改進粗製色素的可磨度的方法
2023-11-02 20:30:07
專利名稱：改進粗製色素的可磨度的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於從四氯化鈦生成二氧化鈦色素的改進的氧化方法和改進的裝置。
二氧化鈦色素可通過那些本領域技術人員熟悉的多種已知的商業方法製得。在一種這樣的商業方法中，通常被稱為「氯化物過程」，在碳源存在下，含鈦的進料物質被氯化以生成四氯化鈦、二氧化碳，和其他惰性物質及雜質。分離該四氯化鈦蒸氣並接著提高溫度在蒸汽相中被氧化以生成氣態反應產物，且該產物通常被稱為粗製二氧化鈦或粗製色素。該氣態反應產物含有氯，其被再生並在氯化步驟被回收。該粗製的二氧化鈦產物被再生、進行研磨和分類操作，並在處理後在該色素上沉積不同的包衣，進行最後的研磨步驟以提供期望粒徑的色素。
眾所周知四氯化鈦與氧在蒸汽相中反應形成二氧化鈦以及這個反應的引發是通過在氧化反應器中加熱反應物至合適的溫度。在這個高溫氧化反應步驟中，調節加料溫度、反應溫度、四氯化鈦和氧的加入點(points)、添加劑及那些本領域技術人員已知的其他變量以控制產品性能例如粗製二氧化鈦的初級粒徑。
控制色素的初級粒徑的不同方法已被研究。在氧化反應器中，二氧化鈦核經由聚沉、聚結和表面反應而生長以製得色素的大小的粒子。在高溫時，粒子將繼續快速生長。先前的努力集中於停止初級粒子的生長。控制初級粒徑的最初努力包括熱反應產物的快速驟冷，如在1950年5月16目Booge發表的美國專利第2,508,272號。從那時起，初級粒徑已通過注入添加劑例如鉀和鋁、通過控制氧與四氯化鈦的初始比值，以及通過其他導致理想的初級粒徑的商業產品的其他方法而被控制。然而，甚至在初級粒子生長基本停止之後，由於粒子-粒子碰撞和反應器中的溫度，聚集物可能繼續形成並加強。
粒徑控制的另一方法被描述於Gonzales等人在1996年4月16日發表的美國專利第5,508,015號中。這個方法集中於向氧化器(oxidizer)中注入高壓氣體以增加湍流(turbulence)，並增加粒子-粒子碰撞的數目以此增加附聚(agglomeration)的量。本發明旨在得到相反的結果，即降低聚集的數目和強度以此改進形成的聚集物的可磨度。
在氧化後，粗製的二氧化鈦和氣態產物被在本實踐中(in presentpractice)通過將它們通過經由例如一個管式換熱器而被冷卻。該粗製的二氧化鈦粒子必須接著被分離並在被作為色素出售前「完成」。完成的典型的最初步驟之一是研磨，其中粗製色素的聚集物被研回初級粒子。典型地，研磨裝置例如圓盤式研磨機、籠式研磨機，和/或磨碎機被與一種研磨介質一起使用，該研磨介質必須接著從二氧化鈦中被完全地分離。研磨是物質(capital)和能量都被集中的方法。
在研磨後，一種表面包衣被通常應用於該色素粒子。接著乾燥被包衣的粒子並進行最後的研磨(微粉化)步驟。如果該聚集物在表面處理前未被減小至初級粒子(的大小)，那麼總的初級粒子表面覆蓋度是不可能(達到)的。取代地(instead)，最終微粉化步驟將減小該聚集物至初級粒子並暴露出新鮮的未包衣的二氧化鈦表面。也因為這個原因，任何導致在表面處理前對色素的較少研磨的改進都是工業上所歡迎的。
本發明提供了生成二氧化鈦色素的改進方法，其符合上述需要並克服了現有技術的不足。本發明，簡而言之，提供了生成較少強烈聚合併更易於在隨後的研磨步驟中被研磨成初級粒子的粗製二氧化鈦的能力。
