DE2138087A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sprühtrocknung einer Aufschlämmung synthetischer Detergentien - Google Patents

Description

re CHTS ANWÄLTE ^

DR. JUR. DIrL-CHEM. WALTER BEIL 28. JuÜ 1971

ALFRHD HOEPPENI=R

DR. JUR. DIPL-CHEM. H.-J. WOUP

DR. JUR. HANS CHR. BEIL FRANKFURTAM MAiN-HtMHS? ADaLONSTRASStM

Unsere Nr. 17 286

The Procter & Gamble Company
Cincinnatij Ohio, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Sprühtrocknung einer Aufschlämmung synthetischer Detergentien

Die Erfindung liegt auf dem Gebiete der Sprühtrocknung von wüsserigen Aufschlämmungen synthetischer Detergentien zur Erzeugung granulierter Zusammensetzungen von synthetischen Detergentien.

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung großer Mengen von Flüssigkeit, wobei Tausende kg je Stunde bzw. Hunderttausende kg je Tag versprüht v/erden müssen. Zu diesem Zwecke werden gewöhnlich Sprühtürme verwendet, die eine einzige Etage von Zerstäu" tungodüsen auf v/eisen, die nahe dem Kopf der SprühfcpscknungsKam-

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mer angeordnet sind. Sprühtrocknen großer Volumina von Detergentien-Aufschlämmungen ist eine komplizierte Vorgangcweice, bei "v/elcher zahlreiche miteinander zusammenhängende Faktoren berücksichtigt werden müssen, wie Umfang und Geschwindigkeit der Produktion, die verschiedenen Komponenten, die in einer Aufschlämmung synthetischer Detergentien enthalten sind, die unterschiedlichen Erfordernisse und Bedingungen für die Verarbeitung, die verschiedenen Eigenschaften der zahlreichen Bestandteile, wie z. B. das Hydratationsverhalten, die strengen Erfordernisse bezüglich der trocknungsluft, die gewünschten physikalischen und das Verhalten betreffenden Eigenschaften des schließlich erhaltenen fc sprühgetrockneten Produktes sowie das Verpacken des sprühgetrockneten granulierten Endproduktes.

Es wurde nun gefunden, daß das Sprühtrocknungsverfahren mit der üblichen Anordnung einer einzigen Etage durch Verwendung von in mehreren Etagen angeordneten Zerstäubungsdüsen unter Erzielung überraschender und unerwarteter Ergebnisse wesentlich verbessert v/erden kann, wenn dabei auf eine bestimmte wichtige Einstellung dieser Etagen in horizontaler und vertikaler Sichtung geachtet wird und gleichzeitig gewisse Verfahrensbedingungen eingehalten v/erden.

Bei der praktischen durchführung der Erfindung läßt sich eine W bedeutende Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit gegenüber den üblichen Sprühtrocknungsvorgängen mit einer einzigen Etage erzielen. Die Verbesserung der Geschwindigkeit kann beispielsweise in der Größenordnung von 10 - 50 fo liegen. Im Zusammenhang mit einer sehr umfangreichen Produktion können Geschwindigkeitserhöhungen von dieser Größenordnung viele Millionen kg im Jahr ausmachen.

Überraschenderweise läßt sich diese Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit herbeiführen, ohne daß man zu höheren Anforderungen bezüglich des Erhitzens Zuflucht zu nehmen braucht. Es war vollständig unerwartet,'daß das vorliegende Sprühtrocknungsverfahren mit mehreren Etagen eine derartige erhöhte Wirksamkeit bei der Ivärmeausnützung zur ?oig3 haben könnte.

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Das erfinaungsgemäße Verfahren sielt des weiteren auf den VorOGiI ab, eine wichtige Einstellmöglichkeit betreffend die Dichte des getrockneten granulierten Endproduktes au schaffen. Geir.äß der Lehre der Erfindung kann man die Dichte bestimmter Zusammensetzungen vermindern bsvr. die Dichte anderer Produkte erhöhen. Das am häufigsten verfolgte Ziel bei der technischen Herstellung liegt wohl in der Produktion von Körnchen mit herabgesetzter Dichte, doch laßt sich mit der vorliegenden Erfindung auch bezüglich der Erzielung größerer Dichten eine Variation in einem vertretbaren Ausmaß erzielen.

