提供了一种用于制备二氧化钛的改进方法，其中气体四氯化钛和氧气在高温下反应生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物。二氧化钛和气体反应产物与冲洗介质一起通过一个管式换热器从而得到冷却，所述冲洗介质用于除去管式换热器的内表面上的沉积物。通过本发明专利技术，粒状冲洗介质、粒状二氧化钛和气体反应产物被引导沿着一条螺旋路线通过管式换热器，由此冲洗介质可以更彻底地除去沉积物，并且二氧化钛和气体反应产物被更有效地冷却。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
制备和冷却二氧化钛的方法
本专利技术涉及一种制备和冷却二氧化钛的方法，更具体地说，涉及这样的一些方法，其中可以更有效地冷却生成的二氧化钛和气体反应产物。
技术介绍
在使用氯化法制备二氧化钛的过程中，加热的气体四氯化钛和加热的氧气在一个管式反应器中以高流速相混合。在反应器中发生高温氧化反应，由此生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物。通过把它们与一种用于除去换热器内部表面沉积物的冲洗介质一起经过一个换热器，从而冷却所述二氧化钛和气体反应产物。迄今所使用的冲洗介质为粒状固体，比如沙、烧结或压缩的二氧化钛、岩盐或类似物。尽管使用冲洗介质，在管式换热器的内部表面上的固体二氧化钛和其它沉积物仅被部分除去，从而留下沉积物，使得换热器的热传递效率降低。因此，需要改进的方法来制备和冷却二氧化钛，由此所使用的换热器内的沉积物可更彻底地除去，得到更高的冷却效率。 专利技术概述本专利技术提供了一种改进的方法以制备和冷却二氧化钛，它可以满足上述的要求并克服现有技术的缺陷。本专利技术的改进方法主要包括如下步骤：使气体四氯化钛和氧气在高温下反应，生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物。在一个管式换热器中，通过与冷却介质进行换热-->从而冷却生成的粒状固体二氧化钛和气体反应产物。将冲洗介质注入到该换热器中，以从换热器的内表面除去二氧化钛和其它物质的沉积物。为了提高表面沉积物的除去率，从而增加换热器的热传递效率，冲洗介质被引导沿着一条螺旋路线通过换热器。在通过换热器后，粒状固体二氧化钛从气体反应产物中分离开。因此本专利技术的一个主要目的是提供一种改进的方法来制备和冷却二氧化钛。通过阅读下面的优选实施方案和附图的说明，本专利技术的其它和进一步的目的、特征和优点对于本领域的普通技术人员来说是非常明显的。 附图简述图1是管式换热段的侧视图，它包括按照本专利技术的螺旋叶片和凹槽。图2是沿图1中剖线2-2的端视图。 优选实施方案详述二氧化钛颜料迄今一直是通过使加热的气体四氯化钛和加热的氧气在一个管式反应器中在高温下进行反应而制得的。四氯化钛可包含足够量的氯化铝以制备含约0.3wt％-约3wt％氧化铝的金红石颜料。通常，四氯化钛被预热到约650°F至约1800°F的温度范围，这取决于所使用的具体预热仪器。氧气通常预热到约1750°F至约3400°F的温度。在一个大气压下的氧化反应温度通常在约2300°F至约2500°F的温度范围。反应生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物。反应产物被立即引入到一个长的管式换热器中，其中反应产物用冷却介质比如冷却水通过热交换而被冷却。长的管式换热器通常由许多单个的换热段组成，它们被密封固定在一起。换热段和换热器的总长度可以进行很-->大的变化，这取决于很多因素，比如二氧化钛生产率、所需的排出温度、换热器的直径等。因此，利用氯化法即氧化四氯化钛方法的商购二氧化钛生产器，使用改变直径和长度的换热器来冷却反应产物。在一个这样的换热器的实例中，换热段的内径为7英寸，长约7英尺到约16英尺。长的管式换热器经常也包括长1英尺到4英尺的接头段。当二氧化钛和气体反应产物通过长的管式换热器时，它们被冷却到约1300°F或更低。为了防止形成在氧化反应中生成的二氧化钛和其它物质的沉积，冲洗介质与反应产物一起被注入到管式换热器中。可使用的冲洗介质的例子包括，但不限于沙、通过制粒、干燥并烧结而形成的二氧化钛和水的混合物、压缩的二氧化钛、岩盐、熔融氧化铝、二氧化钛和盐的混合物及类似物。混有二氧化钛的盐可以是氯化钾、氯化钠等等。冲洗介质冲击换热器的内表面，从那里除去沉积物。当冲洗介质除去一些沉积物的时候，它常常没有除去所有的沉积物，结果，在换热器的内表面上留下一层沉积物。沉积物的残余层降低了被冷却的反应产物通过换热器壁与冷却介质的热传递速率。这因此显著降低了换热器的效率，并增加了制备二氧化钛的总成本，包括需要安装和维修一个更长的换热器和需要更多的冲洗介质。在反应产物被冷却后，粒状固体二氧化钛从气体反应产物和冲洗介质中分离。本专利技术是基于发现了通过引导冲洗介质沿着一条螺旋路线通过换热器可提高换热器内表面沉积物的除去率。有多种技术可用于引导冲洗介质沿着一条螺旋路线通过换热器，现在优选的技术是在一个或多个单个换热段的至少一部分的内表面上提供一个或多个螺旋叶片。优选，对于7英寸到11英寸内径的换热段，在两个或多个单个换热段的8英尺部分上设置带有螺旋凹槽的两个或多个螺旋叶片。最优选地，带有4个到6个螺旋凹槽的4到6个螺旋叶片设置于这些段的螺旋部分。