本發明的一種生成粒狀二氧化鈦的方法包括下列步驟。氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應以生成粒狀二氧化鈦和氣態反應產物。該粒狀二氧化鈦和氣態反應產物通過注入基本上惰性(即因為惰性，所以注入)的驟冷流體到反應器中的一個區域(zone)以被驟冷，在那裡該反應基本上完成並且二氧化鈦粒子的大小不再生長。該惰性氣體在高於反應器壓力且低於75磅/平方英寸(520kPa)的壓力下，並在一個明顯低於注入區域的反應產物溫度的溫度下被注入。
本發明的生成粒子固體二氧化鈦方法的一個優選的實施方案包括下列步驟。氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應以生成固體粒狀二氧化鈦和氣態反應產物。通過注入已被預先冷卻的回收氣態反應產物以將該粒狀二氧化鈦和氣態反應產物進行驟冷，其中該冷卻的回收氣態反應產物被注入到反應器中的一個區域，在那裡該反應基本上完成並且二氧化鈦粒子不再生長。通過在反應器中的該區提供熱驟冷，二氧化鈦聚集物的生長和加固被減小，粗製二氧化鈦的可磨度被大大改進。該惰性氣體在高於反應器壓力並低於75磅/平方英寸(520kPa)的壓力下，並在一個明顯低於注入區域的反應產物溫度的溫度下被注入。驟冷的粒狀二氧化鈦和氣態反應產物被接著進一步冷卻，優選地在管式換熱器中，並從冷卻的氣態反應產物中分離被冷卻的粒狀二氧化鈦。回收部分該冷卻的氣態反應產物流以提供驟冷。
本發明方法的產物是粒狀二氧化鈦，其因為聚集物更易於研磨成初級粒子而具有改進的可磨度。
現參看附圖
圖1是本發明的圖解說明。
圖2是本發明的一優選實施方案的圖解說明。
圖3說明了與未驟冷的粗製色素相比，驟冷的粗製色素的附聚程度與可研磨程度。
二氧化鈦(TiO2)作為一種色素是有用的，商業規模的二氧化鈦(TiO2)的生產是通過在反應器中，四氯化鈦(TiCl4)與氧(O2)反應生成某種理想大小的二氧化鈦粒子和氯氣。該反應在約2200(1200℃)至約2800(1540℃)發生。一旦達到初級二氧化鈦的粒徑且該初級粒子不再生長，粒子碰撞仍會導致聚結和燒結從而生成二氧化鈦聚集物。研磨步驟需要在表面處理前將聚集物減小並回復為初級粒子。期望降低需要研磨的量，且這可通過控制或降低引起聚集形成的聚結和燒結來實現。
為了控制二氧化鈦聚集且不妨礙初級粒子生長，理解氧化反應器中的反應機理是有益的。在氧化反應器中，二氧化鈦粒子通過粒子的成核作用從蒸汽相中形成。最初，具核粒子通過凝結以及聚沉和聚結而快速生長。然而，在化學流反應器中，一旦化學反應完成，將沒有新的粒子形成且粒子生長限於聚沉和聚結。當粒子碰撞時，每單位體積的粒子數(粒子數密度)降低，且由於較少碰撞，粒子生長必然明顯減慢。
因為對需要保護反應器完整的氧化反應器外殼進行冷卻，出現了粒子生長的進一步減慢。作為結果，反應器的溫度變化圖恰好在粒子的融化(曲線)之下，在TiCl4入口的下遊一段非常小的距離。粒子數密度的降低和反應器外殼的冷卻，結合添加劑的注入以及反應器的通常設計，典型地導致了初級粒徑生長停止在理想的色素粒徑。
粗製色素的實際初級粒徑通過氧化反應器的許多工藝變量來控制，例如那些描述於Morris等人在1998年11月24日發表在美國專利第5,840,112號中的和Magyar等人在2001年3月27日發表在美國專利第6,207,131號中的，兩篇專利全部在此引作參考。例如參考專利講授了粒徑及其他相關性質可通過改變在反應器中二氧化鈦粒子開始形成和成核的區域中的四氯化鈦對氧的比率來控制。這需要加氧下遊區的第二點。該二級(secondary)氧的溫度和位置(placement)，連同反應器的溫度和壓力，可被用於控制粒子性質。