Überraschenderweise wird dann, wenn eine Herabsetzung der Dichte der Teilchen erfolgt, dieses Ergebnis erzielt, obgleich die mittlere teilchengröße im ganzen kleiner ist. Je kleiner die sprühgetrockneten ^Teilchen sind, desto größer ist normalerweise deren Dichte. Bei der Untersuchung von Siebfraktionen dec erfindungsgemäß erzeugten Produktes seigt sich, daß die spezifische Dichte der einzelnen Teilchen "bedeutend niedriger ist und daß die Form des Einzelkornes unregelmäßig ist. Es ist zu vermuten, daß die Kombination dieser beiden Beobachtungen die üblicherweise erwartete Dichtenzunahme aufhebt, die gewöhnlich mit einem insgesamt feinkörnigeren Produkt verbunden ist.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil der vorliegenden Erfindung betrifft die wesentliche Herabsetzung der Kenge an feinen pulverrörr.iirjcn Produkten und dampfförmig abziehenden Materialien, die bei dein erfindungsgemäßen Verfahren anfallen. Es wurden Abnahmen bis zu 50 # beobachtet. Der Vorteil einer derartigen Verbesserung im Einblick auf die Umweltverschmutzung, d.h. Verunreinigung der Luft, ist sehr bedeutsam. Dabei wird nicht nur die Abscheidung von pulverförmigen Produkten ie Abgasturm auf die Hälfte herabgesetzt, sondern auch eine zusätzliche Verbesserung dadurch erzielt, daß eine starke Verminderung an Verunreinigungen, die in Aerosolform in die Atmosphäre gelangen, stattfindet. Diese Verbesserung läßt sich nur schv/ierig neßtechnisch erfassen und muß daher eher einer subjektiven. Beurteilung überlassen bleiben. Es handelt sich dabei jedenfalls um eine reale Verbesserung, die einen bedeutenden Portschritt bei den Bemühungen ergibt, die Vor-

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Schriften bezüglich der Reinhaltung von Luft zu verbessern bzw. zu erfüllen. Die als Aerosol bzw. in Dampfform abziehenden Stoffe neigen dazu, den aus Sprühturmanlagen gelegentlich sichtbar entweichenden Dampfwolken relative Beständigkeit zu verleihen.

Zusätzlich zu der ausgesprochenen Verminderung an feinpulverigem Anteil (über Kopf abziehenden.-Stäuben) führt die vorliegende Erfindung außerdem zu einer ebenfalls bedeutsamen Herabsetzung bei schweren grobkörnigen Produkten (Turmabfallen). Infolge der Verminderung des Anteiles an feinen Pulvern und groben Granulaten erfolgt daher beim Erzeugungsvorgang eine entsprechende Verbesserung hinsichtlich des für Verpackungszwecke geeigneten Produktanteiles. Dies ermöglicht sehr wirtschaftliche Einsparungen von bedeutsamer Größenordnung gerade im Zusammenhang mit den in Betracht kommenden überaus großen Produktionsmengen.

Ein weiteres unerwartetes Resultat tritt gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch ein, daß jeder der vorerwähnten Vorteile zustande kommt, ohne daß dadurch der Anteil an beim Sprühvorgang gebildeten unlöslichen Stoffen erhöht wird. Diese unlöslichen Anteile werden zuweilen als "Flocken" (floc) bezeichnet, die vermutlich durch physikalischen und chemischen Abbau unter strengen Trocknungsbedingungen entstehen. Eine nachstehend näher beschriebene wichtige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein sehr wesentlicher Anteil der Detergent!en-Aufschlämmung in eine Hochtemperaturζone zersprüht wird, was bisher durch die in. größtem Ausmaß technisch ausgeübten Sprühtrocknungsprozesse bewußt vermieden wurde. Es wurde daher angenommen, daß das Aussetzen von frischen versprühten»Tropfchen gegenüber ungewöhnlich hohen Temperaturen zu einer übermäßigen Bildung von "Flocken" und unlöslichen Stoffen führen müßte. Dies tritt jedoch nicht ein.

