BE705376A

BE705376A -

Info

Publication number: BE705376A
Authority: BE
Priority date: 1967-10-19
Filing date: 1967-10-19
Publication date: 1968-03-01

Description


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    Procéda   de production de dioxyde de titane. 



   La présente invention concerne de manière générale la production du dioxyde de titane et plus spécifiquement un procédé perfectionné d'oxydation du tétrachlorure de titane en phase   va-   peur* peur. L'oxydation des tétrahalogénures de titane, et   spécia-   lement du tétrachlorure de titane, par des procédés thermiques suivant lesquels le tétrachlorure de titane en phase vapeur est      oxydé à des températures élevées par un gaz contenant de l'oxygène libre en dioxyde de titane pigmentaire, est classique. Toutefois, le dioxyde de titane obtenu par un procédé thermique n'a souvent pas toutes les propriétés et qualités essentielles d'un pigment, 

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 comme une &ranul08'tl'ie moyenne uniforme, l'opacité, le pouvoir co- rant etc.

   En outre, il est très difficile de régler la forme cristal- line sous lauqelle le dioxyde de titane est produit. Par conséquent, le dioxyde de titane est formé d'habitude en présence d'un agent 
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 de nUQ1ÓationJcom le tétrachlorure de silicium, la vapeur d'eau ou un agent analogue. L'utilisation de chacun de ces agents 
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 ae nucléation peut cependant être désavantageuse pour l'une ou   1-*autre   raison. 



   Suivant la présente invention, on peut obtenir un dioxyde de titane de qualité excellente sans contamination ni inconvénient économique   sensible,par   oxydation en phase vapeur 
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 du tétrachlorure de titane en présence de tetrabromure ue titane. 



  En effet, on a découvert que l'oxydation en phase vloeur du tétra- chlorure de titane et du tétrabromure de titane par l'oxygène 
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 peut être décrite par les équations d 4quïlibre ci-après: (1) TiCl,4. +  2 Ti02 + 2CJ. la p 704 C = -24,4 kcnl/nole (2) iiBr + 02 T102 + 2Br2 A F 704*C 60,68 keal/mole 
Comme le montrent ces équations, l'énergie libre pour l'équation (2) est sensiblement supérieure à l'énergie libre pour l'équation (1) et par conséquent, l'oxydation en phase vapeur du tétrabromure de titane progresse plus rapidement que l'oxyda- tion en phase vapeur du tétrachlorure de titane.

   Pour cette rai- , 
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 son, une petite quantité de vapeur de t6trabromure de titane consti- ' tue un agent de nueléation ("ln1 t1a.t..eurn) efficace pour la production de dioxyde de titane de haute qualité pigmentaire.principalement   pr   oxydation en phase vapeur du tétrachlorure de titane. En ou- 
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 tro, comme une petite quantité de tétrabromure de titane suffit, et comme les produits d'oxydation du tétrabromure de titane ne   contaminent   pas le dioxyde de titane pigmentaire, l'utilisa- tion du tétrabromure de titane évite beaucoup des inconvénients 

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 que présentent les agents de nuoléation déjà connus. 



   Le tétrachlorure de titane peut être introduit dans la zone d'oxydation de toute manière appropriée, par exemple seul, en combinaison avec le gaz contenant de l'oxygène libre et/ou avec le tétrabromure de titane servant d'agent de nucléation, ou avec tout autre constituant normalement utilisé pour   l'oxydation   en phase vapeur du tétrachlorure de titane. Normalement toutefois, l'introduction du tétrachlorure de titane dans un mélange compre- nant un gaz qui contient de l'oxygène libre   n'est   pas désirable. 



   Des gaz contenant de l'oxygène libre qui conviennent pour l'exécution de l'invention sont connus de manière générale, et il est préférable d'utiliser de l'air enrichi en oxygène. 



  Le gaz contenant de l'oxygène libre peut être également intro- duit dans la zone d'oxydation seul, ou si on le désire, avec l'un ou l'autre des agents normalement admis dans la zone d'oxydation. 



   Il convient de noter que l'on sait de manière générale que la réaction du tétrachlorure de titane avec un gaz contenant de 'l'oxygène libre n'est pas suffisamment exothermique pour s'entretenir elle-même et qu'on introduit donc normalement un supplément de cha- leur dans la zone de réaction de toute manière appropriée, par   exem-   ple en brûlant un gaz combustible. Des exemples spécifiques de gaz combustibles convenant d'une manière générale pour le procédé de l'invention sont le méthane, le propane, le butane, le monoxyde de carbone et les chlorures de soufre.

   Toutefois, on préfère en particulier le monoxyde de carbone, parce qu'il est relativement facile à obtenir, et parce qu'il est en général désirable d'éviter ou de limiter la mise en oeuvre de gaz combustibles contenant de l'hydrogène au cours de la   production   du dioxyde de titane pigmen- taire.   Un   supplément de chaleur peut être introduit également dans la zone de réaction, par préchauffage d'un ou plusieurs des 

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 réactifs qui y sont admis. 



   Le têtrabromure de titane peut être introduit dans la zone de réaction seul, avec le courant de vapeur de   tétrachlo-   rure de titane,ou avec tout autre composé gazeux normalement mis en oeuvre pour la production de dioxyde de titane. Des composés qui forment le tétrabromure de titane in   situ   peuvent être   utili-   sés,au lieu du tétrabromure de titane lui-même. 



   La quantité de tétrabromure de titane utilisée n'est pas critique. En général, des quantités de tétrabromure de titane s'échelonnant de 0,05 à 5,0% du poids du tétrachlorure de titane mises en oeuvre conviennent parfaitement pour   l'exécution   de l'in- verntin, et des quantités préférées s'échelonnant de   0,1   à 2,0% en poids. 



