CN203807433U - 一种粉状mes粒子连续化制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种粉状MES粒子连续化制备装置，该装置包括通过管道依次连通的高剪切反应器(4)、闪蒸干燥器(5)、旋风分离装置(6)、布袋除尘器及引风机；所述高剪切反应器卧式布置且分别制有酸酯入口(1-2)、粉体入口(1-1)、空气入口(1-3)以及接通闪蒸干燥器的物料出口(1-4)；所述闪蒸干燥器的外壳为一竖直安装的圆筒，混合气体出口位于圆筒顶端，物料入口位于圆筒底端且直接与高速剪切器的物料出口相通。

Description

一种粉状MES粒子连续化制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种表面活性剂粒子的制造装置，尤其是一种粉状MES粒子连续化制备装置。

背景技术

脂肪酸甲酯磺酸钠（MES）是一种新型的阴离子表面活性剂，性能优良、前景广阔，可代替石油基表面活性剂如LAS、AOS等，符合资源与环境的总体发展趋势。研究表明，脂肪酸甲酯磺酸钠具有优良的去污能力，对皮肤刺激性小，性能温和、无过敏，毒性低，安全性高，可大量用于各种液体、粉状洗涤剂中。

MES的生产主要工艺过程为由天然动植物油经水解或皂化酸解等工艺得到的脂肪酸，再与甲醇酯化得到脂肪酸甲酯，甲酯与气相三氧化硫磺化、再酯化、脱色、中和得到膏状产品，或者继续干燥得到粉状产品。其中膏状产品含量在30%左右，其产品会因为贮存等环境温度的降低而析离出水层与类似豆渣样凝固层，导致物料不均匀，影响外观及使用；80%粉状或片状固体MES在生产干燥工艺中，物料会经历由膏体、高粘度流体，最终到片状固体或粉体的三个阶段的相变化，存在能耗大，生产连续性差的问题。

当前MES在洗衣粉中的应用尚存在一定的制约，这主要是由于当前洗衣粉的生产主要采用高塔喷雾（在250～350℃中的高温热风进行生产），由于喷粉温度较高，且喷粉料浆一般呈碱性，喷粉过程中易造成MES的分解。

为解决这一问题，现在普遍倾向于后配工艺，即先将MES加工成MES粒子再后配到洗衣粉中。粒状MES产品的生产，当前主要分为湿法造粒及干法造粒，其中湿法造粒以纳爱斯公开的CN103320235A《一种含脂肪酸甲酯磺酸钠的粒子及其制备方法》为代表，其采用膏状MES（即30%MES）与沸石、硅酸盐、变性淀粉和膨润土进行湿法造粒，再经干燥、分筛得到；其中干法造粒以迪康生物公开的CN102277238A为代表，其采用80%片状MES为原料，与元明粉、4A沸石、羧甲基淀粉钠和膨润土混合均匀后，在存在外部保护风的情况下挤出造粒，经-5～30℃干燥空气冷却至完全硬化得到粒子。这些制备工艺均有其不足之处：

1)采用湿法造粒，粒子中含水较高，需要进一步干燥，能耗较大，且干燥过程中温度控制过高也会出现粒子发粘等现象；采用干法造粒，需要选用高含量的MES，高含量MES在制作中已经过了高耗能的干燥过程。

2)由于MES自身的克拉夫点较高，造成了这两种MES粒子的低温溶解性较差。

3)工艺工序复杂，生产效率较低，产能受到较大的制约。

因此，如何研制一种工艺简单、节能环保、生产效率高、低温溶解性好的粉状MES产品的制备方法，将MES应用到洗衣粉中，是一个亟待解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种连续化制备粉状MES粒子的工艺及其制备装置，所提供的制备装置当结构简单、制造容易，并且成本较低。

本实用新型的技术方案是：

一种粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于该装置包括通过管道依次连通的高剪切反应器、闪蒸干燥器、旋风分离装置、布袋除尘器及引风机；所述高剪切反应器卧式布置且分别制有酸酯入口、粉体入口、空气入口以及接通闪蒸干燥器的物料出口。