Die Rolle der Phosphate in Detergentien-Zusammensetzungen wird gegenwärtig im Hinblick auf die Wassergüte in Frage gestellt, doch läßt sich die Lösung dieser Frage derzeit noch nicht absehen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung führt jedenfalls zu einem bedeutsamen Fortschritt beim Sprüh trocknen von Phosphataufbaustoffen, wie Natriunrcripolyphosphat. Lange Seit

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hindurch war eine weitverbreitete, als sehr ernsthaft angesehene Begrenzung gegenüber der Anwendung höherer Sprühtrocknun'gstempe-^ j?aturen bei Phosphat enthaltenden Betergentien-Zusammensetzungen darin gelegen, daß durch ein Übertrocknen eine sehr merkliche Rückvcrwandlung von Phosphaten in andere," weniger erwünschte Phosphorverbindungen, wie Pyrophosphate und-Orthophosphate, hervorgerufen wird. Die letztgenannten.Stoffe sind als weniger gute Detergentien-Aufbaustoffe bekannt. Durch die vorliegend beanspruchte Sprühtrocknungsmethode mit mehreren Etagen v/ird erfindungsgemäß die Rückverwandlung vermindert, die bei dem üblichen,

nur/
mit/einer Etage arbeitenden Sprühtrocknungsprozeß stattfindet.

Diese unerwarteten Vorteile,'die dem erfindungsgemäßen Verfahren zukommen, können den hier zur Anvrendung gelangenden, insgesamt weniger strengen Trocknungsbedingungen zugeschrieben werden. In dieser Hinsicht stellt e.s bei dem gewöhnlichen Sprühvorgang mit nur einer Etage ein Hauptanliegen dar, daß die frisch sprühgetrockneten Teilchen, wenn sie trocken durch den Turm fallen, eine Übertrocknung erleiden. Üblicherweise ist die heißeste Zone, d.i. das Gebiet, worin die höchste Isotherme existiert, in der Nähe der untersten Region der Sprühkammer gelegen. Dies ist jene Stelle, an welcher Heißluft eingeführt und durch Zuführanordnungen verteilt wird. Das heiße Trocknungsgas steigt durch den Turm im Gegenstrom zu den herabfallenden zerstäubten Teilchen auf. In dem Ausmaß, in welchem die zerstäubten Tröpfchen durch die aufsteigenden Luftstrome herabfallen, beginnen sie zu trocknen. Die Wascerabgabe erfo'Igt jedoch in den oberen Turmregionen verhältnis- ■ mäßig langsamer, welche zwar v/arm, aber dennoch kühler als die heißeren unteren Regionen sind. In dem Zeitpunkt, in welchem die Tröpfchen in die Zone höchster Temperatur fallen, sind sie genügend getrocknet, daß sie erhärten und sich unter Bildung von Körnern mit einer harten Oberflächenhaut verfestigen. Bei dem normalerweise angewendeten Prozeß müssen derartige getrocknete Teilchen durch die Zone höchster Temperatur hindurchtreten. An dieser Stelle können die Übertrocknungsprobleme auftreten. Die Rückverwandlung des Phosphates stellt gerade eines dieser Probleme dar. Der Abbau von anderen Detergenszusätzen, wie Aufhellern) Amiden_t nichtionischen Detergentien, Germiciden usw., tritt bekanntlich

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ebenfalls in dieser Region auf. Eine derartige Abbauwirkung kann nicht nur die Gesamtwirksamkeit der Produkte nachteilig beeinflussen, sondern auch zum Auftreten unerwünschter Farben und Gerüche bzw. anderen unästhetischen Nachteilen führen.

