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JPS6369712A - 四塩化チタンの製造方法 - Google Patents

四塩化チタンの製造方法

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Publication number
JPS6369712A
JPS6369712A JP62215545A JP21554587A JPS6369712A JP S6369712 A JPS6369712 A JP S6369712A JP 62215545 A JP62215545 A JP 62215545A JP 21554587 A JP21554587 A JP 21554587A JP S6369712 A JPS6369712 A JP S6369712A
Authority
JP
Japan
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titanium tetrachloride
nozzle plate
condenser
reaction gas
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP62215545A
Other languages
English (en)
Inventor
ギユンター・ライラツハ
ボルフガング・デイーツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of JPS6369712A publication Critical patent/JPS6369712A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1218Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by dry processes
    • C22B34/1222Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by dry processes using a halogen containing agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/02Halides of titanium
    • C01G23/022Titanium tetrachloride

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はチタンを含む原料を還元剤の存在下において8
00〜1200°Cで塩素化し、四塩化チタンを含む反
応ガスを発生させ、粉塵及び固体の金属塩化物を分離し
、反応ガスを液体の四塩化チタンで直接冷却して凝縮器
中に四塩化チタンを凝縮させることにより四塩化チタン
を製造する方法に関する。
四塩化チタンは主として還元条件下において800〜1
.200℃で塩素及び酸素とチタンを含む原料とを反応
させることによりつくられる。米国特許第2.446,
181号、ドイツ特許第1,923,479号及び特許
第76−30,598号参照。この方法で生じる反応ガ
スは、四塩化チタンの他に粉塵状の固体物質及び原料中
の不純物から生じる金属塩化物、特にFeCl2、Fe
Cl*及び^Ic1.を含んでいる。
四塩化チタンを製造する改良された塩素化法は1986
年7月11日付けのドイツ特許IIIP 3,623,
372.6号に記載されている。
固体の金属塩化物及び粉塵を除去した後、はとんどすべ
ての四塩化チタンが凝縮するまで液体四塩化チタンで直
接冷却することにより反応ガスを冷却する。この凝縮は
一般に二段階で行われる。
一般に約150〜200℃の温度の反応ガスを先ず水冷
しな四塩化チタンにより第1の凝縮器中で約40〜60
℃に冷却する。この段階で約75〜90%の四塩化チタ
ンが凝縮する。
反応ガス中に残った四塩化チタンを次に冷凍剤で冷却し
た四塩化チタンにより第2の凝縮器中で0℃以下に冷却
する。
反応系中を循環させる四塩化チタンの一部は、四塩化チ
タン最終製品として連続的に取り出される。
循環させる四塩化チタンの量は広い範囲で変えることが
できるが、大量を循環系に使用することは不経済である
反応ガスが0℃以下に冷却されたら、反応ガス中に残っ
た金属塩化物は固化する。これらの金属塩化物は、粉塵
及びガス中に残存する金属塩化物の他の残渣と共に凝縮
器を閉塞する恐れがある。
特許第76−30,598号においては、動くチェーン
が装着された四個の冷却塔に四塩化チタンを注入するこ
とにより、反応ガスを段階的に冷却して冷却に必要なエ
ネルギー量を減少させる方法が提案されている。チェー
ンの目的は冷却塔の冷却表面から沈澱した固体金属塩化