所述高剪切反应器包括：一卧式布置且分别制有酸酯入口、粉体入口、物料出口及空气入口的圆柱形反应容器、一定位于反应容器内且对反应容器内物料进行高速剪切的搅拌剪切机构以及驱动搅拌剪切机构的传动机构；所述酸酯入口、粉体入口位于反应器的一端；空气入口、物料出口位于反应器的另一端。

所述搅拌剪切机构包括一穿越反应容器两端且与反应容器同轴布置的搅拌轴、位于反应容器内且均布在搅拌轴圆周表面的多个搅拌叶片以及固定在反应容器内壁的若干个挡板。

所述搅拌叶片的一端固定在搅拌轴上，另一端往外径方向伸展；搅拌叶片还绕其两端的连线倾斜一定角度，以形成推动物料沿反应容器轴线移动的驱动面。

所述的挡板为安装在相邻两个挡板之间的环形平板，该平板的外圆周边沿固定在反应容器内壁上，内圆周边沿往反应容器内径方向伸展且与所述搅拌轴保持一定的间距作为物料流动的通道。

所述闪蒸干燥器的外壳为一竖直安装的圆筒，混合气体出口位于圆筒顶端，物料入口位于圆筒底端且直接与高速剪切器的物料出口相通。

所述旋风分离装置包括旋风分离器及位于旋风分离器下方的成品粉仓；所述旋风分离器进料口通过管道连通闪蒸干燥器的混合气流出口；所述旋风分离器为一个或二个以上串接而成。

本实用新型与现有技术相比，有如下突出优点：

1）使用脂肪酸甲酯酸酯直接中和造粒，得到的MES粒子含水量较少（<3%），简单干燥就可以得到合格的产品，避免了使用高塔喷雾干燥中，能耗高物料易分解。

2）中和包裹同时完成，得到的MES粒子组分更均匀，避免了常规造粒工艺中存在的包裹剂易脱离、粒子组分不均匀等缺点；同时由于包裹剂等极好的分散于MES中，特别是使用碳酸盐做中和剂时成品MES粒子中会存在较多的微气泡，能极大地改善MES粒子的低温溶解性。

3）直接利用中和热，对MES粒子进行干燥，能量利用率高（与CN103320235A、CN102277238A比较，可节能70%以上）；

4）结合高剪切反应器及闪蒸干燥器，得到的物料颗粒度均匀可控，粒径在30～50目，无需进一步粉碎。

5）实现造粒的连续化生产，生产效率大大提高（与CN102277238A比较，生产效率提高500%）。

6）装置结构简单，制造方便容易，且成本较低。

附图说明

图1为粉状MES粒子连续化制备装置的结构示意图；

图2为图1装置中高剪切反应器的结构示意图。

其中1为脂肪酸甲酯酸酯，2为中和剂、包裹剂及稳定剂的混合物，3为空气，4为高剪切反应器，5为闪蒸干燥器，6为旋风分离装置，7为成品出口，8为布袋除尘器，9为粉尘出口，10为引风机，11为输入漏斗，6-1成品粉仓；

1-1为粉体入口，1-2为酸酯入口，1-3为空气入口，1-4为物料出口，1-5为搅拌叶片，1-6为挡板，1-7为剪切搅拌机构，1-8为圆柱形反应容器，1-9为传动机构，1-10为搅拌轴。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步说明。