-->现在参照附图来说明一个单个的具有7英寸内径和16英尺长的换热段，它用于组成一个长的换热器来冷却反应产物，通常被标为数字10。换热段10包括延长经过其中的8英尺内部部分的带有4个凹槽14的4个螺旋叶片12。如图1所示，叶片12和凹槽14在换热器10的起始8英尺内表面长度上旋转。螺旋叶片和凹槽的转率是恒定的，通常在约2度/英寸至约6度/英寸之间，优选约4.5度/英寸。如图2所示，螺旋叶片12和凹槽14具有弯曲的矩形的横截面形状。通常，螺旋叶片旋转的高度、宽度和转率可使得对于在初始8英尺内表面长度上带有叶片的单个换热段在以最大反应产物流速通过该段时的最大压降为0.2磅/平方英寸。另一个要求是冲洗介质完全冲洗了包括螺旋凹槽表面的换热段的内表面。例如具有16英尺长、内表面直径7英寸、并具有在其初始8英尺内表面上等距排列的4个弯曲的矩形的叶片的换热段可以满足上述条件，所述叶片为0.5英寸高、1.5英寸宽、转率为4.3度/英寸，所使用的冲洗介质比重为2，粒径为0.028英寸，入口气体反应产物流速6.6磅/秒，温度为1750°F。如上所述，所有用于组成长的管式换热器的换热段可以包括螺旋叶片和凹槽。但通常在长的换热器内包括螺旋叶片和凹槽的换热段可通过几个不包括螺旋叶片和凹槽的换热段来分隔开。不包含叶片和凹槽的换热段的数目取决于这些换热段是否完全被所用操作条件下的冲洗介质完全清洗。叶片可由耐腐蚀合金，比如镍和铬的合金制成，或者它们可由陶瓷耐磨损材料，比如氧化铝、碳化硅或类似物来形成。同样，叶片可以是中空的，以便冷却介质使它们温度更低，从而增加热传递并减少颜料沉积。本专利技术的用于制备和冷却粒状固体二氧化钛的改进方法包括以下步骤：使加热的气体四氯化钛和加热的氧气在高温即至少约2200°F下反应。生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物。二氧化钛和气体-->反应产物与用于从换热器的内表面除去沉积物的冲洗介质一起被输送通过一个长的管式换热器，从而得到冷却。冲洗介质和粒状二氧化钛及气体产物被引导沿着一条螺旋路线流过长的管式换热器，由此，冲洗介质完全除去沉积物。按照本专利技术的现有优选实施方案，通过在长的管式换热器的所有或间隔部分的内表面上设置一个或多个螺旋叶片，粒状二氧化钛和气体反应产物被引导经过一条螺旋路线。本专利技术的制备粒状固体二氧化钛的更具体的方法包括下列步骤：(a)使气体四氯化钛和氧气在至少约2200°F的温度下反应，生成粒状固体二氧化钛和气体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备二氧化钛的方法，其中气体四氯化钛和氧气在高温下反应，生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物，二氧化钛和气体反应产物与冲洗介质一起通过一个管式换热器从而得到冷却，所述冲洗介质用于除去管式换热器的内表面上的沉积物，改进之处在于去除所述沉积物，从而提高所述二氧化钛和气体反应产物的冷却效率，包括引导所述冲洗介质、所述粒状二氧化钛和所述气体反应产物沿着一条螺旋路线流过所述管式换热器，由此所述冲洗介质能更彻底地除去所述沉积物。
【技术特征摘要】
US 2000-9-18 09/664,3341.一种制备二氧化钛的方法，其中气体四氯化钛和氧气在高温下反应，生成粒状固体二氧化钛和气体反应产物，二氧化钛和气体反应产物与冲洗介质一起通过一个管式换热器从而得到冷却，所述冲洗介质用于除去管式换热器的内表面上的沉积物，改进之处在于去除所述沉积物，从而提高所述二氧化钛和气体反应产物的冷却效率，包括引导所述冲洗介质、所述粒状二氧化钛和所述气体反应产物沿着一条螺旋路线流过所述管式换热器，由此所述冲洗介质能更彻底地除去所述沉积物。2.如权利要求1的方法，其中所述冲洗介质选自通过制粒、干燥并烧结而形成的二氧化钛和水的混合物、压缩的二氧化钛、岩盐、熔融氧化铝和二氧化钛及盐的混合物。3.如权利要求2的方法，其中所述冲洗介质是通过制粒、干燥并烧结而形成的二氧化钛和水的混合物。4.如权利要求1的方法，其中通过在所有或一部分所述管式换热器的内表面上设置一个或多个螺旋叶片，使所述冲洗介质、所述粒状二氧化钛和所述气体反应产物被引导沿着一条螺旋路线通过所述换热器。5.如权利要求4的方法，其中所述管式换热器的所有或一部分所述内表面包含带有4至6个螺旋凹槽的4至6个螺旋叶片。6.如权利要求5的方法，其中所述螺旋叶片和凹槽的转率为约2度/英寸到约6度/英寸。7.如权利要求5的方法，其中所述螺旋叶片和凹槽具有弯曲的矩形的横截面形状。8.如权利要求1的方法，其中在所述管式换热器中用于冷却粒状二氧化钛和气体反应产物的换热介质为水。9.如权利要求4的方法，其中所述管式换热器由多个连接在一起的换热段组成。10.如权利要求9的方法，其中不是所...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉A于伊尔，查尔斯A纳塔莉，哈里E弗林，比塔菲利皮，
申请(专利权)人：科尔麦克基化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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