CN109536301A - 一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，包括内置有容纳腔的高速捏合造粒机的壳体和上盖，高速捏合造粒机的上盖设置有磺酸进口、非离子物料进口和固体物料进口，磺酸进口和非离子物料进口分别通过输送泵连通到磺酸储罐和非离子物料储罐。同时还公开了利用此装置生产浓缩洗衣粉的方法。本发明在生产过程中使固液物料一次高速捏合成型，减少设备用电，不需要热源烘干，减少了能源消耗和废气排放，属于清洁生产工艺，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置及其生产方法
技术领域
本发明属于洗涤用品生产技术领域，尤其涉及一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置及其生产方法。
背景技术
目前，国内洗衣粉的生产仍然以喷雾干燥成型为主，干燥塔是普通洗衣粉生产必不可少的主要设备之一，其干燥后的尾气从塔顶经过旋风除尘器(组)或袋式除尘器以及二级水喷淋除尘器后外排。生产过程不仅耗能高，而且污染也重。
洗涤剂浓缩化是洗涤用品行业产品结构调整的必然趋势。与先进国家相比，我国的洗涤剂产品存在着活性物含量低、非有效成分含量高、视密度轻等缺点。国际上从八十年代初就开始推进洗涤剂的浓缩化进程，时至今日美国、日本、欧洲等国家和地区均已实现洗涤剂浓缩化。而我国由于原材料、制造工艺和装备等方面的原因，产品仍然以普通型产品为主，浓缩型产品所占的比例很低。
浓缩洗衣粉是指按照洗衣粉国家标准(GB/T13171.2-2009)中B类指标生产的洗衣粉。它具有密度大、表面活性剂含量高、用量少、去污力强、易漂洗等特点。和普通型洗衣粉相比，浓缩型的产品提高了单位体积的洗涤剂的有效成分含量(或提高单位重量的洗涤剂的去污性能)，从而增强单位重量洗涤剂的洗涤效果，同时减少非有效化学品和水等物质的使用，在同等性价比下，可节省生产制造过程的能耗和费用，减少包装材料的使用，同时节约运输和仓储的成本，减少废物的排放，推广生产和使用浓缩洗涤剂有利于全社会的节能减排，具有显著的经济效益和社会效益。
发明内容：
本发明的第一个目的是：提供一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，该装置设计合理，能将固体和液体物料一次高速捏合成型，节省了传统生产洗衣粉工艺中的一些必需设备，占地面积小，耗能低，达到清洁生产的目的。
本发明的第二个目的是：提供一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的方法，使用该方法能缩短工艺流程，减少电耗，降低热源消耗和废气排放，具有显著的经济效益和社会效益。
本发明的生产原理：洗衣粉的主要活性成分是十二烷基苯磺酸钠(简称LAS)，次要活性成分是非离子表面活性剂(如AEO-9、AEO-7)。在普通洗衣粉中，LAS是用十二烷基苯磺酸(简称磺酸)和液碱在配制料浆过程中，通过酸碱中和反应而生成的，LAS溶在洗衣粉料浆中，通过喷粉塔喷雾干燥后进到洗衣粉中，所得产品基本是空心颗粒，密度较小，活性物含量较低。喷雾干燥工艺路线长，用电设备多，蒸发料浆中的水分也要耗用大量热能，因此生产洗衣粉的能耗高，塔顶尾气排放还会造成一定的环境污染。本发明的浓缩洗衣粉生产方法，是将固体原料与喷入的磺酸在高速捏合造粒机中悬浮接触，其中的纯碱与磺酸直接碰撞粘附后进行酸碱中和反应而生成LAS，再与喷入的其他非离子表面活性剂一起被吸附分散在混后的固体料中，通过高速捏合造粒机底部搅拌旋转造粒而形成产品，其中的大颗粒经高速捏合造粒机侧面的破碎机破碎后留在产品中。
