無機顔料を冷却する方法および装置
本発明は、無機顔料を作るための製品および方法を提供する。一実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えているステップを含む。導管は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備えていることが好ましく、螺旋は少なくとも３つの３６０度旋回を備え、螺旋は１から１０度の角度を備えている。第２の実施形態では、本発明はまた、無機顔料を受けるための導管を備えた、顔料を製造するための螺旋状パイプを提供し、前記導管は螺旋を備え、前記導管は約６５０℃を超える温度に耐えることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化チタンおよび他の無機顔料を作る方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００４年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６０／６３２，２４６号の特典を請求するものである。
【０００３】
二酸化チタンを作るためのよく知られている１つの方法は、塩化物法である。この方法によると、四塩化チタンおよび酸素は気体の形で、高い流速で、反応炉内で混合される。反応炉は、粒子状二酸化チタンおよび気体の形成が容易になるように、高温で動作される。これらの生成物は、その後、熱交換を容易にするように煙道池内に浸漬させることができる、通常は管状熱交換器である導管を通過する時に冷却される。
【０００４】
塩化物法の効率を改善するために、精錬媒体を熱交換器に加えて、導管の内側表面に付着する生成物を取り除くことができる。様々な精錬媒体が当業界では知られている。
【０００５】
一般的に、精錬媒体は、導管の内側表面から堆積物を部分的に取り除くだけである。導管表面上の堆積物が取り除かれない程度によって、これらの堆積物は熱交換を妨害する。例えば、堆積物が導管の内側表面に付着すると、導管内の熱交換は次第に効率的でなくなり、それによって二酸化チタンを十分に冷却するための能力に悪影響を与える。これによりその後、二酸化チタン粒子の品質の衰えの可能性につながる。
【０００６】
塩化物法によって製造されたＴｉＯ2粒子の品質、およびこの方法自体の効率を良くするため、直線であるが、急激な屈曲部またはドッグレッグを備える管状熱交換器を含めることができる。このような熱交換器はこのような急激な屈曲部のないものよりもより効果的な熱交換器にすることができるが、屈曲部の大きな角度による急速な磨耗による欠点がいくらかある可能性がある。この磨耗は、高い維持費につながる可能性がある。直線であるが、広範囲な屈曲部、例えば幅広い角度付けされた屈曲部を備えた管状熱交換器もまた、当業界で知られている。これらは、急激な屈曲部を備えた管状熱交換器より少ない磨耗を示す可能性がある。
【０００７】
パイプの形状以外のパラメータはまた、熱交換の効率を良くするように変更することができる。例えば、内部フィンを備えた二酸化チタン顔料冷却用の管状熱交換器が当業界で知られている。内部フィンが、管状熱交換器の冷却を向上させる試みにおいて採用されている。複数の内部長手方向突起、窪み、または両方を有する煙道も当業界で知られている。さらに、煙道の内部表面には、波形を付けることができ、例えば中空である可能性があるフィンである複数の突起を有することができる。加えて、内部螺旋状羽根を備えた二酸化チタン顔料冷却用の管状熱交換器が当業界で知られている。
【０００８】
残念なことに、その内部表面に突起、窪み、螺旋状羽根、または凹所が単に配置されている管状熱交換器は、特定の欠点がある。内部表面上の機構は、これらの機構の位置で堆積物の蓄積を促進するように働くことができ、熱交換器の内部表面の効果的な精錬を妨害することができる。これらの欠点は熱伝達効率を下げる可能性がある。これらの機構はまた、熱交換器の構成にかなりの費用を加えることがある。
【０００９】
上に記したように、管状熱交換器の熱伝達効率は、例えば管状熱交換器の内側表面上の４つの螺旋状羽根および凹所の使用により精錬媒体を螺旋状経路に進めさせることによって向上させることができる。
【００１０】
残念なことに、熱交換器内で使用される精錬媒体の量を少なくすることが望ましいが、精錬媒体の過剰な使用は無機顔料粒子の品質に悪影響を与える可能性がある。
【００１１】
したがって、堆積物の蓄積が避けられ、熱交換器の内部表面の効果的な精錬への干渉が少なくなり、精錬媒体の使用が少なくなった場合に、無機顔料、例えば二酸化チタンの冷却を改良する方法および製品を開発する必要性が残っている。本発明は、解決法を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、無機顔料および粒子を作る装置および方法を提供する。この方法および装置は、無機顔料および粒子の形成中および後に、気体および粒子状物質の改良した冷却に適したものを含んでいる。この方法および装置は、二酸化チタン粒子を形成するのに特に適している。
【００１３】
一実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は、（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えたステップを含んでいる。
【００１４】
別の実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は、（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は３つの螺旋状屈曲部を備え、前記少なくとも３つの螺旋状屈曲部は少なくとも３つの３６０度螺旋旋回部で螺旋を形成し、螺旋は１から１０度の螺旋角度を有するステップとを含んでいる。
【００１５】
別の実施形態では、本発明は無機顔料を受ける導管を備えた、顔料を製造するための螺旋状パイプを提供し、前記導管は螺旋を備え、前記導管は約６５０℃と等しいまたはこれを超える温度に耐えることが可能である。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態の例示および説明する目的で選択したが、いかなる方法でも本発明の範囲を制限することを意図したものではない。本発明の特定の態様の好ましい実施形態が、添付の図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１の左手側螺旋状導管を示している。
【図２】図２は、実施例１の螺旋状導管に対する設計基準を示している。
【図３】図３は、実施例１の導管の螺旋状配置の概略図である。
【図４】図４は、図３の螺旋遷移の概略図である。
【図５】図５は、曲率半径を示す、実施例１の導管の概略図である。
【図６】図６は、実施例５の５度の螺旋角度および５．５回の旋回を有する螺旋パイプを示している。
【図７】図７は、実施例５の螺旋パイプを使用するスクラブ塩使用を示している。
【図８】図８は、実施例５の螺旋状パイプを使用した流速を示している。
【図９】図９は、実施例５の螺旋状パイプ（新しい５度螺旋状パイプ）、および実施例１の螺旋状パイプ（新しくなる前の５度螺旋状パイプ）に対して、１時間当たりのトンの関数としてのｋＰａでの煙道パイプ圧力低下を示している。
【図１０】図１０は、実施例５（新しい５度螺旋状パイプ）および実施例１（新しくなる前の５度螺旋状パイプ）を使用した、粘度比較を示している。
【図１１】図１１は、直線および屈曲部を示す、実施例で使用される煙道池の概略図である。
【図１２】図１２は、二酸化チタンの原料顔料製造の工程のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を好ましい実施形態に関連して説明する。これらの実施形態は、本発明の理解を助けるために示されたものであり、いかなる方法でも本発明を制限することを意図したり、そのように解釈されるべきではない。本開示を読んで当業者に明らかになる可能性がある全ての代替形態、変更形態および同等物は、本発明の精神および範囲内に含まれる。他のおよび別の利点および実施形態と共に本発明をより十分に理解するために、実施例、および添付した特許請求の範囲に記載された発明の範囲に関連して理解される以下の説明に言及する。
【００１９】
この開示は、無機顔料を作るための過程の入門書ではなく、当業者に知られている基本的な概念は詳細には記載していない。
【００２０】
（定義）
特記しない限り、または文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される表現および用語は以下の意味を含んでいる。
【００２１】
（急激な屈曲部）
本明細書で使用される「急激な屈曲部」という表現は、当業界では「ドッグレッグ」と言われるものを含む。「急激な屈曲部」または「ドッグレッグ」は、導管または煙道内の屈曲部であり、真っ直ぐなまたは直線導管または煙道内の偏差を示す。「急激な屈曲部」は一般的に、約９０から約１７０度までの角度の旋回である。「急激な屈曲部」は、急激な屈曲部内に、広範囲な屈曲部用の緩やかな、円滑な、および均一な変化とは反対の流れの方向を急激に変更する、角度の急激な変化または変更がある点において、「広範囲な屈曲部」とは区別される。
【００２２】
（導管）
本明細書で使用される「導管」という用語は、気体、蒸気および粒子状反応剤および反応生成物を入れることができ、これらを形成される区間から離れるように移動させる経路を提供することができるパイプまたは煙道、またはあらゆる他の構造物を含む。「導管」という用語は、これに限らないが、管状熱交換器を含む。導管は当業界で知られているあらゆる材料で作ることができる、または当業者はこの開示を手にして理解することができ、本発明の実施において有用であることが分かるだろう。
【００２３】
（冷却）
本明細書で使用される「冷却」という用語は、物質の温度の低下を含む。本発明によるこの開示で説明される方法および製品を使用して、本発明の導管を通って進む物質は温度の低下が起こる。
【００２４】
（一定の螺旋角度）
本明細書で使用される「一定の螺旋状角度」という表現は、本発明による他の螺旋、螺旋状部分、または螺旋状屈曲部と比較した場合、１つの螺旋、螺旋状部分、または螺旋状屈曲部から変化しない螺旋角度を含む。「螺旋状部分」という表現は、螺旋を備えた導管の部分を含むことを意味している。必ずしもではないが一般的には、「螺旋状部分」は螺旋状の完全旋回（すなわち、螺旋の３６０度旋回）を含むパイプの部分であり、パイプのこの部分は例えば、１つまたは複数の他のパイプ部分に溶接する、あるいは取り付けることができる。１つまたは複数の他のパイプ部分は、１つまたは複数の螺旋状部分、１つまたは複数の屈曲部、および／または１つまたは複数の直線走路を備えている。
【００２５】
（窪み）
本明細書で使用される「窪み」という用語は、管状熱交換器の内側表面の退縮を表現する、管状熱交換器の内側表面の偏差を含む。
【００２６】
（フィン）
本明細書で使用される「フィン」という用語は、管状熱交換器の内側表面上の突起を含む。「フィン」は、管状熱交換器と同じまたは異なる成分からなっていてもよい。「フィン」は三角形をしていてもよく、または熱交換、蓄積の減少、および／または精錬の効率を助長するあらゆる形状をとってもよい。
【００２７】
（螺旋状屈曲部）
本明細書で使用される「螺旋状屈曲部」という表現は、螺旋の一部を含んでいる。「螺旋の一部」という表現は、螺旋の方式による想像中心軸周りに分岐するあらゆる長さの螺旋である。螺旋を説明する多くの方式が当業界で知られている。
【００２８】
（螺旋）
本明細書で使用される「螺旋」という用語は、よく知られているベクトル関数、例えばベクトル関数ｒ（ｔ）＝ａｃｏｓｔｉ＋ａｓｉｎｔｊ＋ｃ＋ｋ（式中、ｃはゼロではない）によって通常示すことができる、円形螺旋を含んでいる。常にではないが一般的には、螺旋はｘ2＋ｙ2＝ａ2によって示される想像円柱内にある。ｃ＞０である場合、螺旋は右手側円形螺旋である。ｃ＜０である場合、螺旋は左手側円形螺旋である。しかし、本明細書で使用されるように、そうでないと特定される、または文脈によって示されない限り、「螺旋」は最も幅広い意味で解釈されることを意味している。本発明の螺旋は、当業界で知られているあらゆる方式によって示すことができ、したがって規則的な螺旋、または通常の円筒内に含めることができる規則的な螺旋に限るものではない。非限定的な一実施例では、「螺旋」は均一的に直線である螺旋を含むことができる、例えば螺旋は直線円筒内にある必要はなく、螺旋が中に含まれると考えられる円筒自体は１つまたは複数の曲線を含むことができる。非限定的な別の実施例では、本発明の螺旋は必ずしも均一または規則的である必要はなく、例えば、螺旋の中心軸からの偏差は均一である必要はない。
【００２９】
（螺旋角度）
本明細書で使用される「螺旋角度」という表現は、想像直線中心軸または想像円筒周りのその螺旋周期性および大きさを決める、螺旋状導管の前進方向によって形成される角度を含む。「螺旋角度」は、中心軸の方向に向いているｘ軸、および螺旋状導管の前進の軌跡によって引かれた線上のあらゆる点に対する接線を備えた３次元座標で測定される。
