DE2005010B2 - Vorrichtung zum Abkühlen und Naßabscheiden heißer metalloxidhaltiger Reaktionsgase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen von heißen metalloxidhaltigen Gasen und Abscheiden der darin enthaltenen Feststoffteilchen.

Bisher sind schon eine ganze Reihe von Verfahren bekanntgeworden, wie Produkte, die bei der Gasphasenreaktion von Metall- oder Metalloidhalogeniden mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen entstehen, abzukühlen und die Feststoffteilchen aus dem Reaktionsgas abzuscheiden sind.

Die meisten bisher bekannten Verfahren beziehen sich darauf, daß das Feststoff/Gas-Gemisch zunächst stark abgekühlt und dann - nach eventueller Voragglomeration - nach konventionellen Methoden abgeschieden wird. In der US-PS 2789886 wird z. B. ein Verfahren beschrieben, nach dem die Abkühlung des Feststoff/Reaktionsgas-Stromes in wassergekühlten Röhren erfolgt. Eine Vielzahl von Röhren ist hierbei hintereinander angeordnet; sie sind durch 180"-Kriimmer miteinander verbunden. Um die Wände, insbesondere an den Umlenkungen freizuhalten, werden Feststoffe eingefahren, die bei den herrschenden Temperaturen sublimieren; hierzu wird Trockeneis vorgeschlagen.

Im Prinzip wird diese Arbeitsweise bereits in der US-PS 2721626 beschrieben. Nach Passieren dos Kühlers erfolgt die Abscheidung des Pigments auf konventionelle Weise, ■/.. B. durch elektrostatische Gasreinigung, in Zyklonen oder Filtern.

Die Nachteile einer derartigen Arbeitsweise liegen auf der Hand. Die Abkühlung der Gassuspension durch indirekten Wärmeaustausch über die Wand ist schwierig und langwierig. Das Problem, bei dieser Arbeitsweise die Wand des Wärmeaustauschers, insbesondere an Umlenkungen, freizuhalten, ist oben schon erwähnt worden.

Diskutiert wurde ebenfalls, die Gassuspension mit

kaltem Rückgas abzukühlen. Für eine Abkühlung auf niedrige Temperaturen sind aber große Kaltgasmengen, große Abscheider und Gebläse erforderlich. Eine Ausweichmöglichkeit bietet noch der Kontakt mit kalten Festkörpern. Nach der DE-AS 1033192 erreicht man die Kühlung des Produktstromes dadurch, daß wesentlich kälteres, feinverteiltes TiO₂ in die abzukühlende Suspension eingeführt wird. Ein ähnliches Prinzip wird in der DE-AS 1231224 verfolgt. Die Kühlung einer gasförmigen Dispersion von TiO₂-Pigment in den Reaktionsabgasen soll dadurch bewerkstelligt werden, daß die Dispersion durch einen senkrechten Turm im Gegenstrom zu herabrieselnden inerten Kühlteilchen nach oben geführt wird. Bei all diesen bisher behandelten Verfahrensweisen wird eine konventionelle Abscheidung vorgeschlagen; es werden erwähnt Zyklone, normale Staubfilter und die elektrische Gasreinigung. Diese Methoden sind aber bei diesen sehr feinteiligen Produkten allesamt problematisch, da man entweder sehr große Filterflächen in Kauf nehmen oder wenigstens eine Voragglomeration durchführen muß. In der DE-AS 1147207 wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Abscheidung von TiO₂ aus der Gasphase dadurch erreicht wird, daß das im Gas enthaltene TiO₂ in einem Fließbett aus gröberem TiO₂ festgehalten wird. Schließlich sei die DE-AS 1284955 erwähnt, bei der die zur Abscheidung notwendige Voragglomeration dadurch erreicht wird, daß Gas und Produkt teilweise im Kreis gefahren werden unter Aufrechterhaltung starker Turbulenz; u. U. durch Einbau eines schnell rotierenden Flügelrades.

Die Trockenabscheidung von feinteiligen Oxiden, die durch Verbrennen der entsprechenden Halogenide hergestellt werden, hat aber noch weitere Nachteile. Die abgeschiedenen Feststoffe haben an der Oberfläche Halogen, also insbesondere Chlor, stark absorbiert und müssen von diesem befreit werden. Das kann geschehen, indem man das Produkt in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf ca. 600° C erhitzt.

