Устройство для получения тонкоизмельченных окислов металлов

Номер патента: 632311

Авторы: Даниэл, Дональд, Луис, Петер, Ральф, Ричард

ZIP архив

Текст

) 863146 Гасуднрственннй немнтет Сеевтв Мнннстрон СССР но делам наейретеннй н нтнРигнй(43) Опублико (45) Дата опу ооЗ 1 овани, ч 10 О с Инх:тра:,1 ч-.: Данп -овик, Петео л,СНА)72) Авторы изобретеии рд А, Ге Дж. Пеойнихен, Дональд Е, Паъубель и Ральф Сефериан Иностранная,и р акорпорейшнСША) ТРОЙСТВО,ОЯЯ ПО 3 тУЧЕНИЯ ТОКОИЗМЕЛЬЧЕНИ 1. О - Р хЕТ.1 / -ло непрозрачных шппаровой фазе галопов и четырехгна имеет различны Окисление исоединений металсоединения тита оидного е пробИзобретение относится к устройствудля производства тонко раздробленныхокислов металлов окислением при высокитемпературах паров галогенидов метапИзготовление тонко раздробленных окислов металлов при помощи окисления в паровой фазе при высоких температурах соответствуюших гапоидных соединений металлов известно достаточно хорошо , Такие процессы требуют, чтобы пары галоидного соединения металла соприкасались с нагретым газообразным окиспителем при температурах, которые благоприятствуют реакции между ними.Таким образом, испаряюшиеся галоидные соединения металлов, например хпористый алюминий, четыреххлористый титан, четырехбромистый цирконий, трех хлористая сурьма, хлористый хромип, четырехбромйстое олово, хлорное железо четыреххлористый кремний, метилтрихлорсилан, четырехбромистый титан и т.д., могут быть окислены в паровой фазе,при отемпературах свыше 800 С для образования тонко измельченных окисейБ настояшее времч одним из ведушихокислов металлв в промышленности являеся ГйгменГ двуо;и ь титана, изготовпенный пои помош окисления В паровойфазе из четьрехгапоидного титана, какправило из четызеххлористого соединения,Полученные в паровой фазе пигментыдвуокиси титана в практике рассматриВаотся как наилучшие по сравнению дажес самыми чучшпмп пчгментами из двуокиси титана, изготовленными при номошиболее старого процесса "сульфатирования щ предусматриваюшего осаждение гидроокиси титана из раствора, а затем кальцинированием его до двуокиси. Окислениев перовой фазе двуокиси титана обычно. рассматривается как процесс полученияокончательных и в настоящее время возможных белых ментов,лемы, связанные одна с другой, Во-первых, металлические окиси пигментнойструктуры, а двуокись титана в особенности, представляют собой липкие пброшки, которые имеют тенденцию к прочному 5прилипанию к твердым поверхностям, чтоприводит к образованию корок на стенкахустройств, осуществляющих обжиг.Таким образом, даже несмотря на то,что многие устройства для обжига при 1 Оокислении в паровой фазе могут успешноначать процесс с хорошим качеством первоначального продукта, непреоывная ра-бота обычно приводит к постепенномуувеличению пигмента на поверхностях и 15к ухудшению как самого продукта, так ипротекания процесса. Во-вторых, хорошоизвестно, что пигментарные свойства тонко,раздробленного пигмента окиси металлав очень большой степени:.зависят от раз Оличных физических параметров, включая: морфологию, диаметр частиц и распределение .размеров частиц,В отношении морфологии частиц известно, что основные предшествующие про- "-5цессы имели тенденцию к получению окисиметалла, имеющей в основном частицы несферической формы. Углы и края такихнесферических частиц описаны с точкизрения оптических свойств конечного про- ЗОдукта. С другой стороны, пигменты изтонко раздробленных окисей металлов,имеющие относительно небольшой процент несферических частиц в общем числе частиц,пользуются большим спросом.35Известно устройство для окисления впаровой фазе галоидных соединений металлов, где относительно холодная смесьгалондного соединения металла и кислорода впрыскивается радиально через мно Ожество расположенных по окружности сопел 1в прямолинейно перемещающийся потокнагретых продуктов горения 1Описанное устройство имело тенденцию к загрязнению твердыми продуктами 45в результате предварительного смешивания галоидного соединения металла иокислителя перед впрыскиванием в потокнагретых продуктов сгорания. Кроме того,соотношение температуры и времени, необходимого для внесения относительнохолодной смеси предварительно смешанныхгалоидного соединения