СПОСОБ ОБЕСХЛОРИВАНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА Российский патент 1995 года по МПК C01G23/08 

Изобретение относится к производству диоксида титана по хлоридной технологии, например методом термогидролиза, плазмохимическим или парофазным способами, и может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности.

При производстве диоксида титана по хлоридной технологии образующиеся в процессе синтеза побочные продукты реакции, например молекулярный хлор и/или хлористый водород, активно сорбируются и прочно удерживаются свежеобразованной адсорбционно-активной поверхностью частиц высокодисперсного диоксида титана [1]
Присутствие молекулярного хлора или его соединений в диоксиде титана значительно ухудшает качество готового продукта, особенно его эксплуатационные свойства, за счет деструкции и разрушения связующих, подпленочной коррозии.

Известен способ обесхлорирования диоксида титана в водной суспензии путем восстановления хлора до хлор-иона с последующей нейтрализацией за счет обработки гипофосфитом натрия [2]
Однако этот способ требует последующих трудоемких операций фильтрации и сушки такого высокодисперсного материала, как пигментный диоксид титана.

Известен способ удаления хлора из диоксида титана путем пропускания скоростного потока газа, например пара воздуха, инертного газа, под давлением поперек потока порошка диоксида титана при 140-650^оС [3]
Однако данный способ не обеспечивает полноты удаления хлора (степень очистки составляет до 0,12%) и, кроме того, приводит к потерям продукта ввиду большого расхода газа-носителя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ обесхлорирования диоксида титана в горизонтально перемешивающемся кипящем, т.е. аэрированном, слое материала нагретым до 220-290^оС воздухом с влажностью 60-80 г H₂О м³ при его расходе 0,08-0,15 м³/кг [4]
Недостатком указанного способа является относительно невысокая степень обесхлорирования (до 92,5%) при продолжительности процесса 8 мин.

Задачей изобретения является сокращение продолжительности процесса и соответственно повышение степени обесхлорирования.

Для этого в способе обесхлорирования диоксида титана обработку продукта ведут увлажненным воздухом в газовой дисперсии при его расходе 0,17-0,35 м³/кг и 300-500^оС. При этом на обесхлорирование подают диоксид титана, предварительно нагретый до 120-250^оС, а для повышения степени обесхлорирования нагретый увлажненный воздух подают в смеси с парами поверхностно-активного вещества, например органического спирта или амина, в количестве 0,1-0,3% к диоксиду титана, и в процессе указанной обработки диоксид титана подвергают ультрафиолетовому излучению.

Сущность способа заключается в следующем. Адсорбционный слой из соединений хлора на поверхности диоксида титана состоит из слабосорбированной и прочносорбированной частей, при этом последняя особенно существенна при парофазном способе синтеза диоксида титана.

Слабосорбированная часть легко удаляется при простом газовом диспергировании материала, а прочносорбированная часть требует не только повышения температуры и расхода газа-носителя, но и введения поверхностно-активных веществ, а также ультрафиолетового облучения для ускорения обменных процессов на адсорбционных центрах поверхности диоксида титана.

Проведение процесса в газовой дисперсии предполагает диспергирование (распределение) частиц твердой фазы в газовоздушной смеси на основе воздуха, содержащего пары воды или дополнительно пары органических поверхностно-активных веществ. Газовая дисперсия может быть в виде перемещающегося кипящего слоя в пневможелобе, фонтанирующего слоя, воспроизводимого в сушилках с фонтанирующим слоем, или газового потока типа пневмотранспорта. Различие между перечисленными формами газовой дисперсии определяется в основном концентрацией твердой фазы в газе.

Примеры осуществления данного изобретения далее представлены в основном на примере перемещающегося кипящего слоя в непрерывном потоке, в пневможелобе, среднее время пребывания обрабатываемого материала в котором составляет 240-300с.

П р и м е р. Диоксид титана с содержанием хлора 2,74% подают в нагретом состоянии (до 120^оС) в пневможелоб. В качестве газа-носителя, нагретого до 300^оС, используют воздух, в который добавляют пары воды в количестве 50 г/м³ и пары поверхностно-активного вещества этилового спирта в количестве 0,2% к ТiO₂. Продолжительность пребывания диоксида титана в пневможелобе составляет 300 с. Результаты обесхлорирования описаны в примере 4 согласно приведенной таблице.

В таблице приведены другие примеры осуществления способа по изобретению и результаты обесхлорирования диоксида титана, а также для сравнения данные примера по прототипу.

Данные таблицы показывают, что уменьшение расхода газа-носителя ниже 0,17 м³/кг приводит к заметному снижению степени обесхлорирования и к ухудшению качества продукта (пример 9), а увеличение выше верхнего предела (пример 11) существенно не влияет на степень обесхлорирования и потому нецелесообразно из-за повышения энергозатрат.

Введение в газ-носитель поверхностно-активного вещества ниже указанного предела не сказывается на степени обесхлорирования, а дальнейшее увеличение его содержания сверх указанного предела не дает эффекта и поэтому нецелесообразно.

Приведенные экспериментальные данные показывают, что продолжительность обесхлорирования сокращается по сравнению с известным процессом в 1,5-2 раза, а степень обесхлорирования возрастает с 92,7 до 95,3-99,3%

Сущность изобретения: обработку предварительно нагретого до 120 250°С диоксида титана проводят нагретым до 300 500°С и увлажненным воздухом с расходом 0,17-0,35 м³/кг, который подают также в смеси с парами поверхностно-активного вещества например, органического спирта или амина, в количестве 0,1 0,3% к диоксиду титана. Газовую дисперсию диоксида титана подвергают в процессе указанной обработки ультрафиолетовому облучению. 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ОБЕСХЛОРИВАНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА путем обработки нагретым увлажненным воздухом в газовой дисперсии, отличающийся тем, что обработку проводят при температуре увлажненного воздуха 300 500^oС и его расходе 0,17 0,35 м³/кг. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на обесхлоривание подают диоксид титана, предварительно нагретый до 120 250^oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагретый увлажненный воздух подают в смеси с парами поверхностно-активного вещества, например органического спирта или амина, в количестве 0,1 0,3% от диоксида титана. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что диоксид титана в процессе указанной обработки подвергают ультрафиолетовому облучению.