CZ2003747A3 - Způsob výroby a chlazení oxidu titaničitého a trubicový tepelný výměník - Google Patents

Způsob výroby a chlazení oxidu titaničitého a trubicový tepelný výměník Download PDF

Info

Publication number
CZ2003747A3
CZ2003747A3 CZ2003747A CZ2003747A CZ2003747A3 CZ 2003747 A3 CZ2003747 A3 CZ 2003747A3 CZ 2003747 A CZ2003747 A CZ 2003747A CZ 2003747 A CZ2003747 A CZ 2003747A CZ 2003747 A3 CZ2003747 A3 CZ 2003747A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
titanium dioxide
heat exchanger
exchanger
reaction products
blades
Prior art date
Application number
CZ2003747A
Other languages
English (en)
Inventor
William A. Yuill
Charles A. Natalie
Harry E. Flynn
Bita Fillipi
Original Assignee
Kerr-Mcgee Chemical, Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24665571&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CZ2003747(A3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kerr-Mcgee Chemical, Llc filed Critical Kerr-Mcgee Chemical, Llc
Publication of CZ2003747A3 publication Critical patent/CZ2003747A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • C01G23/07Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation
    • C01G23/075Evacuation and cooling of the gaseous suspension containing the oxide; Desacidification and elimination of gases occluded in the separated oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • C01G23/07Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Vynález se týká způsobů výroby a chlazení oxidu titaničitého, podrobněji těch způsobů, ve kterých se účinněji provádí chlazení oxidu titaničitého a vzniklých plynných reakčních produktů.
Dosavadní stav techniky
Při výrobě oxidu titaničitého pomocí chloridového postupu se v trubkovém reaktoru za vysokých průtokových rychlostí sloučí zahřátý plynný chlorid titaničitý a zahřátý kyslík. V reaktoru dojde k vysokoteplotní oxidační reakci, kterou vznikne částicový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty. Oxid titaničitý a plynné reakční produkty se zchladí tím, že projdou trubkovým tepelným výměníkem spolu s pracím médiem pro odstranění usazenin z vnitřního povrchu tepelného výměníku. Dosud používaným pracím médiem byly částicové pevné látky, jako např. písek, slinutý ěi zhuštěný oxid titaničitý, kamenná sůl apod. Navzdory použití pracího média se pevný oxid titaničitý a další usazeniny na vnitřním povrchu trubkového tepelného výměníku odstranily pouze částečně, což zanechávalo usazeniny, které snižovaly účinnost přenosu tepla u tepelného výměníku.
Jsou tedy potřeba dokonalejší postupy výroby a chlazení oxidu titaničitého, při kterých se důkladněji odstraňují
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 usazeniny v teplotním výměníku a dochází ke chlazení s vysokou účinností.
0000
0 0 0··
0 0 0
0000 000 00 0 * 0 0 0 0000 0 0 0 é 0 00 0 0 0 0 0
0« 0000 0 0 000 '»· 0«
Podstata vynálezu
Tento vynález poskytuje dokonalejší postupy výroby chlazení oxidu titaničitého, které splňují výše popsané potřeby a překonávají nedostatky předchozího stavu techniky. Zdokonalený postup tohoto vynálezu v zásadě obsahuje kroky reakce plynného oxidu titaničitého a kyslíku za vysoké teploty pro vytvoření částicového pevného oxidu titaničitého a plynných reakčních produktů. Vytvořený částicový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty se zchladí výměnou tepla s chladícím médiem v trubkovém tepleném výměníku. Prací médium se vstřikuje do tepelného výměníku, aby se odstranily usazeniny oxidu titaničitého a dalších materiálů z vnitřního povrchu tepelného výměníku. Pro lepší odstranění usazenin z povrchu, a tedy zvýšení účinnosti tepelného přenosu v tepelném výměníku, se nechá prací médium proudit tepelným výměníkem po spirálové cestě. Po průchodu tepelným výměníkem se oddělí částicový oxid titaničitý od plynných reakčních produktů.
Obecným předmětem tohoto vynálezu je tedy poskytnout dokonalejší postup výroby a chlazení oxidu titaničitého.
Po přečtení popisu upřednostňovaných provedení, který se odkazuje na průvodní obrázky, budou odborníkům snadno zřejmé další a jiné předměty, znaky a výhody tohoto vynálezu.
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • · · · · · ·· ··· · • · * · • · 9 · ··· · · « · V · · · · · · · • 4 · » · f · .9 · ® · · · * · ·· *· ···· · · · · 4 · ·
Přehled obrázků xia výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuj e obr. 1 boční průřez sekcí trubkového výměníku tepla, která obsahuje šroubovité lopatky a zahloubení podle tohoto vynálezu.
obr. 2 krajní pohled podél osy 2-2 na obr. 1.