具体工艺操作过程是：将主要的固体原料通过固体粉料投料口一次性投入高速捏合造粒机内，固体物料在主搅拌的强烈搅拌下，悬浮在高速捏合造粒机的上部空间内，然后将定量的磺酸通过图一磺酸输送泵和磺酸喷嘴，经压力雾化喷入高速捏合造粒机的上部空间内，与悬浮的固体原料中的纯碱组份进行化学反应，生成洗衣粉的主要活性成分十二烷基苯磺酸钠，期间开启位于高速捏合造粒机底部侧面的破碎机对混后物料中的大颗粒进行破碎；磺酸喷完一段时间后，再把定量的非离子通过非离子输送泵和非离子喷嘴，经压力雾化喷入高速捏合造粒机的上部空间内，在开启主搅拌和破碎机的前提下进行捏合造粒；再充分搅拌混合和破碎一段时间后，从固体粉料投料口再投入一定量的4A沸石，继续搅拌和破碎一段时间；停下破碎机，在开着主搅拌并降速的情况下，打开气动阀，从出料口进行放料，直至出料完毕再关闭气动阀，进行下一批产品的生产，循环往复。生产过程各阶段的时间控制，根据不同配方、不同密度的产品指标要求需做适当调整。可根据生产需要选择是否打开夹套进行控温。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，包括内置有容纳腔的高速捏合造粒机的壳体和上盖，高速捏合造粒机的上盖设置有磺酸进口、非离子物料进口和固体物料进口，磺酸进口和非离子物料进口分别通过输送泵连通到磺酸储罐和非离子物料储罐；
高速捏合造粒机的容纳腔底部设置有主搅拌器，主搅拌器通过主搅拌器转轴连通到壳体外的主搅拌电机；壳体侧壁外还设置有夹套，壳体侧壁的下部设置有出料口和破碎机；破碎机设置于容纳腔内贴近壳体侧壁的主搅拌器上方，通过破碎机转轴连通到设置在壳体外的破碎机电机上；容纳腔顶内部设置有磺酸喷头和非离子物料喷头，磺酸喷头和非离子物料喷头均设置在环状管上，环状管分别连通到磺酸进口和非离子物料进口。
优选的，所述的主搅拌器由2～3片均匀设置在主搅拌器转轴上的叶片组成，叶片的宽度和厚度沿伸展方向逐渐变小，其顶端向上弯折形成梯形角片，梯形角片的外沿垂直，与壳体内壁设置有距离，其距离不超过10毫米。叶片通过螺栓固定在主搅拌器转轴上。
进一步的，所述的主搅拌器由3片均匀设置在主搅拌器转轴上的叶片组成。
优选的，所述的壳体下部出料口处设置有气动阀，通过气动阀控制出料。
优选的，所述的输送泵、主搅拌电机和破碎机电机均连接到自动控制系统，自动控制系统为PLC自动控制系统。通过自动控制系统来控制装置的运转和物料的添加量。
优选的，所述的破碎机设置为4～8个刀片组，每个刀片组由3～6个刀片均匀设置在破碎机转轴的周围形成环状刀片组。
进一步的，所述的刀片通过销子固定在破碎机转轴上，刀片均为长条形，材质为不锈钢(304)。
进一步的，所述的刀片组设置为6个，刀片组间距50mm，每个刀片组由4个刀片组成，相邻刀片组中刀片设置为不同的长度。长、短依次隔开，所有长度长的刀片的长度都相同，所有长度短的刀片的长度也都相同。
优选的，所述的主搅拌器电机为变频电机，用以调节搅拌速度；破碎机电机为二极电机，起到恒定破碎机速度的作用。
优选的，所述的磺酸喷头和非离子物料喷头均为压力雾化喷头。
优选的，所述的壳体和上盖通过螺栓连接，期间设置有密封圈，密封圈为橡胶密封圈。
优选的，所述的夹套底部和相对应的另一侧的夹套顶部分别设置有热交换介质进口和热交换介质出口。热交换介质可根据需要选用水或油。
优选的，所述的壳体上还设置有人孔和视镜。
一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的方法，包括以下步骤：
a.固体原料预混：开启高速捏合造粒机底部搅拌，然后将40～50份纯碱、20～28份元明粉、3～4份4A沸石、2～4份羧甲基纤维素钠(CMC)，1～3份荧光增白剂(二苯乙烯联苯二磺酸钠)按重量份分别计量后依次投入高速捏合造粒机中混匀；
b.磺酸加入：在继续搅拌情况下，将13～16份磺酸按重量份计量好，通过磺酸喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完后继续搅拌5～10分钟；
c.非离子物料(AEO-9)加入：在继续搅拌情况下，开启破碎机后，同时将5.0～8.0重量份AEO-9通过非离子喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完后继续搅拌3～8分钟；
d.4A沸石加入：在继续搅拌情况下，开启破碎机情况下，将4～10重量份4A沸石定量加入高速捏合造粒机内，继续搅拌与破碎3～5分钟；
e.出料：在继续搅拌情况下，停止破碎机，打开启动出料阀出料，出料完毕停下搅拌机；