металла и кислорода, к температуре реакции не подходило для производства пигмента такого качества в промышленных масштабах,Известно устройство для получениятонко измельченных окислов металлов окислением при высоких температурах паров галогенидов металлов, содержащее трубу для подачи нагретогоокисляюшего газа, средство для ввода гвлогенида металла с соплами, расположенными по периферии поперечного сечения трубы и направленными перпендикулярно ее продольной оси, средство для ввода инертного газа с соплами, расположенными выше и ниже сопел для ввода паров гелогенида металла, и реакци,нную камеру, установленную соосно трубе 21Сопла для ввода инертного газа в известном устройстве выполнены в виде тангенциальных отверстий круглого сечения. Пары четыреххлористого титана впрыскиваются через множество отверстий перпендикулярно потоку продуктов сгорания, содержащих требуемое количество окисляюших газов. Кроме того, чисть 1 й газ по касательной вводится в указанный потоь продуктов сгорания через тангенциальные отверстия, расположенные выше и ниже плоскости введения паров четыоеххлористого титана. Тангенциальное впрыскивание газа ведет к закручиванию потоков реагентов и, следовательно, стабилизации результирующего пламени реакции. Однако несмотря не внешнее проявление гладкости геометрии потока, такое вытягивание стабилизированного пламени реакций обычно непрерывно приводит к внутренней рециркуляции, способствуя загрязнению твердыми продуктами, При этом процесс осаждения значительной части пигментного продукта, продолжительный, Во-вторых, тангенциальные отверстия для инертного газа также приводят к турбулентности смешивания чистого газа и газообразных реагентов.Таким образом, известные ранее устройства не обеспечивают полностью защи ту стенок от отложений твердых продук тов реакции.Любые основные изменения процесса окисления парообразного галоидного соединения металла, который может устранить различные непластования продукта на устройствах при длительном непрерыв ном производстве, могут привести к получению тонко раздробленной окиси ме талла, имеющей узкую полосу распределения частиц, сферическое строение и соответствующий диаметр частиц, предотвратить необходимость дополнительных усилителей.Б предложенном устройстве не может рас"матриваться процесс как ограниченнь 1. Обеспеч 81 п 18 м потока наГретоГО Окис лпюшего газа с - .81 ально при помощиреак-пн сГОРан 1 я проходя 1 дей ВдОль Осие На прМер, о 1 ь,сляющпй газ может нагреваться за счет т 8 глового Обмена, электричвс. КПМ СОПРОТПВЛекцеМ, ЭЛЕКтРИЧЕСКОй ДУГОЙ нл плазмой индукпи, если требуется.Следовательно, окисляюший газ проходит через тр;лбу с целью получения необходимого закупоренного потока, Основной задачей трубы 1 11 В 1 яется создание услоВнй для необходимого закупоренного потока окисляюшего га,а Особый режим нагрева указанного Окисля 10 шеГО потока заключается в том, что тепло для создания благоприятных ослов 1 оеакцни сообщается с паВУ 1 А:1 с 1 утых вкутоь,В любом случае, горючая смесь, содержащая топливный газ и кислород, проходит через стабилизатор 12 пламени В зону сгорания, в которой происходят и зажигание, и говение. Назначение стаби-лизатора пх 1 амени,. котОрь 1 Й мОжбт обычно у содержать перфорированную пластину,крайне необходимо, чтобы обеспечить стабильность горения и защиту оборудования сверху ю Целью изобре, кия является зашита ск устрОЙства от отложений твердых продуктов реакции.С втой целью вьКОДНЬ 18 отверстия сопел для ввода 1118 рт 10 о газа имеют форму колыев 1 х;амкпут 11 х щел 814, Сопла для Ввода;П 180 ткого Газа располох екыопод углом .0-9 О относительно гродоль- кой Оск камеонаправчень навсрец потоку ок 1.сл .ю;.Зго газа.На черте.: ., .юказано предлагаемое устройство, раз ез.Устройство д;. .1 Ол - екня тонко из-. мельченных окислов:;ета 1 гпов окислением при высоких температ.;.=х и:00-: гало 15генидов металлов содер;кит тг о, 1 дляввода нагретого окнсляющего газа. Ср дстВО для ввода Галогекида мет;.Лла, содерк,ащее камеру 2, Сопла 3 - : - ,;Поло:.8 ны по перигрери 1 т попеоечкого сечения трубы 1 и направлень пеиОндпкулярко 88продольной осп. Средства для ввода пнертКОГО Газа сОдер;кат камеры 4 и т.