Příklady provedení vynálezu
Barvivo oxid titaničitý se dosud vyráběl reakcí zahřátého chloridu titaničitého a zahřátého kyslíku v trubkovém reaktoru za vysokých teplot. Chlorid titaničitý může obsahovat chlorid hlinitý v množství postačujícím k výrobě rutilového barviva, které obsahuje mezi asi 0,3 % až asi 3 % hmotnosti oxid hlinitý. Chlorid titaničitý je typicky předehřátý na teplotu v rozsahu od asi 340 °C (650 °F) do asi 980 °C (1800 °F) v závislosti na konkrétním použitém předehřívacím zařízení. Kyslík je typicky předehřátý na teplotu v rozsahu od asi 950 °C (1750 °F) do asi 1870 °C (3400 °F) . Teplota oxidační reakce za tlaku jedné atmosféry je typicky v rozsahu od asi 1260 °C (2300 °F) do asi 13 70 °C (2500 °F) . Reakce vytvoří částicový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty. Reakční produkty se ihned zavedou do prodlouženého trubkového tepelného výměníku, kde se reakční produkty zchladí tepelnou výměnou s chladicím médiem, jako je např. chladicí voda. Prodloužený trubkový tepelný výměník je obvykle tvořen množstvím
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • · • · · 9 · · • · • 999 9 · · · · * • · Λ · 9 9 9 9' · · · • · 9 · · · · » · · 9 · 9 · · φ 9 9 9 «
99·· ·· ··· ·· ·· samostatných sekcí tepelného výměníku, které jsou k sobě. těsně sešroubovány. Sekce tepelného výměníku a celková délka tepelného výměníku se mohou obecně měnit v závislosti na faktorech, jako např. rychlost výroby oxidu titaničitého, požadovaná výtlačná teplota, průměr tepelného výměníku, atd. V důsledku toho komerční výrobci oxidu titaničitého, kteří uplatňují chloridový postup, tj . postup oxidace chloridu titaničitého, používají k chlazení reakčních produktů tepelné výměníky různých poloměrů a délek. Například u jednoho takového tepelného výměníku mají sekce tepelného výměníku vnitřní průměr 178 mm (7 palců) a délku od asi 213 cm (7 stop) do asi 488 cm (16 stop). Prodloužený trubkový tepelný výměník také často obsahuje nástavnou sekci, která je dlouhá od 30 cm (1 stopa) do 122 cm (4 stopy). Při průchodu prodlouženým trubkovým tepelným výměníkem se oxid titaničitý a plynné reakční produkty zchladí na teplotu asi 705 °C (1300 °F) nebo méně.
Aby se předešlo nahromadění usazenin tvořených oxidem titanicitým a dalšími materiály vzniklými v oxidační reakci, vstřikuje se do trubkového tepelného výměníku spolu s reakčními produkty prací médium. Příklady pracích médií, která lze použít, zahrnují, avšak není to omezením, písek, směsi oxidu titaničitého a vody, které jsou peletizovány, vysušeny a slinovány, stlačený oxid titaničitý, kamennou sůl, tavený korund, směsi oxidu titaničitého a soli apod. Sůl smíchaná s oxidem titanicitým může být chlorid draselný, chlorid sodný apod.
Prací médium naráží na vnitřní povrch tepelného výměníku a odstraňuje z něj usazeniny. Přestože prací médium odstraní některé usazeniny, často neodstraní všechny usazeniny a v důsledku toho zůstane na vnitřním povrchu
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 •« φφφφ ·♦···· • · · · t φ φ « · · φ » • «ΦΦΦ φ • · φφφφ
ΦΦ · · φ · · ΦΦ tepelného výměníku vrstva usazenin. Zbylá vrstva usazeného materiálu snižuje rychlost přenosu tepla skrze stěny tepelného výměníku z ochlazovaných reakčních produktů do chladícího média. To pak značně snižuje účinnost tepelného výměníku a zvyšuje celkové náklady výroby oxidu titaničitého, jelikož je potřeba instalovat a udržovat delší tepelný výměník a je zapotřebí větší množství pracího média. Po zchlazení reakčních produktů se částicový pevný oxid titaničitý oddělí od plynných reakčních produktů a pracího média.
Tento vynález je založen na objevu, že odstraňování usazenin z vnitřního povrchu tepelného výměníku lze vylepšit tak, že se prací médium nechá proudit tepelným výměníkem po spirálovité cestě. Ačkoli lze uplatnit různé techniky na to, aby se prací médium nechalo proudit tepelným výměníkem po spirálovité cestě, zde upřednostňovaná technika spočívá v opatření jedné . či více šroubovitých lopatek na vnitřním povrchu alespoň jedné části u jedné či více samostatných sekcí tepelného výměníku. Pro vnitřní průměr sekcí tepelného výměníku 178 mm (7 palců) až 280 mm (11 palců) jsou přednostně opatřeny dvě nebo více šroubovitých lopatek, které mají mezi sebou šroubovitá zahloubení, v 244 cm (8 stop) dlouhých částech u dvou či více samostatných sekcí tepelného výměníku. Nejvýhodněji se ve šroubovitých částech sekcí nachází od čtyř do šesti šroubovitých lopatek, které mají mezi sebou čtyři až šest šroubovitých zahloubení.