本实用新型的思路是利用脂肪酸甲酯酸酯直接与中和剂、包裹剂及稳定剂在高剪切反应器中直接中和造粒，并利用常温风移去中和热并干燥脱除反应产生的少量水，同时控制风压风速选择性地使大径粒子继续回到高剪切反应器作进一步粉碎。这里高剪切反应器既是反应造粒设备，又能进一步起粉碎作用。这样避免了常规MES造粒中，干燥所带来的能耗高、设备复杂等缺点，而且设备简单，利用率高，可以实现连续稳定生产，极大地提高了生产效率。同时由于中和包裹同时完成，得到的MES粒子组分更均匀，避免了常规造粒工艺中存在的包裹剂易脱离、粒子组分不均匀等缺点，同时包裹剂等在MES粒子中分布均匀；中和剂采用碱性盐（优选使用碳酸盐、碳酸氢盐，或使用硅酸盐）、碱性氧化物（优选氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙中的一种或二种以上任意比例的混合）、碱性氢氧化物（优选氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或二种任意比例的混合）；生产得到的MES粒子中含有较多的微小气孔，这些都能极大地改善MES粒子的低温溶解性。稳定剂的作用是使得中和过程的pH值更稳定，防止过酸过碱因素导致产品的分解。

由图可知，本实用新型所述的装置主要由高剪切反应器4、闪蒸干燥器5、旋风分离装置6、布袋除尘器8及引风机10构成。其中高剪切反应器的主要作用是使得MES酸酯与中和剂、包裹剂迅速接触反应并剪切造粒，同时对大粒径粒子实现进一步的粉碎；闪蒸干燥器的主要作用是利用常温风对MES粒子进行降温并脱除少量水进行干燥；旋风分离装置的主要作用是收集MES粒子。

所述的高剪切反应器中：圆柱形反应容器1-8卧式布置，左端分别制有脂肪酸甲酯酸酯入口1-2和粉体入口1-1（中和剂、包裹剂及稳定剂的混合粉体可直接输至该粉体入口，或者通过输入漏斗11输至该粉体入口），右端制有物料出口1-4、空气入口1-3；用于对反应容器内物料进行剪切搅拌的剪切搅拌机构1-7位于反应容器内，传动机构1-9（电机驱动的带轮机构）则对剪切搅拌机构进行驱动。剪切搅拌机构中，搅拌轴1-10轴向穿越反应容器，并且与反应容器同轴布置；位于反应容器内的部分搅拌轴圆周表面，均匀固定着多个搅拌叶片1-5，若干个挡板1-6固定在反应容器内壁上(挡板数量根据需要确定，图中显示2个挡板)。

上述搅拌叶片（通常为平面）的一端固定在搅拌轴上，另一端往外径方向伸展；搅拌叶片还绕其两端的连线倾斜一定角度（即搅拌叶片倾斜的平面与搅拌轴横截面之间形成的角度），以形成推动物料沿反应容器轴线移动的驱动面。所述角度的大小决定物料移动的速度，通常可以是0-30度；具体根据需要决定。

所述的挡板为安装在相邻两个挡板之间的环形平板；该平板也与反应容器同轴布置，其外圆周边沿固定在反应容器内壁上，内圆周边沿往反应容器内径方向伸展且与所述搅拌轴保持一定的间距（间距大小根据需要设定），形成物料流动的通道。

上述高剪切反应器可以简单加工得到，上述闪蒸干燥器、旋风分离装置、布袋除尘器及引风机可全部外购得到。

以下通过具体实施例进一步说明。

实施例1

1、1t/h MES粒子生产线

碳酸钠、4A沸石、柠檬酸（重量比7:9:1）以700kg/h的流量，脂肪酸甲酯酸酯以300kg/h的流量进入高剪切反应器，在其中进行中和造粒；高剪切反应器选用容积10L的反应器，物料平均停留时间10s，中和升温至55℃；之后物料输出再进入闪蒸干燥器，同时开启引风机使闪蒸干燥器内物料迅速降温并脱除中和产生水分；调节风压控制出料MES粒子粒径；

最终得到的MES粒子指标如下：

指标	结果
		活性物,%	30.6
二钠盐（折百），%	3.4
		堆积密度，g/ml	0.66
粒度D90，μm	380
		低温溶解性	合格

2、1t/h MES粒子生产线

碳酸氢钠、硫酸钠及柠檬酸钠（重量比2:5:1）以650kg/h的流量，脂肪酸甲酯酸酯以350kg/h的流量进入高剪切反应器，在其中进行中和造粒；高剪切反应器选用容积10L的反应器，物料平均停留时间10s，中和升温至57℃；之后物料输出再进入闪蒸干燥器，同时开启引风机使闪蒸干燥器内物料迅速降温并脱除中和产生水分；调节风压控制出料MES粒子粒径；