許多其他方法和添加劑也已被用於控制生成的二氧化鈦的初級粒徑。例如二級四氯化鈦的注入允許操作彈性及控制，添加劑例如氯化鋁、氯化鉀和水的注入提供了對初級粒徑的另外的控制。
在初級粒子已停止生長後，如果粒子碰撞，它們仍可形成聚集物。這發生反應器中的某個區域，該區域的溫度低於粒子熔點但高於粒子將燒結的溫度。通常，如果該溫度低於約80％的絕對熔點，那麼燒結和附聚將不會發生。然而，許多其他因素，例如粒子分布，也影響附聚和燒結。小粒子比大粒子傾向於在較低溫度燒結因為它們具有較高的表面能體積比。粒子在所給溫度消耗的時間的量也影響燒結的量，因為燒結是給定溫度下是時間函數。
如果二氧化鈦粒子經歷相對緩慢的溫度下降，其在發生燒結的溫度帶發生中，那麼不期望的聚集將形成。當二氧化鈦和氣態反應產物被冷卻至一個光滑的圓形冷卻管或熱交換器時，將發生這樣的相對緩慢的溫度下降。Yuill等人發表的美國專利第6,419,893號證明了冷卻率可通過使二氧化鈦、氣態反應產物，及一種洗刷介質(scouring medium)沿螺旋形路徑通過管式換熱器。該螺旋流通過除去熱交換器的內表面的沉積物，增加了湍流和傳熱速率。
使用熱交換器要慢於直接冷卻或驟冷，因為在氣體驟冷中傳熱在氣相中發生，得到非常尖銳的溫度變化圖。然而，熱交換器的氣體驟冷置換需要非常大量體積的氣體。人們相信，初始溫度下降率在降低粗製二氧化鈦的燒結和提高其可磨度中是最為重要的。因此，本發明的氣體驟冷步驟優選地包括一個作為補充的冷卻步驟，其從反應器中的熱交換器的一個區域向上遊(冷卻)，那是初級二氧化鈦粒子的大小不再生長而聚集將在那兒另外繼續的位置。
本發明的用於生成粒狀二氧化鈦的方法包括下列步驟。氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應生成粒狀二氧化鈦和氣態反應產物。該粒狀二氧化鈦和氣態反應產物通過注入基本上惰性的驟冷流體到反應器中的一個區域(zone)以被熱驟冷，在那裡該反應基本上完成並且二氧化鈦初級粒子的大小不再生長。此處的術語「基本上惰性的驟冷流體」指的是例如注入的該流體，其基本上是惰性的，也就是說，它將不會與二氧化鈦和氣態反應產物在氧化反應器的區域及該區域的下遊發生顯著的反應。該驟冷液使得二氧化鈦和氣態反應產物在氧化反應器的注入的區域進行熱驟冷或快速冷卻。
該基本上惰性的驟冷流體在高於反應器壓力並低於75磅/平方英寸(520kPa)的壓力下，並在一個明顯低於注入區域的反應產物溫度的溫度下被注入。該驟冷流體可採用氣體或流體的形式被注入反應器。因而本發明的方法提供了一種通過降低聚集物的形成、生長和增強來改進生成的二氧化鈦的可磨度的熱驟冷方法。
優選的是，該驟冷的二氧化鈦粒子和氣態反應產物被通過在驟冷後立即向管式換熱器進料該粒子和氣態產物而被進一步冷卻。通常，向熱交換器加入洗刷介質，進料必須去除熱交換器內表面的沉積物，並藉此保持熱交換器的效率。優選的二氧化鈦粒子和氣態反應產物被製成沿螺旋形路徑流經熱交換器。這種螺旋形路徑產生更多的湍流，改良了從熱交換器表面去除沉積，並因此增進了該熱交換器的效率。
圖1是依照本發明的驟冷流體流的示意圖。通常，氧化反應器10包括第一氧化氣體引入組件12，其適於在預設溫度向形成在反應器10中的第一反應區域14通入氧氣；第一四氯化鈦引入組件16，其適於在第一預設溫度向第一反應區域14通入四氯化鈦蒸氣；以及基本上惰性的驟冷流體引入組件18，其適於在明顯低於反應器溫度的預設溫度，在驟冷區域20中的一點向反應器10中通入基本上惰性的流體。
