Способ получения пигментного диоксида титана

 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при получении пигментного диоксида титана по хлоридной технологии. Способ получения пигментного диоксида титана включает окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородсодержащим газом в плазмохимическом реакторе, охлаждение продуктов реакции в закалочной камере и последующее микроизмельчение промежуточного продукта - диоксида титана в несколько стадий путем воздействия сверхзвуковой струи газа при температуре 100÷500°С и отношении массовых расходов газа и диоксида титана G г/Gдт0,2, где Gг - массовый расход газа, Gдт - массовый расход диоксида титана. При этом на первой стадии микроизмельчения обработку диоксида титана производят сухим газом с добавкой пара органического или кремнийорганического модификатора, молекулы которого содержат по меньшей мере одну из функциональных групп: -ОН, -NH 2, -NH, -SH, при массовом расходе модификатора 0,1÷2,0% от массового расхода диоксида титана. Изобретение позволяет повысить качество пигментного диоксида титана и упростить технологию его производства. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для упрощения процесса получения пигментного диоксида титана по хлоридной технологии при повышении его качества.

Из уровня техники известен способ получения пигментного диоксида титана, включающий окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородсодержащим газом в плазмохимическом реакторе, охлаждение продуктов реакции в закалочной камере и последующее микроизмельчение промежуточного продукта - диоксида титана в несколько стадий путем воздействия сверхзвуковой струи газа при температуре 100÷500°С и отношении массовых расходов газа и диоксида титана G г/Gдт.0,2, где Gг - массовый расход газа, Gд.т. - массовый расход диоксида титана (RU 2125018 C1, G01G 23/07, 1999). При этом на первой стадии микроизмельчения осуществляют процесс обесхлоривания диоксида титана путем обработки его влажным воздухом без модифицирования его поверхности, что усложняет процесс производства. Кроме того, полученный по данному способу диоксид титана из-за наличия на поверхности влаги обладает неудовлетворительной смачиваемостью органическими связующими и низкой диспергируемостью в них, что ограничивает возможности его использования в качестве пигмента.

Изобретение направлено на повышение качества пигментного диоксида титана и упрощение технологии его производства.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения пигментного диоксида титана, включающем окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородсодержащим газом в плазмохимическом реакторе, охлаждение продуктов реакции в закалочной камере и последующее микроизмельчение промежуточного продукта - диоксида титана в несколько стадий путем воздействия сверхзвуковой струи газа при температуре 100÷500°С и отношении массовых расходов газа и диоксида титана Gг/G д.т.0,2, где Gг - массовый расход газа, Gд.т. - массовый расход диоксида титана, согласно изобретению на первой стадии микроизмельчения обработку диоксида титана производят сухим газом с добавкой пара органического или кремнийорганического модификатора, молекулы которого содержат по меньшей мере одну из функциональных групп: -ОН, -NH 2, -NH, -SH, при массовом расходе модификатора 0,1-2,0% от массового расхода диоксида титана.

Благодаря использованию сухого газа, содержащего пары модификатора, при обработке диоксида титана на первой стадии микроизмельчения обеспечивается совмещение процесса обесхлоривания и процесса модифицирования поверхности диоксида титана (т.е. сокращается количество стадий обработки) и исключается возможность сорбции влаги на поверхности диоксида титана. При этом модификатор прививается к поверхности диоксида титана, что приводит к улучшению гранулометрического состава титанового пигмента - уменьшению среднего размера и разброса размеров частиц и повышению его фотохимической устойчивости.

На чертеже представлена технологическая схема устройства для реализации заявленного способа.

Устройство содержит плазмотрон 1 с патрубком 2 для ввода кислорода или кислородсодержащего газа, плазмохимический реактор 3 с патрубком 4 для ввода тетрахлорида титана, закалочную камеру 5, теплообменник 6, циклон 7, тканевый фильтр 8, питатель 9 порошка диоксида титана, камеру 10 микроизмельчения со сверхзвуковым соплом 11, испаритель 12 с патрубком 13 для ввода модификатора, подогреватель 14 с патрубком 15 для ввода газа.

Способ получения пигментного диоксида титана реализуется следующим образом.

В плазмотроне 1 кислород или кислородсодержащий газ нагревают до плазменного состояния. Поток плазмы кислорода или кислородсодержащего газа из плазмотрона 1 поступает в плазмохимический реактор 3, где происходит окисление вводимого по патрубку 4 тетрахлорида титана с образование диоксида титана и хлора. Полученные продукты реакции последовательно охлаждают в закалочной камере 5 и теплообменнике 6 и в виде пылегазового потока подают в блок осаждения, включающий циклон 7 и тканевый фильтр 8. Уловленный в тканевом фильтре 8 диоксид титана возвращают в циклон 7, а газовую фазу (Cl 2) по патрубку 17 направляют на регенерацию для технологических нужд. Отделенный промежуточный продукт - частицы диоксида титана из циклона 7 через питатель 9 подают в камеру 10 первой стадии микроизмельчения, где происходит обработка - разрушение агрегатов частиц диоксида титана под воздействием истекающей из сверхзвукового сопла 11 сверхзвуковой струи сухого газа, содержащего пары модификатора, который вводят в поток газа через патрубок 13 и испаритель 12. При этом поверхностные Cl-группы диоксида титана вступают с функциональными группами модификатора: -ОН, -NH2, -NH, -SH в реакцию типа:

В уравнениях (1) - (4) R - органический или кремнийорганический радикал, который может содержать и другие помимо вышеназванных функциональные группы.