【００３０】
この開示で使用される螺旋角度値は、系列類似（コロラリー アナロジー）である。この値は、この開示では、機械技術の多くの当業者によって利用される普通のまたは共通の定義とは逆である可能性がある方法で示される。例えば、機械技術の多くの当業者にとって、螺旋角度は、螺旋状パイプの中心がその上でコイル状になっている想像円筒の周面に対する螺旋の名目上の長さによって規定することができる。したがって、本明細書での使用に関して、本明細書で使用されるような３度は、機械技術の当業者にとっては、より普通には８７度と言うことができ、本明細書で言うような５度はより普通には８５度などと言うことができる。この開示における螺旋角度の表現は、便利にする目的のみで、８５度ではなく５度、および８７度ではなく３度などである。
【００３１】
（無機顔料）
本明細書で使用される「無機顔料」という用語は、当業界で知られている、または知られるようになる、および／または導管、または本発明の方法の１つを使用して冷却することができるあらゆる無機顔料を含んでいる。無機顔料は、チタン系顔料であることが好ましい。無機顔料はチタンの酸化物であることがより好ましい。無機顔料は二酸化チタンであることが最も好ましい。
【００３２】
（螺旋条）
本明細書で使用される「螺旋条」という用語は、管状熱交換器の内部表面の窪みを含み、窪みは螺旋の少なくとも１つの螺旋旋回または螺旋の完全な旋回の上で起こる。
【００３３】
（精錬媒体）
本明細書で使用される「精錬媒体」という表現は、当業界で知られている、または当業界で知られるようになるあらゆる媒体を含んでおり、管状熱交換器内での精錬に有用である。「精錬媒体」としては、これに限らないが、砂、例えば二酸化チタンなどの無機顔料および／または精錬を達成するためのあらゆる認められた形の焼結二酸化チタンの混合物、圧縮二酸化チタンなどの圧縮顔料、塩および塩混合物、岩塩、アルミナ、および溶融アルミナが挙げられる。塩としては例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、および塩化セシウムを挙げることができる。
【００３４】
（螺旋旋回）
本明細書で使用される「螺旋旋回」という表現は、螺旋の完全旋回を示す螺旋の一部を含む。
【００３５】
（広範囲な屈曲部）
本明細書で使用される「広範囲な屈曲部」という表現は、熱交換器を煙道池内に含めることを可能にする屈曲部を含む。一般的に、熱交換器の長さは、１つまたは複数の「広範囲な屈曲部」を熱交換器内に案内することによって長くすることができ、例えば煙道池の輪郭に沿うことができるようになる。「広範囲な屈曲部」は、その曲率半径によって規定される幅広い角度を有することが好ましい。
【００３６】
（羽根）
本明細書で使用される「羽根」という用語は、管状熱交換器の内側表面上の突起を含む。「羽根」は、管状熱交換器と同じまたは異なる構成であってもよい。「羽根」は三角形をしていてもよく、または熱交換、蓄積の減少、および／または精錬の効率を助けるあらゆる形状をとってもよい。
【００３７】
（可変の螺旋角度）
本明細書で使用する「可変の螺旋角度」という表現は、螺旋または螺旋状部分に沿って変化することができる螺旋角度を含む。
【００３８】
一実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は（ａ）二酸化チタンを生成するために熱により酸素と四塩化チタンを反応させるステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えるステップを備えている。
【００３９】
本実施形態により、螺旋は１度から２５度までの螺旋角度を有することが好ましい。螺旋角度は２度から１０度までであることがより好ましい。螺旋角度は３から５度であることが最も好ましい。特に好ましい実施形態では、螺旋角度は５度である。螺旋角度は螺旋に沿って一定である可能性がある。別の方法では、螺旋角度は螺旋に沿って変化することができる。螺旋角度は螺旋に沿って一定であることが好ましい。適切な螺旋角度を選択する際の検討材料としては、螺旋ではない導管と比較して改良型の熱伝達を達成する際に得られる螺旋状導管の効率、精錬の効率、導管の内側表面上の堆積物の堆積、および導管の内側表面の磨耗が挙げられる。螺旋状導管の効率は、螺旋角度を例えば５度まで大きくすることによって改良することができ、螺旋状導管を短くすることが可能になり、５度未満の螺旋角度と比較して導管の長さ毎のより大きな螺旋を可能にする。
【００４０】
適切な螺旋状導管は、一定のまたは可変の螺旋角度の少なくとも１つの螺旋部分を備えた導管を選択し、煙道池内で熱交換器として少なくとも１つの螺旋部分を備えた導管を利用することによって設計することができる。煙道池周りの熱均衡を測定し、導管の熱伝達原動力を決定するように、導管に沿った様々な点における導管の近くの煙道池の温度調査を行うことができる。これらの温度調査は、導管の様々な部分の熱流束、および導管内部の流れの温度を予測するのに使用することができる。
【００４１】
導管の少なくとも１０％は螺旋であることが好ましい。導管の少なくとも５０％は螺旋であることがより好ましい。導管の７５％から１００％は螺旋であることが最も好ましい。導管が１００％未満の螺旋である実施形態では、導管は螺旋状部分と直線または非螺旋状部分の間の１つまたは複数の部分の間に１つまたは複数の変化区間を備えていることが好ましい。変化区間は、導管がその節（アーティキュレイション）を変化させる導管の区間を備えている。例えば、変化区間は導管の螺旋部分が直線部分に変換される区間、またその逆である区間を備えることができる。
【００４２】
全てが螺旋ではない導管では、導管は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えていることが好ましい。導管は、少なくとも２つの螺旋状屈曲部を備えていることがより好ましい。導管は、少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備えていることが最も好ましい。
【００４３】
導管は、少なくとも１つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることが好ましい。導管は、少なくとも２つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることがより好ましい。導管は、少なくとも３つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることが最も好ましい。一般的に、導管が長くなれば長くなるほど、より多くの３６０度螺旋状旋回を導管が備えていることが好ましい。
【００４４】
導管はまた、少なくとも１つの急激な屈曲部を備えることができる。急激な屈曲部としては、「ドッグレッグ」として当業界で知られているものが挙げられる。しかし、急激な屈曲部は最小に保持されるべきである。というのは、急激な屈曲部は高い磨耗によるかなりの維持費用につながる可能性があるからである。別の方法では、螺旋角度に加えて、導管は少なくとも１つの広範囲の屈曲部を備えることができる。広範囲の屈曲部は一般的に、熱交換器内の幅広い角度長さである。熱交換器のより長い長さが単一の煙道池内で望ましい場合に、幅広い屈曲部は望ましい可能性がある。例えば、矩形の煙道池は幅広い屈曲部が使用され、それによって熱交換器が例えば煙道池の周面に沿うように煙道池内で旋回することができる場合に、より大きな熱交換器長さを備えるように作ることができる。このような熱交換器の１つまたは複数の部分は螺旋を備えることができる。
【００４５】
導管の内側では、１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せを使用することができる。１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せは、螺旋部分を含む導管のあらゆる部分で使用することができる。
【００４６】
本発明の方法は、精錬媒体を使用して行われることが好ましい。現在当業界で知られているまたは知られるようになった、あらゆる精錬媒体、または精錬媒体の組合せを、本発明と合わせて使用することができる。精錬媒体は、例えば、砂、１つまたは複数のハロゲン化金属、ＣｓＣｌ、成形ＴｉＯ2粒子、焼成ＴｉＯ2粒子、またはその組合せを備えることができる。精錬媒体は１つまたは複数のハロゲン化金属を含んでいる場合、ハロゲン化金属はＮａＣｌ、ＫＣｌ、またはその組合せであることが好ましい。しかし、当業界で知られている、知られるようになり本発明に関連した精錬に有用であるあらゆる適切な精錬媒体を使用することができる。
【００４７】
別の実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を含み、前記方法は、（ａ）熱により酸素と四塩化チタンを反応させて二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却させるステップであって、前記螺旋は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備え、前記螺旋状屈曲部は少なくとも３つの３６０度螺旋旋回を有する螺旋を形成し、螺旋は１から１０度の螺旋角度を有するステップとを含んでいる。
【００４８】
別の実施形態では、本発明は無機顔料を受ける導管を備えた、無機顔料を作るための螺旋状パイプを備えており、前記導管は螺旋を備え、前記導管は６５０℃を超える温度に耐えることが可能である。螺旋状パイプは１つまたは複数の右手側螺旋、１つまたは複数の左手側螺旋、および／またはその組合せを備えることができる。
【００４９】
別の実施形態では、螺旋状パイプは二酸化チタンを含む管腔を備えている。
【００５０】
本発明の方法および導管で作られた無機顔料は、いかなる無機顔料であってもよい。無機顔料はチタンを含んでいることが好ましい。無機顔料は、１つまたは複数の酸化チタンを含んでいることがより好ましい。無機顔料は二酸化チタンであることが最も好ましい。
【００５１】
二酸化チタンは、例えば、硫酸塩法または塩化物法などの当業界で知られているあらゆる方法で作ることができる。二酸化チタンは、塩化物法を使用して作られることが最も好ましい。塩化物法では、時に煙道パイプと呼ばれる、パイプの長さにおける急速冷却の後に、四塩化チタンは高温反応炉で、酸化反応で酸素と反応される。パイプ、すなわち煙道パイプは導管を備えており、それによって二酸化チタンが導管を通して進むときに冷却が起こる可能性がある。導管は一般的に、煙道池に浸漬されている。酸化反応の後に、生成物が望ましくない粒子の成長を避けるように反応炉から出るときに、反応は急速に冷却される。酸化反応炉または酸化装置から原料顔料を作る方法が、当業界でよく知られている。塩化物法により二酸化チタンを作るブロック過程図が、図１２に示されている。
【００５２】
一般的に、生成物は、出ていく気体流および二酸化チタン粒子を急速に冷却するために、外部冷却された導管、またはパイプ、または煙道パイプに入っていく。導管は一般的に、管状熱交換器である。導管内での優れた熱伝達を保証するため、精錬媒体が、導管の内部壁面上の顔料の過剰な蓄積を取り除くために、一般的に、熱い気体流に加えられる。一般的な精錬剤としては、例えば、砂、岩塩、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、ペレット状または焼結二酸化チタン、二酸化チタンの圧縮粒子、などを含むあらゆる研磨材料が挙げられる。精錬剤の二峰性粒径分布（バイモデル パーティクル サイズ ディストリビューション）が特に効果的であり、塩の使用は塩素からチタニア粒子を分離するのに使用される袋フィルタの上での圧力低下を少なくするという利点を有することが当業界で知られている。当業界で知られている、または当業界で知られるようになるであろう、あらゆる精錬媒体を、本発明と併せて使用することができる。
【００５３】
パイプ、煙道パイプ、または当業界で知られているあらゆる他の種類の導管であってもよい導管は、熱交換器として働く。精錬媒体は、良好な熱伝達を維持するように、熱交換器の内側表面から堆積物を取り除く。熱交換器、または導管は一般的に、例えば、個別の部分を互いにボルト留めすることによって連結された複数の個別の熱交換器部分でできている。パイプを作るための多くの方法が当業界で知られている。例えば、実施例で利用される螺旋状パイプでは、直線パイプが普通はそれぞれ１つの螺旋を作るのに十分な長さを備えた所望の長さに切断される。各長さのパイプはその後、それぞれ誘導加熱され、仕様までねじられる。これらの長さは、その後互いに溶接されて、螺旋状パイプを形成する。
【００５４】
本発明は、導管または熱交換器の部分的に、またはその全長に沿って螺旋状パイプ部分を使用して、精錬媒体の使用を少なくする、またはより効率的に精錬を達成することができる。
【００５５】