überraschenderweise v/erden diese übertrocknungsprobleme durch die vorliegende Erfindung beträchtlich vermindert. Ein genauer Grund hiefür kann noch nicht angegeben werden, doch ist bei Zugrundelegung triftiger Überlegungen anzunehmen, daß die Zerstäubung eines Teiles des Krückwerk-Gemisches in eine Zone zwischen einer 88°C-Isotherme und einer Siedepunkt-Isotherme (der restliche Teil des Gemisches wird in Zonen von noch niedrigeren Temperaturen zerstäubt) eine weniger strenge Zeit-Temperatur-Beanspruchung des entstehenden Produktes zur Folge hat. Außerdem findet eine plötzliche Freigabe von Dampf und Gasen statt, was bisher bei den zum Stand·' der Technik gehörenden Trocknungsvorgängen nicht beobachtet wurde, und was eine Änderung bzv/. eine günstige Wirkung- auf die aufsteigenden Luft ströme ausübt. Die im Kopf des Sprühturmes frisch versprühten Teilchen werden daher bei ihrem Fall der Einwirkung einer trocknenden Atmosphäre ausgesetzt, die wesentlich verschieden von allen bisher bekannten Trocknungszonen ist. Infolgedes-sen kommt es zu all den bereits angeführten günstigen Ergebnissen und ebenso zu einer sehr bedeutsamen Verbesserung, die tieferstehend unter Bezugnahme auf die Sprühtrocknung von solchen Zusammensetzungen synthetischer Detergentien beschrieben ist, die niedere Gehalte an Phosphataufbaustoffen aufweisen, bzw. von solchen Detergentien-Zusamrnensetzungen, in welchen der Phosphataufbaustoff zum Teil oder zur Gänze durch einen phosphatfreien Aufbaustoff ersetzt ist, wie z.B. ITatriumnitrilotriacetat (NTA), 'Natriumeitrat, Natriummellithat, Natriumoxydiacetat, Stärke, Zellulose, Zuckerarten und Zuckerderivate, Natriumoxydisuccinat od,dgl..

Im Hinblick auf die vorherrschende Rolle, die NatriumtripoIyphosphat als Detergentien-Mifbaustoff im Laufe der lecsten drei Jahrzehnte gespielt hat, hat sich natürlich die Sprühtrocknungstechnologie der Hauptsache nach rund um diesen einzigen Aufbaustoff entwickelt. Da gegenwärtig besonderer Viert darauf gelegt

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wire., einen teilweisen oder vollständigen Ersatz für Phosphate zu finden, werden die bekannten Sprühtrocknungsvorgänge auf die neuen Materialien angewendet.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß die Sprühtrocknungstechnologie für Phosphate nicht gleichmäßig anwendbar ist auf-ilatriumni tr ilo triac e tat u.a. phosphorfreie Aufbaustoffsysteme, wobei unter dem Ausdruck "Systeme" im allgemeinen einzelne andere Aufbaustoff-Ersatzmittel oder Gemische solcher Alternativmaterialien zu verstehen sind. Leider mußte dabei festgestellt werden, daß die bestehenden Produkt i on sanlagen und die vorhandenen technischen Mittel nicht ohne weiteres, beispielsweise für Natriumnitrilotriacetat-Aufbaustoffsysteme, angewendet werden können.

Eines der wichtigsten·'Ziele der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit die verschiedenen Probleme, die beim Sprühtrocknen von Nitrilotriacetat-Aufbaustoffen auftreten, sei es, daß.dieser Bestandteil als einziger Detergens-Aufbaustoff, oder sei es im Gemisch mit Iiatriumtripolyphosphat zur Anwendung gelangt, erfolgreich gelöst werden können. Ein ernstes Hindernis, dem beim Sprühtrocknen von Nitralotriacetat/Natriumtripolyphosphat-Gemisehen begegnet wurde, war- die Klebrigkeit der entstehenden Körnchen. Die Handhabung solcher Granulate stellte ein sehr großes Problem dar. Der Transport, die Lagerung und Verpackung dieser Teilchen war schwierig. Durch die vorliegende Erfindung wird verfahrensmäßig und apparaturinäßig jedes dieser Probleme in einer höchst angemessenen und sehr befriedigenden Vieisfe gelöst.