Для образования газовой среды, которую подают в камеру 10 подогретой в подогревателе 14 до температуры 100÷500°С и при отношении массовых расходов газа и диоксида титана Gг/G д.т.0,2, где Gг - массовый расход газа, Gд.т. - массовый расход диоксида, может быть использован любой из газов, не реагирующий с вводимым в него модификатором - азот, инертные газы, углекислый газ или самый технологически предпочтительный и дешевый газ - воздух.

В результате взаимодействия поверхностных Cl-групп диоксида титана с модификатором в камере 10 первой стадии микроизмельчения одновременно протекают процесс модифицирования, в результате которого модификатор прививается к поверхности диоксида титана, и процесс обесхлоривания с удалением хлора в виде HCl с поверхности диоксида титана в газовую фазу.

Из камеры 10 первой стадии микроизмельчения обесхлоренные и модифицированные частицы диоксида титана и газовая фаза в виде пылегазового потока поступают в блок осаждения второй стадии, откуда отделенные частицы диоксида титана из циклона 7 через питатель 9 напраляют в камеру 10 второй стадии микроизмельчения, а газовую фазу по патрубку 17 отводят на регенерацию для технологических нужд.

В камере 10 на второй стадии микроизмельчения производят доочистку диоксида титана от остатков модификатора и HCl. Готовый продукт - пигментный диоксид титана отводят из камеры 10 второй стадии по патрубку 16 в блок осаждения (на чертеже не показано).

При необходимости продолжить модифицирование диоксида титана другим модификатором число стадий может быть увеличено.

В таблице приведены режимные параметры примеров реализации заявленного способа получения пигментного диоксида титана и показатели качества получаемого продукта. Сопоставление примеров 1÷15 и 16 показывает, что при модифицировании диоксида титана по предлагаемому способу содержание хлора в целевом продукте в несколько раз ниже, чем в продукте без модифицирования (пример 16).

Формула изобретения

Способ получения пигментного диоксида титана, включающий окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородсодержащим газом в плазмохимическом реакторе, охлаждение продуктов реакции в закалочной камере и последующее микроизмельчение промежуточного продукта - диоксида титана - в несколько стадий путем воздействия сверхзвуковой струи газа при температуре 100÷500°С и отношении массовых расходов газа и диоксида титана Gг/G дт0,2, где Gг - массовый расход газа, Gдт - массовый расход диоксида титана, отличающийся тем, что на первой стадии микроизмельчения обработку диоксида титана производят сухим газом с добавкой пара органического или кремнийорганического модификатора, молекулы которого содержат по меньшей мере одну из функциональных групп: -ОН, -NH 2, -NH, -SH, при массовом расходе модификатора 0,1÷2,0% от массового расхода диоксида титана.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к модифицированному силаном оксидному или силикатному наполнителю для каучуковых смесей
Изобретение относится к технологии получения минеральных наполнителей, в частности к их обработке для придания им гидрофобного характера, и может быть применено при производстве «дышащих пленок»
Изобретение относится к пигментации и композициям для использования в лазерной маркировке

Изобретение относится к области физической химии, а конкретно к способам химической модификации поверхностей высокодисперсных материалов для придания им селективного и защитного, и антипиренного действия

Изобретение относится к области физической химии, конкретно к способу получения гидрофобных дисперсных материалов, и может быть применено в химической, а также в нефтяной и газовой отраслях промышленности

Изобретение относится к области органической и физической химии, конкретно к способам химической модификации твердых поверхностей высокодисперсных аморфных кремнеземов для придания им гидрофобных, органофильных свойств и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности

Изобретение относится к светоотражающим покрытиям и может быть использовано в летательных аппаратах космической техники

Изобретение относится к способу силилирования сверхтонкодисперсных неорганических оксидов и высоконеполярной пирогенной кремниевой кислоте, полученной этим способом, которая применяется в качестве загустителя в полярных системах, в качестве абсорбента для масел, для улучшения сыпучести тонеров, а также в антивспенивателях

Изобретение относится к производству перламутровых пигментов на основе слюдяных чешуек, чешуек графита и т.п., используемых для изготовления обоев, пластмасс, а также в лакокрасочной, текстильной и др

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для эффективного получения кремнеземов, модифицированных органическими и кремнийорганическими соединениями (органокремнеземов)
Изобретение относится к способу подготовки никелевого наполнителя для получения токопроводящей клеевой композиции на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20, предназначенной для экранирования и контактирования металлических поверхностей
Изобретение относится к технологии получения минеральных наполнителей, в частности к их обработке для придания им гидрофобного характера, и может быть применено при производстве «дышащих пленок»

Изобретение относится к минеральным наполнителям, используемым для изготовления пенополиуретанов, в частности к наполнителям типа карбоната, гидроксидов, силикатов, сульфатов и подобным минеральным наполнителям

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении наполнителей для пластмасс, бумаги, резиновых смесей, волокон и текстильных композиций

Изобретение относится к области создания композиционных функциональных материалов на основе полимерных материалов, в частности к разработке методов получения низкоразмерных наполнителей композиционных материалов, и может быть использовано в технологии машиностроительных материалов для создания композитов с заданными функциональными характеристиками
Up!