f.将上述物料过4～6目筛，筛下物即可装袋作为成品,筛上物返回下批配料回用。
其中，步骤c中的AEO-9为脂肪醇聚氧乙烯醚，是天然脂肪醇与环氧乙烷加成物，为非离子表面活性剂。
优选的，所述的步骤d和步骤e之间可根据需要选择性的加入香精，需要加入香精时：在搅拌和破碎机开启情况下，将0.5～1.5份香精按重量份计量后，加入到高速捏合造粒机内，加完后继续搅拌1～3分钟。
进一步的，所述的香精是从高速捏合造粒机人孔或视镜口加入。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明将固体原料中的纯碱和雾化后的磺酸反应生成十二烷基苯磺酸钠，然后再与雾化后的非离子物料吸附生成浓缩洗衣粉，反应过程中各物料间混合均匀，反应完全；产品活性物高，密度大，性价比高。
2、本发明与常见的喷雾干燥塔生产普通洗衣粉相比，工艺路线短，用电设备少，不需要热源烘干，减少了能源消耗。常规喷雾干燥塔生产普通洗衣粉的燃料消耗为105kg煤/吨粉，电耗26kwh/吨粉；采用本发明的方法生产浓缩洗衣粉的燃料消耗为0，电耗为8kwh/吨粉。
3、本发明因为各种反应均在高速捏合造粒机中内完成，整个生产过程中无废气排放，因此属于清洁生产技术。
4、在同等有效成分下，产品密度高可减少包装物费用和运输单位成本，有利于全社会的节能减排。
总之，本发明在生产过程中使固液物料一次高速捏合成型，减少设备用电，不需要热源烘干，减少了能源消耗和废气排放，属于清洁生产工艺，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明生产工艺流程图：
图2是本发明高速捏合造粒机的结构示意图：
图3是本发明主搅拌器侧视结构示意图：
图4是本发明主搅拌器俯视结构示意图：
其中，1-高速捏合造粒机；2-磺酸储罐；3-非离子储罐；4-输送泵；5-自动化控制系统；
101-壳体；102-上盖；103-主搅拌电机；104-主搅拌器；105-破碎机电机；106-破碎机；107-热交换出口；108-热交换进口；109-出料口；110-气动阀；111-夹套；112-设备支架；113-磺酸喷头；114-非离子物料喷头；115-固体物料进口；116-叶片；117-主搅拌器转轴；118-拐角叶片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步描述：
实施例一:高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置
如图1至图4所示，高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，包括内置有容纳腔的高速捏合造粒机1的壳体101和上盖102，高速捏合造粒机1的上盖102设置有磺酸进口(未标出)、非离子物料进口(未标出)和固体物料进口115，磺酸进口(未标出)和非离子物料进口(未标出)分别通过输送泵4连通到磺酸储罐2和非离子物料储罐5；
高速捏合造粒机1的容纳腔底部设置有主搅拌器104，主搅拌器104通过主搅拌器转轴117连通到壳体101外的主搅拌电机103；壳体101侧壁外还设置有夹套111，夹套111底部和相对应的另一侧的夹套顶部分别设置有热交换介质进口108和热交换介质出口107；壳体101侧壁的下部设置有出料口109和破碎机106；破碎机106设置于容纳腔内贴近壳体101侧壁的主搅拌器103上方，通过破碎机转轴(未标出)连通到设置在壳体外的破碎机电机105上；容纳腔顶内部设置有磺酸喷头113和非离子物料喷头114，磺酸喷头113和非离子物料喷头114均设置在环状管(未标出)上，环状管分别连通到磺酸进口和非离子物料进口。
主搅拌器104由3片均匀设置在主搅拌器转轴117上的叶片116组成，叶片116的宽度和厚度沿伸展方向逐渐变小，其顶端向上弯折形成梯形角片118，叶片116通过螺栓固定在主搅拌器转轴117上；壳体101下部出料口处设置有气动阀110，通过气动阀110控制出料；输送泵4、主搅拌电机103和破碎机电机105均连接到自动控制系统5，自动控制系统5为PLC自动控制系统。