Sollen die Produkte einer Nachbehandlung unterworfen werden, müssen sie in Wasser dispergiert werden. Dies bereitet jedoch bei trocken abgeschiedenen Produkten Schwierigkeiten.

Weit effektvoller als die Abkühlung mit Gas oder mit kaltem Feststoff ist die Abkühlung mit Flüssigkeit. Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung hierzu wurde auch bereits in der DE-AS 1194832 vorgeschlagen. Die Abkühlung der heißen TiO₂-haltigen Reaktionsgase erfolgt dabei mit Wasser. Dazu wird der Produktstrom durch ein senkrechtes dünnes Rohr geleitet, an dessen Innenwand ein fließender Wasserfilm aufrechterhalten wird.

Die Abtrennung des Feststoffes selbst läßt sich auf nassem Wege bewerkstelligen, indem das Pigment aus dem Gasstrom gewaschen wird.

Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß einerseits Cl₂ mit H₂O unter Bildung von HCl reagiert und daß andererseits Verstopfungen beim Übergang trokken-naß auftreten können.

Aus der DE-AS 1097958 ist ein Verfahren bekannt, bei dem heiße Titandioxid-haltige Gasgemische mit Wasser in Sprühkühltürmen abgeschreckt werden. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist der Chlorverlust infolge Reaktion mit Wasser unerwünscht hoch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abkühlen und Naßabscheiden hei-

ßer metalloxidhaltiger Reaktionsgase, wie sie bei der Reaktion zwischen gasförmigen Metallhalogeniden und Sauerstoff-haltigen Gasen entstehen, zur Verfügung zu stellen, bei der einerseits die Chlorverluste möglichst gering sind, andererseits Verstopfungen beim Übergang trocken—naß vermieden werden können.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Abkühlen und Naßabscheiden heißer metylloxidhaltiger Reaktionsgase, wie sie bei der Reaktion zwischen gasförmigen Metallhalogenide η und Sauerstoff-haltigen Gasen entstehen, bestehend aus

a) einem ganz oder teilweise porös ausgeführten zylindrischen Rohrstück 5, versehen mit Kühlvorrichtung 2, ringförmigem Verteilerraum 3 und Stutzen 4 für die Gaszufuhr;

b) einem zweiten Rohr, in das das Rohrstück 5 zentral eingesteckt ist, mit einem zylindrischen oberen Teil 6, einem konvergierenden mittleren Teil 9 und einem zylindrischen Teil 11, wobei der öffnungswinkel des konvergierenden Teils größer als 7° ist;

c) einem am oberen Ende des konvergierenden Teils angebrachten Ringspalt 10, einem oder mehreren Stutzen 7, gegebenenfalls mit Drall erzeugenden Einbauten, für die Flüssigkeitszufuhr; und

d) am zylindrischen unteren Teil des Rohres 6 befindlichen schräg nach unten gerichteten und in ihrer Strahlrichtung verstellbaren Düsen 12.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung schafft jedes der eingesetzten Einzelmerkmale die Voraussetzung für die erfolgreiche Wirkung der weiteren Elemente. So ist die poröse Wand Voraussetzung dafür, daß am Übergang trocken-naß keine Zusetzungen auftreten. Im konvergierenden Teil erfolgt neben einer weiteren Abkühlung die Benetzung, weiche Voraussetzung für die nachfolgende Abscheidung ist. Die Abscheidung erfolgt durch schräg nach unten gerichtete Düsen in einem zylindrischen Rohr, wodurch unerwünschte Rückkoppelungen, insbesondere auf den Reaktor, vermieden werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Vielzahl von Merkmalen, die auch nur zum Teil, beispielsweise aus der US-PS 2913232 und DD-PS 57844 bekannt waren. Die funktioneile Zusammenwirkung der Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die damit erzielbaren Vorteile waren überraschend.