反應器作為一個連續的管(儘管不必如此)被示意性的說明，但為了討論，其可被分為若干區域。如用於此處的，「第一反應區域」14指的是靠近第一氧氣入口點12的反應器10的區域，在那裡引發了TiCl4與O2之間的反應，且TiO2粒子在那裡成核。如用於此處的，「第二反應區域」22指的是從第一反應區域14向下延伸的反應器的區域，且發生相互的粒子反應，粒子生長至理想大小。第二反應區域22的下遊是驟冷區域20，在那裡初級粒子停止生長但繼續聚集和燒結。由注入驟冷流體導致的突然的溫度下降減少了致使粗製二氧化鈦更易於研磨成初級粒徑的燒結的量。
常常是，在第二預設溫度下，第二次加入氧氣通過第二氧化氣體引入組件24引入第二反應區域22。同樣，第二次加入四氯化鈦可通過位於第二反應區域中的第二四氯化鈦引入組件26引入，並可在第二氧化氣體引入組件的上遊或下遊。
依照本發明，可用於驟冷四氯化鈦氧化反應產物的基本上惰性的流體的例子(「驟冷流體」)，包括但不限於氯、氮、二氧化碳、氧、氯化氫、稀有氣體例如氬，及它們的混合物。該驟冷流體可從任何來源得到，包括例如直接從氯的商業供應商購得、用惰性氣體發生器在所在地生產，以及在操作中的程序流(process streams)中得到。優選地，驟冷流體包括來自氧化反應的含氯的氣態反應產物、來自已被分離的二氧化鈦，且其被冷卻和從操作的下遊步驟中回收。
驟冷流體的溫度應明顯低於在注入點的反應器和反應產物的溫度。用於此處的術語「明顯低於」被定義為在使用驟冷流體的體積上的溫度的充分差異，以提供為實現可測量的對生成的TiO2色素的可磨度的改進所必需的冷卻。在驟冷流體被注入反應器的時間和注入點(point)上，優選的驟冷流體具有的溫度在約-328(-200℃)到約200(93℃)的範圍，更優選的從約32(0℃)到約150(65℃)。當該驟冷流體被從操作中的程序流淨化，例如從來自氧化反應的含氯的氣態反應產物，該驟冷流體可經由那些本領域技術人員熟知的熱交換設備被冷卻。在本發明的一個實施方案中，該驟冷流體是一種已通過任何常規方式充分冷卻成液相的惰性氣體，且該液相被注入反應器中。
被注入反應器驟冷區域中的惰性驟冷流體的量對二氧化鈦的重量比優選地從0.1∶1到5∶1，且更優選地從1∶1到2∶1。在反應器的這個特定階段(stage)產生快速的溫度降低，即使該溫度下降非常小，也已發現對改進粗製色素的可磨度使有益的。由驟冷提供的二氧化鈦和氣態反應產物的冷卻率優選地在從每秒3,000(1650℃)至每秒12,000(6600℃)的範圍。
惰性驟冷流體優選地在高於反應器壓力的從0.1磅/平方英寸(0.7kPa，表壓)到75磅/平方英寸(520kPa，表壓)的壓力被注入反應器。更優選的是，該惰性氣體在高於反應器壓力的低於30磅/平方英寸(200kPa，表壓)的壓力被注入。
用於反應器驟冷區域的最佳具體位置應由實驗確定以提供可磨度的最大改進。通常，驟冷流體在反應器中的一個點(point)或若干點被注入，其為反應器中氧和四氯化鈦的初次反應點的10英尺(3米)至40英尺(12米)的下遊區(downstream)，更優選的是10至28英尺(3至8.5米)的下遊區，且最優選的是12英尺(3.6米)至20英尺(6米)的下遊區。實際的最優位置將取決於反應器的總體設計和操作條件，例如進料速率、反應區域的溫度和壓力、反應產物的空間速度以及其他操作條件和變量。
在一個優選的實施方案中，通過注入已被預先冷卻的回收的氣態反應產物流，粒狀二氧化鈦和氣態反應產物被驟冷。被冷卻的回收氣態反應產物的一部分被注入反應器中的一個區域，在那裡二氧化鈦粒子的大小不再生長。該冷卻的回收氣態反應產物在高於反應器壓力且低於75磅/平方英寸(520kPa，表壓)的壓力下，並在一個明顯低於注入區域的反應產物溫度的溫度下被注入。該驟冷的粒狀二氧化鈦和氣態反應產物被在管式換熱器中進一步冷卻，且該二氧化鈦粒子在將被詳細解釋的氣固分離器(gas-solidseparator)中從氣態反應產物中分離。無固體的氣態反應產物的一部分被接著作為一種基本上惰性的驟冷流體回收，從而提供了熱驟冷並因此改進了生成的二氧化鈦的可磨度。
