一种用十水碳酸钠制备过碳酸钠的方法
技术领域
本发明涉及一种过碳酸钠的制备方法及产品,特别是用十水碳酸钠制备过碳酸钠的方法及产品。
背景技术
过碳酸钠是分子式为Na2CO3·1.5H2O的碳酸钠过氧水合物,工业上作为洗涤组合物的漂白剂。过碳酸钠通常采用双氧水和碳酸钠水溶液反应制备,称为湿法结晶加工法,反应过程中通常要加入助晶剂和盐析剂,如工业盐等,确保产品的稳定,提交收率,降低成本。影响过碳酸钠质量的有助晶剂种类的选择及加入方式,双氧水浓度,反应温度,盐析剂的加入量等因素。
中国发明CN1330561C中,在水或循环母液中加入无水碳酸钠,经乳化水合反应后制得水合碳酸钠悬浮液与浓度25%—70%的过氧化氢水溶液以一定的投加速度倒入反应釜中反应,摩尔比为1:1.3-1:1.5,结晶助剂选用硅酸钠、有机膦酸、乙二胺四乙酸或其钠盐,聚丙烯酰胺的一种或数种混合物,结晶温度在30℃下,结晶反应时间为30-50分钟,得到过碳酸钠产品。此种方法可以得到质量较高的产品,但是由于增加了乳化水合反应,对反应的稳定性或多或少有些影响。
美国专利US4118466中公开了一种制备过碳酸钠的方法,在过碳酸钠饱和溶液中加入一定量的以十水碳酸钠固相形式存在的Na2CO3,100-200g/L盐,一种活性氧稳定剂,0.1-1.9g/L六偏磷酸钠,以1:1的比例加入Na2CO3和H2O2,在过碳酸钠饱和溶液中形成过饱和溶液,结晶温度为10-20℃,60分钟后,打破过饱和,开始有过碳酸钠晶体析出。析出晶体后的母液用于循环利用。此文指出为了避免活性氧的流失,尽量在小于20℃下进行反应,而过碳酸钠的过饱和程度取决于六偏磷酸钠的量,而只有少量的六偏磷酸钠可以在20℃下溶解。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种十水碳酸钠制备过碳酸钠的方法,步骤包括:
(1)配制十水碳酸钠浆料:使用十水碳酸钠晶体完全溶于母液中,再加入0.15%-1.1%助晶剂,之后再加入盐析剂,使盐含量为13-19%,制成十水碳酸钠浆料;
(2)配制双氧水混合液:在每千克27.5%-70%双氧水溶液加入14.7g-16.68g助晶剂制成双氧水混合液;
(3)配制反应底液:在母液中边搅拌边加入1.1-3%的助晶剂;
(4)结晶反应:反应温度控制在24℃-34℃下,十水碳酸钠浆料与双氧水混合液以3.2:1-4.4:1的体积速度比边搅拌边同时加入到反应底液中,结晶反应过程中间歇性加入助晶剂,每100kg十水碳酸钠浆料的量加入0.1-0.2kg,最终得到过碳酸钠晶体。
作为本发明的一种优选,步骤(4)中,将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后体积速度比提高至3.7:1,加入助晶剂,同时提高搅拌速度,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入助晶剂,助晶剂的加入量按每100kg十水碳酸钠浆料的量加入0.1-0.2kg计算,同时提高搅拌速度,制成过碳酸钠晶体。
作为本发明的另一种优选,该反应包括以下步骤:
(1)配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠晶体,然后加入0.15-0.3%五水偏硅酸钠升温至26℃-40℃下开始溶解,过滤后再加入一定量的盐,使盐含量在13%-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
(2)配制双氧水混合液:每千克27.5%-70%双氧水溶液加入7.35g-8.34g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
(3)配制反应底液:启动搅拌,转速为40转/min,在反应槽中加入母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
(4)结晶反应:反应温度控制在24℃-34℃之间,将步骤(1)中十水碳酸钠浆料同步骤(2)中双氧水混合液以一定的速度比同时加入到步骤(3)中的反应底液中,体积速度比为3.2:1-4.4:1,同时以80-120转/min速度进行搅拌,反应每进行15分钟,按每100kg十水碳酸钠浆料的量加入0.1-0.2kg三聚磷酸钠,共加入两次,反应进行50分钟,制成过碳酸钠晶体。
作为本发明的再一种优选,步骤(4)中,将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后体积速度比提高至3.7:1,加入助晶剂三聚磷酸钠,同时提高搅拌速度,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入三聚磷酸钠,三聚磷酸钠的加入量按每100kg十水碳酸钠浆料的量加入0.1-0.2kg计算,同时提高搅拌速度,制成过碳酸钠晶体。搅拌速度范围在40-120转/min。
