.,
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peur d'eau qui forcerait de l'acide chlorhydrique par conta., avec le chlore chaud dans le cas d'un retour de gaz.
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Il est particulièrement aTantaseux d'uti1i.., un tube épique vers le bas* Cette dimînution de section oompenta à peu prêt la 4181nut1on de volume des gat4,ta outre, la pellieule d'eau adhère JC1wx une paroi oblique qu'à une paroi verticale.
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Il est également possible de diviser le courant de Cas chauds
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et de le faire passer par plusieurs tubes de refroidissesent.
Un autre avantagt du procède de Invention est qu'auOUft dip4t ne peut se faire sur la paroi du tube de ,etrol41....t pendant le
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refroidissement*
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Le mélange de gaz refroidi contenant le T102 quitte le tube de rotroiditemont par son extraie intérieure.Il est alors refroidi de la façon élastique à la température ambiante. Le TÎ02 peut
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itre répare onsuitobte gai ait séché et peut être réutilisé po\tJ' produire da fi014' Une petite fraction du rio2 est importée par la pellicule d'eau et peut on être 18014..Stant donné que l'eau de 2"erro1d1.".ent tntratne du thlort et de l'ac14. oblorb14r1qu., elle est avantageusement recyclée prêt refroldiasamtnt de façon
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à réduira au minimum la quantité de chlore extrait* du système avec la suspension de pigment.
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La perte de chlore t'eleve à environ 3 dans le procédé décrit de rerro1411usenmt d'un mélange de gaz chaude contenant du T102 tel qu'il se forme par oxydation de Tical, gazeux en présence
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d'une flamme auxiliaire,,
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La perte de chlore peut être diminuée davantage et on aba1...
1* température des gaz de réaction chaude par mélange avec du gaz froid avant leur contact avec la pellicule d-leau.1 cette fin on peut utiliser par exemple de l'air, du chlore ou des gas brd- lés recyclés.Dans ce cas, il suffit d'utiliser un volume de Sas lIo1ftdre que celui produit par les brûleur , mesuré aux conditions
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nor#ales.Cst aocl'o1...unt do volua< n'tntrtint enocre luount d1tni
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culte .1cnU'1oat1vI de la séparation du TiO26 De et Ut façon, 1 perte de chlore peut être ramende à 8rl'f1ron 1%.
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Des dispositifs permettent d'exécuter le procédé de l'1nTfmt1onl
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.ont illustrés dans les dessins.
La rig-1 représenta schématiquement <Mi coupe longitudinale suivant la ligne 1-C de la '1,.2& un tube de retJto141...ent or-@ l1ndr1que 1 ...0 apport d*MU par des tentes tangentielles et portant' M partie JÚpd1"itUre une caisse 1 eau 2. L'MU 4e rle- rroid1.,cmt s'écoule par le tube d'edaieeion 3 dans la ca1...- La paroi du tube de .t1'01d1.s.unt présente à la h it<KU' de 1- oaisse des tent.. tangentielles oonr4rant un ,mou y..,", de rotation à Igeau qui3 travers** La pellieule 4"au 12\. rotation toUfr' toute 1 paroi intérieur@ du tube de r.tro141...ent 1. t/8\tr4. du mélange de tas contenant du ':1 2 se tait en 4 et la sortit en La '1g.2& représente une coupe 8\11"&1'I.t la ligne A"A' de la 71e.l. bfeau s'écoule par les tentes tangtntitllts 6 dans le
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sens des r.i:
,,lan d'une montre dans le tube de ad3temctt La P'. 2b représente la forme des tentes 6.
La yig.3 représente achàMttiquemt, on coupe longitudinale $uiv<nt la ligne 3-30 de lu Fig*4 un tube de refroidissement co- ntque 7 à êoouleoont parudessuf ua dérerooir de Le tube de rue troidionemont porte à un olgtr4usd oupdrirdre me faille à mu 9. Par un certain nombre de tubes d<6a Ji Ilbau pénètre diz rectement au-dessus du fond dw le caisse à eau. L'P*au 'recuit par-dessus le déversoir $ et recouvre d'un* pellicule uniforme la paroi intérieure du tube de refroidissement L'entrée des gaz se fait en 4 et leur sortît en 5.