高速捏合造粒机1安装在设备支架112上。
实施例二：浓缩洗衣粉的生产一
a.固体原料预混：先开启高速高速捏合造粒机底部搅拌，再将35份纯碱、43份元明粉、1.5份羧甲基纤维素钠(CMC)，0.5份荧光增白剂按重量份分别计量后依次投入高速捏合造粒机中混匀；
b.磺酸加入：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，将6份磺酸按重量份计量好，开启磺酸泵，通过磺酸喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完大约再搅拌8分钟；
c.非离子物料(AEO-9)加入：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，再开启破碎机后，将8.5重量份AEO-9通过非离子喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完大约再搅拌5分钟；
d.香精和4A沸石加入：在高速捏合造粒机底部搅拌和破碎机继续开启情况下，将0.75份香精按重量份计量后，从高速捏合造粒机人孔或视镜口加入，再加入2.5重量份4A沸石，加完后继续搅拌2分钟；
e.出料：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，停止破碎机，打开启动出料阀出料，出料完毕停下高速捏合造粒机底部的搅拌机；
f.将上述物料过4～6目筛，筛下物即可装袋作为成品,筛上物返回下批配料回用。
实施例三：浓缩洗衣粉的生产二
a.固体原料预混：先高速捏合造粒机底部搅拌，再将40份纯碱、30份元明粉、0.75份羧甲基纤维素钠(CMC)，0.03份荧光增白剂按重量份分别计量后依次投入高速高速捏合造粒机中混匀；
b.磺酸加入：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，将14.0份磺酸按重量份计量好，开启磺酸泵，通过磺酸喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完大约再搅拌8分钟；
c.非离子物料(AEO-9)和4A沸石加入：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，再开启破碎机后，将8.0重量份AEO-9通过非离子喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完后再加入5.0重量份的4A沸石，大约再搅拌4分钟；
d.出料：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，停止破碎机，打开启动出料阀出料，出料完毕停下高速捏合造粒机底部的搅拌机；
e.将上述物料过4～6目筛，筛下物即可装袋作为成品,筛上物返回下批配料回用。
实施例四：浓缩洗衣粉的生产三
a.固体原料预混：先开启高速捏合造粒机底部搅拌，再将50份纯碱、15份元明粉、5.0份4A沸石、0.75份荧光增白剂按重量份分别计量后依次投入高速捏合造粒机中混匀；
b.磺酸加入：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，将20.5份磺酸按重量份计量好，开启磺酸泵，通过磺酸喷嘴喷入高速捏合造粒机内，同时开启循环冷却水，磺酸喷完后开启破碎机，大约再搅拌和破碎8分钟；
c.香精和4A沸石加入：在高速捏合造粒机底部搅拌和破碎机继续开启情况下，将1.0份香精按重量份计量后，从高速捏合造粒机人孔或视镜口加入，再加入5.0重量份4A沸石，加完后继续搅拌2分钟；
d.出料：在高速捏合造粒机底部搅拌继续开启情况下，停止破碎机，打开启动出料阀出料，出料完毕停下高速捏合造粒机底部的搅拌机；
e.将上述物料过4～6目筛，筛下物即可装袋作为成品,筛上物返回下批配料回用。
附表：实施例二到实施例四产品与常规生产的洗衣粉比较(见表1)
表1本发明生产的浓缩粉与常规生产方法得到的产品指标对比