■ Demgegenüber wird, obwohl anzunehmen war» daß schwerwiegende Rückschläge hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit bei neu aufgebauten Dctergentien-Zusammensetzungen (d.h. mit anderen als Phosphat-Aufbaustoffcn) sich als unvermeidlich erweisen wurden, erfindungsgemäß die Erzeugung in großem Umfange von harten granulierten Zusammensetzungen ausgehenden Detergentien von geregelter Dichte und gleichförmiger Korngröße ermöglicht.

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Die vorstehenden Ziele und Verbesserungen v/erden mit der vorliegenden Erfindung erreicht, welche in verfahrensnäßiger Hinsicht gerichtet ist auf eine kontinuierliche Arbeitsweise zur Sprühtrocknung großer Mengen einer Auf schlämmung si^ntheti scher"" Detergentien in einem Sprühtroclcenturm zur Erzeugung einer granu-' iierten Zusammensetzung synthetischer Detergentien von geregelter Dichte und gleichmäßig, feiner Teilchengröße üe± minimaler Bildung von Staubteilchen und anderen dampfförmig abziehenden Stoffen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:'

(1) Herstellung einer wässerigen Aufschlämmung von synthetischen Detergentien aus etwa 10 - 50 Gew.-$ Viasser und 50 - 90 Gew. ?j Feststoffen aus mindestens einem synthetischen organischen Detergens und aus mindestens einem Detergens-Aufbaustoff aus der Gruppe der organischen o.der anorganischen Aufbaustoffe o'der deren Gemische;

(2) Ausbildung im Innern der Kammer des Sprühturmes

a) einer zylinderförmigen, die Achse der Kammer umgebenden Trockenzone durch Aufwärtsleiten von erhitzter Trocknungsluft durch die Kammer in .zyklonartiger Bewegung sov/ie

b) einer Zone niedrigen Druckes, die von einer konzentrischen, entlang der Achse der Kammer verlaufenden Verwirbelungsrohres; .

(3) kontinuierliche Versprühung im Gegenstrom von 30 - SO #. der Detergentien-Aufschlämmung direkt in die zylinderförmige Trbckenzone an einer Stelle unterhalb einer 88°C-Isothcrme und oberhalb einer Siedepunkts-Isotherme, wobei die Versprühung mit Hilfe von Zerstäubungsdüsen erfolgt, die in einer.horizontal durch * die zylindrische Trockenzone verlaufenden Ebene im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so daß im wesentlichen jeder der Sprühstrahlen innerhalb der zylindrischen Trockensone zu Teilchen zerstäubt wird;

(4) kontinuierliche Versprühung im Gegenstrom der restlichen Menge der Detergentien-Aufschlämmung direkt in die sylinaer-

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för:rJL£e Troclcensone an einer Stelle oberhalb der 88°C-Isotherme mit MiIfG mindestens einer ,Etage von Zerstäubungsdüsen, die in .einer horizontal durch die zylindrische Trockenzone verlaufenden Ebene im v/esentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so daß im wesentlichen jeder der Sprühstrahlen innerhalb der zylindrischen Trockenzone zu Teilchen zerstäubt wird, wodurch nur Jene, blo2 zerstäubten Teilchen, die in das unter niederem Druck stehende Verwirbelungsrohr gelangen, durch die zyklonartige Bewegung des Trocknungsgases mit fortgetragen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der nachfolgenden Beschreibung unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

5"ig. 1 einen Sprühtrockenturm mit mehreren Etagen gemäß der Erfindung, im Aufriß;

Fig. 2 eine Detaildarstellung entsprechend einem Querschnitt nach der Linie 2 - 2 in Fig. 1 in vergrößertem Maßstäbe, wodurch näher erläutert werden die zylinderfö'rmige Trockenzone, das kpn- zentrische Verwirbelungsrohr und die Art und Weise, in welcher die Zerstäubungsdüsen in einer horizontalen, durch die zylindrische Trockenzone verlaufenden Ebene im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei auch die Zerstäubung der Sprühstrahlen innerhalb der Trockenzone ersichtlich ist.