本発明の利点としては、顔料の生成の際に、塩などの精錬媒体の使用を最小限に抑えることができることが挙げられる。塩は特に、最終的な顔料品質、特に不透明性および光沢の品質に有害であることが知られている。したがって、塩の使用を最小限に抑えることが望ましい。例えば、既存の熱交換器内で３度の螺旋角度を有する２７メートル螺旋部分を使用することにより、塩の使用量が４０％から５０％だけ減少し、曲げ圧延から供給される供給スラリー粘度が５０％だけ減少した。中立色調（ニュートラル トーン）等級または青い色調等級の原料顔料上の最終圧延速度の増加が、最大２８％だけ観察された。３０日間の使用後、導管を検査し、内部表面に対して目立つ磨耗は示されなかった。
【００５６】
ＴｉＯ2工場などの顔料製造工場での製造速度を最大限にすることは、煙道パイプを通して煙道池冷却水内へプロセスの流れからより多くの熱を伝達することによってより高い製造速度を達成することを可能にすることによって、工場過程の障害を取り除くことによって得られる。現在当業界で知られている管パイプを使用することができるが、最大製造速度は、熱交換器上の過剰な磨耗につながり、保守およびスクラブ塩の増加の両方のかなりの費用を追加することがある、スクラブ塩使用の増加につながる可能性がある。乱流区間の内壁面が比較的きれいであるように過程流を急速に偏向させる煙道パイプ内への急激な屈曲部（ドッグレッグ）を設置することができ、それによって熱伝達効率が大きくなるが、これは大きな屈曲角度による急速な磨耗につながり、したがってより高い保守費用につながる可能性がある。図１１は、直線および屈曲部を示す、本明細書に記載する実施例で使用される煙道池の略図である。第１の直線（１）、広範囲の屈曲部（２）、第２の直線（３）、第１の位置での３度螺旋状パイプおよび第２の位置での５度螺旋状パイプの位置（４）、および第２の位置での３度螺旋状パイプの位置（５）が示されている。
【００５７】
しかし、例えば、３度、５度の螺旋状屈曲部を備えた螺旋状部分、またはこのような部分の組合せの使用により、より大きく角度付けされた急激な屈曲部、またはドッグレッグほど急速には磨耗しない。したがって、特定の螺旋状部分が急激な屈曲部と同じ熱だけ取り除くとしても、螺旋状部分は優れた代替形態である。
【００５８】
本発明は、これに限らないが、上に記す通り、精錬媒体に対する小さい需要を含む様々な利点を提供する。螺旋状経路により、より効果的な精錬が可能になる。塩などの精錬媒体の減少は、により、例えば、ミル供給の粘度を低くし、湿式ミルへのより高い供給速度を可能にする、及び、より少ない凝集の生成による後処理の濾過された固体を増やすことによって、下流側処理を向上させることができる。特定の市場における二酸化チタン顔料に特に望まれる、より青い基調（アンダートウン）の顔料には、より小さな粒径が、望ましい。より小さな粒径はまた、既存の熱交換器で得ることができるよりも高い製造速度を可能にする。
【００５９】
塩の使用を最小限に抑えることにより、ミル供給の粘度を低くし、より少ない凝集の生成による後処理の濾過された固体を増やすことによって、湿式ミルにより高い供給速度を可能にすることを含む、下流側処理を向上させる。塩の使用料を最小限に抑えることはまた、より青い基調の顔料、マスタバッチおよびプラスチック市場における二酸化チタン顔料の望ましい品質につながる可能性がある。より小さな粒径はまた、既存の熱交換器で得ることができるものよりも高い製造速度を可能にする。
【００６０】
螺旋状パイプは、多くの利点の技術的な成果である。主な効果は、スクラブ塩使用量のかなりの減少を引き起こすことができる、熱除去効率の増加である。顔料スラリー中の塩レベルのその後の減少により、粘度を低くすることができ、また粒子間力／性状への肯定的な効果を有することができる。これらは、下流側過程での多くの利点に貢献している。
【００６１】
これまで本発明を全体的に説明したが、例として提供したものであり、そうでないと特定されない限り本発明を制限することを意図していない、以下の実施例を参照して本発明をより簡単に理解することができる。
【００６２】
（実施例）
（実施例１）
３度螺旋角度を有する螺旋状導管での試行
それぞれ完全に３６０度螺旋旋回である３つの螺旋状屈曲部を備えた、３度の一定螺旋角度を有する、３００ｍｍ直径の２７．５メートル長さの煙道パイプでできた螺旋状導管を、煙道池内で熱交換器に設置した。熱交換器は、酸化反応炉の出口に直接連結させた。熱交換器は、冷却された水に浸漬されたパイプのいくつかのループで作り、螺旋状導管を第２のループの第１の長さに設置した。螺旋状導管は、同じ位置で同じ名目上長さの直線導管と比較して、追加の８３ｋＪ／秒の熱を除去して、螺旋状導管が直線導管よりも約２１．６％より効率的であることが示された。「直線」または「名目上」長さは、螺旋または螺旋状パイプの長さのことを言う。解くと、パイプは約０．２５ｍ／螺旋だけ長い。螺旋の最も離れた偏差は、螺旋状パイプの中心から１００ｍｍであり、最大の頂点間偏差は２００ｍｍであった。パイプの部分がフランジの上または下で持ち上げられないように、またパイプが煙道池壁面または別のパイプに接触しないように１００ｍｍの最大偏差を選択した。螺旋状導管は、１１ｍｍの壁面厚さにされたスケジュール４０または９０の、インコネル６００合金パイプで構成した。この材料は、高温および熱い塩素能率に特に適している。インコネル６０１および６２５などの同じ合金の他のより高い等級も適している。ハステロイを使用することもできる。しかし、これらは全てインコネル６００よりも費用がかかり、僅かに優れているだけである。使用された螺旋状パイプの表示は、図１に示される。螺旋状導管の設計基準が、図２に示される。螺旋状導管の各端部にある長さの直線導管を備えた、９０００ｍｍの３つの螺旋状部分を備えた導管を示す、螺旋状パイプの概略図が、図３に示される。図４は、螺旋遷移の概略図である。図５は、溶接継手を示す螺旋状導管の概略図である。それぞれ中心線から１００ｍｍの偏差を有する単一の完全螺旋を備えている、３つの９０００ｍｍ部分が作られた。この構成は、各端部が同一平面で終端することが可能になり、部分を互いに突合せ溶接することが可能になった。直線長さは、パイプ全長での不足を補うのに使用した。螺旋状パイプは、煙道パイプの第２の直線の第１の長さ内に設置された。煙道パイプは、煙道池内に浸漬させられた。
【００６３】
煙道池の温度調査が行われた。温度測定は、煙道池周りの熱均衡を確立し、煙道パイプの熱伝達ダイナミクスを確立するのを助けた。結果はまた、煙道パイプの様々な部分の熱束、および煙道パイプ内部の流れの温度を予測するのに使用された。熱束分析により、螺旋状パイプは煙道パイプの第１の直線の最終長さにおいて最も有利であることが示された。この位置での螺旋状パイプは、第２の直線よりも５倍多い、反応生成物流に対する８３℃の熱／温度に相当するものを除去しただろう。
【００６４】
二酸化チタンを作ることに関連する熱のかなりの量、全体の約６０％がＴｉＣｌ4からＴｉＯ2への反応によって生成された。熱の大部分、約７３％から７６％は、第２の屈曲部までの第１の直線によって除去された。作られた二酸化チタン等級、すなわち中立色調等級対青い色調等級に関して、第２の屈曲部の後の煙道パイプの残りが、２００から３００ｋＪ／秒だけ多くの熱を除去した。これは、流れのより低い速度、または中立色調流れのより長い滞留時間の何れかに関連する可能性があった。これは、青い色調と比較して中立色調を作るための０．３から０．５％のより低いスクラブ使用量の原因となったであろう可能性がある。スクラブ塩は、煙道パイプの第１の直線に影響を与えるだけであった。これは、袋のフィルタ入口温度が１９５℃から１８０℃まで１５℃だけ少なくする３回の試行で明らかであった。第２の屈曲部と第３の屈曲部の温度の両方は、同じ余地だけ低下する。反応生成物の理論算出温度は、約２，１００℃であると推定された。実際の温度は、ある割合のＣｌ2の高い吸熱性解離によりおそらく数百度低かった。煙道池水の最終温度により、蒸発熱損失は３０００から５０００ｋＪ／秒まで、または煙道池水内への煙道パイプまで噴出された合計熱の３０％から４５％に変化した。大気への蒸発による水損失の量は、５から７．５ｍ3／時間で顕著であった。煙道パイプの熱束は、１３８ｋＪ／ｍ2から５．６ｋＪ／ｍ2に変化した。大きい数は、第１の直線上の２２５ｍｍＮＢ（名目上の孔または名目上の内径）の煙道パイプからで得られたものであり、後者は煙道パイプの端部に近いところで得られたものである。
【００６５】
発明者は、螺旋状導管の熱伝達効率は螺旋角度を５度まで大きくすることによりさらに向上させることができるという結論に達した。螺旋角度の増加は、螺旋を短くし、導管の単位長さ毎でより大きな螺旋または螺旋を可能にしただろう。
【００６６】
（実施例２）
スクラブ塩使用量
螺旋状パイプを使用してもいるおよび使用していないランのスクラブ塩使用量の平均データを、表ＩＩに示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
スクラブ塩使用量は、中立色調のランで約０．３から０．５％低かった。日数によるＮａＣｌスクラブ塩および速度の変化が、螺旋状導管の所定の位置で９ヶ月間測定され、反応速度に標準化した場合に螺旋状導管がない熱交換器を使用した場合より約１５％少なく平均化された。
【００６９】
青い色調と中立色調の間の０．３から０．５％のスクラブ塩の差は、第３の屈曲部の後の２００から３００ｋＪ／秒の熱除去に相当した。螺旋状パイプは、直線パイプに対して、青い色調の回で追加の８３ｋＪ／秒の熱を除去した。これは、少なくとも８３／２００ｘ０．３＝０．１２５％、または約０．１％のスクラブ塩減少に等しかっただろう。
【００７０】
（実施例３）
螺旋状パイプを使用した精錬、磨耗および流れ耐性
螺旋状パイプは、表ＩＩのラン３と４の間で除去され、螺旋状パイプの内部壁面上の映像が撮られた。映像は、全長を横切っていた。スクラブ塩は主に、かすかに分かる経路を形成する壁面の４分の１から５分の１を精錬したことが示されている。精錬の経路は、螺旋状輪郭に沿い、最も外側の点／屈曲部で僅かに大きく突出していた。これにより、螺旋状パイプはより熱伝達のためのより大きな領域を有するべきであり、したがって流れから熱を除去するのにより効率的であるべきであることが示されていた。
【００７１】
厚さの測定は、螺旋状パイプが最初に取り出されたときに、（高い磨耗を有すると考えられる）いくつかの選ばれた位置で行われた。厚さまたは磨耗の減少は起こらなかった。螺旋状パイプが１０ヶ月の連続使用後に、煙道池から除去された時に、同じ測定が行われた。磨耗はごく僅かであった。
【００７２】
煙道パイプ圧力差（すなわち、煙道パイプの長さにわたる圧量低下、またはＤＰ傾向）から、螺旋状パイプがＤＰ増加の原因となるかどうかを確認することは不可能であった。もしできたとしても、微々たるものであるはずであっただろう。というのは、煙道パイプＤＰの大きな増加は所定の位置にある３度螺旋状パイプで確認されなかったからである。
【００７３】
（実施例４）
螺旋状パイプ効率
螺旋状パイプ効率は、実施例１の導管を使用して行われる青い色調の回で測定された。螺旋状パイプは、交換する直線煙道パイプに対する追加の８３．２ｋＪ／秒の熱を除去した。これは、直線パイプの１２１．６％の追加の熱に相当するものであり、熱除去の際に２１．６％より効率的であった。効率計算の詳細を以下に挙げる。
螺旋状パイプ（螺旋状パイプの２７ｍから直線パイプの３２ｍ、または４６％から５４％まで）を使用して、
第２の屈曲部の平均温度：６６９．６℃
第３の屈曲部の平均温度：４９９．７℃
平均温度差：１６９．９℃
平均質量：３５，６００ｋｇ／時間＝９．８９ｋｇ／秒
平均反応生成物熱容量：０．６２ｋＪ／ｋｇ／℃
除去した熱：１０４１．７ｋＪ／秒
推定質量流量＝８．８９ｋｇ／秒（直線パイプと同じになるように規格化された）
除去した熱：９３６．３ｋＪ／秒
螺旋状パイプを使用せず、２７．５ｍ直線パイプを使用して
第２の屈曲部平均温度：６５５．３℃
第３の屈曲部平均温度：５００．５℃
平均温度差：１５４．８℃
平均質量流量：３２，０００ｋｇ／時間＝８．８９ｋｇ／秒
除去した熱：８５３．１ｋＪ／秒
熱除去における差：８３．２ｋＪ／秒
これらのデータから、螺旋状パイプ効率＝（３８４．５＋８３．２）／３８４．５＝直線パイプの１２１．６％であり、熱除去において２１．６％大きい効率を示すことが推測された。
【００７４】
（実施例５）
５度螺旋角度を有する螺旋状パイプ
５ １／２回の旋回を有する５度螺旋角度を備えた２７．５メートル螺旋状パイプが作られた。螺旋は左手側でであった。５度螺旋角度および５ １／２回の旋回を備えた左手側螺旋パイプを図６に示す。この螺旋状パイプは、第２の直線煙道パイプ位置の第１の長さに設置する。螺旋状パイプは、中心から外れた距離が実施例１の螺旋状パイプより５０ｍｍだけ大きいようなねじれを有して、頂点が煙道池内に確実に浸漬されたままにする。５度の螺旋角度を備えた螺旋状パイプは、３度の螺旋角度を備えた螺旋状パイプと直列に配置されていた。５度螺旋角度を備えた螺旋状パイプは第２の直線煙道パイプの第１の長さに設置され、３度螺旋角度を備えた螺旋状パイプは第２の長さ位置まで移動され、５度螺旋角度を備えた螺旋状パイプに結合された。５度螺旋状パイプは流れより多くの乱流を発生させ、これによって熱除去がよくなった。３度螺旋状パイプをすぐに取り付けることによって、５度螺旋状パイプからのより活気のある残余乱流がより長い期間続いたであろう。
