CN1837042A

CN1837042A - 低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法

Info

Publication number: CN1837042A
Application number: CN 200610010807
Authority: CN
Inventors: 杨亚玲; 杨翠平; 祝建红; 卿三鹏; 李春云
Original assignee: YANHUA CO Ltd YUNNAN
Current assignee: YANHUA CO Ltd YUNNAN
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2006-09-27

Abstract

本发明公开了一种低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法。包括泡花碱溶液制取、喷雾干燥、二次脱水、高温结晶、粉碎工序。本发明以烧碱为原料，且无需加结晶晶种，简化了生产流程；气流干燥器干燥，克服了现有技术采用脱水窑脱水存在的不足，使得水份容易控制；设备能力容易发挥；操作中不存在漏料堵料；以煤或煤气为燃料，避免使用供应紧张，价格高的柴油，节约了能源，进一步减低了生产成本。本发明热能利用高率；生产过程易于控制，产品性能稳定、品质好，生产成本明显降低，生产工艺简便适合于规模化工业生产。

Description

低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种以烧碱为原料低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法。

背景技术

层状结晶二硅酸钠是国外新开发的洗涤助剂，主要用于洗涤行业作为替代三聚磷酸钠和4A沸石的新型环保产品。层状结晶二硅酸钠是符合人类21世纪环保要求的环保型新材料产品，其生产原料来源于大地中含量最多的Si、O元素，在采用高新技术深加工成产品为人类服务后，又回到自然界，完全降解成土壤的成份。推广使用层状结晶硅酸钠无磷助洗剂，有利于促进对生态环境的保护，可避免有磷助剂对环境的富磷化污染，减少磷资源的浪费；可克服4A沸石助洗剂大量沉积于织物和环境的缺陷，避免了对环境造成长远的负面影响。德国赫斯特公司于上世纪80年代末最先建成了2500吨/年层状硅酸钠试验装置，并以商品名SKS-6在西欧和日本等地推广应用层状结晶二硅酸钠，至目前为止，工业化生产技术在国外被少数几家大公司所掌握。

国内对层状结晶二硅酸钠生产工艺的研究也较多，研究成功的实验室技术也不少，但真正用于工业化生产的成熟技术仅有一两家企业拥有。生产层状结晶二硅酸钠的主要原料是水玻璃，生产水玻璃的主要原料有纯碱、烧碱、芒硝。纯碱生产(即火法生产)的水玻璃为固体水玻璃，而用烧碱生产(即湿法生产)的水玻璃为液体水玻璃。而目前生产层状结晶二硅酸钠的原料主要纯碱为原料的固体水玻璃(如中国专利申请200410023819.6)，技术方法为高温结晶法，即将以纯碱为原料制成的固体泡花碱进行溶解、过滤，过滤液与烧碱进行混合调模；经调模的物料被浓缩到规定浓度，喷雾干燥制取无定型二硅酸钠；再经筛分后的物料与结晶助剂混合后连续加入到高温结晶转炉中进行结晶得到层状结晶二硅酸钠。因此，现有技术的生产方法需要经过溶解、除渣、调模等工序，不仅工艺复杂，而且以纯碱为原料生产成本偏高。另外，目前国内生产工艺均以柴油为燃料，不仅生产工艺流程长，由于柴油供应紧张，价格上涨，更增大产品的生产成本，严重影响了新型环保洗涤助剂的应用与推广。为此，本发明人经过潜心研究，现有高温结晶法进行的改良，开发了一种以烧碱为原料，煤或煤气为燃料的低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法，简化了生产工艺，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以烧碱为原料，煤或煤气为燃料的低成本层状结晶二硅酸钠的工业化生产方法，

本发明的目的是这样实现的：本发明包括下列工序：

A、将烧碱、石英砂，软水按重量比1∶2.8-3.8∶6.6-7.6的比例装入反应罐中，在0.5-1.5MPa的蒸汽压力下反应制得模数1.9-2.25的泡花碱溶液；

