CN1049243C - 洗涤膏中溶剂的去除工艺 - Google Patents
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Abstract
从洗涤膏中去除溶剂的方法包括在选定的压力下，将加热过的洗涤膏送入干燥器的管路中，以避免洗涤膏中任何组分的闪蒸。在管路的入口处，压力降低，使洗涤膏中所选定的组分闪蒸。当洗涤膏通过管路向前移动时，向洗涤膏传热。闪蒸期间所释放的蒸气作为推力，使不断增粘的洗涤膏沿管路移动。在管路出口处收集所制得的洗涤剂浓缩物。
Description
本发明涉及浓缩洗涤剂的制备工艺，特别是涉及洗涤膏中溶剂的去除工艺。
洗涤剂产品含有表面活性成分(有时称为洗涤活性剂)，例如它可能是有机物质硫酸酯化或磺化产生的酸的中和盐。由酸制备洗涤活性剂的工艺过程通常在溶剂(例如水和/或醇)中进行。所产生的洗涤剂物质可能是含各种组分的膏状物、溶液或浆状物(应用中所使用的术语洗涤“膏”意为洗涤液、洗涤浆和洗涤膏的总称)。洗涤剂的最终产品是由洗涤膏制成。
最普通的产品之一是洗涤粉，它是由含所需洗涤活性剂、其它配剂物、各种盐、洗涤增强剂及水含量约为30-80％(重量)(最好水含量约为30-45％(重量))的膏状物经干燥而制得。洗涤膏中所含的各种成分必须相容，并不受干燥工艺的影响。
采用洗涤膏脱水法生产洗涤粉的通用方法是采用喷雾干燥塔，将洗涤膏逆流或同流地喷入塔中的热空气中。此工艺所得之产品通常为易流动的低密度(比重约为0.3)细粒。
因为喷雾干燥工艺中的脱水需要加热和排出大量空气，所以能耗昂贵。在某些常用的喷雾干燥工艺中，也会因为在喷雾干燥塔中的某些部位存在的干燥条件，从而引起洗涤活性剂和热敏洗涤增强剂遭受物理和化学上的降解作用。
环境污染是另一个所关切的问题。在通常的喷雾干燥工艺中，排放的气体可能含有挥发性有机物质和粉尘，所以需采取污染控制措施。在某些工艺过程中，由于使用磷酸盐类洗涤增强剂，因此洗涤膏的过度干燥会在产品中形成所不希望有的磷化合物，从而引起水污染问题。
另一些生产洗涤粉的工艺不采用喷雾干燥，如酸性洗涤活性剂可采用细粒状的碳酸钠干式中和，过程中需要过量的碳酸钠和磷化合物以便于酸的吸收和中和。生成的产物常常只能用以制备含低浓洗涤活性剂的最终产品。
洗涤剂工业的发展趋势是要利用附聚技术生产高密度“浓缩洗涤剂”。某些工艺中可采用附聚技术作为独立系统或与通用的喷雾塔组合使用。在附聚工艺过程中，最终洗涤剂产品的各个组分将同时进入混合-凝聚容器中，使固体物质相混合，并喷入液态粘合剂。所得混合物经搅动和翻滚，以形成易流动的均匀细粒。附聚工艺只能容许最终产品中含最少量的水或液体(粘合剂)，这就会限制最终产品中洗涤活性剂的含量。“浓缩洗涤剂”的配方中，可含更高浓度的洗涤活性剂，包含有那些已知是热敏性的化合物，所以在凝聚步骤中，使用纯的、干的洗涤活性剂是既方便又有利的。
致力于从洗涤膏中去除溶剂而生产“纯”洗涤活性剂(即挥发性溶剂含量小于6％(重量)的浓缩洗涤膏)是困难的，这是因为浓缩洗涤剂的物理和热特性所致。当水或其它溶剂从洗涤膏中去除时，洗涤膏变成越来越粘，因此难以送入干燥设备中，并且许多洗涤活性剂在长时间升高的温度下会发生降解。