Co se týče obrázků, je zde znázorněna a číslicí 10 obecně označena jedna ze 488 cm (16 stop) dlouhých samostatných sekcí tepelného výměníku s vnitřním průměrem 178 mm (7 palců) tvořících prodloužený tepelný výměník pro chlazení reakčních produktů. Sekce 10 tepelného výměníku
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003
- 6 * · « · · · « • · · · • · · · · · • · · · < * obsahuje čtyři šroubovité lopatky 12 se čtyřmi zahloubeními 14 mezi nimi, které se táhnou její 244 cm dlouhou vnitřní částí. Jak je zobrazeno na obr. 1, lopatky 12 a zahloubení 14 se otáčejí v počátečních 244 cm (8 stopách) délky vnitřního povrchu tepelného výměníku 10. Rychlost otáčení šroubovitých lopatek a zahloubení je konstantní a. obecně se nachází v intervalu od asi 2 stupňů na 25,4 mm (palec) do asi 6 stupňů na 25,4 mm (palec), přednostně 4,5 stupně na 25,4 mm (palec) . Jak je zobrazeno na obr. 2, šroubovité lopatky 12 a zahloubení 14 mají v průřezu zakřivený obdélníkový tvar. Výšky, šířky a rychlost otáčení šroubovitých lopatek jsou takové, že pro samostatnou sekci tepelného výměníku, která obsahuje lopatky v počátečních 244 cm (8 stopách) své délky, je při maximální průtokové rychlosti reakčních produktů maximální pokles tlaku 0,2 libry na čtvereční palec. Další požadavek je ten, že prací médium úplně omývá vnitřní povrch sekce tepelného výměníku včetně povrch šroubovitých zahloubení. Tato kritéria jsou splněna např. tehdy, když sekce tepelného výměníku o délce (16 stop) s průměrem vnitřního povrchu 178 mm (7 má uvnitř čtyři zakřivené obdélníkové lopatky rovnoměrně rozmístěné v počátečních 244 cm (8 stopách) délky, lopatky jsou 12,7 mm (0,5 palce) vysoké, 38 mm (1,5 palce) široké a mají rychlost otáčení 4,3 stupně na 2 5,4 mm (1 palec) a použije se prací médium s měrnou hmotností 2 a velikostí částic 0,7112 mm (0,028 palce) s přítokovou rychlostí průtoku plynného produktu 2994 g (6,6 liber) za sekundu za teploty 955 °C (1750 °F) .
488 cm palců)
Jak bylo uvedeno, všechny sekce tepelného výměníku použité k vytvoření prodlouženého trubkovitého tepelného výměníku mohou obsahovat šroubovité lopatky a zahloubení. Avšak obecně mohou být sekce tepelného výměníku, které
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 ·
• · · · • · « · to · . · to · · · obsahují šroubovité lopatky a zahloubení v prodlouženém výměníku, odděleny několika sekcemi tepelného výměníku, které neobsahují lopatky a zahloubení. Počet sekcí tepelného výměníku, které neobsahují lopatky a zahloubení, závisí na tom, zda jsou tyto sekce tepelného výměníku úplně čištěny pracím médiem za stávajících provozních podmínek.
Lopatky mohou být tvořeny slitinou odolnou vůči korozi, jako je např. slitina niklu a chrómu, nebo mohou být tvořeny keramickým materiálem odolným vůči opotřebení, jako je např. bauxitový cement, karbid křemíku apod. Lopatky mohou být také duté, aby je chladicí médium udržovalo chladnější, aby se zvýšil tepelný přenos a aby se zredukovaly usazeniny barviva.
Vylepšený postup výroby a chlazení částicového pevného oxidu titaničitého podle tohoto vynálezu obsahuje následující kroky. Zahřátý plynný chlorid titaničitý a zahřátý kyslík reagují za vysoké teploty, tj. teploty alespoň 1200 °C (2200 °F) , aby se vytvořil částícový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty. Oxid titaničitý a plynné reakční produkty se zchladí průchodem skrz prodloužený trubkový tepelný výměník spolu s pracím médiem pro odstranění usazenin z vnitřního povrchu tepelného výměníku. Prací médium, částícový oxid titaničitý a plynné reakční produkty se při průchodu tepelným výměníkem nechaj í proudit po spirálové cestě, přičemž prací médium úplně odstraňuje usazeniny. Podle zde upřednostňovaného provedení vynálezu se nechá částícový oxid titaničitý a plynné reakční proudit po spirálovité cestě opatřením jedné či více šroubovitých lopatek na vnitřním povrchu celého nebo přetržitých částí prodlouženého trubkového tepelného výměníku.