Die Abkühlung und Abscheidung kann z. B. so durchgeführt werden, daß die Gas/Feststoffsuspension mit kaltem, entstaubtem Rückgas erst auf Temperaturen von 600-800° C abgekühlt wirf, dann in einem Raum, dessen Wände mit einer rotierenden Flüssigkeitsschicht bedeckt sind, weiter abgekühlt wird und dann in einem zylindrischen Teil durch eine Suspension, die durch Düsen eingeführt wird, die Feststoffpartikel völlig benetzt und abgeschieden werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß bei der Herstellung feinteiliger anorganischer Oxide durch Reaktion der entsprechenden Halogenide mit Sauerstoff oder sauerstoff haltigen Gasen das Produkt durch eine umlaufende Suspension des besagten Feststoffes in Wasser in der aus einem konvergierenden und einem zylindrischen Teil bestehenden Vorrichtung mit Wasser abgeschreckt, benetzt und darin abgeschieden wird, wobei die umlaufende Suspension in einem Wärmeaustauscher gekühlt wird, so daß der Hauptteil der aus der Reaktion abzuführenden Wärme mit Kühlwasser abgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Ab-

"> kühlen von Reaktionsgasen und zum Abscheiden von darin enthaltenen Feststoffteilchen, wie sie bei Gasphasenreaktionen zwischen Metall- oder Metalloid-Halogeniden, z. B. der Chloride von Titan, Silicium, Zirkon, Eisen, Zink, Chrom oder Aluminium und

κι sauerstoffhaltigen Gasen bei Temperaturen von etwa 900-1500° C entstehen, verwendet werden. Die Reaktionsgase bestehen im wesentlichen aus Halogen, z. B. Chlor. Diesem kann jedoch ein gewisser Anteil von Inertgasen, wie Stickstoff, Kohlenoxide, Sauer-

r> stoff oder Edelgase zugemischt sein.

Die Abkühlung der heißen Reaktionsgase erfolgt zunächst mit einem kalten Gas. Als kaltes Gas kommen grundsätzlich solche Gase in Frage, die mit dem Reaktionsgas bzw. den darin enthaltenen feinteiligen

_'ii Oxiden keine weiteren Reaktionen eingehen, z. B. eignen sich Gase wie Stickstoff, Luft oder Chlor. Auch das Eindüsen und Verdampfen von bei Normalbedingungen als Flüssigkeit vorliegenden Stoffen, wie z. B. Wasser, kann angewandt werden. Vorzugsweise wird

r> jedoch kaltes gereinigtes Rückgas, das auch im Kreislauf geführt werden kann, verwendet. Die Menge des zugemischten Gases muß so bemessen werden, daß die Temperatur des abzukühlenden metalloxidhaltigen Gases auf die gewünschte Temperatur von ca.

in 600-800° C abgekühlt wird. Dabei beträgt die Temperatur des zugemischten Gases etwa 10° C bis 50° C. Im Anschluß an diese Vorkühlung wird die Gas/ Feststoff-Suspension mit einer Geschwindigkeit von etwa bis 10-100 m/sec in ein nach unten konisch zulaufendes Rohr eingeleitet, dessen Wände mit einer Flüssigkeit bespült sind. Zur Aufrechterhaltung einer Flüssigkeitsschicht an den Wänden kommen sowohl Flüssigkeiten als auch Suspensionen in Frage. Besonders gut eignen sich Wasser oder eine wäßrige Suspension der entsprechenden im Gas enthaltenen Oxidteilchen. In diesem Raum wird nun das bereits vorgekühlte, Oxidteilchen enthaltende Reaktionsgas sehr stark abgekühlt. Zusammen mit der starken Abkühlung tritt auch eine gewisse Benetzung der Fest-

4-) Stoffteilchen auf.

Dem konvergierenden Teil nachgeschaltet ist eine Zone, in dem über vorzugsweise nicht radial angeordnete Düsen Flüssigkeit in den Gasstrom bzw. in die Gas-Feststoff-Suspension eingespritzt wird und in

-,ο dem die Feststoffteilchen weiter benetzt werden.

In dieser Zone kommen als Einspritzflüssigkeiten wieder Wasser oder eine wäßrige Suspension des im Gas suspendierten Feststoffes in Frage.

Unterhalb der Düsen ist die Temperatur auf unter 100° C abgesenkt, und die Feststoffteilchen sind von der Flüssigkeit vollständig umhüllt. Die Geschwindigkeit der Suspension in diesem Bereich bewegt sich etwa zwischen 2,5 und 25 m/sec.