制备几乎是纯的洗涤活性剂的工艺过程，其运行费用昂贵，并且需要高投资，例如从浓缩洗涤膏生产纯洗涤活性剂的常用工艺过程是利用“涂膜蒸发器”。这种昂贵的工艺设备要采用机械搅动法从设备中移动洗涤活性剂。某些涂膜蒸发器的问题还在于洗涤剂会停滞在蒸发器壁上，引起洗涤活性剂的膜发生降解。
本发明的目的是要克服上述的一个或多个问题。
本发明提供一种从洗涤膏中去除溶剂的方法。此方法是将洗涤膏在选定压力下送入干燥器和管路中，以避免洗涤膏中任何组分的闪蒸和蒸发。当洗涤膏沿管路向前移动时被加热，同时压力减少，引起洗涤膏中某些选定组分的闪蒸和蒸发。沿管路的压力下降及溶剂的蒸发就作为使不断增粘的洗涤膏能沿管路移动的推力。
本发明的其它目的和优点将通过下列详细描述、图示和所附权利要求使本领域的技术人员所明了。
图1为说明本发明的使用的溶剂去除系统的工艺流程图。
图2为本发明所使用的溶剂去除设备的局部剖视图。
本发明的洗涤剂干燥技术可用于各种洗涤剂生产工艺，不仅可用于各种洗涤活性剂的精细干燥过程，也可用于从洗涤膏中选择性地去除某些组分的过程。在本发明的工艺过程中，可先将洗涤膏加热，使其温度高于在干燥器管路中的操作压力下洗涤膏平衡压力的相应的温度，所以洗涤膏是在加压下送入干燥器管路中的，因此它在溶剂去除前呈单相状态。当加压的洗涤膏注入压力下降的管路中时，引起洗涤膏中挥发组分的蒸发或闪蒸。从洗涤膏中释放的蒸气和沿干燥器管路的压力降就会推动洗涤膏以在连续蒸气相中的分散液相的形态通过管路。也可向管路中补加蒸汽或蒸气或采用其它能产生蒸气的办法以增加使洗涤膏沿管路向下移动的推力。当洗涤膏沿管路向下移动时，通过围绕管路的管壁吸热，使更多的挥发性组分蒸发，并在管路出口处收集浓缩洗涤膏。
本发明的工艺过程的详细描述见图1，它表明洗涤剂的溶剂去除系统，以10作总标示。此系统包括进料泵12、预热器14、干燥器16、收集容器18和出口装置20。出口装置可为蜗压机、挤压机或泵。图2更详细地描述干燥器16和系统10的其它部分。
洗涤膏通过导管22进入系统10，并用泵12送入预热器14中。洗涤膏可含水约4-80％(重量)，也可含其它溶剂，如含量达40％(重量)以上的醇或其它挥发性痕量杂质。泵12按计量输送洗涤膏通过预热器14，在预热器中通常将洗涤膏加热到50-160℃(如需要可更高)，使其处于所送温度下。预热器14可为热交换器，加热的物流经导管25进入，并经导管27排出交换器。
加热过的洗涤膏在输送导管22中必须维持一定压力，以不使导管22中洗涤膏发生组分闪蒸。洗涤膏在进入干燥器16之前，使其流过注入管30(最好是多根注入管)，以节流洗涤膏物流，使其维持在一定压力下。注入管30的设计能提供所需的背压，以防止在导管22中发生闪蒸。例如注入管30的内径可从0.06英寸变到与其相连的干燥器16的管路的直径尺寸。当采用多根注入管30时，其背压要保证洗涤膏在各注入管之间的均匀分配。
当洗涤膏沿注入管或多根注入管30向下移动时，压力下降，这时洗涤膏中的某些组分开始闪蒸。闪蒸时释放的蒸气作为推力使不断增粘的物质向下进入干燥器16。干燥器16中的压力可通达调节控制阀45的通气口44来建立，以产生所需的蒸发。