B、将泡花碱溶液用泵打入喷雾干燥塔内，在250-500℃热风直接加热下制成无定形二硅酸钠速溶粉；

C、无定形二硅酸钠速溶粉在气流干燥器内在250-500℃热风直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量小于8％的无定形二硅酸钠脱水粉；

D、然后将无定形二硅酸钠脱水粉连续均匀地加入，由煤或煤气燃烧直接加温至600-820℃的旋转炉中进行高温结晶，无定形二硅酸钠脱水粉在炉内经过5-30分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠；

F、最后对层状结晶二硅酸钠进行粉碎包装得到产品。

作为本发明生产工艺燃料的煤或煤气直接燃烧产生的热气，首先用于高温结晶工序；结晶后产生尾气再用作二次脱水工序的热源；二次脱水后尾气经加热增温后作为离心喷雾干燥工序的热源，使高温热气、尾气得以多次利用，提高了热能利用率。热气多次利用通过管道、引风机、尾风预混热装置来实现。

与本发明特有的工艺过程相配合的生产装置也是不同的。现有技术的二次脱水是通过脱水窑来完成的，生产过程中常常发生堵料的现象，且加热形式是间壁加热，不仅影响生产效率，且热效率低，增大生产成本，而且影响产品品质的稳定性。本发明的二次脱水装置为气流干燥器，克服了脱水窑脱水工艺的不足。结晶炉产生的高温尾气由底部进入气流干燥器塔，无定形二硅酸钠速溶粉用螺旋输送器输入气流干燥器塔直接与高温尾气接触后，水分被迅速蒸发出去，加热后的物料与尾气同时被风送入旋风分离器进行气固分离，固体即为无定形二硅酸钠脱水粉，气体经除尘后直接排放。

本发明以烧碱为原料，且无需加结晶晶种，简化了生产流程；气流干燥器干燥，克服了现有技术采用脱水窑脱水存在的不足，使得水份容易控制；设备能力容易发挥；操作中不存在漏料堵料；以煤或煤气为燃料，避免使用供应紧张，价格高的柴油，节约了能源，进一步减低了生产成本。本发明热能利用高率；生产过程易于控制，产品性能稳定、品质好，生产成本明显降低，生产工艺简便适合于规模化工业生产。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不对本发明作任何限制。

附图为本发明工艺流程图。

具体实施方式

如附图所示，本发明包括泡花碱溶液制取、喷雾干燥、二次脱水、高温结晶、粉碎等工序，具体工序步骤如下：

A、将烧碱、石英砂，软水按重量比1∶2.8-3.8∶6.6-7.6的比例装入反应装置中，在0.5-1.5MPa的蒸汽压力下反应制得模数1.9-2.25的泡花碱溶液；

C、无定形二硅酸钠速溶粉在气流干燥器内在250-500℃热风直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得无定形二硅酸钠脱水粉；

F、最后对层状结晶二硅酸钠进行粉碎包装得到产品。

所述步骤A中石英砂与烧碱与软水反应，在0.5～1.2MPa压力下制取模数1.9～2.25，固体含量35～42％的泡花碱溶液。

所述步骤B中泡花碱溶液进入离心喷雾塔制取含水量低于20％无定型二硅酸钠。

所述步骤C中离心喷雾塔制取的无定型二硅酸钠在气流干燥器中200～500℃温度下脱出附着水或结晶水，使其含水量低于8％。

所述步骤B喷雾干燥、步骤C二次脱水、步骤D高温结晶所采用热源是煤直接燃烧或煤气直接燃烧所产生的热气。

所述的制取泡花碱溶液的反应装置为一带夹套及搅拌的容器，由带夹套罐体、搅拌器、压力表，密封装置、蒸汽管道、及联接管道组成。

所述的二次脱水装置为二次脱水装置，由汽流干燥桶、风机、旋风分离器，螺旋输送机、联接管道组成。

实施例1

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.8∶7.6送入反应装置，在0.5MPa的蒸汽压力下加热反应制得固体含量(Na₂O+SiO₂)35％，模数1.9的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在250℃热风直接加热下制成含水量20％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠在气流干燥器内在250℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量为8％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已被煤或煤气燃烧直接加热到温度为600℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，无定形二硅酸钠脱水粉在炉内经过30分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例2