【００７５】
（実施例６）
タンデム螺旋状パイプを使用した回の結果
タンデム螺旋を使用したランは、スクラブ塩の使用量が少なかった。５度螺旋角度を有する螺旋状パイプの追加前に、フィルタから収集され水を混合された顔料を含むスラリー内の平均塩含有量は２．０９％であり、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプでの含有量は１．２３％であった。これは、スクラブ塩使用量の４１．１％の減少に相当する。控えめに、スクラブ塩の３０％減少を想定した場合、スクラブ塩削減は年間でかなりのものになっただろう。実施例５の螺旋状パイプを使用したスクラブ塩使用量が、図７に示されている（Ｘ軸上の製造速度の関数としてＹ軸上のスクラブ塩使用量を示している）。約１パーセント少ないスクラブ塩が、３度の螺旋角度の螺旋状パイプと比較して、３度だけの螺旋状パイプと比較して、３度の螺旋角度の螺旋状パイプと直列して５度の螺旋角度の螺旋状パイプで使用された。
【００７６】
スラリー粘度はまた、２つの螺旋状パイプを直列に使用して、反応炉速度の範囲にわたって減少した。図８に示すように、９から１３色調／時間を超える流速では、直列である２つの螺旋状パイプ（「新しい５度螺旋状パイプ」）は一貫して、２つの螺旋状パイプ（「新しくする前の５度螺旋状パイプ」）のない場合より低い約２００センチポアズ（ｃＰ）のスラリーを生成した。スラリー粘度の平均減少は、９１３から５５３ｃＰである。これは、スラリー密度の変化によるものではなかった。そうではなく、減少はスクラブ塩の減少によるものであった。というのは、スラリー固体含有量は実際、タンデム螺旋パイプの回で２６ｇ／Ｌだけ僅かに増加した。スラリー粘度は、顔料スラリー固体含有量とスクラブ塩レベルによって非常に影響される。スラリーが固体または塩含有量、または両方で高い場合、スラリー粘度はより高い。この場合、スラリーの固体含有量は僅かに増加したが、塩レベルの減少はさらにスラリー粘度の明らかな低下につながった。
【００７７】
タンデム螺旋状パイプは、設備速度と直線的に一貫した方法で煙道パイプ圧力低下に影響を与えた。しかし、タンデム螺旋状パイプ配置はより高い圧力低下、約２５ｋＰａを超える圧力低下を発生させた。ｋＰａ対トン／時間の描画で示された煙道パイプ圧力の低下が図９に示される。観察された直線性は、理論上説明することができない。圧力低下が速度増加だけによるものである場合、関係は速度の二乗に比例すべきであり、直線ではない。より高い速度での設備圧力の増加および追加のスクラブ塩は速度の二乗効果を緩和したことがありうる。直列配置は、以前よりも高く幅広い範囲の圧力低下を作り出した。
【００７８】
サンドミル供給スラリー粘度のある程度の減少が観察された。平均は、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプを加える前は２６５ｃＰであり、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプを加えた後は１６３ｃＰであった。図１０は、粘度の変化のプロットであり、ほぼ月の時間に関する比較である。サンドミル供給スラリー粘度の減少はより効率的なミリングを可能にしただろう。粘度の減少によりまた、ミリング速度の僅かな上昇が可能になっただろう。
【００７９】
煙道パイプの第１の直線での少ないスクラブ塩およびより少ない熱伝達は、５度の角度を有する螺旋状パイプの追加により、顔料粒径の変化につながる可能性がある。反応炉から噴出する熱い顔料の即時の冷却は、ある程度緩和された。煙道パイプの第１の直線を下に移動するより熱い気体および生成物流は、粒子の成長を促進しただろう。煙道パイプの圧力低下の増加と共に、反応炉での大きな圧力が生じ、これは大きな顔料粒径生成を支持する傾向がある状況である。これは、例えば、より長い２２５ｍｍパイプを備えた第１の直線上の元の構造に煙道パイプを変更することによって解消することができる。
【００８０】
５度および３度パイプが直列に配置された新しい螺旋状配置は、改良型の洗浄の表示、流れおよび天然ガス使用量の減少、および処理（工場容量）の増加を含む、仕上げの際の利点につながった。１つの利点は、噴霧乾燥機を通した処理速度の増加（青い色調の回：９３％ＴｉＯ2含有量、および０．０１％最大保持性の３２５メッシュファインネスの超耐久性塩化物ルチル顔料）であった。新しい５度螺旋状パイプ配置により、０．６４から０．７３ｔｐｈのマイクロナイザ上の平均時間速度の増加が可能になった。より密度の濃いスラリー供給は、塩含有量の結果としての改良型の洗浄および脱水により、少なくとも部分的に噴霧乾燥機でのスループットの改善の原因となった。
【００８１】
非崩壊性試験（ＮＤＴ）は、３週間の運転後、新しい５度螺旋状パイプ上で行った。新しい５度螺旋状パイプへの磨耗が示されていなかった。理論的には、第１および第２の広範囲の屈曲部に対する大きな磨耗の可能性が存在する。これは、より高い速度およびより高い流れ温度に曝される可能性が高いからである。これらは、侵食および腐食のより高い速度につながる可能性がある。しかし、塩使用量の減少により緩和されるので、磨耗の増加はあまり大きくない可能性がある。
【００８２】
直線パイプに対する実施例１（３度の螺旋角度）の螺旋状パイプの熱除去効率は、２１．６％である。スクラブ塩のかなりの減少は、新しい５度螺旋状パイプの熱効率が１００％を超える可能性が最も高いことを示していた。最近の試行データでは、５度螺旋状パイプが３度螺旋状パイプに対して同様の試行条件で５１３ｋＷの熱を除去したことが認められた。これは、直線パイプの２０４％熱除去効率に等しく、３度螺旋状パイプと比較して５倍を超える増加である。明らかに、３から５度螺旋角度までの熱除去効率の大きな増加がある。したがって、螺旋状パイプは少なくとも４〜５度螺旋を有するべきであることが好ましい。煙道パイプの第３または第４の直線に設置された場合、流れを偏向させるためのより大きな螺旋角度が望ましい。というのは、磨耗はこれらの位置での問題であるとは予測されないからである。しかし、螺旋状パイプの中心から外れた距離（頂点）を螺旋状角度が大きくするために限りがある。実際は、螺旋角度は導管を含む煙道池の深さによって制限され、螺旋角度は煙道池の表面上のパイプ上昇の際の頂点につながるほど大きくあるべきというのは好ましくない。
【００８３】
新しい５度螺旋状パイプの性能は、煙道パイプ構成の新しい範囲を開拓する。前に説明したように、第３および第４の直線は、煙道池の熱伝達効率をさらに大きくするように螺旋状パイプに変化させることができる。この変更により、煙道パイプの現在の最後のループ（第５および第６の直線）が不必要になるだろう。実際、少なくとも５度の螺旋角度を備えた導管を有する第２の直線が望ましいだろう。
【００８４】
熱伝達効率を大きくするように第２または第３または第４の直線を螺旋状パイプに変換することにより、許容範囲の顔料粒径寸法を保持する問題が生じる可能性がある。スクラブ塩またはスクラビングの減少により、第１の直線が熱伝達、特に反応生成物を冷却する機能があまり効率的でなくなる。そのパイプ圧力低下は、より大量のより熱い気体により過剰になる可能性がある。このようにして、螺旋状パイプを第１の直線内に設置することは、特定の状況において望ましい可能性がある。
【００８５】
３度螺旋状パイプと直列で５度螺旋状パイプを使用する中立色調等級の回では、より高い差圧およびより熱い第１の直線は、青い色調の回に対して顔料粒径により大きな影響を与えることがある。検査した位置での新しい５度螺旋状パイプは第１の直線の冷却効果を減少させるので、より小さな顔料粒径を製造することは僅かに難しい可能性がある。
【００８６】
本発明は特定の実施形態に関連して説明したが、別の変更形態が可能であり、本出願は全体的に本発明の原理に従い、本発明が属する業界内で知られているまたは習慣的な実施であるような、またこれまでに記載した、また以下の特許請求の範囲に記載する重要な特性に適用することができるような本開示からの逸脱を含む、発明のあらゆる変更、使用、または適応を含むことを意図していることを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化チタンおよび他の無機顔料を作る方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００４年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６０／６３２，２４６号の特典を請求するものである。
【０００３】
二酸化チタンを作るためのよく知られている１つの方法は、塩化物法である。この方法によると、四塩化チタンおよび酸素は気体の形で、高い流速で、反応炉内で混合される。反応炉は、粒子状二酸化チタンおよび気体の形成が容易になるように、高温で動作される。これらの生成物は、その後、熱交換を容易にするように煙道池内に浸漬させることができる、通常は管状熱交換器である導管を通過する時に冷却される。
【０００４】
塩化物法の効率を改善するために、精錬媒体を熱交換器に加えて、導管の内側表面に付着する生成物を取り除くことができる。様々な精錬媒体が当業界では知られている。
【０００５】
一般的に、精錬媒体は、導管の内側表面から堆積物を部分的に取り除くだけである。導管表面上の堆積物が取り除かれない程度によって、これらの堆積物は熱交換を妨害する。例えば、堆積物が導管の内側表面に付着すると、導管内の熱交換は次第に効率的でなくなり、それによって二酸化チタンを十分に冷却するための能力に悪影響を与える。これによりその後、二酸化チタン粒子の品質の衰えの可能性につながる。
【０００６】
塩化物法によって製造されたＴｉＯ2粒子の品質、およびこの方法自体の効率を良くするため、直線であるが、急激な屈曲部またはドッグレッグを備える管状熱交換器を含めることができる。このような熱交換器はこのような急激な屈曲部のないものよりもより効果的な熱交換器にすることができるが、屈曲部の大きな角度による急速な磨耗による欠点がいくらかある可能性がある。この磨耗は、高い維持費につながる可能性がある。直線であるが、広範囲な屈曲部、例えば幅広い角度付けされた屈曲部を備えた管状熱交換器もまた、当業界で知られている。これらは、急激な屈曲部を備えた管状熱交換器より少ない磨耗を示す可能性がある。
【０００７】
パイプの形状以外のパラメータはまた、熱交換の効率を良くするように変更することができる。例えば、内部フィンを備えた二酸化チタン顔料冷却用の管状熱交換器が当業界で知られている。内部フィンが、管状熱交換器の冷却を向上させる試みにおいて採用されている。複数の内部長手方向突起、窪み、または両方を有する煙道も当業界で知られている。さらに、煙道の内部表面には、波形を付けることができ、例えば中空である可能性があるフィンである複数の突起を有することができる。加えて、内部螺旋状羽根を備えた二酸化チタン顔料冷却用の管状熱交換器が当業界で知られている。
【０００８】
残念なことに、その内部表面に突起、窪み、螺旋状羽根、または凹所が単に配置されている管状熱交換器は、特定の欠点がある。内部表面上の機構は、これらの機構の位置で堆積物の蓄積を促進するように働くことができ、熱交換器の内部表面の効果的な精錬を妨害することができる。これらの欠点は熱伝達効率を下げる可能性がある。これらの機構はまた、熱交換器の構成にかなりの費用を加えることがある。
【０００９】
上に記したように、管状熱交換器の熱伝達効率は、例えば管状熱交換器の内側表面上の４つの螺旋状羽根および凹所の使用により精錬媒体を螺旋状経路に進めさせることによって向上させることができる。
【００１０】
残念なことに、熱交換器内で使用される精錬媒体の量を少なくすることが望ましいが、精錬媒体の過剰な使用は無機顔料粒子の品質に悪影響を与える可能性がある。
【００１１】
したがって、堆積物の蓄積が避けられ、熱交換器の内部表面の効果的な精錬への干渉が少なくなり、精錬媒体の使用が少なくなった場合に、無機顔料、例えば二酸化チタンの冷却を改良する方法および製品を開発する必要性が残っている。本発明は、解決法を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、無機顔料および粒子を作る装置および方法を提供する。この方法および装置は、無機顔料および粒子の形成中および後に、気体および粒子状物質の改良した冷却に適したものを含んでいる。この方法および装置は、二酸化チタン粒子を形成するのに特に適している。
【００１３】
一実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は、（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えたステップを含んでいる。