當回收的氣態反應產物被用作驟冷流體，優選的是，在注入反應器的驟冷區域前，其已被現有的方法冷卻至從32(攝氏0度)到200(93℃)的溫度範圍。在另一優選的實施方案中，該回收的氣態反應產物經歷了另外的冷卻步驟，例如在注入反應器之前，在一個單獨的熱交換器中(冷卻)。在這種情況下，在注入反應器的驟冷區域中的時間和注入點，該回收的氣態反應產物的溫度優選地從-152(-100℃)到150(65℃)，且更優選地從32(0℃)到150(65℃)。
優選的是，回收的氣態反應產物在高於反應器壓力的0.1磅/平方英寸(0.7kPa，表壓)至75磅/平方英寸(520kPa，表壓)的壓力被注入反應器，且更優選的是從高於反應器壓力的0.1磅/平方英寸(0.7kPa，表壓)至30磅/平方英寸(200kPa，表壓)。
現在參看附圖2，在一個優選的實施方案中，驟冷的反應產物，包括粒狀二氧化鈦和氣態反應產物被進一步在管式換熱器28中冷卻，其中該反應產物通過熱交換器用一種冷卻介質例如冷卻水冷卻。該管式換熱器的直徑和長度變化很大，但其被設計成冷卻反應產物至1300(700℃)或更低的溫度。
為保持傳熱效率，洗刷介質引入組件30適於通過例如砂、熔融氧化鋁、燒結的二氧化鈦等洗刷介質以從熱交換器的內表面去除沉積物。冷卻的反應產物被進料至氣固分離設備32以從氣態反應產物中分離洗刷介質和粒狀二氧化鈦。合適的類型的氣固分離設備可包括，但不限於砂分離器(sand separator)、旋風分離器、袋濾器、沉降室及這些類型的設備的組合。
冷卻的無固體的、氣態反應產物34在流出(bleed)一部分用於回收至氧化器的驟冷部分20的流後被轉移至操作的氯化部分。當該回收氣態反應產物的壓力高於反應器壓力並低於5磅/平方英寸(35kPa，表壓)時，該回收的氣態反應產物流通過閥36控制。當期望壓力差大於5磅/平方英寸時，閥36必須更換為增壓器(blower)、離心式壓縮機或其他類型的氣泵38或用其增壓。該回收的氣態反應產物可被另外冷卻，甚至使用熱交換器40冷凝。該回收的氣態反應產物通過一或多個氣體注入嘴40被引入反應器的驟冷部分中。
本發明方法的產物是一種粒狀粗製二氧化鈦，由於其更易研磨成初級粒子的聚集物而具有改進的可磨度。
總之，本發明的生成粒狀二氧化鈦的方法包括下列步驟。氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應以生成粒狀二氧化鈦和氣態反應產物。該粒狀二氧化鈦和氣態反應產物通過注入基本上惰性的驟冷流體到反應器中的一個區域(zone)以被驟冷，在那裡該反應基本上完成並且二氧化鈦粒子的大小不再生長。該基本上惰性的氣體在高於反應器壓力且低於75磅/平方英寸(520kPa，表壓)的壓力下，並在一個明顯低於注入區域的反應產物溫度的溫度下被注入。
為了進一步說明本發明，給出下列實施例。
實施例1小規模驟冷試驗在單火焰管(single burner line)上連續進行，其中已冷卻至120(52℃)的該氣態反應產物的一部分被回收並在高於反應器壓力且低於5磅/平方英寸(35kPa，表壓)的壓力下，在注入點注入反應器中。兩個回收氣體注入嘴位於反應器的初級四氯化鈦槽下遊33.7英尺(10米)。回收氣體的體積代表反應器中總氣體流的約25％。實施例是採用使用回收氣體驟冷生成的粗製色素，並與在添加該驟冷前的樣品相比較。