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La Fiq64 représente une coup lui vint la ligne B-30 de 1a fil-JI
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On peut utiliser aussi atantageuiemenfc un dispositif dans leu quel une pellicule d'eau en rotation est formée Par des tentes tangentielles dans un tube de refroidissement conique. On peut également recourir à un agencement dans lequel l'eau s'écoule par
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un déversoir dans un tube de r.rro141...ent cylindrique, PfflPLE On fait réagir en phase gateune 100 kg/h de elCI40 15#5 23 normaux/heure d'oxygène chauffé à 250*C et 6 %3 normaux/heure de co.
Les produite de réaction formée ont une température de 1250 C et
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sont antenne immédiatement à leur sortie de la chambre de combult1o:\ dans un tube de refroidissement cylindrique, tel que celui de la
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F1g.1, ayant une longueur de 1,40 m et un diamètre de 18osa. Par apport de 6 m'/heure d'eau, il se forme sur la paroi intérieure un* pellicule en rotation . L'eau de refroidissement s'échauffe à 19 C La. perte de chlore s'élève à 3%.
EXEMPLE 2. t'exemple 1 est répété à l'aide d'un dispositif tel que celui représenté sur la Fig.3 . Le tube de refroidissement conique a éga-
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lement une longueur de z.,1,0 m.La diamètre du tube est de 17 om au déversoir et de 8 cm à la sortie des gaz.Pour former la pellicule d'eAu,on utilise 6 m3/heure d'une suspension aqueuse de pigment
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provenant d'un essai antérieur.La tea4pératurs de la ouspenoion passe de 20 à 26$C pendant lt retro1di"entLa perte de chlore #*élève à 218%.
IFIXEMPLE 3 s, Cet exemple est exéouti à l'aldt d'un d1lpo.1t1t semblable à 1,11.t1 4. la 74#li dont les 4111fl.'.nl sont 'IM'" 'Ir" l'eaux*
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pl. lé On peu au-delà des ne& tangtntièl1.'j Ëê ttouet gh 410p
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sitif d'introduction d'air froif (non repr4'tnt').on fait t'alir 100 kg/heure de T1014' 16 m3 normaux/heure d'oX1lne chauffa à 25040 et 7 m3 normaux/heure de CO.
Let produite d'oxydation ont une température de 1310.C.Leur volume est de 31 3 M3/heuret te* calcula aux conditions normaleo*Après tvoif quitté la chambre de aoubustîonjleo produits d'oxydation lent mélangèo avec 30 m3/heurs d'air z une température de 20*C.Le refroidissement te fait ensuit$ sur une pellicule en rotation,consommant 6 14'/heur. d'eau.La tempé-
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rature de l'eau atteint 2000 pendant le rtoid1"'m.nt.L. perte de chlore est de 1,1%.
EXEMPLE 4.
On travaille dans un dispositif tel que celui représenté sur
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la FIC*3 dont les dimensions sont données dans l'exemple 2.1=ddîa tement au-dessus de l'admission des gaz se trouve un dispositif d'introduction d'air froid (non représenté).Les produits d'oxyda-
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tion à 145000 formée par réaction de 100 kg/heure de T1C14' de 11 1313 normeux/heure d'oxygène chauffé à 250C et de 9 1313 normaux/ heure de CO ont un volume de 33, 3 m' recalculé aux conditions normales. Immédla tenait à leur sortie de la chambre de combustion, ils sont mélangée avec 33 m3/heure d'air à une température de 20 C.
Pour former la pellicule d'eau,on utilise 6 m3/heure d'eau dont la température s'élève à 20 C pendant le refroidissement. La perte de chlore est de 1%.