【００１４】
別の実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は、（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は３つの螺旋状屈曲部を備え、前記少なくとも３つの螺旋状屈曲部は少なくとも３つの３６０度螺旋旋回部で螺旋を形成し、螺旋は１から１０度の螺旋角度を有するステップとを含んでいる。
【００１５】
別の実施形態では、本発明は無機顔料を受ける導管を備えた、顔料を製造するための螺旋状パイプを提供し、前記導管は螺旋を備え、前記導管は約６５０℃と等しいまたはこれを超える温度に耐えることが可能である。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態の例示および説明する目的で選択したが、いかなる方法でも本発明の範囲を制限することを意図したものではない。本発明の特定の態様の好ましい実施形態が、添付の図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１の左手側螺旋状導管を示している。
【図２】図２は、実施例１の螺旋状導管に対する設計基準を示している。
【図３】図３は、実施例１の導管の螺旋状配置の概略図である。
【図４】図４は、図３の螺旋遷移の概略図である。
【図５】図５は、曲率半径を示す、実施例１の導管の概略図である。
【図６】図６は、実施例５の５度の螺旋角度および５．５回の旋回を有する螺旋パイプを示している。
【図７】図７は、実施例５の螺旋パイプを使用するスクラブ塩使用を示している。
【図８】図８は、実施例５の螺旋状パイプを使用した流速を示している。
【図９】図９は、実施例５の螺旋状パイプ（新しい５度螺旋状パイプ）、および実施例１の螺旋状パイプ（新しくなる前の５度螺旋状パイプ）に対して、１時間当たりのトンの関数としてのｋＰａでの煙道パイプ圧力低下を示している。
【図１０】図１０は、実施例５（新しい５度螺旋状パイプ）および実施例１（新しくなる前の５度螺旋状パイプ）を使用した、粘度比較を示している。
【図１１】図１１は、直線および屈曲部を示す、実施例で使用される煙道池の概略図である。
【図１２】図１２は、二酸化チタンの原料顔料製造の工程のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を好ましい実施形態に関連して説明する。これらの実施形態は、本発明の理解を助けるために示されたものであり、いかなる方法でも本発明を制限することを意図したり、そのように解釈されるべきではない。本開示を読んで当業者に明らかになる可能性がある全ての代替形態、変更形態および同等物は、本発明の精神および範囲内に含まれる。他のおよび別の利点および実施形態と共に本発明をより十分に理解するために、実施例、および添付した特許請求の範囲に記載された発明の範囲に関連して理解される以下の説明に言及する。
【００１９】
この開示は、無機顔料を作るための過程の入門書ではなく、当業者に知られている基本的な概念は詳細には記載していない。
【００２０】
（定義）
特記しない限り、または文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される表現および用語は以下の意味を含んでいる。
【００２１】
（急激な屈曲部）
本明細書で使用される「急激な屈曲部」という表現は、当業界では「ドッグレッグ」と言われるものを含む。「急激な屈曲部」または「ドッグレッグ」は、導管または煙道内の屈曲部であり、真っ直ぐなまたは直線導管または煙道内の偏差を示す。「急激な屈曲部」は一般的に、約９０から約１７０度までの角度の旋回である。「急激な屈曲部」は、急激な屈曲部内に、広範囲な屈曲部用の緩やかな、円滑な、および均一な変化とは反対の流れの方向を急激に変更する、角度の急激な変化または変更がある点において、「広範囲な屈曲部」とは区別される。
【００２２】
（導管）
本明細書で使用される「導管」という用語は、気体、蒸気および粒子状反応剤および反応生成物を入れることができ、これらを形成される区間から離れるように移動させる経路を提供することができるパイプまたは煙道、またはあらゆる他の構造物を含む。「導管」という用語は、これに限らないが、管状熱交換器を含む。導管は当業界で知られているあらゆる材料で作ることができる、または当業者はこの開示を手にして理解することができ、本発明の実施において有用であることが分かるだろう。
【００２３】
（冷却）
本明細書で使用される「冷却」という用語は、物質の温度の低下を含む。本発明によるこの開示で説明される方法および製品を使用して、本発明の導管を通って進む物質は温度の低下が起こる。
【００２４】
（一定の螺旋角度）
本明細書で使用される「一定の螺旋状角度」という表現は、本発明による他の螺旋、螺旋状部分、または螺旋状屈曲部と比較した場合、１つの螺旋、螺旋状部分、または螺旋状屈曲部から変化しない螺旋角度を含む。「螺旋状部分」という表現は、螺旋を備えた導管の部分を含むことを意味している。必ずしもではないが一般的には、「螺旋状部分」は螺旋状の完全旋回（すなわち、螺旋の３６０度旋回）を含むパイプの部分であり、パイプのこの部分は例えば、１つまたは複数の他のパイプ部分に溶接する、あるいは取り付けることができる。１つまたは複数の他のパイプ部分は、１つまたは複数の螺旋状部分、１つまたは複数の屈曲部、および／または１つまたは複数の直線走路を備えている。
【００２５】
（窪み）
本明細書で使用される「窪み」という用語は、管状熱交換器の内側表面の退縮を表現する、管状熱交換器の内側表面の偏差を含む。
【００２６】
（フィン）
本明細書で使用される「フィン」という用語は、管状熱交換器の内側表面上の突起を含む。「フィン」は、管状熱交換器と同じまたは異なる成分からなっていてもよい。「フィン」は三角形をしていてもよく、または熱交換、蓄積の減少、および／または精錬の効率を助長するあらゆる形状をとってもよい。
【００２７】
（螺旋状屈曲部）
本明細書で使用される「螺旋状屈曲部」という表現は、螺旋の一部を含んでいる。「螺旋の一部」という表現は、螺旋の方式による想像中心軸周りに分岐するあらゆる長さの螺旋である。螺旋を説明する多くの方式が当業界で知られている。
【００２８】
（螺旋）
本明細書で使用される「螺旋」という用語は、よく知られているベクトル関数、例えばベクトル関数ｒ（ｔ）＝ａｃｏｓｔｉ＋ａｓｉｎｔｊ＋ｃ＋ｋ（式中、ｃはゼロではない）によって通常示すことができる、円形螺旋を含んでいる。常にではないが一般的には、螺旋はｘ2＋ｙ2＝ａ2によって示される想像円柱内にある。ｃ＞０である場合、螺旋は右手側円形螺旋である。ｃ＜０である場合、螺旋は左手側円形螺旋である。しかし、本明細書で使用されるように、そうでないと特定される、または文脈によって示されない限り、「螺旋」は最も幅広い意味で解釈されることを意味している。本発明の螺旋は、当業界で知られているあらゆる方式によって示すことができ、したがって規則的な螺旋、または通常の円筒内に含めることができる規則的な螺旋に限るものではない。非限定的な一実施例では、「螺旋」は均一的に直線である螺旋を含むことができる、例えば螺旋は直線円筒内にある必要はなく、螺旋が中に含まれると考えられる円筒自体は１つまたは複数の曲線を含むことができる。非限定的な別の実施例では、本発明の螺旋は必ずしも均一または規則的である必要はなく、例えば、螺旋の中心軸からの偏差は均一である必要はない。
【００２９】
（螺旋角度）
本明細書で使用される「螺旋角度」という表現は、想像直線中心軸または想像円筒周りのその螺旋周期性および大きさを決める、螺旋状導管の前進方向によって形成される角度を含む。「螺旋角度」は、中心軸の方向に向いているｘ軸、および螺旋状導管の前進の軌跡によって引かれた線上のあらゆる点に対する接線を備えた３次元座標で測定される。
【００３０】
この開示で使用される螺旋角度値は、系列類似（コロラリー アナロジー）である。この値は、この開示では、機械技術の多くの当業者によって利用される普通のまたは共通の定義とは逆である可能性がある方法で示される。例えば、機械技術の多くの当業者にとって、螺旋角度は、螺旋状パイプの中心がその上でコイル状になっている想像円筒の周面に対する螺旋の名目上の長さによって規定することができる。したがって、本明細書での使用に関して、本明細書で使用されるような３度は、機械技術の当業者にとっては、より普通には８７度と言うことができ、本明細書で言うような５度はより普通には８５度などと言うことができる。この開示における螺旋角度の表現は、便利にする目的のみで、８５度ではなく５度、および８７度ではなく３度などである。
【００３１】
（無機顔料）
本明細書で使用される「無機顔料」という用語は、当業界で知られている、または知られるようになる、および／または導管、または本発明の方法の１つを使用して冷却することができるあらゆる無機顔料を含んでいる。無機顔料は、チタン系顔料であることが好ましい。無機顔料はチタンの酸化物であることがより好ましい。無機顔料は二酸化チタンであることが最も好ましい。
【００３２】
（螺旋条）
本明細書で使用される「螺旋条」という用語は、管状熱交換器の内部表面の窪みを含み、窪みは螺旋の少なくとも１つの螺旋旋回または螺旋の完全な旋回の上で起こる。
【００３３】
（精錬媒体）
本明細書で使用される「精錬媒体」という表現は、当業界で知られている、または当業界で知られるようになるあらゆる媒体を含んでおり、管状熱交換器内での精錬に有用である。「精錬媒体」としては、これに限らないが、砂、例えば二酸化チタンなどの無機顔料および／または精錬を達成するためのあらゆる認められた形の焼結二酸化チタンの混合物、圧縮二酸化チタンなどの圧縮顔料、塩および塩混合物、岩塩、アルミナ、および溶融アルミナが挙げられる。塩としては例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、および塩化セシウムを挙げることができる。
【００３４】
（螺旋旋回）
本明細書で使用される「螺旋旋回」という表現は、螺旋の完全旋回を示す螺旋の一部を含む。
【００３５】
（広範囲な屈曲部）
本明細書で使用される「広範囲な屈曲部」という表現は、熱交換器を煙道池内に含めることを可能にする屈曲部を含む。一般的に、熱交換器の長さは、１つまたは複数の「広範囲な屈曲部」を熱交換器内に案内することによって長くすることができ、例えば煙道池の輪郭に沿うことができるようになる。「広範囲な屈曲部」は、その曲率半径によって規定される幅広い角度を有することが好ましい。
【００３６】
（羽根）
本明細書で使用される「羽根」という用語は、管状熱交換器の内側表面上の突起を含む。「羽根」は、管状熱交換器と同じまたは異なる構成であってもよい。「羽根」は三角形をしていてもよく、または熱交換、蓄積の減少、および／または精錬の効率を助けるあらゆる形状をとってもよい。
【００３７】
（可変の螺旋角度）
本明細書で使用する「可変の螺旋角度」という表現は、螺旋または螺旋状部分に沿って変化することができる螺旋角度を含む。
【００３８】
一実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を提供し、前記方法は（ａ）二酸化チタンを生成するために熱により酸素と四塩化チタンを反応させるステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えるステップを備えている。
【００３９】
本実施形態により、螺旋は１度から２５度までの螺旋角度を有することが好ましい。螺旋角度は２度から１０度までであることがより好ましい。螺旋角度は３から５度であることが最も好ましい。特に好ましい実施形態では、螺旋角度は５度である。螺旋角度は螺旋に沿って一定である可能性がある。別の方法では、螺旋角度は螺旋に沿って変化することができる。螺旋角度は螺旋に沿って一定であることが好ましい。適切な螺旋角度を選択する際の検討材料としては、螺旋ではない導管と比較して改良型の熱伝達を達成する際に得られる螺旋状導管の効率、精錬の効率、導管の内側表面上の堆積物の堆積、および導管の内側表面の磨耗が挙げられる。螺旋状導管の効率は、螺旋角度を例えば５度まで大きくすることによって改良することができ、螺旋状導管を短くすることが可能になり、５度未満の螺旋角度と比較して導管の長さ毎のより大きな螺旋を可能にする。
【００４０】
適切な螺旋状導管は、一定のまたは可変の螺旋角度の少なくとも１つの螺旋部分を備えた導管を選択し、煙道池内で熱交換器として少なくとも１つの螺旋部分を備えた導管を利用することによって設計することができる。煙道池周りの熱均衡を測定し、導管の熱伝達原動力を決定するように、導管に沿った様々な点における導管の近くの煙道池の温度調査を行うことができる。これらの温度調査は、導管の様々な部分の熱流束、および導管内部の流れの温度を予測するのに使用することができる。
【００４１】