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • · · · • 1 · ·
Podrobnější postup výroby částicového pevného oxidu titaničitého podle tohoto vynálezu obsahuje kroky: (a) reakce plynného chloridu titaničitého a kyslíku za teploty v rozsahu alespoň asi 1200 °C (2200 °F) , aby se vytvořil částicový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty; (b) zchlazení oxidu titaničitého a plynných reakčních produktů chladicím médiem v trubkovém tepelném výměníku na teplotu asi 700 °C (1200 °F) nebo méně; (c) vstříknutí pracího média do tepelného výměníku pro odstranění usazenin z jeho vnitřního povrchu; (d) ponechání proudění pracího média po spirálové cestě skrz tepelný výměník, a tím se zvýší odstraňování usazenin z povrchů, opatřením jedné či více šroubovitých lopatek na vnitřním povrchu celého nebo části prodlouženého trubkového tepelného výměníku a (e) oddělení částicového pevného oxidu titaničitého od pracího média a plynných reakčních produktů.
Z důvodu dalšího vysvětlení vylepšeného postupu podle tohoto vynálezu je uveden následující příklad.
PŘÍKLAD
Byla provedena série testů, aby se zvýšila účinnost prodlouženého trubkového tepelného výměníku použitého k chlazení oxidu titaničitého a plynných reakčních produktů vytvořených při chloridovém postupu. Tepelný výměník byl vybaven přístroji k určování účinnosti tepelného přenosu a skládal se z několika sekcí trubice s chladicím pláštěm. Chladicí voda protékala skrz plášť a reakční produkty z reaktoru skládající se ze směsi Cl2, barviva TiO2 a 5 až 10% O2 protékaly vnitřkem trubice. Sekce tepelného výměníku měly délku asi 488 cm (16 stop) a byly spojeny přírubami. Externí vodní trubice, která se nazývá propojka, spojovala
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 φ φ ΦΦΦ· φ · »* ·* φ · · * φφφ φφ · φ φ φ . φ φφφφ φ φ φ «φφ «φ φ φφφφ • Φ «φφφ φφ φφ* φ φ φ» vodní plášť jedné sekce s vodním pláštěm přilehlé sekce. V každé propojce byl umístěn termočlánek a celkový tok skrze sekce tepelného výměníku se měřil na vstupu do sekcí. Množství tepla, které se přeneslo z proudu reakčních produktů do vody v každé sekci tepelného výměníku, se určilo z rozdílu teplot mezi přítokem vody a odtokem vody a rychlosti toku vody. Teplota plynu pro sekce tepelného výměníku se spočítala podle látkové bilance pro reaktor, množství tepla dodaného reaktoru, plnícími toky reaktantů a celkového tepla vydaného z protisměrného toku sekcí do reaktoru. Pro každou sekcí tepelného výměníku se spočítal koeficient tepelného přenosu z teploty proudu produktů a množství tepla, které se přeneslo do chladicí vody v dané sekci.
Vypočtené koeficienty tepelného přenosu se poté porovnaly s koeficienty tepelného přenosu z empirických korelací přenosu tepla pro konkrétní volné plyny dostupných v otevřené literatuře. Očekávalo se, že korelace pro konkrétní plněné plyny se budou lišit od čistých plynů, avšak zdálo se pravděpodobné, že poměr mezi koeficienty měřenými pro sekce tepelného výměníku a koeficienty počítanými pro čisté plyny bude poměrně konstantní. Výsledky ukázaly, že odchylky mezi hodnotami vypočtenými z empirických korelací a hodnotami určenými experimentálně byly podstatně větší pro sekce poblíž konce prodlouženého tepelného výměníku než pro ty na začátku. Byly zahájeny testy k vývoji způsobů pro zlepšení tepelného přenosu poblíž konce prodlouženého tepelného výměníku. Testy se prováděly s použitím posledních 8 sekcí prodlouženého tepelného výměníku. Všechny sekce měly průměr 178 mm (7 palců) a délku přibližně 488 cm (16 stop) s výjimkou poslední sekce, která byla nástavcem pro připojení prodlouženého tepelného
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • · «999 «99 99 9 9999
9 .9 9 9 99 ·«· 99 99 výměníku k sekci shromažďování produktů. Nástavná sekce měla délku 122 cm (4 stopy) a trochu větší průměr než ostatní sekce. Výsledky všech testů jsou uvedeny dále v Tabulce.
Test 1
Kontrolní test byl proveden pomocí křemičitého písku jakožto prací médium. Výkonnost reaktoru byla nastavena na úroveň, kterou lze udržovat, i kdyby se měly podstatně měnit rychlosti přenosu tepla. Určily se poměry naměřených koeficientů přenosu tepla a teoretických koeficientů přenosu tepla. Výsledky ukazují, že rozdíl mezi skutečnými koeficienty a teoretickými koeficienty narůstá s tím, jak plyny postupují prodlouženým tepelným výměníkem.
Test 2
Ve druhém testu bylo doprostřed sekce tepelného výměníku umístěno zařízení, aby přivádělo do sekce N2 v tečném směru. Reaktor vyráběl barvivo TiO2 rychlostí asi 59 až 68 kg (130 až 150 liber) za minutu. Po dobu několika minut se do sekce přivedlo asi 28,3 1 (200 standardních krychlových stop) N2. Výsledkem bylo to, že se měřitelně zlepšil tepelný přenos v celém chladiči produktů po směru proudu od bodu vstřikování. Zvýšení tepelného přenosu se přisuzuje účinnějšímu praní spíše než zvýšené turbulenci, a to ze dvou důvodů.
