[發(fā)明專利]用于制備二氧化鈦的多步驟方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080004078.0
• 申請(qǐng)日: 2010-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN102272050A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·格魯伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 克羅內(nèi)斯國(guó)際公司
• 主分類號(hào): C01G23/07
• 分類號(hào): C01G23/07
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 柳冀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以多步驟方法通過(guò)四氯化鈦的氧化來(lái)制備二氧化鈦，其中在第一步驟中使用液態(tài)四氯化鈦。

背景技術(shù)

在通常使用的用于制備二氧化鈦-顏料顆粒的方法，所謂的氯化物法中，將四氯化鈦(TiCl₄)與氧化性氣體如氧氣、空氣等以及與特定的添加劑在管式反應(yīng)器中反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化鈦和氯氣：

TiCl₄+O₂→TiO₂+2Cl₂

將TiO₂-顆粒隨后與氯氣分離。作為添加劑已知的是AlCl₃作為金紅石化劑(Rutilisierer)以及水蒸汽或堿金屬鹽作為晶核形成劑。

該過(guò)程大多數(shù)是一步進(jìn)行的，例如在US?3,615,202或EP?0427878B1中所述。然而，該反應(yīng)進(jìn)程在能量上是不利的，因?yàn)橛捎赥iCl₄氧化的高活化能，必需將原料進(jìn)行強(qiáng)烈預(yù)熱，使得在待開始的反應(yīng)之前原料的絕熱混合溫度達(dá)到約800℃，由此反應(yīng)完全展開。然而，氧化反應(yīng)是強(qiáng)烈放熱的，使得在完全的絕熱反應(yīng)之后，產(chǎn)物流的溫度比原料的溫度高約900℃。在借助過(guò)濾器將TiO₂-顆粒與氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離之前必需將這些混合物在冷卻段中顯著冷卻，以避免對(duì)過(guò)濾器的損害。

因此為了在能量上進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)了氯化物方法的多步驟的變化方案，其中僅將一部分原料加熱并輸入第一步驟中。將其余的原料進(jìn)行稍微加熱或甚至不加熱地計(jì)量添加到第二步驟中。在那里將原料通過(guò)在第一步驟中釋放的反應(yīng)焓加熱并反應(yīng)。可能的是，在第二步驟中單獨(dú)計(jì)量添加TiCl₄或者TiCl₄和氧氣。此外可能的是，除了第二步驟以外設(shè)有用稍微加熱的原料或冷的原料的其它步驟。

例如在EP?0583063B1描述了將TiCl₄兩步引入反應(yīng)器中。將TiCl₄在第一通入點(diǎn)以至少450℃溫度并與AlCl₃混合引入熱氧氣流中，在另一通入點(diǎn)以350℃至400℃并無(wú)AlCl₃引入熱氧氣流中。

根據(jù)EP?0852568B1設(shè)計(jì)為，除了TiCl₄以外氧氣也是兩步地計(jì)量添加的。本發(fā)明的目的為有效控制平均TiO₂-粒度并因此有效控制TiO₂-顏料基體的色彩偏差。在此，向約950℃的熱氧氣流中首先引入約400℃的熱TiCl₄-蒸氣。在之后的反應(yīng)區(qū)中形成TiO₂-顆粒并發(fā)生顆粒生長(zhǎng)。在第二通入點(diǎn)輸入較少的強(qiáng)烈加熱的TiCl₄-蒸氣(約180℃)。將氧氣在第二通入點(diǎn)以25至1040℃的溫度引入，其中混合物的溫度是足夠的以便使反應(yīng)開始。

根據(jù)US?6,387,347B1的多步驟方法應(yīng)額外地減少聚集體形成。為此，將已經(jīng)加熱的TiCl₄-流在計(jì)量添加到反應(yīng)器中之前分為兩個(gè)支流。將支流(約60％)在反應(yīng)器的第一步驟中氧化。將第二支流(約40％)通過(guò)噴入液態(tài)TiCl₄而冷卻(脫過(guò)熱(De-Superheating))并隨后計(jì)量添加到反應(yīng)器中。脫過(guò)熱在反應(yīng)器外部發(fā)生，其中不低于整個(gè)流的冷凝溫度。

用于制備TiO₂的類似方法在US?2008/0075654A1中描述。該US-專利申請(qǐng)的技術(shù)教導(dǎo)包括，通過(guò)降低TiCl₄-支流的入口溫度，可以降低TiO₂-產(chǎn)物的粒度。當(dāng)TiCl₄-支流2的入口溫度低于TiCl₄-支流1時(shí)，該效應(yīng)增強(qiáng)，并且當(dāng)溫度行為相反時(shí)該效應(yīng)削弱(參見實(shí)施例1和4)。

US?2007/0172414A1公開了用于TiCl₄與O₂反應(yīng)的多步驟的方法。其中，在第一步驟中將氣態(tài)TiCl₄并在第二步驟中將液態(tài)TiCl₄引入反應(yīng)器中。該方法使得可以實(shí)現(xiàn)能量節(jié)省和粒度譜改善。