導管の少なくとも１０％は螺旋であることが好ましい。導管の少なくとも５０％は螺旋であることがより好ましい。導管の７５％から１００％は螺旋であることが最も好ましい。導管が１００％未満の螺旋である実施形態では、導管は螺旋状部分と直線または非螺旋状部分の間の１つまたは複数の部分の間に１つまたは複数の変化区間を備えていることが好ましい。変化区間は、導管がその節（アーティキュレイション）を変化させる導管の区間を備えている。例えば、変化区間は導管の螺旋部分が直線部分に変換される区間、またその逆である区間を備えることができる。
【００４２】
全てが螺旋ではない導管では、導管は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えていることが好ましい。導管は、少なくとも２つの螺旋状屈曲部を備えていることがより好ましい。導管は、少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備えていることが最も好ましい。
【００４３】
導管は、少なくとも１つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることが好ましい。導管は、少なくとも２つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることがより好ましい。導管は、少なくとも３つの３６０度螺旋状旋回を有する螺旋を備えていることが最も好ましい。一般的に、導管が長くなれば長くなるほど、より多くの３６０度螺旋状旋回を導管が備えていることが好ましい。
【００４４】
導管はまた、少なくとも１つの急激な屈曲部を備えることができる。急激な屈曲部としては、「ドッグレッグ」として当業界で知られているものが挙げられる。しかし、急激な屈曲部は最小に保持されるべきである。というのは、急激な屈曲部は高い磨耗によるかなりの維持費用につながる可能性があるからである。別の方法では、螺旋角度に加えて、導管は少なくとも１つの広範囲の屈曲部を備えることができる。広範囲の屈曲部は一般的に、熱交換器内の幅広い角度長さである。熱交換器のより長い長さが単一の煙道池内で望ましい場合に、幅広い屈曲部は望ましい可能性がある。例えば、矩形の煙道池は幅広い屈曲部が使用され、それによって熱交換器が例えば煙道池の周面に沿うように煙道池内で旋回することができる場合に、より大きな熱交換器長さを備えるように作ることができる。このような熱交換器の１つまたは複数の部分は螺旋を備えることができる。
【００４５】
導管の内側では、１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せを使用することができる。１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せは、螺旋部分を含む導管のあらゆる部分で使用することができる。
【００４６】
本発明の方法は、精錬媒体を使用して行われることが好ましい。現在当業界で知られているまたは知られるようになった、あらゆる精錬媒体、または精錬媒体の組合せを、本発明と合わせて使用することができる。精錬媒体は、例えば、砂、１つまたは複数のハロゲン化金属、ＣｓＣｌ、成形ＴｉＯ2粒子、焼成ＴｉＯ2粒子、またはその組合せを備えることができる。精錬媒体は１つまたは複数のハロゲン化金属を含んでいる場合、ハロゲン化金属はＮａＣｌ、ＫＣｌ、またはその組合せであることが好ましい。しかし、当業界で知られている、知られるようになり本発明に関連した精錬に有用であるあらゆる適切な精錬媒体を使用することができる。
【００４７】
別の実施形態では、本発明は二酸化チタンを作る方法を含み、前記方法は、（ａ）熱により酸素と四塩化チタンを反応させて二酸化チタンを生成するステップと、（ｂ）螺旋を有する導管内で二酸化チタンを冷却させるステップであって、前記螺旋は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備え、前記螺旋状屈曲部は少なくとも３つの３６０度螺旋旋回を有する螺旋を形成し、螺旋は１から１０度の螺旋角度を有するステップとを含んでいる。
【００４８】
別の実施形態では、本発明は無機顔料を受ける導管を備えた、無機顔料を作るための螺旋状パイプを備えており、前記導管は螺旋を備え、前記導管は６５０℃を超える温度に耐えることが可能である。螺旋状パイプは１つまたは複数の右手側螺旋、１つまたは複数の左手側螺旋、および／またはその組合せを備えることができる。
【００４９】
別の実施形態では、螺旋状パイプは二酸化チタンを含む管腔を備えている。
【００５０】
本発明の方法および導管で作られた無機顔料は、いかなる無機顔料であってもよい。無機顔料はチタンを含んでいることが好ましい。無機顔料は、１つまたは複数の酸化チタンを含んでいることがより好ましい。無機顔料は二酸化チタンであることが最も好ましい。
【００５１】
二酸化チタンは、例えば、硫酸塩法または塩化物法などの当業界で知られているあらゆる方法で作ることができる。二酸化チタンは、塩化物法を使用して作られることが最も好ましい。塩化物法では、時に煙道パイプと呼ばれる、パイプの長さにおける急速冷却の後に、四塩化チタンは高温反応炉で、酸化反応で酸素と反応される。パイプ、すなわち煙道パイプは導管を備えており、それによって二酸化チタンが導管を通して進むときに冷却が起こる可能性がある。導管は一般的に、煙道池に浸漬されている。酸化反応の後に、生成物が望ましくない粒子の成長を避けるように反応炉から出るときに、反応は急速に冷却される。酸化反応炉または酸化装置から原料顔料を作る方法が、当業界でよく知られている。塩化物法により二酸化チタンを作るブロック過程図が、図１２に示されている。
【００５２】
一般的に、生成物は、出ていく気体流および二酸化チタン粒子を急速に冷却するために、外部冷却された導管、またはパイプ、または煙道パイプに入っていく。導管は一般的に、管状熱交換器である。導管内での優れた熱伝達を保証するため、精錬媒体が、導管の内部壁面上の顔料の過剰な蓄積を取り除くために、一般的に、熱い気体流に加えられる。一般的な精錬剤としては、例えば、砂、岩塩、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、ペレット状または焼結二酸化チタン、二酸化チタンの圧縮粒子、などを含むあらゆる研磨材料が挙げられる。精錬剤の二峰性粒径分布（バイモデル パーティクル サイズ ディストリビューション）が特に効果的であり、塩の使用は塩素からチタニア粒子を分離するのに使用される袋フィルタの上での圧力低下を少なくするという利点を有することが当業界で知られている。当業界で知られている、または当業界で知られるようになるであろう、あらゆる精錬媒体を、本発明と併せて使用することができる。
【００５３】
パイプ、煙道パイプ、または当業界で知られているあらゆる他の種類の導管であってもよい導管は、熱交換器として働く。精錬媒体は、良好な熱伝達を維持するように、熱交換器の内側表面から堆積物を取り除く。熱交換器、または導管は一般的に、例えば、個別の部分を互いにボルト留めすることによって連結された複数の個別の熱交換器部分でできている。パイプを作るための多くの方法が当業界で知られている。例えば、実施例で利用される螺旋状パイプでは、直線パイプが普通はそれぞれ１つの螺旋を作るのに十分な長さを備えた所望の長さに切断される。各長さのパイプはその後、それぞれ誘導加熱され、仕様までねじられる。これらの長さは、その後互いに溶接されて、螺旋状パイプを形成する。
【００５４】
本発明は、導管または熱交換器の部分的に、またはその全長に沿って螺旋状パイプ部分を使用して、精錬媒体の使用を少なくする、またはより効率的に精錬を達成することができる。
【００５５】
本発明の利点としては、顔料の生成の際に、塩などの精錬媒体の使用を最小限に抑えることができることが挙げられる。塩は特に、最終的な顔料品質、特に不透明性および光沢の品質に有害であることが知られている。したがって、塩の使用を最小限に抑えることが望ましい。例えば、既存の熱交換器内で３度の螺旋角度を有する２７メートル螺旋部分を使用することにより、塩の使用量が４０％から５０％だけ減少し、曲げ圧延から供給される供給スラリー粘度が５０％だけ減少した。中立色調（ニュートラル トーン）等級または青い色調等級の原料顔料上の最終圧延速度の増加が、最大２８％だけ観察された。３０日間の使用後、導管を検査し、内部表面に対して目立つ磨耗は示されなかった。
【００５６】
ＴｉＯ2工場などの顔料製造工場での製造速度を最大限にすることは、煙道パイプを通して煙道池冷却水内へプロセスの流れからより多くの熱を伝達することによってより高い製造速度を達成することを可能にすることによって、工場過程の障害を取り除くことによって得られる。現在当業界で知られている管パイプを使用することができるが、最大製造速度は、熱交換器上の過剰な磨耗につながり、保守およびスクラブ塩の増加の両方のかなりの費用を追加することがある、スクラブ塩使用の増加につながる可能性がある。乱流区間の内壁面が比較的きれいであるように過程流を急速に偏向させる煙道パイプ内への急激な屈曲部（ドッグレッグ）を設置することができ、それによって熱伝達効率が大きくなるが、これは大きな屈曲角度による急速な磨耗につながり、したがってより高い保守費用につながる可能性がある。図１１は、直線および屈曲部を示す、本明細書に記載する実施例で使用される煙道池の略図である。第１の直線（１）、広範囲の屈曲部（２）、第２の直線（３）、第１の位置での３度螺旋状パイプおよび第２の位置での５度螺旋状パイプの位置（４）、および第２の位置での３度螺旋状パイプの位置（５）が示されている。
【００５７】
しかし、例えば、３度、５度の螺旋状屈曲部を備えた螺旋状部分、またはこのような部分の組合せの使用により、より大きく角度付けされた急激な屈曲部、またはドッグレッグほど急速には磨耗しない。したがって、特定の螺旋状部分が急激な屈曲部と同じ熱だけ取り除くとしても、螺旋状部分は優れた代替形態である。
【００５８】
本発明は、これに限らないが、上に記す通り、精錬媒体に対する小さい需要を含む様々な利点を提供する。螺旋状経路により、より効果的な精錬が可能になる。塩などの精錬媒体の減少は、により、例えば、ミル供給の粘度を低くし、湿式ミルへのより高い供給速度を可能にする、及び、より少ない凝集の生成による後処理の濾過された固体を増やすことによって、下流側処理を向上させることができる。特定の市場における二酸化チタン顔料に特に望まれる、より青い基調（アンダートウン）の顔料には、より小さな粒径が、望ましい。より小さな粒径はまた、既存の熱交換器で得ることができるよりも高い製造速度を可能にする。
【００５９】
塩の使用を最小限に抑えることにより、ミル供給の粘度を低くし、より少ない凝集の生成による後処理の濾過された固体を増やすことによって、湿式ミルにより高い供給速度を可能にすることを含む、下流側処理を向上させる。塩の使用料を最小限に抑えることはまた、より青い基調の顔料、マスタバッチおよびプラスチック市場における二酸化チタン顔料の望ましい品質につながる可能性がある。より小さな粒径はまた、既存の熱交換器で得ることができるものよりも高い製造速度を可能にする。
【００６０】
螺旋状パイプは、多くの利点の技術的な成果である。主な効果は、スクラブ塩使用量のかなりの減少を引き起こすことができる、熱除去効率の増加である。顔料スラリー中の塩レベルのその後の減少により、粘度を低くすることができ、また粒子間力／性状への肯定的な効果を有することができる。これらは、下流側過程での多くの利点に貢献している。
【００６１】
これまで本発明を全体的に説明したが、例として提供したものであり、そうでないと特定されない限り本発明を制限することを意図していない、以下の実施例を参照して本発明をより簡単に理解することができる。
【００６２】
（実施例）
（実施例１）
３度螺旋角度を有する螺旋状導管での試行
それぞれ完全に３６０度螺旋旋回である３つの螺旋状屈曲部を備えた、３度の一定螺旋角度を有する、３００ｍｍ直径の２７．５メートル長さの煙道パイプでできた螺旋状導管を、煙道池内で熱交換器に設置した。熱交換器は、酸化反応炉の出口に直接連結させた。熱交換器は、冷却された水に浸漬されたパイプのいくつかのループで作り、螺旋状導管を第２のループの第１の長さに設置した。螺旋状導管は、同じ位置で同じ名目上長さの直線導管と比較して、追加の８３ｋＪ／秒の熱を除去して、螺旋状導管が直線導管よりも約２１．６％より効率的であることが示された。「直線」または「名目上」長さは、螺旋または螺旋状パイプの長さのことを言う。解くと、パイプは約０．２５ｍ／螺旋だけ長い。螺旋の最も離れた偏差は、螺旋状パイプの中心から１００ｍｍであり、最大の頂点間偏差は２００ｍｍであった。パイプの部分がフランジの上または下で持ち上げられないように、またパイプが煙道池壁面または別のパイプに接触しないように１００ｍｍの最大偏差を選択した。螺旋状導管は、１１ｍｍの壁面厚さにされたスケジュール４０または９０の、インコネル６００合金パイプで構成した。この材料は、高温および熱い塩素能率に特に適している。インコネル６０１および６２５などの同じ合金の他のより高い等級も適している。ハステロイを使用することもできる。しかし、これらは全てインコネル６００よりも費用がかかり、僅かに優れているだけである。使用された螺旋状パイプの表示は、図１に示される。螺旋状導管の設計基準が、図２に示される。螺旋状導管の各端部にある長さの直線導管を備えた、９０００ｍｍの３つの螺旋状部分を備えた導管を示す、螺旋状パイプの概略図が、図３に示される。図４は、螺旋遷移の概略図である。図５は、溶接継手を示す螺旋状導管の概略図である。それぞれ中心線から１００ｍｍの偏差を有する単一の完全螺旋を備えている、３つの９０００ｍｍ部分が作られた。この構成は、各端部が同一平面で終端することが可能になり、部分を互いに突合せ溶接することが可能になった。直線長さは、パイプ全長での不足を補うのに使用した。螺旋状パイプは、煙道パイプの第２の直線の第１の長さ内に設置された。煙道パイプは、煙道池内に浸漬させられた。