附聚的程度可由通過0.63微米的百分數的篩析估計。具有直徑大於0.63微米的粒子被認為是附聚的。粗製色素的樣品在實驗室中用矽砂進行砂磨的。下面的表1比較了為得到95％通過0.63微米的粗製色素所需的研磨時間，以分鐘計。為得到95％通過0.63微米(的粗製色素)的實驗室研磨時間的比較顯示了添加的驟冷步驟降低了約20％的研磨所需時間。
實施例2從上述小規模試驗得到的粗製色素樣品被在實驗室中用鋯石粉(zircon sand)砂磨。圖3顯示了樣品篩析所經歷的時間。與驟冷樣品約65％發生附聚相比，不經研磨，未驟冷的粗製色素約90％發生附聚。可以看到，使用另外的驟冷步驟得到的粗製二氧化鈦的可磨度始終高於未經驟冷步驟得到的粗製二氧化鈦的可磨度。
實施例3另一(second)小規模驟冷試驗在單火焰管上連續進行，其中已冷卻至130(54℃)的該氣態反應產物的一部分被再次回收並又注入到反應器中。在這個試驗中，兩個回收氣體注入嘴位於反應器的初級四氯化鈦槽下遊26.2英尺(8米)。回收氣體的體積增至反應器中總氣體流的約40％。使用回收氣體驟冷生成的粗製色素的樣品被採集，並與添加該驟冷前的樣品相比較。
粗製色素的樣品在實驗室中用氧化鋯研磨介質而不是矽砂進行砂磨的。氧化鋯介質提供了更快和更可靠的研磨試驗。下面的表2比較了為得到95％通過0.63微米的粗製色素所需的實驗室研磨時間，以分鐘計。實驗室研磨時間的比較顯示了在該位置和上述條件下的驟冷降低了約30％的研磨所需時間。
因此，本發明很好地適合實現所述的目標並獲得所述的以及那些其中固有的利益和優點。
權利要求
1.一種製備粒狀固體二氧化鈦的方法，其包括(a)氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應生成粒狀二氧化鈦和氣態反應產物；並(b)通過注入基本上惰性的驟冷流體到反應器中的一個區域，驟冷所述粒狀二氧化鈦和氣態反應產物，在所述反應器的所述區域，所述反應基本完成並且二氧化鈦粒子大小不再生長，其中所述驟冷流體在表壓高於所述反應器壓力的不超過520kPa，並在所述注入區域明顯低於所述反應產物溫度的情況下被注入。
2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括通過將所述驟冷的二氧化鈦粒子和氣態反應產物通過管式換熱器來冷卻所述驟冷的二氧化鈦粒子和氣態反應產物。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述驟冷的二氧化鈦粒子和氣態反應產物當其流經所述管式換熱器時沿螺旋形路徑而行。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體基本上是惰性氣體，其選自氯氣、氮氣、二氧化碳氣、氧氣、氯化氫、稀有氣體及其混合物。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體包括冷卻的、回收的氣態反應產物，其在所述方法中已與二氧化鈦分離出來。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在所述反應器的注入點具有約-100℃至約93℃的溫度。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體在所述反應器的注入點具有約-200℃至約93℃的溫度。