Die Abscheidung des in der Suspension enthaltenen

bo feinteiligen Oxids erfolgt in an sich bekannter Weise, dazu kann das Gas-Flüssigkeits-Gemisch nach dem Abkühlen und Suspendieren z. B. in einen Vorabscheider geleitet werden, in dem eine Abtrennung der Suspension erfolgt. Das Gas kann dann zur weiteren

b5 Wäsche in eine Sprühturm geleitet werden. Das Gas/ Flüssigkeits-Gemisch kann aber auch direkt in einen Waschturm geleitet werden. Das Endgas wird anschließend in einer Verfahrensstufe mit kaltem

Frischwasser im Gegenstrom gewaschen.

Das verbleibende Gas, z. B. Chlor geht, evtl. nach einer Endreinigung, in einer elektrischen Gasreinigungsanlage durch eine Trocknung und kann dann anschließend wieder verwendet werden, z. B. zur Chlorierung von Titanerzen.

Die bei den Abscheidungs- und Waschprozessen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung anfallende Suspension wird in einem Behälter gesammelt. Dieser Behälter dient gleichzeitig als Pumpenvorlage. Über die dazugehörige Pumpe lassen sich alle Bespülungsund Wascheinrichtungen, die mit Suspensionen gespeist werden, versorgen. Die Produktion wird als wäßrige Suspension abgenommen und kann dann, evtl. nach erfolgter Eindickung, z. B. einer Nachbehandlung zugeführt werden.

In den Kreislauf der Suspension kann zusätzlich ein Kühler eingebaut werden. So kann die Bespülung über die Düsen stets mit kalter Suspension vorgenommen werden. Der Hauptteil der im Prozeß anfallenden Wärme wird dann in diesem Kühlsystem mit Hilfe von Kühlwasser abgeführt.

Da die Produktion in Form einer Suspension anfällt, muß laufend Frischwasser nachgeliefert werden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise so, daß z. B. der letzte Waschvorgang mit Frischwasser durchgeführt wird.

Um die Löslichkeit von Chlor in der Suspension gering zu halten und um die Reaktion zwischen Wasser und Chlor weitgehend auszuschließen, empfiehlt es sich, die Temperatur der Suspension zwischen 40 und 70° C zu halten.

Beim eigentlichen Abkühlen und Waschen des Produktstromes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung genügt es allerdings nicht, nur die Temperatur der eingefahrenen Suspension niedrig zu halten. Es muß auch die Menge der Suspension so abgestimmt sein, daß die Temperaturerhöhung über das angegebene Maß nicht hinausgeht. Die Acidität in der umlaufenden Suspension soll 15 g/l HCl nicht übersteigen; bei der beschriebenen Arbeitsweise ist es möglich, sogar deutlich unter 15 g HCl/1 zu bleiben.

In den Fig. 1 bis 4 sind erfindungsgemäß geeignete Vorrichtungen dargestellt. In Fig. 1 bedeuten 1 das Einleitungsrohr für das Reaktionsgemisch, 2 ein wassergekühltes Rohr, 3 einen Verteilerraum für das Kühlgas, 4 einen Stutzen für die Gaszufuhr, 5 ein poröses Rohr, 6 oberes zylindrisches Rohr des Wäschers, 7 Flüssigkeitszuführung, 8 einen Zwischenraum, 9 einen konischen Teil des Wäschers, 10 einen Ringspalt,

11 den unteren zylindrischen Teil des Wäschers, und

12 sind Düsen. In Fig. 2 ist der Schnitt A-A aus Fig. 1 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Anordnung gemäß einem anderen Vorschlag. Dabei sind 13 die Zufuhr für Kaltgas, 14 ein Umlenkkasten, 15 ein umlaufender Rahmen und 16 eine Vorrichtung, die der groben Trennung von Flüssigkeit und Gas dient Diese Vorrichtung kann auch als Waschturm ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Anordnung; darin stellt 17 den Reaktorunterteil und 18 die Reaktorwand dar, 19 ist ein ringförmiger Verteilerraum für das Kaltgas, 20 ein Gaszuführungsstutzen, 21 Düsen, 22 ein Waschturm, 23 eine Pumpenvorlage und 24 eine Pumpe.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wird die Verfahrensdurchführung in den Vorrichtungen in einer vorteilhaften Ausführungsform erläutert