物を抜取り、これらの冷却表面による熱の除去が妨害さ
れないようにすることである。しかしこの方法は動くチ
ェーンが急速に摩耗するということの他に、かなり大き
な装置の配置を必要とする。
本発明の目的は公知方法の欠点、特に反応ガスから四塩
化チタンが凝縮する際に伴なう欠点が生じない四塩化チ
タンの有利な製造法を提供することである。
本発明においては驚くべきことには、この問題は数個の
ノズル板が互いに積上げられて配置された凝縮器中で凝
縮を行うことにより解決できることが見出だされた。
従って本発明はチタンを含む原料を還元剤の存在下にお
いて800〜1200°Cで塩素化して四塩化チタンを
含む反応ガスを生成させ、粉塵及び金属塩化物を除去し
、次いで液体の四塩化チタンで反応ガスを直接冷却する
ことにより凝縮器中で四塩化チタンを凝縮させる四塩化
チタンの製造法において、数個のノズル・トレイ(板)
が100〜1.500mmの高さの空間を個々のノズル
板の間に残すように凝縮器の内部に配置されるようにし
、上部のノズル板に液体の四塩化チタンを供給する方法
に関する。
ノズル板は好ましくは200〜40rn o+の空間が
残されるような間隔で配置される。
ノズル板は好ましくは互いに接合したヴェンチュリー管
からつくられている。
この種のノズル板は公知であり、セラミックス材料また
は金属、特に鋼からつくることができる。
例えば高さ100+nmの板において、ヴェンチュリー
管は400mmの上部及び下部の開口部をもち、管の喉
部は下方のガス入口の上方35w+mの所にある。ヴェ
ンチュリー管は構造上及び機能上の要請に応じ、本発明
の範囲に影響を及ぼすことなく変えることができる。
1個またはそれ以上のノズル、好ましくは完全円錐形の
ノズルから上方のノズル板に液体の四塩化チタンが供給
される。しかしノズルを使用せずにパイプから直接ノズ
ル板に供給することもできる。
液体−ガス成分、特に四塩化チタンの液滴を除去する装
置が上部のノズル板の上方に備えられた凝縮器を使用す
ることが特に有利である。この装置は層状の液滴分離器
であることが好ましいが、充填材を詰めた層才なは針金
の網を使用することもできよう。
本発明方法は第1図に詳細に示されている。
チタンを含む原料と塩素、酸素及び還元剤との反応で得
られる反応ガスは液体の四塩化チタンで150〜200
℃に冷却される。固体の金属塩化物を除去した後、反応
ガスを二段階で凝縮させる。第1段階においては、反応
ガス(4)は本発明の第1の凝縮器に導入される。
凝縮器(1)は2個(またはそれ以上)のノズル板(2
)及び(3)を有し、冷却され凝縮されるべき反応ガス
(4)はこの中を通って下から流れる。貯蔵器(5)に
圧入されポンプ(6)によって循環させられる四塩化チ
タン(7)は熱交換器(8)により冷却される。冷却さ
れた四塩化チタン(9)はノズル(10)で凝縮器(1
)の中に噴霧され、ノズル板(2)全体の上にできるだ
け均一に分布させられる。ノズル(10)を装着する高
さはその噴霧円錐の分配特性に依存する。
四塩化チタンの液滴(11)を除去する装置はノズルの
上方に位置している。
この第1の冷却段階においては、循環している四塩化チ
タンが冷却水(13,1,4)により冷却されるが、凝
縮器(1)の中で比較的多量の固体成分が分離され、こ
れは取り出される四塩化チタン(16)と共に貯蔵器(
5)に導入される。この固体粒子は装置、特に循環ポン
プ(6)及びノズル(10)の摩耗を増加させるから、
貯蔵器(5)は濃化用の装置としてつくることが有利で
あり、この装置の底から高固体含量のスラッジを取り出
し、高温の反応ガスを150〜200℃に冷却するのに
これを利用する。
本発明方法の利点の一つは比較的少量の循環四塩化チタ
ンを使用して反応ガスの冷却と四塩化チタンの凝縮とが
効率良く達成できることである。
ノズル板(2)及び(3)において多段凝縮を行うため
に、凝縮器に供給される四塩化チタン(9)と凝縮器か
ら取り出される四塩化チタン(16)との間に比較的大
きな温度差が得られる。この大きな温度差のために比較
的少量の冷凍剤を用い、熱交換器(8)で反応系から熱
を除去することが可能になる。
本発明方法の他の利点は、反応ガスの固体分合量が高い
場合でも、凝縮器が詰まることが実質的にないことであ
る。
凝縮器が故障なく作動し、冷凍剤の消費が少ないために
、本発明においては著しい経済的利点が得られる。
次に、従来の凝縮系を使用した四塩化チタンの製造法(
実施例1)と本発明の四塩化チタン製造法(実施例2)
とを比較することにより、本発明のこのような利点を例
示する。
実施例1 (対照例) 塩素化反応器から約800℃において毎時1970m’
の反応ガスを取り出した(すべてのガスの量は標準状態
として計算)。高固体分含量の四塩化チタンを毎時12
トン注入することによりガスを190℃に冷却した。こ
の温度では固体の金属塩化物及び原料中の粉塵をサイク
ロン分離器で大部分除去した。四塩化チタン凝縮系に供