本发明中母液是在反应后过滤掉过碳酸钠晶体,静置沉淀后的澄清液,循环使用。由6-8%碳酸钠,0.7-1.2%过氧化氢,16%-25%盐析剂,以及70-75%水组成。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种过碳酸钠产品,使用权利要求1至4中任一方法制备而成。
本发明的方法,在较高温度下,助晶剂地合理添加,使助晶剂全部溶解发挥最大作用的前提下,也不会影响反应产物的稳定性,得出的产品各方面技术参数远远高于市场上的过碳酸钠产品的参数,在保证产品质量的前提下,在短时间内产生4吨多的过碳酸钠产品,极大地提高了产率,同时,由于十水碳酸钠原料主要来源于制备水合肼的副产物,对环境保护具有深远的意义。
具体实施方式
反应过程中使用的母液由6-8%碳酸钠,0.7-1.2%过氧化氢,16%-25%盐析剂,以及70-75%水组成。以下母液均指此母液。此发明中,所述盐即为盐析剂,使用工业盐,主要成分为NaCl。反应结束后,将过碳酸钠晶体滤出,将反应底液静置澄清后得到母液,进行循环利用。
实施例1
步骤如下:
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠晶体,其中母液0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃-40℃下开始溶解,过滤后再加入一定量的盐,使盐含量在13%-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水溶液加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.配制反应底液:启动搅拌,转速为40转/min,在反应槽中加入1L母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.结晶反应:反应温度控制在24℃-34℃之间,将步骤1中十水碳酸钠浆料同步骤2中双氧水混合液以一定的速度比同时加入到步骤3中的反应底液中,体积速度比为4.4:1,同时80转/分速度进行搅拌,反应每进行15分钟,加入6-7g三聚磷酸钠,共加入两次,反应进行50分钟,消耗16.8L十水碳酸钠浆料,4.32L双氧水混合液,制得5.12kg过碳酸钠晶体。
表1是本发明实施例2-6,反应过程与实施例相同,分别就不同助晶剂的选择做出的试验。表2是实施例1-6结果对比表。
表1
表2
表3是反应步骤与实施例1相同对双氧水含量不同所作出对比实施例7-9及技术参数对比表。
表3
实施例 |
双氧水含量 |
HEDP/PAAS用量 |
双氧水用量 |
过碳酸钠产量 |
活性氧含量(%) |
7 |
27.5% |
7.35g |
5.50L |
5.01kg |
13.97% |
8 |
50% |
8.20g |
3.03L |
5.18kg |
14.3% |
9 |
70% |
8.34g |
2.16L |
5.21kg |
14.41% |
表4是反应步骤与实施例1相同,反应温度不同所作出对比实施例10、11及技术参数对比表。
表4
表5是反应步骤与实施例1相同,对搅拌速度对结晶反应的影响作出对比实施例12-15及技术参数对比表。
表5
表6是反应步骤与实施例1相同,对配制十水碳酸钠浆料反应过程中由于盐含量不同做出的实施例16-20及技术参数对比表。
表6
实施例21
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠,0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃开始溶解,一直升温直至全部溶解,最高温度小于40℃,过滤后再加入一定的盐,使盐含量在13-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.配制反应底液:启动搅拌,频率为40转/min,3m3反应釜内加入0.1m3母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.结晶反应:将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比4.4:1同时加入到反应槽中,同时开动搅拌,搅拌速度为40-80转/分,反应每隔15分钟加入等量的助晶剂剂三聚磷酸钠,一次加入量为0.6-0.7kg,共加入两次,50分钟内消耗1.65m3的十水碳酸钠浆料,0.62m3双氧水混合液,反应结束,继续搅拌5-10分钟后,收料过滤。得到过碳酸钠产品0.25吨。
实施例22