   L'appareil et les accessoires dans lesquels la réaction en phase vapeur du tétrachlorure de titane avec un gaz contenant de l'oxygène libre est exécutée sont de type classique. Par exem- ple, on peut utiliser suivant l'invention toute .chambre de réac- tion classique pour la production d'oxydes métalliques. De plus, la nature, la dinension,   la   construction de l'appareil utilisé pour l'exécution de l'invention,de même que d'autres paramètres de géie chimique, doivent être de nature à permettre un écoule- ment convenable des réactifs et produits de réaction dans et à travers la zone de réaction.

   De plus, les paramètres de l'appareil        @is   en oeuvre doivent permettre l'écoulement convenable des réac- tifs et   pronuits   de réaction dans et à travers la zone de réac- tion,et doivent permettre le réglage de la   température,du   débit, des vitesses de mélange,et d'autres grandeurs pour la production d'un dioxyde de titane convenant comme pigment. 



   Les exemples 1 et 2 ci-après sont des exemples de procé- nés classiques,et l'exemple 3 illustre   l'invention.   

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 EXMPLE 1 - 
On introduit séparément dans un   réactif   classique résis- tant à la corrosion environ   2830     litres/heure   d'oxygène et   4810     litres/heure   de   monoxyde   de carbone.

   On allume dans la chambre , de réaction le mélange d'oxygène et de   monoxyde   de carbone qui continue de brûler et   qui,de   même que les accessoires de chauffage   électriques,préchauffent   le réacteur à environ 900 C On introduit alors dans le   réacteur,par   des additions séparées, environ 6800 litres/heure de vapeur de tétrachlorure de titane      à une température d'environ 180 C, et un supplément d'environ 9630 litres/heure d'oxygène. Le dioxyde de titane pigmentaire est produit immédiatement et de manière continue   à   raison d'environ 13,62 kg/heure, pendant   24   heures, au terme desquelles on interrompt la production du dioxyde de titane.

   A l'examen, le dioxyde de titane obtenu se révèle contenir une quantité significative de particules pigmentaires ayant des diamètres sensiblement plus grands qu'on ne le désire, c'est-à-dire supérieurs à environ,   400   millimicrons. 



     EXEMPLE   2 - 
On répète le procédé de l'exemple   1,mais   en ajoutant à la vapeur de tétrachlorure de titane environ   34   litres/heure de tétrachlorure de silicium. On interrompt la production du dioxyde de titane après   24   heures   de   travail continu. Le pigment obtenu dans cet exemple est sensiblement plus uniforme, c'est- à-dire que sa   granulométrie   moyenne est d'environ   200 à     400   mil-   liicrons.   Toutefois, un échantillon représentatif de dioxyde de titane   accuse,lors   d'une analyse visant   à   mettre les impuretés en évidence.,une teneur d'environ 0,6% en poids de SiO2.

   Ainsi, le produit a une granulométrie moyenne plus uniforme, nais il con- tient du SiO2'qui peut le rendre moins'utile pour certaines 

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   applications.   



  EXEMPLE 3- 
On répète le procédé de   l'exemple     limais   en ajoutant au courant de vapeur de tétrachlorure de titane   34   litres/heure de tétrabromure de titane* Après 24 heures de travail continu, on   inter@ompt   la production du dioxyde de titane. Le pigment obtenu, dans cet exemple a une granulométrie moyenne sensiblement plus   uniforme,   que celle du produit de l'exemple 1, c'est-à-dire d'environ   200 à     400   millimicrons.   On   soumet un échantillon   représen-   tatif du dioxyde de titane à l'analyse pour déceler les impuretés. 



  Toutefois, on n'en retrouve aucune. On obtient donc un dioxyde de titane pur et de haute qualité. 



   Les exemplesci-dessus sont susceptibles de nombreuses variantes et modifications sans sortir du cadre de l'invention. 



  Par exemple, du brome ou des composés bromés formant du tétra- bromure de titane in situ peuvent remplacer le tétrabromure de   titane.   



   De même, lorsqu'il est désirable que   l'un   ou l'autre des réactifs admis dans la zone de réaction soit dilué, cette uilution peut être exécutée au moyen d'un gaz inerte,comme l'azote ou l'hélliumavant ou pendant   l'admission   des réactifs dans la zone de réaction. 



   De   plus   dans les exemples ci-dessus, le tétrabromure de titane est introduit dans le réacteur   à   l'aide du courant de vapeur de tétrachlorure de titane, mais tout mode d'admission du tétrabromure de titane convient de manière générale à condition que du tétrabromure de titane soit présent dans la zone de réac- tion,

Claims

R E S U M E.

L'invention concerne un procédé de production de dio- xyde de titane convenant comme pigment suivant lequel on fait réagir du tétrachlorure de titane en phase vapeur avec un gaz contenant de l'oxygène libre à des températures supérieures à 800 C en présence de 0,05 à 5,0% de tétrabromure de titane sur la base du poids du tétrachlorure de titane.

Ce procédé peut présenter en outre une ou plusieurs des particularités suivantes : a) La quantité de tétrabromure de titane en présence est de 0,1 à 2,0% du poids du tétrachlorure de titane. b) Le gaz contenant de l'oxygène libre est de l'oxy- gène ou de l'air enrichi en oxygène. c) On obtient un supplément de chaleur en brûlant un gaz combustible et un gaz contenant de l'oxygène libre. d) Le gaz combustible est le monoxyde de carbone.