【００６３】
煙道池の温度調査が行われた。温度測定は、煙道池周りの熱均衡を確立し、煙道パイプの熱伝達ダイナミクスを確立するのを助けた。結果はまた、煙道パイプの様々な部分の熱束、および煙道パイプ内部の流れの温度を予測するのに使用された。熱束分析により、螺旋状パイプは煙道パイプの第１の直線の最終長さにおいて最も有利であることが示された。この位置での螺旋状パイプは、第２の直線よりも５倍多い、反応生成物流に対する８３℃の熱／温度に相当するものを除去しただろう。
【００６４】
二酸化チタンを作ることに関連する熱のかなりの量、全体の約６０％がＴｉＣｌ4からＴｉＯ2への反応によって生成された。熱の大部分、約７３％から７６％は、第２の屈曲部までの第１の直線によって除去された。作られた二酸化チタン等級、すなわち中立色調等級対青い色調等級に関して、第２の屈曲部の後の煙道パイプの残りが、２００から３００ｋＪ／秒だけ多くの熱を除去した。これは、流れのより低い速度、または中立色調流れのより長い滞留時間の何れかに関連する可能性があった。これは、青い色調と比較して中立色調を作るための０．３から０．５％のより低いスクラブ使用量の原因となったであろう可能性がある。スクラブ塩は、煙道パイプの第１の直線に影響を与えるだけであった。これは、袋のフィルタ入口温度が１９５℃から１８０℃まで１５℃だけ少なくする３回の試行で明らかであった。第２の屈曲部と第３の屈曲部の温度の両方は、同じ余地だけ低下する。反応生成物の理論算出温度は、約２，１００℃であると推定された。実際の温度は、ある割合のＣｌ2の高い吸熱性解離によりおそらく数百度低かった。煙道池水の最終温度により、蒸発熱損失は３０００から５０００ｋＪ／秒まで、または煙道池水内への煙道パイプまで噴出された合計熱の３０％から４５％に変化した。大気への蒸発による水損失の量は、５から７．５ｍ3／時間で顕著であった。煙道パイプの熱束は、１３８ｋＪ／ｍ2から５．６ｋＪ／ｍ2に変化した。大きい数は、第１の直線上の２２５ｍｍＮＢ（名目上の孔または名目上の内径）の煙道パイプからで得られたものであり、後者は煙道パイプの端部に近いところで得られたものである。
【００６５】
発明者は、螺旋状導管の熱伝達効率は螺旋角度を５度まで大きくすることによりさらに向上させることができるという結論に達した。螺旋角度の増加は、螺旋を短くし、導管の単位長さ毎でより大きな螺旋または螺旋を可能にしただろう。
【００６６】
（実施例２）
スクラブ塩使用量
螺旋状パイプを使用してもいるおよび使用していないランのスクラブ塩使用量の平均データを、表ＩＩに示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
スクラブ塩使用量は、中立色調のランで約０．３から０．５％低かった。日数によるＮａＣｌスクラブ塩および速度の変化が、螺旋状導管の所定の位置で９ヶ月間測定され、反応速度に標準化した場合に螺旋状導管がない熱交換器を使用した場合より約１５％少なく平均化された。
【００６９】
青い色調と中立色調の間の０．３から０．５％のスクラブ塩の差は、第３の屈曲部の後の２００から３００ｋＪ／秒の熱除去に相当した。螺旋状パイプは、直線パイプに対して、青い色調の回で追加の８３ｋＪ／秒の熱を除去した。これは、少なくとも８３／２００ｘ０．３＝０．１２５％、または約０．１％のスクラブ塩減少に等しかっただろう。
【００７０】
（実施例３）
螺旋状パイプを使用した精錬、磨耗および流れ耐性
螺旋状パイプは、表ＩＩのラン３と４の間で除去され、螺旋状パイプの内部壁面上の映像が撮られた。映像は、全長を横切っていた。スクラブ塩は主に、かすかに分かる経路を形成する壁面の４分の１から５分の１を精錬したことが示されている。精錬の経路は、螺旋状輪郭に沿い、最も外側の点／屈曲部で僅かに大きく突出していた。これにより、螺旋状パイプはより熱伝達のためのより大きな領域を有するべきであり、したがって流れから熱を除去するのにより効率的であるべきであることが示されていた。
【００７１】
厚さの測定は、螺旋状パイプが最初に取り出されたときに、（高い磨耗を有すると考えられる）いくつかの選ばれた位置で行われた。厚さまたは磨耗の減少は起こらなかった。螺旋状パイプが１０ヶ月の連続使用後に、煙道池から除去された時に、同じ測定が行われた。磨耗はごく僅かであった。
【００７２】
煙道パイプ圧力差（すなわち、煙道パイプの長さにわたる圧量低下、またはＤＰ傾向）から、螺旋状パイプがＤＰ増加の原因となるかどうかを確認することは不可能であった。もしできたとしても、微々たるものであるはずであっただろう。というのは、煙道パイプＤＰの大きな増加は所定の位置にある３度螺旋状パイプで確認されなかったからである。
【００７３】
（実施例４）
螺旋状パイプ効率
螺旋状パイプ効率は、実施例１の導管を使用して行われる青い色調の回で測定された。螺旋状パイプは、交換する直線煙道パイプに対する追加の８３．２ｋＪ／秒の熱を除去した。これは、直線パイプの１２１．６％の追加の熱に相当するものであり、熱除去の際に２１．６％より効率的であった。効率計算の詳細を以下に挙げる。
螺旋状パイプ（螺旋状パイプの２７ｍから直線パイプの３２ｍ、または４６％から５４％まで）を使用して、
第２の屈曲部の平均温度：６６９．６℃
第３の屈曲部の平均温度：４９９．７℃
平均温度差：１６９．９℃
平均質量：３５，６００ｋｇ／時間＝９．８９ｋｇ／秒
平均反応生成物熱容量：０．６２ｋＪ／ｋｇ／℃
除去した熱：１０４１．７ｋＪ／秒
推定質量流量＝８．８９ｋｇ／秒（直線パイプと同じになるように規格化された）
除去した熱：９３６．３ｋＪ／秒
螺旋状パイプを使用せず、２７．５ｍ直線パイプを使用して
第２の屈曲部平均温度：６５５．３℃
第３の屈曲部平均温度：５００．５℃
平均温度差：１５４．８℃
平均質量流量：３２，０００ｋｇ／時間＝８．８９ｋｇ／秒
除去した熱：８５３．１ｋＪ／秒
熱除去における差：８３．２ｋＪ／秒
これらのデータから、螺旋状パイプ効率＝（３８４．５＋８３．２）／３８４．５＝直線パイプの１２１．６％であり、熱除去において２１．６％大きい効率を示すことが推測された。
【００７４】
（実施例５）
５度螺旋角度を有する螺旋状パイプ
５ １／２回の旋回を有する５度螺旋角度を備えた２７．５メートル螺旋状パイプが作られた。螺旋は左手側でであった。５度螺旋角度および５ １／２回の旋回を備えた左手側螺旋パイプを図６に示す。この螺旋状パイプは、第２の直線煙道パイプ位置の第１の長さに設置する。螺旋状パイプは、中心から外れた距離が実施例１の螺旋状パイプより５０ｍｍだけ大きいようなねじれを有して、頂点が煙道池内に確実に浸漬されたままにする。５度の螺旋角度を備えた螺旋状パイプは、３度の螺旋角度を備えた螺旋状パイプと直列に配置されていた。５度螺旋角度を備えた螺旋状パイプは第２の直線煙道パイプの第１の長さに設置され、３度螺旋角度を備えた螺旋状パイプは第２の長さ位置まで移動され、５度螺旋角度を備えた螺旋状パイプに結合された。５度螺旋状パイプは流れより多くの乱流を発生させ、これによって熱除去がよくなった。３度螺旋状パイプをすぐに取り付けることによって、５度螺旋状パイプからのより活気のある残余乱流がより長い期間続いたであろう。
【００７５】
（実施例６）
タンデム螺旋状パイプを使用した回の結果
タンデム螺旋を使用したランは、スクラブ塩の使用量が少なかった。５度螺旋角度を有する螺旋状パイプの追加前に、フィルタから収集され水を混合された顔料を含むスラリー内の平均塩含有量は２．０９％であり、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプでの含有量は１．２３％であった。これは、スクラブ塩使用量の４１．１％の減少に相当する。控えめに、スクラブ塩の３０％減少を想定した場合、スクラブ塩削減は年間でかなりのものになっただろう。実施例５の螺旋状パイプを使用したスクラブ塩使用量が、図７に示されている（Ｘ軸上の製造速度の関数としてＹ軸上のスクラブ塩使用量を示している）。約１パーセント少ないスクラブ塩が、３度の螺旋角度の螺旋状パイプと比較して、３度だけの螺旋状パイプと比較して、３度の螺旋角度の螺旋状パイプと直列して５度の螺旋角度の螺旋状パイプで使用された。
【００７６】
スラリー粘度はまた、２つの螺旋状パイプを直列に使用して、反応炉速度の範囲にわたって減少した。図８に示すように、９から１３色調／時間を超える流速では、直列である２つの螺旋状パイプ（「新しい５度螺旋状パイプ」）は一貫して、２つの螺旋状パイプ（「新しくする前の５度螺旋状パイプ」）のない場合より低い約２００センチポアズ（ｃＰ）のスラリーを生成した。スラリー粘度の平均減少は、９１３から５５３ｃＰである。これは、スラリー密度の変化によるものではなかった。そうではなく、減少はスクラブ塩の減少によるものであった。というのは、スラリー固体含有量は実際、タンデム螺旋パイプの回で２６ｇ／Ｌだけ僅かに増加した。スラリー粘度は、顔料スラリー固体含有量とスクラブ塩レベルによって非常に影響される。スラリーが固体または塩含有量、または両方で高い場合、スラリー粘度はより高い。この場合、スラリーの固体含有量は僅かに増加したが、塩レベルの減少はさらにスラリー粘度の明らかな低下につながった。
【００７７】
タンデム螺旋状パイプは、設備速度と直線的に一貫した方法で煙道パイプ圧力低下に影響を与えた。しかし、タンデム螺旋状パイプ配置はより高い圧力低下、約２５ｋＰａを超える圧力低下を発生させた。ｋＰａ対トン／時間の描画で示された煙道パイプ圧力の低下が図９に示される。観察された直線性は、理論上説明することができない。圧力低下が速度増加だけによるものである場合、関係は速度の二乗に比例すべきであり、直線ではない。より高い速度での設備圧力の増加および追加のスクラブ塩は速度の二乗効果を緩和したことがありうる。直列配置は、以前よりも高く幅広い範囲の圧力低下を作り出した。
【００７８】
サンドミル供給スラリー粘度のある程度の減少が観察された。平均は、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプを加える前は２６５ｃＰであり、５度螺旋角度を有する螺旋状パイプを加えた後は１６３ｃＰであった。図１０は、粘度の変化のプロットであり、ほぼ月の時間に関する比較である。サンドミル供給スラリー粘度の減少はより効率的なミリングを可能にしただろう。粘度の減少によりまた、ミリング速度の僅かな上昇が可能になっただろう。
【００７９】
煙道パイプの第１の直線での少ないスクラブ塩およびより少ない熱伝達は、５度の角度を有する螺旋状パイプの追加により、顔料粒径の変化につながる可能性がある。反応炉から噴出する熱い顔料の即時の冷却は、ある程度緩和された。煙道パイプの第１の直線を下に移動するより熱い気体および生成物流は、粒子の成長を促進しただろう。煙道パイプの圧力低下の増加と共に、反応炉での大きな圧力が生じ、これは大きな顔料粒径生成を支持する傾向がある状況である。これは、例えば、より長い２２５ｍｍパイプを備えた第１の直線上の元の構造に煙道パイプを変更することによって解消することができる。
【００８０】
５度および３度パイプが直列に配置された新しい螺旋状配置は、改良型の洗浄の表示、流れおよび天然ガス使用量の減少、および処理（工場容量）の増加を含む、仕上げの際の利点につながった。１つの利点は、噴霧乾燥機を通した処理速度の増加（青い色調の回：９３％ＴｉＯ2含有量、および０．０１％最大保持性の３２５メッシュファインネスの超耐久性塩化物ルチル顔料）であった。新しい５度螺旋状パイプ配置により、０．６４から０．７３ｔｐｈのマイクロナイザ上の平均時間速度の増加が可能になった。より密度の濃いスラリー供給は、塩含有量の結果としての改良型の洗浄および脱水により、少なくとも部分的に噴霧乾燥機でのスループットの改善の原因となった。
【００８１】
非崩壊性試験（ＮＤＴ）は、３週間の運転後、新しい５度螺旋状パイプ上で行った。新しい５度螺旋状パイプへの磨耗が示されていなかった。理論的には、第１および第２の広範囲の屈曲部に対する大きな磨耗の可能性が存在する。これは、より高い速度およびより高い流れ温度に曝される可能性が高いからである。これらは、侵食および腐食のより高い速度につながる可能性がある。しかし、塩使用量の減少により緩和されるので、磨耗の増加はあまり大きくない可能性がある。
【００８２】