Prvním bylo to, že nárůst tepelného přenosu byl pozorován až 100 sekčních průměrů po proudu od místa vstřikování N2. Výpočty a publikované údaje ukazují, že jakýkoliv nárůst tepelného přenosu kvůli turbulenci rapidně klesá a asi do 2 0 průměrů trubice směrem po proudu se zcela ztrácí1,2. Druhý důvod, že nárůst byl způsoben lepším praním, byl ten, že pozorovaný nárůst tepelného přenosu pokračoval
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 ♦ · • 9 · · * · · · · · 0 0 0 9 0 0 0*0 0 « 9 • 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 . 0 0 00 9 β « « 9 • · ·0«0 · 0 9 · * « 99 určitou dobu i poté, co se zastavil přítok N2.
Test 3
Prací médium TiO2 bylo připraveno seskupením nehotového barviva, zahříváním materiálu pro výrobu vhodného tvrdého materiálu, a poté proséváním materiálu pro zajištění rozložení částic podobného jako u křemičitého písku, který se použil. Prací médium TiO2 se dodalo do přední části reaktoru. Výsledky tohoto testu se podobaly výsledkům Testu
1.
Test 4
Namísto sekce č. 6 tepelného výměníku byla
nainstalována sekce tepelného výměníku, která má šroubovité lopatky a zahloubení, jak je zobrazeno na obr. 1 a 2. Část sekce tepelného výměníku, která obsahovala šroubovité lopatky a zahloubení, představovalo prvních 244 cm (8 stop) sekce. Prací médium bylo stejné s tím, které se použilo v Testu 3, a výkonnost byla přibližně stejná jako v Testech 1 a 3. Výsledky ukázaly, že průměrný koeficient tepelného přenosu pro sekci č. 7 ihned po proudu za sekcí č. 6 byl podstatně vyšší než průměrný koeficient tepelného přenosu pro sekci č. 7 v Testu 3. Průměrný koeficient tepelného přenosu pro sekci č. 8, která se nacházela 975 cm (32 stop) neboli 55 průměrů trubice od konce šroubovitých lopatek a zahloubení, byl lehce vyšší než průměrný koeficient tepelného přenosu pro sekci č. 8 v Testu 3.
Test 5
Namísto sekce č. 11 byla nainstalována sekce tepelného výměníku, která má šroubovité lopatky a zahloubení, a provedl se test podobný Testu 4. Výsledky ukazují, že bylo dosaženo podstatného zlepšení dokonce i pro sekci č. 13,
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 «· «« ·· «··· ·* ··»· • · (» · · « * * * · • · · · · ··· · · · která byla od konce sekce č. 11 vzdálena 792 cm (26 stop) neboli více než 47 průměrů trubice.
Další testy
Byl proveden test podobný Testu 5 s použitím šroubovitých lopatek z keramického materiálu. Výsledky přenosu tepla pro sekce č. 12 a č. 13 s keramickými lopatkami byly stejné jako u Testu č. 5. Přenos tepla v sekci obsahující lopatky závisel na vodivosti materiálu použitého pro lopatky a designu lopatek. V další sadě testů se určila teplota plynů opouštějících hadicový filtr, když byl tepelný výměník v provozu bez šroubovitých lopatek. Poté byly namísto sekce č. 11 nainstalovány lopatky a výkonnost se zvyšovala, dokud teplota plynů opouštějících hadicový filtr nedosáhla stejné teploty. Výsledky byly takové, že bez lopatek výkonnost 97 tun za den vyústila v koncovou teplotu 187 °C (369 °F) a s lopatkami výkonnost 119 tun za den vyústila v koncovou teplotu 184 °C (3 63 °F) . Lopatky „INCONEL™ byly v provozu po dobu více než 3 0 hodin. Na lopatkách nebylo shledáno žádné měřitelné opotřebení a kvalita surového barviva byla výborná. Na lopatkách se nenašly žádné usazeniny.
Výsledky testů ukazují, že šroubovité lopatky a zahloubení zvyšují účinnost pracího média. Má se za to, že pokles v poměru skutečných a teoretických koeficientů tepelného přenosu, když plyny pronikají ke konci prodlouženého tepelného výměníku, je způsoben zvýšenými usazeninami v blízkosti konce tepelného výměníku. To souhlasí s tím, že lopatky jsou účinnější v pozici č. 11 než v pozici č. 6. Výpočty udávají, že při výkonnostech použitých v popsaných testech se bude nárůst v poklesu tlaku za 4572 cm (150 stop) se šroubovitými lopatkami v porovnání
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 w * · · · · ♦ · • ··· • · 9 99 ·
V · · 9 9 9 9 9 9 9 *··· ·· ··» 99 99 s hladkou trubicí pohybovat v řádu pouze několika stop na čtvereční palec. Z tohoto důvodu lze v prodlouženém tepelném výměníku rozmístit v různých vzdálenostech od sebe dvě až čtyři sekce tepelného výměníku obsahující 244 cm (8 stop) dlouhé části se šroubovitými lopatkami. V prodlouženém tepelném výměníku lze také použít nepřetržité šroubovité lopatky, pokud to cena lopatek dovolí. Výsledky také udávají, že šroubovité lopatky mohou být vyrobeny ze slitiny, jako např. „INCONEL™ 600, nebo z keramických materiálů, jako např. keramický karbid křemíku, bauxitový cement nebo kompozitní keramika. Použití keramiky je výhodné, pokud se stává problémem opotřebení či chemické působení.