洗涤膏经由注入管或多根注入管30送入干燥器16的管路32中。每一干燥器管路都是一根导管，如干燥器管32a，其流道(管路32)与注入管30的流道相连。每一干燥器管32a的内径最好为0.31-1英寸，长度约为10-30英尺(长度最好约20英尺)。干燥器16最好有多根干燥器管32a，以束状排列，并由热交换装置(如夹套33)所围绕。传热介质如蒸汽通过导管34进入夹套33，并由导管36排出。
在干燥器16的入口区38，蒸汽或蒸气或能产生蒸气的物质可往导管40注入干燥器16中，以增加推力使粘度很大的洗涤膏向下流入干燥器16的每一根干燥器管中。当洗涤膏向下流过干燥器管或多根干燥器管32a时，热通过管32a的管壁传入，并蒸发洗涤膏4的挥发性组分。随着蒸气释放及压力下降，液/蒸气洗涤膏混合物的流速增加。推力介质(包括闪蒸出的组分和经导管40引入的蒸汽或其它推力介质)和洗涤膏的颗粒混合成工艺物流。因为此工艺能在各种压力下运行，所以通常是借以调节通过排气口44的蒸气流使其在真空下运行，干燥器管的出口气速一般约为50-1500英尺/秒。干燥器管中的物流的离流速和端流会使通过管壁的传热达到最大。
当工艺的物流离开干燥器16时，蒸气与浓缩洗涤剂颗粒相分离，蒸气通过排气口44排出，如有可能与真空系统相连(图中未画出)。干燥器16中的压力靠控制排气口44的压力来选定。浓缩洗涤膏收集在干燥器管低部的容器18中，并利用涡压机、挤压机或其它装置20将其从容器18中经导管46排出。
由导管46排出的干的浓缩洗涤剂或洗涤膏，可用各种已知的技术生产最终产品。如需要，可使呈粒状、片状或丸状的纯的或几乎是纯的洗涤活性剂进一步处理和调整，以改进其操作性能。可采用各种研磨-混合-凝聚法将调整过的颗粒磨碎，并和其它物质混合以形成具有所需组成和特性的浓缩洗涤剂粒状成品。
上述的干燥器管或多根干燥器管仅是本发明工艺过程中所用设备的一个实例，同样的工艺过程也可使用具有相同或相似有效直径的导管。
本发明的干燥工艺可用于从各种粘度的物料中制备浓缩洗涤膏，例如进入干燥器16的物料可从稀膏状物(约10厘泊)到非常稠的膏状物(约100000厘泊)。因为水和/或其它溶剂从洗涤膏中去除，所以洗涤膏的粘度当然要增加。
从干燥器16中排出的物质或是固态，或是非常粘的熔融塑性物。由于工艺过程中释放蒸气以及干燥器中的压力下降，因而提供了两种功能：即推动粘性膏状物沿干燥器管向下移动，同时又增加向洗涤膏的传热效率。这正是本发明的优越之处，即不采用昂贵的常规工艺设备来推动洗涤膏通过干燥系统，同时又能搅动膏状物以达充分的传热。
本发明的干燥工艺中，工艺物流的高流速也使洗涤活性剂在干燥器16中的平均停留时间减至最小，以防止形成不流动的或慢流动的膜，由此最大地减少了因长期在升高温度下处理所引起的产物降解现象。此外，还可控制干燥器管的压力(一般在真空下)，使干燥器管的温度保持在降解温度以下。因为工艺物流的高流速以及所采用的操作压力，能使干燥器夹套的传热表面的温度增加，从而提高了向洗涤膏的传热率。
本发明工艺过程的另一优点是它的灵活性。操作温度、压力及注入到洗涤剂干燥系统10中的附加蒸气或产生蒸气的物质量可依要求选定，以除去洗涤膏中的个别溶剂。这种要求可能是需要的，例如在利用低分子量醇(如甲醇)处理α磺酸钠甲基酯的过程。根据本发明的干燥工艺，可从洗涤膏中选择性地去除甲醇，甲醇又可再循环用于甲基酯的磺化过程中，并且从干燥器排出的半熔融态活性洗膏也可用作喷雾塔物旋搅拌器的进料物流或在制备液态洗涤剂时用作液体混合操作的进料物流。