直線パイプに対する実施例１（３度の螺旋角度）の螺旋状パイプの熱除去効率は、２１．６％である。スクラブ塩のかなりの減少は、新しい５度螺旋状パイプの熱効率が１００％を超える可能性が最も高いことを示していた。最近の試行データでは、５度螺旋状パイプが３度螺旋状パイプに対して同様の試行条件で５１３ｋＷの熱を除去したことが認められた。これは、直線パイプの２０４％熱除去効率に等しく、３度螺旋状パイプと比較して５倍を超える増加である。明らかに、３から５度螺旋角度までの熱除去効率の大きな増加がある。したがって、螺旋状パイプは少なくとも４〜５度螺旋を有するべきであることが好ましい。煙道パイプの第３または第４の直線に設置された場合、流れを偏向させるためのより大きな螺旋角度が望ましい。というのは、磨耗はこれらの位置での問題であるとは予測されないからである。しかし、螺旋状パイプの中心から外れた距離（頂点）を螺旋状角度が大きくするために限りがある。実際は、螺旋角度は導管を含む煙道池の深さによって制限され、螺旋角度は煙道池の表面上のパイプ上昇の際の頂点につながるほど大きくあるべきというのは好ましくない。
【００８３】
新しい５度螺旋状パイプの性能は、煙道パイプ構成の新しい範囲を開拓する。前に説明したように、第３および第４の直線は、煙道池の熱伝達効率をさらに大きくするように螺旋状パイプに変化させることができる。この変更により、煙道パイプの現在の最後のループ（第５および第６の直線）が不必要になるだろう。実際、少なくとも５度の螺旋角度を備えた導管を有する第２の直線が望ましいだろう。
【００８４】
熱伝達効率を大きくするように第２または第３または第４の直線を螺旋状パイプに変換することにより、許容範囲の顔料粒径寸法を保持する問題が生じる可能性がある。スクラブ塩またはスクラビングの減少により、第１の直線が熱伝達、特に反応生成物を冷却する機能があまり効率的でなくなる。そのパイプ圧力低下は、より大量のより熱い気体により過剰になる可能性がある。このようにして、螺旋状パイプを第１の直線内に設置することは、特定の状況において望ましい可能性がある。
【００８５】
３度螺旋状パイプと直列で５度螺旋状パイプを使用する中立色調等級の回では、より高い差圧およびより熱い第１の直線は、青い色調の回に対して顔料粒径により大きな影響を与えることがある。検査した位置での新しい５度螺旋状パイプは第１の直線の冷却効果を減少させるので、より小さな顔料粒径を製造することは僅かに難しい可能性がある。
【００８６】
本発明は特定の実施形態に関連して説明したが、別の変更形態が可能であり、本出願は全体的に本発明の原理に従い、本発明が属する業界内で知られているまたは習慣的な実施であるような、またこれまでに記載した、また以下の特許請求の範囲に記載する重要な特性に適用することができるような本開示からの逸脱を含む、発明のあらゆる変更、使用、または適応を含むことを意図していることを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタンを作る方法であって、
（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの螺旋を備えた導管内で前記二酸化チタンを冷却するステップであって、前記少なくとも１つの螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えているステップと、を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの螺旋が、１度から２５度までの螺旋角度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記螺旋角度が２から１０度である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記螺旋角度が３から５度である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記螺旋は一定の螺旋角度を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記螺旋が可変の螺旋角度を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記導管の少なくとも１０％が螺旋状である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導管の少なくとも９０％が螺旋状である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導管は少なくとも２つの螺旋状屈曲部を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記導管は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記導管は少なくとも３つの３６０度螺旋状旋回を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導管はさらに、少なくとも１つの急激な屈曲部を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導管はさらに、１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せを備え、前記１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せは前記導管の内側に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記導管内で精錬媒体を使用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記精錬媒体は、砂、ハロゲン化金属、ＣｓＣｌ、成形ＴｉＯ2粒子、焼成ＴｉＯ2粒子、またはその組合せを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記精錬媒体はハロゲン化金属であり、前記ハロゲン化金属はＮａＣｌ、ＫＣｌ、またはその組合せである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
二酸化チタンを作る方法であって、
（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、
（ｂ）螺旋を有する導管内で前記二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備え、前記少なくとも３つの螺旋状屈曲部はそれぞれ３６０度螺旋旋回を備え、前記螺旋は１から１０度の角度を有するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
無機顔料を受ける導管を備えた、顔料を製造する螺旋状パイプであって、前記導管は螺旋を備えており、前記導管は６５０℃を超える温度に耐えることが可能である螺旋状パイプ。
【請求項１９】
前記螺旋状パイプは管腔を備え、前記管腔は二酸化チタンを含んでいる、請求項１８に記載の螺旋状パイプ。
【請求項２０】
少なくとも１つの非螺旋状領域をさらに含む、請求項１８に記載の螺旋状パイプ。
【請求項１】
二酸化チタンを作る方法であって、
（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの螺旋を備えた導管内で前記二酸化チタンを冷却するステップであって、前記少なくとも１つの螺旋は少なくとも１つの螺旋状屈曲部を備えているステップと、を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの螺旋が、１度から２５度までの螺旋角度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記螺旋角度が２から１０度である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記螺旋角度が３から５度である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記螺旋は一定の螺旋角度を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記螺旋が可変の螺旋角度を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記導管の少なくとも１０％が螺旋状である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導管の少なくとも９０％が螺旋状である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導管は少なくとも２つの螺旋状屈曲部を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記導管は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記導管は少なくとも３つの３６０度螺旋状旋回を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導管はさらに、少なくとも１つの急激な屈曲部を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導管はさらに、１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せを備え、前記１つまたは複数のフィン、羽根、螺旋条、窪み、螺旋、またはその組合せは前記導管の内側に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記導管内で精錬媒体を使用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記精錬媒体は、砂、ハロゲン化金属、ＣｓＣｌ、成形ＴｉＯ2粒子、焼成ＴｉＯ2粒子、またはその組合せを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記精錬媒体はハロゲン化金属であり、前記ハロゲン化金属はＮａＣｌ、ＫＣｌ、またはその組合せである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
二酸化チタンを作る方法であって、
（ａ）熱により四塩化チタンを酸素と反応させて、二酸化チタンを生成するステップと、
（ｂ）螺旋を有する導管内で前記二酸化チタンを冷却するステップであって、前記螺旋は少なくとも３つの螺旋状屈曲部を備え、前記少なくとも３つの螺旋状屈曲部はそれぞれ３６０度螺旋旋回を備え、前記螺旋は１から１０度の角度を有するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
無機顔料を受ける導管を備えた、顔料を製造する螺旋状パイプであって、前記導管は螺旋を備えており、前記導管は６５０℃を超える温度に耐えることが可能である螺旋状パイプ。
【請求項１９】
前記螺旋状パイプは管腔を備え、前記管腔は二酸化チタンを含んでいる、請求項１８に記載の螺旋状パイプ。
【請求項２０】
少なくとも１つの非螺旋状領域をさらに含む、請求項１８に記載の螺旋状パイプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００８−５２１７５１（Ｐ２００８−５２１７５１Ａ）
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４４４４３（Ｐ２００７−５４４４４３）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３１９５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０４２７
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５０６０３６４９３）ミレニアム インオーガニック ケミカルズ、 インコーポレイテッド (11)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＬＬＥＮＮＩＵＭ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３１９５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０４２７
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５０６０３６４９３）ミレニアム インオーガニック ケミカルズ、 インコーポレイテッド (11)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＬＬＥＮＮＩＵＭ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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