Das bei 1 (Fig. 1) aus dem Reaktor austretende Reaktionsgemisch, bestehend aus dem feinteiligen Oxid als Suspension in den Reaktionsabgasen, die im wesentlichen ans Chlor bestehen, wird zunächst auf Temperaturen von 600-800° C abgekühlt. Vorteilhaft ist die Abkühlung durch Zugabe %'on kaltem, entstaubtem Rückgas.

An die Eintrittsleitung 1 schließt sich ein poröses Rohr 5 an, das in den Oberteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung hineinragt. Es besteht aus einem wassergekühlten, rohrförmigen Teil 2 sowie einem Verteilungsraum 3 für das Gas, das durch Stutzen 4 zugeführt wird und dann durch das poröse Rohr 5 strömt.

Auch die Stirnfläche des eingesetzten Rohres, die zum konvergierenden Teil hin gerichtet ist, ist porös ausgeführt.

Bei poröser Ausführung dieses Einsteckrohres und Durchdrücken von Gas durch den porösen Rohrteil kann die Bildung störender Ansätze und Verstopfungen am Übergang trocken/naß verhindert werden.

Daran schließt sich der eigentliche Wäscher an. Er besteht aus einem zylindrischen Teil 6, in den das poröse Rohr 5 eingesteckt ist. Durch zwei oder mehrere tangential angestellte Düsen 7 wird Flüssigkeit, vorteilhaft flüssige Suspension, eingefahren. Die Düsen sind vorzugsweise in Form flacher Schlitze ausgebildet, um die Rotation der Flüssigkeit im Raum zwischen dem eingesetzten rohrförmigen Teil 8 zu erhöhen. Der mit Drall behaftete, nach unten durch den Ringspalt 10 strömende Flüssigkeitsfilm bedeckt völlig den zylindrischen und konischen Teil des Wäschers 9. Das eingesetzte Teil 8 begrenzt den Raum, in dem die Flüssigkeit rotiert, und begünstigt eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit durch den Spalt 10. Teil 8 verhindert gleichzeitig, daß Flüssigkeit gegen das Einsteckrohr 2 und gegen die untere Stirnfläche des porösen Rohres 5 spritzt.

Eine Erzeugung der Rotation ist auch durch entsprechende Einbauten und schräggestellte Düsen im Bereich des Spaltes 10 möglich. Im zylindrischen Teil unterhalb des Spaltes 10 und im konischen Teil des Wäschers 9 werden Ansätze wirksam verhindert, zugleich werden durch Verdampfung von Flüssigkeit eine Abkühlung der Gassuspension und eine teilweise Belegung der Teilchenoberflächen mit Flüssigkeit bewirkt. Dieser Vorgang ist wesentlich, weil dadurch die Auswaschung im nachfolgenden Teil der Vorrichtung begünstigt wird. Der Winkel ist größer als 7°, vorzugsweise 15° bis 45°.

Der konische Teil 9 des Wäschers geht über in den zylindrischen Teil 11, in dem kurz nach Übergang in zylindrischen Teil 11, in dem kurz nach Übergang in diesen vorzugsweise mehrere Düsen 12 eingesetzt sind, durch die Flüssigkeit in den Innenraum zugeführt

Es muß vermieden werden, daß die Flüssigkeitsstrahlen so aufeinandertreffen, daß der Durchgang im

Es muß vermieden werden, daß die Flüssigkeitsstrahlen so aufeinandertreffen, daß der Durchgang im werden. Günstig ist eine schräg nach unten gerichtete, nicht radiale Anordnung der Düsen nach Fig. 2.

Es können auch andere Vorrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt des Teiles 11 eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Flüssigkeit in Strömungsrichtung durch im Innern des Teiles 11 oder 9 eingebaute Vollkegeldüsen oder Hohlkegeldüsen zugeführt werden.