由以上数据可以看出，本发明生产的浓缩洗衣粉的表观密度、总活性物含量明显大于按照GB/T13171.2-2009标准生产普通粉和浓缩粉，而五氧化二磷含量、游离碱含量和pH值均低于按照GB/T13171.2-2009标准生产普通粉和浓缩粉，因此，本发明生产的浓缩粉产品活性物高，密度大，性价比高。

Claims (10)

1.一种高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于，包括内置有容纳腔的高速捏合造粒机的壳体和上盖，所述上盖设置有磺酸进口、非离子物料进口、固体物料进口，所述磺酸进口和非离子物料进口分别通过输送泵连通到磺酸储罐和非离子物料储罐；
所述高速捏合造粒机的容纳腔底部设置有主搅拌器，所述主搅拌器通过主搅拌器转轴连通到壳体外的主搅拌电机；所述壳体侧壁外还设置有夹套，壳体侧壁的下部设置有出料口和破碎机；所述破碎机设置于容纳腔内贴近壳体侧壁的主搅拌器上方，通过破碎机转轴连通到设置在壳体外的破碎机电机上；所述容纳腔顶内部设置有磺酸喷头和非离子物料喷头，所述磺酸喷头和非离子物料喷头均设置在环状管上，所述环状管分别连通到磺酸进口和非离子物料进口。
2.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述主搅拌器由2～3片均匀设置在主搅拌器转轴上的叶片组成，所述叶片的宽度和厚度沿伸展方向逐渐变小，其顶端向上弯折形成梯形角片，梯形角片的外沿垂直，与壳体内壁设置有距离。
3.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述壳体上出料口处设置有气动阀。
4.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述输送泵、主搅拌电机和破碎机电机均连接到自动控制系统，自动控制系统为PLC自动控制系统。
5.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述破碎机设置为4～8个刀片组，每个刀片组由3～6个刀片均匀设置在破碎机转轴的周围形成环状刀片组；所述刀片均为长条形。
6.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述主搅拌器电机为变频电机，所述破碎机电机为二极电机。
7.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述磺酸喷头和非离子物料喷头均为压力雾化喷头。
8.如权利要求1所述的高速捏合造粒生产浓缩洗衣粉的装置，其特征在于：所述壳体上还设置有人孔和视镜。
9.一种使用权利要求1所述的生产浓缩洗衣粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.固体原料预混：开启高速捏合机底部搅拌，然后将40～50份纯碱、20～28份元明粉、3～4份4A沸石、2～4份羧甲基纤维素钠，1～3份荧光增白剂按重量份分别计量后依次投入高速捏合造粒机中混匀；
b.磺酸加入：在继续搅拌情况下，将13～16份磺酸按重量份计量好，通过磺酸喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完后继续搅拌5～10分钟；
c.非离子物料AEO-9加入：在继续搅拌情况下，开启破碎机后，同时将5.0～8.0重量份AEO-9通过非离子喷嘴喷入高速捏合造粒机内，喷完后继续搅拌3～8分钟；
d.4A沸石加入：在继续搅拌情况下，开启破碎机情况下，将4～10重量份4A沸石定量加入高速捏合造粒机内，继续搅拌与破碎3～5分钟；
e.出料：在继续搅拌情况下，停止破碎机，打开启动出料阀出料，出料完毕停下搅拌机；
f.将上述物料过4～6目筛，筛下物即可装袋作为成品,筛上物返回下批配料回用。
10.如权利要求9所述的生产浓缩洗衣粉的方法，其特征在于：所述步骤d和步骤e之间可根据需要加入香精，需要加入香精时：在搅拌和破碎机开启情况下，将0.5～1.5份香精按重量份计量后加入到高速捏合造粒机内，加完后继续搅拌1～3分钟。
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