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.6∶7.4送入反应装置，在0.75MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)36％，模数2.0的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在340℃热风直接加热下制成含水量19％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠在气流干燥器内在350℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量7％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已经煤或煤气燃烧直接加热温度为680℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过30分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例3

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.4∶7.2送入反应装置，在0.5MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)37％，模数2.03的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在380℃热风直接加热下制成含水量19.5％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠送入气流干燥器内在400℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量6.5％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已经煤或煤气燃烧直接加热温度为710℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过20分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例4

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.5∶7.1送入反应装置，在0.85MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)38％，模数1.97的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在400℃热风直接加热下制成含水量20％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠在气流干燥器内在450℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量为5.5％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已被煤或煤气燃烧直接加热到温度为720℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过15分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例5

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.3∶7.0送入反应装置，在1.10MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)38.5％，模数2.05的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在410℃热风直接加热下制成含水量19.5％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠在气流干燥器内在430℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量4％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已经煤或煤气燃烧直接加热温度为735℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过10分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例6

将烧碱、石英砂，软水按1∶3.1∶6.9送入反应装置，在1.25MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)40％，模数2.15的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在420℃热风直接加热下制成含水量17％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠送入气流干燥器内在410℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量3％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已经煤或煤气燃烧直接加热温度为745℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过8分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

实施例7

将烧碱、石英砂，软水按1∶2.8∶7.6送入反应装置，在1.50MPa的蒸汽压力下加热反应制得固含量(Na₂O+SiO₂)42％，模数2.25的泡花碱溶液；把泡花碱溶液打入喷雾干燥塔内，在500℃热风直接加热下制成含水量16％无定形二硅酸钠速溶粉；再把无定形二硅酸钠送入气流干燥器内在500℃热风中直接加热下进行二次脱出无定形二硅酸钠结晶水，制得含水量2％无定形二硅酸钠脱水粉。然后将脱水无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入已经煤或煤气燃烧直接加热温度为820℃的旋转结晶炉中进行高温结晶，脱水无定形二硅酸钠粉在炉内经过5分钟的结晶，制得层状结晶二硅酸钠。经检测其钙镁交换能力见附表。

附表：不同工艺参数下产品性能对比表

Claims

1、一种低成本层状结晶二硅酸钠工业化生产方法。包括泡花碱溶液制取、喷雾干燥、二次脱水、高温结晶、粉碎工序，其特征是具体包括下列工序步骤：

A、将烧碱、石英砂，软水按重量比1∶2.8-3.8∶6.6-7.6的比例装入反应装置中，在0.5-1.5MPa的蒸汽压力下反应制得模数1.9-2.25，固含量(Na₂O+SiO₂)35％-42％的泡花碱溶液；

F、最后对层状结晶二硅酸钠进行粉碎包装得到产品。

2、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤A中石英砂与烧碱与软水反应，在0.5～1.2MPA压力下制取模数1.8～2.25，固体含量35～42％的泡花碱溶液。

3、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤B中泡花碱溶液进入离心喷雾塔制取含水量低于20％无定型二硅酸钠。

4、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤C中离心喷雾塔制取的无定型二硅酸钠在气流干燥器中250～500℃温度下脱出附着水或结晶水，使其含水量低于8％。

5、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤B喷雾干燥、步骤C二次脱水、步骤D高温结晶所采用热源是煤直接燃烧或煤气直接燃烧所产生的热气。

6、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤A中石英砂与烧碱与软水反应装置为一带夹套及搅拌的容器。

7、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述步骤C中二次脱水装置为气流干燥器。