最终得到的MES粒子指标如下：

指标	结果
		活性物,%	35.1
二钠盐（折百），%	2.7
		堆积密度，g/ml	0.71
粒度D90，μm	371
		低温溶解性	合格

3、1t/h MES粒子生产线

碳酸钠、膨润土及磷酸钠（重量比7:9:1）以700kg/h的流量，脂肪酸甲酯酸酯以300kg/h的流量进入高剪切反应器，在其中进行中和造粒；高剪切反应器选用容积10L的反应器，物料平均停留时间10s，中和升温至55℃；之后物料输出再进入闪蒸干燥器，同时开启引风机使闪蒸干燥器内物料迅速降温并脱除中和产生水分；调节风压控制出料MES粒子粒径；

最终得到的MES粒子指标如下：

指标	结果
		活性物,%	30.6
二钠盐（折百），%	2.6

堆积密度，g/ml	0.69
		粒度D90，μm	371
低温溶解性	合格

4、1t/h MES粒子生产线

碳酸钠、4A沸石及柠檬酸钠（重量比1:20:0.05）以800kg/h的流量，脂肪酸甲酯酸酯以200kg/h的流量进入高剪切反应器，在其中进行中和造粒；高剪切反应器选用容积10L的反应器，物料平均停留时间10s，中和升温至51℃；之后物料输出再进入闪蒸干燥器，同时开启引风机使闪蒸干燥器内物料迅速降温并脱除中和产生水分；调节风压控制出料MES粒子粒径；

最终得到的MES粒子指标如下：

指标	结果
		活性物,%	21.6
二钠盐（折百），%	2.6
		堆积密度，g/ml	0.64
粒度D90，μm	367
		低温溶解性	合格

Claims (6)

1.一种粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于该装置包括通过管道依次连通的高剪切反应器（4）、闪蒸干燥器（5）、旋风分离装置（8）、布袋除尘器及引风机；所述高剪切反应器卧式布置且分别制有酸酯入口（1-2）、粉体入口（1-1）、空气入口（1-3）以及接通闪蒸干燥器的物料出口（1-4）。

2.根据权利要求1所述的粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于：所述高剪切反应器包括：一卧式布置且分别制有脂肪酸甲酯酸酯入口、粉体入口、物料出口及空气入口的圆柱形反应容器、一定位于反应容器内且对反应容器内物料进行高速剪切的搅拌剪切机构以及驱动搅拌剪切机构的传动机构；所述脂肪酸甲酯酸酯入口、粉体入口位于反应器的一端；空气入口、物料出口位于反应器的另一端。

3.根据权利要求2所述的粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于：所述搅拌剪切机构包括一穿越反应容器两端且与反应容器同轴布置的搅拌轴（1-10）、位于反应容器内且均布在搅拌轴圆周表面的多个搅拌叶片（1-5）以及固定在反应容器内壁的若干个挡板（1-6）。

4.根据权利要求3所述的粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于：所述搅拌叶片的一端固定在搅拌轴上，另一端往外径方向伸展；搅拌叶片还绕其两端的连线倾斜一定角度，以形成推动物料沿反应容器轴线移动的驱动面。

5.根据权利要求4所述的粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于：所述的挡板为安装在相邻两个挡板之间的环形平板，该平板的外圆周边沿固定在反应容器内壁上，内圆周边沿往反应容器内径方向伸展且与所述搅拌轴保持一定的间距作为物料流动的通道。

6.根据权利要求5所述的粉状MES粒子连续化制备装置，其特征在于：所述旋风分离装置包括旋风分离器及位于旋风分离器下方的成品粉仓；所述旋风分离器进料口通过管道连通闪蒸干燥器的混合气流出口；所述旋风分离器为一个或二个以上串接而成。