с ссоплами для ввода инертного газа в формекольцевых замк 1 гутых целей 8 и 7 расПОЛОИИНКЫМИ ВЫШ 8 и НИ)К 8 СОПВЛ ДЛЯ ВВОда паров галогенида металла. Сооснотрубе 1 установлена Оеакциок 11 ая камера 8,Топпивпы Й Газ например СО, и содержащий кислород газ, например кисло- Мрод, вводят в смешиваюшу 1 о зону 9 через пита 1 ощие трубь-. 10 и 11, соответственно. Если требуется, .указак 1 ый топливный и К 11 слородсодержа 1 Днй 1 газы мо гут быть предварительно пеоемешены ивведены В зону 9 через одну п 1 та 1 оц 1 у 10трубу. Кроме того, инертный разбавленный газ, например СО, может быть использован для мсдиф 1 кадки или регулирования последуошей реакцип гоиения 40Кислородсодержаший газ, введенныйв смешива 1 ошу 10 зону 8 через трубу 11,как поавило содержит достаточн 08 количество кислорода не только для полногосгорания топливного газа ко и для обеспечения соответствующей концентрациикислорода, требуемой для окисления галоидного соединения металла,-, н; гал .;, в ,ного соодпкепия металла,Пон нал 1 ч 11 П зак коренного кока на.- гретых ок;1 с.;И 10 ш 1 х газов, содержащего значительное кол 1 гчество кислорода, не обходимого д 1 п" ОК 11 слония ГалоидноГО соеДПКЗНИЯ 1 етапла, гиаЗВНКОЕ СЫРЬЕ В ПаРО образной форме Впрыскивается радиально Внутрь че;,ез множество сопел 3, располо 1 кеккых ра:комерко по окружности ука- заннОГО потока 0111 сля 10 шего Газа. ПО крайней мере два сопла 3, а желательно богнше четрех, должны быть выполнены в устройстве. Поскольку только ряд сопел 3 показаны на ;ертеже в одной плосКОстп, то Вполне ОчевиднО, что может быть использовано ООЛ 88 ОдноГО ряда таких сопел которые должны быть расположены друг за другом близко. Пары галопдного соедик 811 Н 11 металла могут подаваться к указа 11 Н;:м соплам 3 при помощи трубы 13 В камеру 2. Камера 2 ВыпОлнена с Оаспр=.8 лпт 8 льной пластиной 14 с целью обеспечения равномерности пода 1 Н паров галопдкого металла к каждо му соплу 3. Угол Ввода паров галоидного металла через указанные сопла 3 долженобыть пертекдикуляр 11 ым (+45 ) к Оси проходящего потока окисляющего газа.Пары галок,"кого метаЛа могут, если зто требуется, разбавляться или перемещаться инертными газамн, например взото, аргонСО "озвоашенкыми отхо дами газов, и т,д.,кли могут содержать незначителькое к 01 нгчество таких усилителей, как хлористый алюминий, четыреххлористый кр 8 х 1 ний и т,д,О ве г:ь ц/у Обо;Очки пото аОкисляюшеГО газа могут пметь круГлоепрямоуГОльное, яйц 80 бразное и д 1 эу""; формы поперечного сечения.йругой важный аспект изоб заключается В том) чтО иэон:.КОД 111 От дельное впрыскивание чистого газа в ви де тонкого невряща 101 цегося плоского по;: тока В пОтОк Окисля 10 щеГО Газа из местау расположенного выше и ниже места ввода сырья в виде галоидного метжла, Для этого В предлагаемом устройстве выполнены периферийные щели 6 и 7, расположенные выше и ниже отверстий З.Каждая такая щель охватывает целую окружнОсть устройства. Поскольку чистый Газ может подаваться к указанным щелям 6 и 7 от одного пространства пли трубопровода, эта подача будет отдельной для каждой щели в целях облегчения операций и регу 11 ирован 11 я. Вель 6 обеспечивается газом, выходящим через трубу 15 в камеру 4. Присутствующий в камере газ проходит через распределительну 1 о пластину 3.6 и выходит через щель 6,Таким же образом, щель 7 обеспечивается черед трубу 17, камеру 5 и распре: делительную 1 ц 1 астину 18.паправления, выбранные для каждого соответствующего потока инертного газа, могуч изменяться в широком диапазоне. Соответственно, инертный газ, выведенный через верхнюю щель 6, может направляться под углом порядка 60 навстречу потоку окисля 1 ощих газов, пярял- лельнО и по направлению с пим. 8 С ) такой последний вариант желательного режима показан на чертеже. Направленная вниз щ 8 ль 7 может подавать чистый ГазОпод Опо отношенн 10 к направле-. нию потока Окисляюп 18 ГО Гйзя, хотядияпяф зон порядка 9 Онавстречу потоку указанного окислителя ивляетса наиболее желательным. Когда чистые газы пода" ются под углом навстречу потоку окисляюшего газа из направленной вниз щели необходимо отметить, что конструкция устройства значительно упрощается, истечение из направленной таким образом щели приводит к подводу патока более близко к нижним частям отверстий 3, чт 1. также весьма существенно.