Reference:
1. A. H. Algifri, R K. Bhardwaj , Y.V. N. Rao; Heat transfer in turbulent decaying swirl flow in a circular pipe, Int. J. Heat & Mass Transfer, sv. 31(8), str. 15631568 (1988).
2. N. Hay, P. D. West; Heat transfer in free swirling flow in a pipe, Trans ASME J. Heat Transfer, 97, str. 411416 (1975).
TABULKA
Poměry naměřených ku teoretickým koeficientům tepelného přenosu
4 5
Test číslo Ti02 výkonnost tuny za den Umístění šroubovitých lopatek a zahloubení 244 cm (8 stop) části
2
104 nic nic - N2 vstřik v č. 8
108 105 108 nic č. 6 č. 11
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • 0 <000
0 0
0 ·0 0 0 » 0 0 • 000 ► 0004
4
0 • 4
0 «
0000
000
sekce tepel. výměníku č. 6 poměr 0,8 0,81 0,81
sekce tepel. výměníku 0,73 0,75 0,86 0,72
č. 7 poměr
sekce tepel. výměníku 0,57 0,61 0,64 0,57
č. 8 poměr
sekce tepel. výměníku 0,58 0,62 0,62 0,55
č. 9 poměr
sekce tepel. výměníku 0,52 0,58 0,56 0,56
č. 10 poměr
sekce tepel. výměníku 0,50 0,58 0,49 -
č. 11 poměr
sekce tepel. výměníku 0,39 0,46 0,44 0,61
č. 12 poměr
sekce tepel. výměníku 0,42 0,53 0,40 0,67
č. 13 poměr
Tento vynález je tedy dobře přizpůsoben k provádění
předmětů a k dosažení uvedených cílů a výhod jakož i těch,
které jsou do něj patři. Odborníci mohou provádět mnoho změn, které se považují v souladu se základním principem tohoto vynálezu, jak je definován v přiložených nárocích.
Zastupuje:
Dr. Petr Kalenský v-.-r i<í wť! ÁŘ
VSs„ \ Zs-.=· ΐ 1' il* CT, A,,i.cNSKÝ
A Piiň
12u 0;. '-‘r.;.·!·-.’ 7. Hatkjva 2
Česna i&puoliKa
85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 • 9 «··· ·· ····
JUDr. Petr Kalenský advokát
120 00 Praha 2, Hálkova 2 ·· »9 • * ·’ · ϊ líTpYavetiá itrána • · · · · 9 «999 • 9 ··«· ·· 9*9 ·· ♦·

Claims (13)

1. Způsob výroby oxidu titáničnitého, kde se podrobí reakci plynný chlorid titaničitý a kyslík pro vytvoření částicového pevného oxidu titaničitého a plynných reakčních produktů a oxid titaničitý a plynné reakční produkty se chladí průtokem trubicovým tepelným výměníkem spolu s pracím médiem pro odstranění usazenin z vnitřního povrchu trubicového tepelného výměníku, vyznačující se tím, že prací médium, částicový oxid titaničitý a plynné reakční produkty procházejí po spirálové cestě když tyto materiály protékají trubicovým tepelným výměníkem.
2. Způsob podle nároku 1, kde prací médium se vybírá ze skupiny skládající se ze směsí oxidu titaničitého a vody, které jsou peletizovány, vysušeny a slinovány, stlačeného oxidu titaničitého, kamenné soli, taveného korundu a směsí oxidu titaničitého a soli.
3. Způsob podle nároku 2, kde prací médium je směs oxidu titaničitého a vody, která je peletizována, vysušena a slinována.
4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1-3, kde materiály úhrnem vykazují rychlost otáčení spojenou se spirálovým pohybem přibližně 0,8 stupňů na centimetr až přibližně 2,4 stupňů na centimetr.
5. Způsob podle nároku 4, kde plynný chlorid titaničitý a kyslík se podrobí reakci při teplotě alespoň 1150 stupňů Celsia a částicový pevný oxid titaničitý a
27 85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003 ·· ··· «·«» ··
JUDr. Petr Kalenský - 16 - í 5 * ♦ J UWavefiá fetrána advokát ·..*·..*
120 00 Praha 2, Hálkova 2 plynné reakční produkty se zchladí na teplotu 700 stupňů Celsia nebo nižší.