Bei kleinen Durchmessern ist es außerdem möglich, die Flüssigkeit dadurch in den Gasraum zu bringen,

daß man beim Übergang vom konvergierenden zum zylindrischen Teil oder im Oberteil des letzteren einen Ring einsetzt, auf den die aus dem konvergierenden Teil kommende Flüssigkeit auffließt und dadurch wenigstens teilweise in den Gasraum abgelenkt wird.

Im Bereich des Teiles 11 erfolgt die restliche Abkühlung und die Vergrößerung der Partikelmasse durch Umhüllung mit einer Flüssigkeitshaut, durch Agglomeration von Teilchen und durch Anlagerung an Flüssigkeitstropfen. Dadurch wird die Abscheidung des Feststoffes in nachgeschalteten Anordnungen wesentlich erleichtert.

Das Rohr 11 und die Einleitung 1 können vorzugsweise annähernd mit gleichem Querschnitt ausgeführt werden. Infolge der Abkühlung der heißen Gase ist im Teil 11 die Gasgeschwindigkeit relativ gering. Somit kann die erfindungsgemäße Anordnung mit einem erstaunlich geringen Druck- bzw. Energieverlust betrieben werden.

Das Gas-Flüssigkeitsgemisch kann nach dem erfindungsgemäßen Wäscher zunächst in einen Vorabscheider 16 geleitet werden, in dem eine grobe Abtrennung der Suspension erfolgt, oder direkt in einen Waschturm geleitet werden.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Kombination der erfindungsgemäßen Anordnung. Das aus dem Reaktor kommende ausreagierte Gemisch wird zunächst mit Kaltgas versetzt, das bei 13 parallel zur Wand durch einen Ringspalt zugegeben wird. In einem Umlenkkasten 14 - gemäß einem anderen Vorschlag - mit umlaufendem Rahmen 15 wird das Reaktionsprodukt gleichmäßig auf 600 bis 800° C gekühlt und tritt dann bei 1 in die erfindungsgemäße Vorrichtung ein.

Eine andere mögliche Anordnung zeigt Fig 4. Das aus dem Reaktor austretende Reaktionsgemisch, bestehend aus dem feinteiligen Oxid als Suspension in den Reaktionsabgasen, die im wesentlichen aus Chlor bestehen, tritt bei 1 aus dem Reaktor aus. Die Abkühlung der Suspension auf 600-800° C erfolgt durch Zugabe von Kühlgas über Stutzen 20, ein Zwischenstück 19 und über mehrere über den Umfang verteilte Düsen 21. Die Düsen sind abwärts geneigt, um einem Rückstau und zu starker Turbulenz in diesem Bereich entgegenzuwirken. Nach Passieren des erfindungsgemäßen Wäschers geht der Gasstrom von unten nach oben durch den Waschturm 22 und wird im Gegenstrom mit Suspension besprüht. Hierbei erfolgt eine sehr weitgehende Abscheidung des feinteiligen Oxids.

Zur Veranschaulichung der Erfindung dient das folgende Beispiel:

Im Reaktor wurde dampfförmiges TiCl₄, das soviel Al₂O₃ enthielt, daß das sich bildende TiO₂ 1 Gew.-% Al₂O₃ (bezogen auf TiO₂) enthielt, mit heißem sauerstoffhaltigen Gas umgesetzt.

Dazu wurde das TiCl₄ zunächst verdampft, dann erhitzt und nach Zumischung des Al₂O₃-Dampfes mit 470° C über eine Mischvorrichtung in den Reaktor eingefahren. Gleichzeitig wurde ein ca. 1820° C heißes O₂/CO₂-Gemisch senkrecht zum TiCl₄-Strom eingefahren. Der Sauerstoff wurde mit 30% Überschuß, bezogen auf die Stöchiometrie, eingesetzt. Die theoretische Mischtemperatur des Reaktionsgemisches (also ohne Berücksichtigung der Reaktionswärme)

betrug 946° C.

Nach erfolgter Reaktion trat folgendes Gemisch aus dem Reaktor aus:

244 NmVh Reaktionsgas mit 200 kg/h TiO₂: das Gas enthielt 77,0 Vol-% Chlor, 12,6 Vol-% CO₂ und 10,4 Vol-% O₂.

Dieses Reaktionsprodukt trat bei 1 in die erfindungsgemäße Vorrichtung ein. Der Durchmesser an dieser Stelle betrug 20 cm.