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體為基本上惰性的氣體，其在注入所述反應器前已被冷卻至足以達到轉化成液相的程度。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體以對所述二氧化鈦在0.1∶1和5∶1之間的重量比被注入所述反應器中。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體在高於反應器壓力從0.7kPa至520kPa的壓力範圍內被注入所述反應器中。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述驟冷流體被注入所述反應器中，其是在氧和四氯化鈦的初次反應點的下遊3至12米中的一或多個點處被注入的。
12.一種製備粒狀固體二氧化鈦的方法，其包括(a)氣態四氯化鈦與氧在氧化反應器中反應生成固體粒狀二氧化鈦和氣態反應產物；(b)通過向所述反應器的一個區域注入冷卻的回收的氣態反應產物流的一部分以將所述粒狀二氧化鈦和氣態反應產物用回收的已被預先冷卻的氣態反應產物流進行驟冷，在所述反應器的所述區域，所述反應被完成並且二氧化鈦初級粒子的大小不再生長，所述回收的氣態反應產物在高於反應器壓力不超過520kPa的壓力下，並在所述注入區域明顯低於所述反應器溫度的情況下被注入；(c)在管式換熱器中冷卻所述驟冷的粒狀二氧化鈦和氣態反應產物；(d)將所述冷卻的粒狀二氧化鈦和所述冷卻的氣態反應產物分離；並(e)從已除去所述二氧化鈦的步驟(d)中回收一部分所述冷卻的氣態反應產物至所述反應器，以供步驟(b)中要求的所述驟冷。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在0℃至93℃的溫度下在所述注入點注入到所述反應器中。
14.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物以對二氧化鈦在0.1∶1和5∶1之間的重量比被注入到所述反應器中。
15.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在注入所述反應器之前使用管式換熱器被進一步冷卻。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在注入相同的所述反應器之前被冷卻至-100℃到66℃的溫度。
17.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在高於反應器壓力的從0.7kPa至520kPa的壓力範圍內被注入到所述反應器中。
18.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在高於反應器壓力的不超過200kPa的壓力被注入。
19.根據權利要求12所述的方法，其中所述回收的氣態反應產物在所述反應器中氧和四氯化鈦的初次反應點的下遊約3至9米中的點處被注入到所述反應器中。
全文摘要
由高溫氧化四氯化鈦生成的粗製二氧化鈦的可磨度的改進方法，包括用一種基本上惰性的流體(fluid)對該氧化反應產物驟冷以降低該二氧化鈦粒子的聚集程度，並因此提高粗製二氧化鈦的可磨度。該基本上惰性的流體可含有從已被分離的二氧化鈦粒子得到的回收的冷卻氣態反應產物。
文檔編號C01G23/00GK1950300SQ200580014276
公開日2007年4月18日 申請日期2005年1月18日 優先權日2004年3月12日
發明者哈利·尤金·弗萊恩, 羅伯特·O·馬丁, 查爾斯·A·那塔利 申請人:特諾有限公司