本发明将以下列详细的实例作进一步的描述和说明，但其应用并不限于下列实例。
实例1：α磺酸钠甲基酯(SASME)的浓缩
洗涤剂进料
制备阴离子洗涤活性剂的磺化过程是以其液态甲酯与SO3反应而形成磺酸来完成的。因为工艺中形成的含磺酸产物呈深黑色，所以不符合商用要求，这就需要用过氧化氢脱色。脱色期间，要在反应混物中加入甲醇，经脱色的产物再用氢氧化钠中和。所得洗涤膏中含甲醇9.0％(重量)、含水17.6％(重量)。
工艺设备
采用夹套干燥器16，带有单根管径为0.44英寸的干燥管，干燥器管长18英尺2英寸(18′2″)，材料为不锈钢。
工艺过程
SASME洗涤膏以58磅/时的料速加热到约320°F(160℃)，并迅速进入干燥器管中。干燥器管上端的压力为12磅/英寸2(绝对压)，其出料端的压力1.2磅/英寸2(绝对压)。围绕干燥器管的夹套中通以经汽水分离过的100磅/英寸2(表压)的蒸汽。当洗涤膏从干燥管排出时，液/蒸气温度约为147°F(64℃)。
由干燥器排出的洗涤膏含甲醇0.3％、含水2.6％。为蒸发水和甲醇，需提供的热量为10500英热单位/时，其中约8000英热单位/量(75％)的热量是通过干燥器管壁传入的。
在干燥器管出口处，蒸气的计算流速为931英尺/秒。当浓缩的SASME洗涤膏从位于干燥器管出口端的涡压机排出时，施压使其穿过具有1/4英寸孔径的多孔板，熔融物料用空气冷却，冷却后的压出物破碎成均匀的丸粒，并贮存于封闭的容器中。
实例2：SASME的浓缩
按实例1制备的SASME洗涤膏作为实例2的物料，物料中含甲醇约13％(重量)、含水约16.5％(重量)。本实例采用实例1中所描述的夹套式干燥器管和涡压机。
SASME洗涤膏以57磅/时的料速加热到约187°F(86℃)，并迅速进入夹套式干燥器管中。干燥器管上端的压力为14.7磅/英寸2(绝对压)，其出料端的压力为1.2磅/英寸2(绝对压)。干燥器管的夹套中通以经汽水分离过的100磅/英寸2(表压)的蒸汽。当洗涤膏从干燥管排出时，液/蒸气温度约为135°F(57℃)。
由干燥器排出的洗涤膏含甲醇约0.5％(重量)、含水约4.6％(重量)。为蒸发水和甲醇，需提供的热量为10100英热单位/时，其中约9800英热单位/量(98％)的热量通过干燥器管壁传入的。在干燥管出口处，蒸气的计算流速为830英尺/秒。
当蒸浓的SASME洗涤膏从涡压机排出时，施压使其穿过孔径为1/8英寸的多孔板。熔融物料用空气冷却，冷却后的压出物破碎成均匀的丸粒，并贮存于封闭的容器中。
实例3：SASME洗涤膏中的溶剂去除
按实例1制备的SASME洗涤膏作为实例3的物料，物料中含甲醇约13％(重量)、含水约15.5％(重量)。本实例采用实例1的所描述的夹套式干燥器管。
SASME洗涤膏以31磅/时的料速加热到约158°F(70℃)，并迅速进入夹套式干燥器管中。干燥器管上端的压力为27.7磅/英寸2(绝对压)，其出料端的压力为10.8磅/英寸2(绝对压)。干燥管的夹套中通以经汽水分离过的100磅/英寸2(表压)的蒸汽。当洗涤膏从干燥管中排出时，液/蒸气温度约为203°F(95℃)。