Das heiße Gas hatte bei Austritt aus dem porösen Rohr 8 in den konischen Teil 12 eine mittlere Geschwindigkeit von ca. 14,6 m/sec. Das poröse Einsteckrohr mit einem Durchemsser von 20 cm und einer Länge von 44 cm wurde mit 60 NmVh Kaltgas beaufschlagt. Zur Aufrechterhaltung des rotierenden Wasserfilms in konvergierenden Teil des Wäschers wurden durch zwei tangential angestellte Düsen insgesamt 7,5 mVh Suspension eingefahren.

Die Temperatur des Gas/Suspensions-Gemisches hinter dem Wäscher lag im Bereich 55-60° C (ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes betrug die mittlere Gasgeschwindigkeit nach der Abkühlung im zylindrischen Teil ca. 4,5 m/sec). Die Temperatur der Suspension wurde im Kreislauf vor Eingang in den Kühler gemessen und bewegte sich dort im Bereich zwischen 45 und 55° C; hinter dem Kühler lag die Temperatur bei ca. 40°C.

Die Suspension wurde mit 20% Feststoff gehalt im Kreislauf gefahren. Der HCl-Gehalt der Suspension stellte sich bei 11,4 HCl/1 ein. Demnach betrug der Chlorverlust 0,92%. Der Versuch wurde mehrere Tage störungsfrei gefahren. Nach Beendigung des Versuches wurde der Wäscher abgebaut und untersucht. Das poröse Einsteckrohr hatte nur einen sehr geringen Belag von trockenem, d. h. locker aufliegendem TiO₂. Alle von Suspension bespülten Teile waren frei von jeglichem Belag. Der Druckverlust in diesem Wäscher betrug 25—40 mm Wassersäule.

Bei anderen Ausführungen des Überganges trokken/naß traten u. a. teilweise hohe Druckverluste, Versetzungen und hohe Druckschwankungen auf.

Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Wäschers dagegen war der Betrieb gleichmäßig und störungsfrei.

Das Produkt erwies sich in der Suspension als so gut verteilt, daß es ohne zusätzliche Maßnahme sofort einer Nachbehandlung zugeführt werden konnte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine ganze Reihe von Vorteilen auf:

Die Abschreckung der heißen Suspension mit Wasser oder flüssiger Suspension erfolgt schnell und wirkungsvoll. Am Übergang trocken/naß treten keine störenden Ansätze auf. Der Hauptteil der Wärme läßt sich durch die Kühlung der Suspension abführen. Die Raum-Zeit-Ausbeute für den Kühl- und Waschvorgang ist sehr groß, da der erfindungsgemäße Wäscher sehr klein dimensioniert sein kann.

Die Feststoffpartikel werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung schon teilweise abgeschieden, und die Abscheidung in nachgeschalteten Apparaturen wird wesentlich verbessert.

Kennzeichnend sind weiterhin der geringe Druckverlust, mit dem dieser Wäscher betrieben werden kann, und das Fehlen störender Druckschwankungen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Abkühlen und Naßabscheiden heißer metalloxidhaltiger Reaktionsgase, wie sie bei der Reaktion zwischen gasförmigen Metallhalogeniden und sauerstoffhaltigen Gasen entstehen, bestehend aus

   a) einem ganz oder teilweise porös ausgeführten zylindrischen Rohrstück 5, versehen mit Kühlvorrichtung 2, ringförmigem Verteilerraum 3 und Stutzen 4 für die Gaszufuhr;

   b) einem zweiten Rohr, in das das Rohrstück 5 zentral eingesteckt ist, mit einem zylindrischen oberen Teil 6, einem konvergierenden mittleren Teil 9 und einem zylindrischen Teil 11, wobei der öffnungswinkel des konvergierenden Teils größer als 7° ist;

   c) einem am oberen Ende des konvergierenden Teils angebrachten Ringspalt 10, einem oder mehreren Stutzen 7, gegebenenfalls niit Drall erzeugenden Einbauten, für die Flüssigkeitszufuhr; und

   d) am zylindrischen unteren Teil des Rohres; 6 befindlichen schräg nach unten gerichteten und in ihrer Strahlrichtung verstellbaren Düsen 12.