La température des produits de réaction à la sortie du tube
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de refroidissement est toujours inférieure à 6000C, La qualité pigmentaire est pleinement conservée.
L'exemple suivant illustre l'insuffisance de la pulvérisation
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4'..u pour le refroidissement du .'lance de tas 8,r le !101 tel qU' 11 ou tome par oxydation de liCl4 eu phase gazeuse pzwi9< d'uni nu"" &\121U..11'1.
J.V.1n.LI ,..
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On fait réagir 100 kg/heure de !1Cl" 16 car errraucjhs dioxygùne chauffé à 250*C et 7 u3 nt3srt3ur de C0< 13 PJtOdu1t
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d'oxydation tarai. 1 1310*C tço1Ylnt,1mm'41.tement , l.ur sortie de 1.. thanbre de combustion, ttna pulvérisation d'eau dans une chambre cylindrique tttitas. chambre <!t pulvêrlsatîon a un d18%O.tr8 de 90 011 et une longueur d 4 .lExaosen i l'endroit d'adIJ1.don du mélange de gaz 4haudepte trouva un anneau muni dOa- Jutages débitant 6 3/boure d#eau pul..4n8é..te. produit! de réac. tion retro1cU,1 tOut1r" sont an ly*4f,Il* accusent une perte do ohlor. 4. 15
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IMDIÇAZIOB. la- Procédé de refroidissement par l'eau des tas de réaction chauds ccmttnan t du dioX14. de titan. tels qu#îlo se f6MMt par oxydation du tétrachlorure de '1tan. par 1'0.,. tène du des got e6fittftlft' 4.
ltetytèhê m présenté <UM fttaat *uïiliair*,e*ï'âct<ptié en et qu'on fait passer le# ,f04utt.
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d'oxydation chauds par un tube étroit sur la paroi intérieure du*
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quel *et entretenue une ptllleule d'eau de taqon que la formation de vapeur d'Mu Mit .,IOh4, dent; une ,rand..,1\11". go. Prooddd tuivant la r.ên4ioation 1, .....,..11' an ot qu'on donne un a<Mïv<pt<Mt de rotation à la pellieule d'.au.
3<<. Procédé tuivant les reeendieatîons 1 et 2, ..fIOt4.
'1.. en et que la pellicule 4'etu ne spéchautte de pr4f4r net pas 4u.delà de 4000 pendant le l'.t'ro141naertt.
4<*' Procédé guîvant les r'T1410&tion. 1 à J. O&'lot4r1- #à en os que la vites** linéaire du mélange gâteux dans le tuba do# refroidissement est supérieure 1 0,5 /o.
5.- Procédé suivant les revendications 1 à A, caractérisé
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en ce que l'eau de refroidissement contenant du 1'1 2 est 1'80101".
6.* Procède suivant les r.vtnd1oatlon. 1 i 5, oaraotè* riaé en et que la tmpériture du adlange de Sas ohau4. 8On,.MIt' du TiO2 est par mélange *vue du cas froid avant le .on- tact avec la pellicule d'eau.
7.- Dispositif permettant d'exécuter le procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est Constitué
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par un tube de refroidissement vertical à admission de gaz (4) IUpth"1eure et à sortie de gaz (5) inr'rl.ur.,co#pol"i&nt. son extréité supérieur* plusieurs tentes tangentielles (6) alimentas par une caisse à eau commune (2).
et Dispositif permettent d'exécuter le procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé* en ce qu'il est constitué par un tube de refroidissement vertical à admission
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de gaz (4) supérietire et ) sortie de gaz (5) 1nt6r1tur. oompor- tant à on extrémité supérieure une caisse à eau (9) dans laquelle l'eau est amenée au-dessus du niveau du fond par plusieurs
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tubes d'.d1'llon (3) et d'où l'eau écoule p&r-desous un dé* versoir (8).
ta* Dispositif infini les rfvtftâisiiiôfti 1 et 0#4&raftdd risé on et que le tube de ,.tf0141J'ent ett tonique lots 14 bu