6. Prodloužený trubicový tepelný výměník pro chlazení částicového pevného oxidu titaničitého a plynných reakčních produktů vzniklých reakcí plynného chloridu titaničitého a kyslíku v reaktoru, vyznačující se tím, že výměník obsahuje množství spolu propojených sekcí tepelného výměníku, ze kterých jedna nebo více, ale nikoli všechny tyto sekce, obsahují šroubovité lopatky na svém vnitřním povrchu pro způsobení toho, aby částicový pevný oxid titaničitý a plynné reakční produkty procházely po spirálové cestě když tyto materiály protékají kolem šroubovitých lopatek.
7. Výměník podle nároku 6, kde každá ze sekcí obsahující šroubovité lopatky obsahuje čtyři až šest šroubovitých lopatek se čtyřmi až šesti šroubovitými zahloubeními mezi lopatkami.
8. Výměník podle nároku 6 nebo 7, kde šroubovité lopatky jsou rozmístěny rovnoměrně kolem vnitřního povrchu sekce tepelného výměníku nesoucích tyto lopatky.
9. Výměník podle kteréhokoli z nároků 6 až 8, kde šroubovité lopatky a zahloubení mají v průřezu zakřivený obdélníkový tvar.
10. Výměník podle kteréhokoli z nároků 6 až 9, kde alespoň některé ze šroubovitých lopatek jsou duté.
11. Výměník podle kteréhokoli z nároků 6 až 10, kde šroubovité lopatky v každé příslušné sekci výměníku nesoucí
27 85733 (2785733_CZ.doc) 30.4.2003
JUDr. Petr Kalenský advokát
120 00 Praha 2, Hálkova 2 tyto lopatky se vyznačují konstantní rychlostí otáčení 0,8 až 2,4 stupňů na centimetr délky příslušné sekce výměníku.
12. Výměník podle kteréhokoli z nároků 6 až 11, kde šroubovité lopatky jsou sestaveny z korozivzdorné slitiny nebo keramického materiálu.
13-; Výměník podle kteréhokoli z nároků 6 až 12, kde počet, velikost a rychlost otáčení lopatek v kterékoli dané sekci výměníku nesoucí lopatky se volí tak, aby maximální pokles tlaku vykazovaný ve kterékoli této sekci byl maximálně 14,1 gramů na čtvereční centimetr.
CZ2003747A 2000-09-18 2001-09-17 Způsob výroby a chlazení oxidu titaničitého a trubicový tepelný výměník CZ2003747A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/664,334 US6419893B1 (en) 2000-09-18 2000-09-18 Process for producing and cooling titanium dioxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2003747A3 true CZ2003747A3 (cs) 2003-09-17

Family

ID=24665571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003747A CZ2003747A3 (cs) 2000-09-18 2001-09-17 Způsob výroby a chlazení oxidu titaničitého a trubicový tepelný výměník

Country Status (19)

Country Link
US (1) US6419893B1 (cs)
EP (1) EP1326804B1 (cs)
JP (1) JP2004509045A (cs)
KR (1) KR20030059134A (cs)
CN (1) CN1197779C (cs)
AT (1) ATE496006T1 (cs)
AU (2) AU2001295046B2 (cs)
BR (1) BR0113958A (cs)
CZ (1) CZ2003747A3 (cs)
DE (1) DE60143902D1 (cs)
MX (1) MXPA03002302A (cs)
NO (1) NO20031203L (cs)
PL (1) PL360660A1 (cs)
RU (1) RU2245303C2 (cs)
SA (1) SA02220644B1 (cs)
TW (1) TW593154B (cs)
UA (1) UA74008C2 (cs)
WO (1) WO2002022504A1 (cs)
ZA (1) ZA200301574B (cs)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050201927A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-15 Flynn Harry E. Process for improving raw pigment grindability
US20050249659A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Flynn Harry E Scour media for titanium dioxide production
CA2512313A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-20 E.I. Dupont De Nemours And Company Apparatus for making metal oxide nanopowder
CA2512317A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-20 E.I. Dupont De Nemours And Company Process for making metal oxide nanoparticles
JP2008521751A (ja) * 2004-11-30 2008-06-26 ミレニアム インオーガニック ケミカルズ、 インコーポレイテッド 無機顔料を冷却する方法および装置
WO2007040466A1 (en) 2005-09-16 2007-04-12 Tronox Llc Methods of controlling the particle size of titanium dioxide produced by the chloride process
US20070072783A1 (en) * 2005-09-26 2007-03-29 Tronox Llc Scour medium for titanium dioxide production
US7247200B2 (en) * 2005-11-01 2007-07-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Titanium dioxide finishing process
US20080069764A1 (en) 2006-09-18 2008-03-20 Tronox Llc Process for making pigmentary titanium dioxide
US7968077B2 (en) * 2006-12-20 2011-06-28 Kronos International, Inc. Method for manufacturing titanium dioxide by oxidizing of titanium tetrachloride
DE102007048553A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Kronos International, Inc. Verfahren zur Herstellung von Titandioxid durch Oxidation von Titantetrachlorid