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠,0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃开始溶解,一直升温直至全部溶解,最高温度小于40℃,过滤后再加入一定的盐,使盐含量在13-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.启动搅拌,频率为40转/min,3m3反应釜内加入0.1m3母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后速度比提高至3.7:1,加入0.6-0.7kg三聚磷酸钠,同时提高搅拌速度为80转/min,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入0.6-0.7kg三聚磷酸钠,提高搅拌速度至120转/min,反应进行50分钟后消耗1.65m3的十水碳酸钠浆料,0.62m3双氧水混合液,反应结束,继续搅拌5-10分钟后,收料过滤。得到过碳酸钠产品0.5吨。
实施例23
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠,0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃开始溶解,一直升温直至全部溶解,最高温度小于40℃,过滤后再加入一定的盐,使盐含量在13-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.启动搅拌,频率为40转/min,5m3反应釜内加入0.2m3母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后速度比提高至3.7:1,加入1.0-1.2kg三聚磷酸钠,同时提高搅拌速度为80转/min,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入1.0-1.2kg三聚磷酸钠,提高搅拌速度至120转/min,50分钟内消耗2.75m3的十水碳酸钠浆料,0.75m3双氧水混合液,反应结束,继续搅拌5-10分钟后,收料过滤。得到过碳酸钠产品0.84吨。
实施例24
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠,0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃开始溶解,一直升温直至全部溶解,最高温度小于40℃,过滤后再加入一定的盐,使盐含量在13-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.启动搅拌,频率为40转/min,10m3反应釜内加入0.3m3母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后速度比提高至3.7:1,加入2.0-2.4kg三聚磷酸钠,同时提高搅拌速度为80转/min,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入2.0-2.4kg三聚磷酸钠,提高搅拌速度至120转/min,50分钟内消耗5.51m3的十水碳酸钠浆料,1.35m3双氧水混合液,反应结束,继续搅拌5-10分钟后,收料过滤。得到过碳酸钠1.68吨。
实施例25
1.配制十水碳酸钠浆料:32%的母液和67.7%的十水碳酸钠,0.15-0.3%五水偏硅酸钠混合物升温至26℃开始溶解,一直升温直至全部溶解,最高温度小于40℃,过滤后再加入一定的盐,使盐含量在13-19%,再投入0.5-0.8%的七水硫酸镁,混合均匀,待用。
2.配制双氧水混合液:每千克35%双氧水加入8g稳定剂HEDP(羟基亚乙基二膦酸)和等量的分散剂PAAS(聚丙烯酸钠),混合均匀,冷却至-5℃-5℃,待用。
3.启动搅拌,频率为40转/min,25m3反应釜内加入0.55m3母液,溶解占母液重量的1.5-1.7%的三聚磷酸钠和1.1-1.3%的七水硫酸镁。
4.将反应温度控制在24℃-34℃之间,将配置好的十水碳酸钠浆料和双氧水混合液以体积速度比为3.2:1同时加入到反应槽中,15分钟后速度比提高至3.7:1,加入5-6kg三聚磷酸钠,同时提高搅拌速度为80转/min,再过15分钟后再次提高体积速度比为4.4:1,再次加入5-6kg三聚磷酸钠,提高搅拌速度至120转/min,50分钟内消耗13.76m3的十水碳酸钠浆料,3.38m3双氧水混合液,反应结束,继续搅拌5-10分钟后,收料过滤。得到过碳酸钠4.2吨。
表7是实施例21-25的效果对比表。
表7