Вслед за впрыскиванием чистого газа через нижн 1 ою щель 7, полученная газообразная реактивная смесь в вида потока, содержащего окислитель, инертные газы, пары галоидного соединения металла, разбавителя, прддукты сгорания и т,д, затем зажигается в соответствую 1 пем замкнутом пространстве, в котором выпол,т; по, 11 р-ОбойзрВЯние Галоидного ме й 01 я В ОООтветстВу 10 щую ОкисьОсоба конструкция указанного реакцион 11 рго пр;эстрянствя не 11 вля ется кри ти, ческОЙ В Отношении работжпГ;". О ностиизобретения и предусмотрено.: т., указанная кОнструкция Воспрещя:"; 1 :;:.у 11 яц 11 Ю Смеси рЕЯгиру 101 ПИХ ГазсъВ Г Гг,1 г,свЧр устройства. Соответственно указанное реакционное пространство МО.1 ет быть заключ 8 но пэосто В тэубча ".;10 конструк ЦИЮ ТЕПЛОСТОЙКУ 10 И ОДИНЯКОВУЮ ПР ДЛИН 8 и диаметру с трубой 1 (Об.Игательпой печью) или с другой сторонь, йк показано, состоять из кон 1",.1 з к.:.-э переходного участка 19, открытогс;яружу основания трубыв реакционную камеру 8 большего диаметра.Таким образом., полученное пламя реакции обычно не соприкясаетс".; с реакционной камерой 8 (ее стенками) и, таким образом, предотвращает осяждение твердых продуктов на ее стенках.Приведенное выше Описание и обсуж-дение относились к устройству данного изобретеш 1 я в основном для производства пигментов окиси металлов, причем, неОбхОдимо заметить; что данн 08 устроЙстВО Особенно хОэошо пригодно для щэоизводст вя пигментов двуокиси титана при помон 1 и Окпслительной конверсии четыреххлористого титана,Прп подаче инертного газа через кольцевые замкнутые 1 цели создается тонкийпоток инертного газа, в резучьтяте чегоуменьшается контакт Окисляющего Газа и пярОВ гяпогенидя металла со стенками камер и следовательно, уменьшается, отложение на степках твердых продуктов ";:,",.=,г кции.ри, испытании устэОйствй с 1.;1 йспоизобретению с использованием двух щелей для подачи инертного газа в течение 36 часов непрерывной работы не наблюдалось отложений продуктов реакции наСТЕНКЯХ КЯМЯР Я ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ОДНОЙиз щелей устэойство прихОди 110 сь Останявл 1 вять через 2-2 часа в .результатеобразования спекшихся загрязнений вышеф. или ниже отверстий ввода галогенида металля, что приводит к сужению внутреннего диаметра камер, нарушению процесса получения окислов металлов и ухудшенщо их качества. Формула изобретения1. Устройство для получения тонкоизмельченных окислов металлов окислением10 632311 оставитель Р, Горяиноваехред 3, Фанта Корректор Е, Дичинс асо едакто Подписно аз истров СС митета Советабретений и откр Раушская наб.,4/"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная при высоких температурах паров галогенидов металлов, содержащее трубу для подачи, нагретого окисляющего газа, средство для ввода галогенида металла с соплами, расположенными по периферии по перечного сечения трубы и направленными перпендикулярно ее продольной оси, средство для ввода инертного газа с соплами, распдложенными выше и ниже сопел для ввода паров галогенида металла, и реак О ционную камеру, установленную соосно трубе, о т л й ч а ю щ е е с я тем,что,с целью зашиты стенок устройства от отложений твердых, продуктов,реакции, соп 15 222/2 Тираж 725 НИИПИ Государственного копо делам изо113035, Москва, Ж,ла для ввода инертного газа имеют формукольцевых щелей.2. Устройство по и, 1, о т л и ч а -ю ш е е с я тем, что сопла для вводаинертного газа расположены под углом20-90 относительно продольной оси каамеры и направлены навстречу потокуокисляюшего газа.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Патент ВеликобританииМ 1047714, кл, СТА, 1966,2, Патент Бельгии .% 715839,кл, С 09 С, 1968,

Смотреть

Заявка

1646969, 13.04.1971

РИЧАРД А. ГЕБЕРТ, ДАНИЭЛЬ ДЖ. МОЙНИХЭН, ДОНАЛЬД Е. ПАУЛЬ, ЛУИС ДЖ. ПЕТРОВИК, ПЕТЕР А. РУБЕЛЬ, РАЛЬФ СЕФЕРИАН

МПК / Метки

МПК: F27B 17/00

Метки: металлов, окислов, тонкоизмельченных

Опубликовано: 05.11.1978

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-632311-ustrojjstvo-dlya-polucheniya-tonkoizmelchennykh-okislov-metallov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для получения тонкоизмельченных окислов металлов</a>

Похожие патенты