AU2010245769A1 (en) * 2009-05-08 2011-11-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of using an improved flue in a titanium dioxide process
AU2013251393B2 (en) 2012-04-27 2016-03-31 Tronox Llc TiO2 based scrubbing granules, and methods of making and using such TiO2 based scrubbing granules
KR101382544B1 (ko) * 2012-07-13 2014-04-10 한국과학기술연구원 질소산화물 제거용 바나디아-티타니아 촉매 및 그 제조방법
RU2753091C1 (ru) * 2017-10-27 2021-08-11 Чайна Петролеум Энд Кемикал Корпорейшн Интенсифицирующая теплопередачу труба, а также содержащие ее крекинговая печь и атмосферно-вакуумная нагревательная печь
CN107804870A (zh) * 2017-11-14 2018-03-16 黄林海 一种二氧化钛的生产方法
CN112552149B (zh) * 2020-11-03 2023-03-17 金华永和氟化工有限公司 一种制备全氟烷基乙烯基醚的反应系统及其方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3273599A (en) 1966-09-20 Internally finned condenser tube
US2899278A (en) * 1959-08-11 lewis
US2721626A (en) * 1951-12-15 1955-10-25 Du Pont Cooling and separating by condensation of hot gaseous suspensions
US3443630A (en) 1967-06-19 1969-05-13 Du Pont Magnesium surface for cooling tio2
BE755089A (fr) * 1969-08-20 1971-02-22 Montedison Spa Reacteur et procede pour la fabrication de dioxyde de titane dequalite pigmentaire
US3615202A (en) * 1969-11-28 1971-10-26 David R Stern Process for the manufacture of titanium dioxide
US4066424A (en) 1976-10-13 1978-01-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Selectively recovering metal chlorides from gaseous effluent
US4462979A (en) 1982-02-25 1984-07-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing soft TiO2 agglomerates
US4937064A (en) 1987-11-09 1990-06-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of using an improved flue in a titanium dioxide process
RU2008992C1 (ru) * 1991-07-16 1994-03-15 Цих Сергей Владимирович Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода
US5266108A (en) 1992-04-22 1993-11-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Using compacted titanium dioxide pigment particles in the cooling section of the chloride process for making TiO2
US5372639A (en) 1993-09-03 1994-12-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Use of a bimodal distribution of scrubs in a process for cooling a hot gaseous suspension
US5508015A (en) 1994-07-15 1996-04-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for controlling agglomeration in the manufacture of TiO2
US5538708A (en) 1994-12-06 1996-07-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Expansion section as the inlet to the flue in a titanium dioxide process
US5840112A (en) * 1996-07-25 1998-11-24 Kerr Mcgee Chemical Corporation Method and apparatus for producing titanium dioxide

Also Published As

Publication number Publication date
TW593154B (en) 2004-06-21
NO20031203L (no) 2003-05-16
BR0113958A (pt) 2003-07-29
US6419893B1 (en) 2002-07-16
EP1326804A1 (en) 2003-07-16
AU9504601A (en) 2002-03-26
EP1326804A4 (en) 2005-04-06
WO2002022504A1 (en) 2002-03-21
ATE496006T1 (de) 2011-02-15
ZA200301574B (en) 2004-02-26
RU2245303C2 (ru) 2005-01-27
MXPA03002302A (es) 2003-09-10
KR20030059134A (ko) 2003-07-07
UA74008C2 (en) 2005-10-17
CN1197779C (zh) 2005-04-20
NO20031203D0 (no) 2003-03-17
DE60143902D1 (de) 2011-03-03
EP1326804B1 (en) 2011-01-19
JP2004509045A (ja) 2004-03-25
PL360660A1 (en) 2004-09-20
AU2001295046B2 (en) 2005-11-10
SA02220644B1 (ar) 2006-11-27
CN1458906A (zh) 2003-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6419893B1 (en) Process for producing and cooling titanium dioxide
AU2001295046A1 (en) Process for producing and cooling titanium dioxide
JP2004509045A5 (cs)
RU2003110961A (ru) Способ получения и охлаждения диоксида титана
US4569387A (en) Device for the cooling of hot gaseous solids suspensions
US3423186A (en) Scraped removal of metal oxide deposit by a ceramic edge
TWI378075B (en) Method for reducing titanium dioxide buildup
CN109562955A (zh) 离心氯化铝生成器
JP3615221B2 (ja) 二酸化チタン法での煙道への流入口として改良された伸縮部の使用
PL93931B1 (cs)
AU2006295235B2 (en) Method for making a scour medium and use of such medium in a method for producing rutile titanium dioxide
TW200846288A (en) Method for the production of titanium dioxide by oxygenating titanium tetrachloride
US3443630A (en) Magnesium surface for cooling tio2
JP6601981B2 (ja) マルチパスボイラー
US20100028218A1 (en) Process and device for cooling inorganic pigment
CN1197776C (zh) 用于粒状颗粒热处理的装置
JPH02184382A (ja) 管洗浄方法
JPH083722A (ja) 排ガス処理方法
HU190432B (hu) Eljárás és berendezés nagyfelületű aktív alumínium-oxid előállítására