給したガス及び蒸気(毎時3350 m3)は60.7
容量%の四塩化チタン、23.8容量%のC0112,
9容量%のCO2,2,43容量%のN 2 及ヒ約0
 、3容量% (7) S i CI 4、VOCl 
3、VCl2、CI2、HCl及び他の不純物を含んで
いた。第1の冷却段階においては、凝縮器中で水冷した
四塩化チタンでガスを冷却した。凝縮器は第1図の凝縮
器(1)と同様なものであるが、ノズル板(2)及び(
3)の代りに簡単な格子板を使用し、層状液滴分離器(
11)は備えられていない。35℃で毎時的80On+
3の四塩化チタンを供給した。貯蔵器に取り出した四塩
化チタンの温度は約39.5℃であった。凝縮器に残っ
たガスの温度は約44℃であり、5容量%の四塩化チタ
ンの蒸気とI+a″当り約100gの四塩化チタンの液
滴を含んでいた。毎時100m3の冷却水を温度18℃
で筒状の熱交換器に供給して四塩化チタンを冷却し、熱
交換器の温度は30℃になった。44℃に冷却したガス
を第2の冷却サイクルの凝縮器に導入する。この凝縮器
は第1段階に使用したものと構造は似ているが、直径カ
月、Onではなく僅かに0.55 mであり、凝縮器の
上部に層状液滴分離器を備えている。この冷却系におい
ては、毎時110m’の四塩化チタンを熱交換器に通し
、この中でアンモニアを蒸発させて四塩化チタンを−7
〜−11°Cに冷却した。冷却速度は毎時360,00
0kJであった。
実施例2 本発明方法を用い、添付図面に示した構造の2個の冷却
系を使用して、190℃に冷却した反応ガス(実施例1
と同じ組成、同じ量)から四塩化チタンを凝縮さぜな。
2個のノズル板はセラミックス材料(VI4)製であり
、夫々360個のウェンチュリー管が第1の冷却系の凝
縮器(直径1.0m)に取り付けられている。低固体分
含景の四塩化チタンを毎時140m’の割合で完全な円
錐形のノズルから凝縮器に温度35℃で導入した。凝縮
器から貯蔵器として使用する濃化装置へ取り出しな四塩
化チタンの温度は61℃であった。冷却されたガスの温
度は37℃であり、層状液滴分離器によって液滴を除去
した1に1m3当り約6gの四塩化チタンを含んでいた
。循環四塩化チタンを冷却する熱交換器には55m3の
冷却水(18℃)を供給し、40℃で取り出した。
第2の冷却系に用いた凝縮器は第1の冷却系に使用した
ものと構造は似ているが、直径か0.55mであり、ノ
ズル板は夫々113個の管を備えている。
貯蔵器を出た四塩化チタンの温度は−3〜−4℃であり
、排ガスの温度は−9〜−10℃であった。冷却速度は
毎時21.0,000kJであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するのに適した装置ある。 第1図 第2図(A−A )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、チタンを含む原料を還元剤の存在下において800
    〜1200℃で塩素化して四塩化チタンを製造する際得
    られる反応ガスから四塩化チタンを取り出す方法におい
    て、四塩化チタンを含む反応ガスから粉塵及び固体の金
    属塩化物を除去し、次いで液体の四塩化チタンで反応ガ
    スを直接冷却することにより凝縮器中で四塩化チタンを
    凝縮させ、この際凝縮器はその中に互いに100〜15
    00mmの空間をもって互いに間隔を置いて且つ一般的
    に平行に配置された多数のノズル板を含むものを使用し
    、該上部のノズル板に液体の四塩化チタンを供給し、液
    体の四塩化チタンを供給するのと同時に処理された反応
    ガスを動かすことを特徴とする方法。 2、該間隔は200〜400mmである特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 3、各ノズル板は液体四塩化チタンの流れの方向と一般
    的に平行な方向に接合された多数のヴェンチュリー管を
    含んで成る特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、一個またはそれ以上の円錐形スプレーノズルで液体
    の四塩化チタンを上部ノズル板に供給する特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 5、上部ノズル板の上方に少なくとも1個の層状液滴分
    離器が備えられている特許請求の範囲第1項記載の方法
JP62215545A 1986-09-03 1987-08-31 四塩化チタンの製造方法 Pending JPS6369712A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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