由干燥器排出的洗涤膏中含甲醇约0.5％(重量)、含水约12.5％(重量)。这种从闪蒸窗口排出的几乎不含甲醇的SASME洗涤膏是一种升高温度下易操作的可泵送的洗涤膏。
实例4：直链烷基苯磺酸钠的浓缩
本实例采用实例1中所描述的夹套式干燥器管和涡压机。作为本实例物料的直链烷基苯磺酸钠含水约15.5％(重量)。
直链C12.5烷基苯磺酸钠洗涤膏以60磅/时的料速加热到约361°F(183℃)，然后迅速进入夹套式干燥器管中。干燥器管上端的压力为21磅/英寸2(绝对压)，其出料端的压力为2磅/英寸2(绝对压)。干燥器管的夹套中通以经汽水分离过的100磅/英寸2(表压)的蒸汽。
由干燥器排出的洗涤膏中含水约3％(重量)。当蒸浓的直链C12.5烷基苯磺酸钠洗涤膏从涡压机中排出时，施压使其穿过孔径为1/16英寸的多孔板，然后熔融物料与5％的三聚磷酸钠共挤压，以制成可流动的丸粒。
实例5：链烷醇硫酸钠的浓缩
本实例采用实例1中所描述的夹套式干燥器管和涡压机。本实例采用含水21％的链烷醇硫酸钠膏剂(重量)。
C12-14醇硫酸钠膏以64磅/时的料速加热到约250°F(121℃)，然后迅速进入夹套式干燥器管中。干燥器管上端的压力为5.4磅/英寸2(绝对压)，其出料端的压力为1.2磅/英寸2(绝对压)。干燥管的夹套中通以经汽水分离过的44磅/英寸2(表压)的蒸汽。
由干燥器排出的洗涤膏中含水约4.5％(重量)。当蒸浓的C12-14醇化硫酸盐洗涤膏从涡压机中排出时，施压使其穿过孔径为1/16英寸的多孔板，然后用空气冷却丸粒，以形成稳定的自由流动的丸粒。
以上的详细描述仅仅为了更清晰地理解本发明的工艺，并不由此而给出应用上的限制，因为本发明范围内的某些变更对本领域技术人员是容易明白的。
Claims (8)
1.从洗涤膏中除去溶剂的方法，其中包括：
(a)提供设有入口和至少一条管路的干燥器；
(b)将洗涤膏预热到其中至少一种组分的闪蒸温度并且向洗涤膏加压以避免其中任何组分蒸发；
(c)在足以避免洗涤膏中任何组分闪蒸的压力下将洗涤膏泵送到干燥器入口；
(d)将洗涤膏送入管路中；
(e)向管路中的洗涤膏供热并且沿管路降低压力，致使洗涤膏中选定的组分闪蒸，其中闪蒸期间释放的蒸气作为推力以使不断增粘的洗涤膏沿管路移动；以及
(f)在管路出口收集所得的洗涤剂浓缩物。
2.按照权利要求1的方法，其中洗涤膏在进入管路前要预热到50-160℃。
3.按照权利要求1的方法，其中洗涤膏在进入管路前要预热到所选定的温度，以便在管路入口处的操作压力下，洗涤膏中至少一种组分发生闪蒸。
4.按照权利要求1的方法，其中在步骤(d)期间要向管路中注入蒸气。
5.按照权利要求4的方法，其中以水蒸汽作为蒸气。
6.按照权利要求1的方法，其中洗涤膏包括水和醇并且在步骤(e)期间选择温度和压力以便选择性除去洗涤膏中的醇。
7.按照权利要求1的方法，其中洗涤膏包括水和醇并且在步骤(e)期间选择温度和压力以便选择性除去洗涤膏中的醇和水。
8.按照权利要求1的方法，其中干燥器包括多条管路，而洗涤膏送入每条管路并且按步骤(d)到(f)进行操作。
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