Der in der Zeichnung veranschaulichte Sprühtrockenturm wird nachfolgend näher beschrieben, um sowohl die Ausführungsform der Erfindung betreffend .die Vorrichtung als auch bezüglich des Verfahrens genauer darzustellen.

In Fig. 1 bedeutet das mit "10" bezeichnete Kästchen eine Anlage zur Herstellung der Aufschlämmung mit einem Krückwerk (Crutcher). Hierzu gehört das gesamte übrige Krück- oder Mischsystem samt einer Zufuhreinrichtung 11 für die Zufuhr der Aufschlämmung, zu einer Hochdruckpumpe 12. Gebräuchliche Krückwerksy et cmc· sind dem Fachmann wohl bekannt, typischerweise gehören hiezu Vorratstrichter für Rohmaterialien, Förderbänder, Waagen, ein Krückwerk, ein Tropfbehälter od.dgl.. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, wird die Aufschlämmung aus 10 - 50 Gew.-%

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freiem l/asser, Rest 50 - 90 Gew.-Jj Gehalt an Feststoff en/, - zusammengesetzt. Der Feststoffgehalt wird aus den Bestandteilen gebildet, die die Formulierung für die gewünschte granulierte Zusammensetzung aus synthetischen Detergentien darstellen. Die vom Krückwerk kommende Aufschlämmung enthält mindestens ein synthetisches organisches Detergens vom anionischen, nichtionischen, aiapholytischen oder Zwitterionen-Typus^ vorzugsiveise werden anionische Detergentien verwendet. Eine nähere Beschreibung von geeigneten Detergentien-Materialien folgt tief erstehend-. Der Krückwerk-Auf schlämmung wird mindestens ein Detergentien-Aufbaustoff zugesetzt. .Es kann dies ein organischer oder anorganischer Aufbaustoff sein, wie dies im einzelnen in der Beschreibung weiterhin angeführt ist. Es ist allgemein gebräuchlich, Gemische von verschiedenen Detergentien und verschiedenen Aufbaustoffen bei der Herstellung der Aufschlämmung einzusetzen.

Die Aufschlämmung wird durch geeignete Rohre, Leitungen od.dgl. 11 mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 12 v/eitergeführt. Es kann jede geeignete Pumpe verwendet werden, doch v/erden solche bevorzugt, die Drücke in einem Bereich.von 23 - 140 kg/cm erzeugen.

Die Erfindung läßt sich in vielen Einzelheiten, so auch bezüglich der Strömungskanäle, weitgehend variieren bzw. anpassen. Im vorliegenden Falle ist ein Lufteinblassystem 14 vorgesehen, das als traditionelle Einrichtung zur Regelung bzw. Einstellung der Dichte ziemlich allgemein Verwendung findet. Im Rahmen der Erfindung stellt dieses System eine günstige Ausführungsform dar, deren Anwendung sehr empfehlenswert ist. Die Menge der in das System von dieser Hilfsquelle eingeblasenen Luft soll zweckmäßig in einem Bereich vqn 0-43 Nnr/rain, vorzugsweise von 0 - .28 NmVmin, liegen.

Nach dieser Lufteinblasestufe gelangt die lufthältige Aufschlämmung in die Kammer 39 des Sprühtrockenturmes, u.zw. gleichzeitig über eine Leitung 13 zu Düsenleitungen 15 und zu Zerstäubungsdüse^! 16 sowie über eine Leitung 17 zu Zerstäiibiir—jsdüsen 18 und über eine Leitung 19 zu Zerstäubungsdüsen 20»

Der Sprühtrockenturm umfaßt eine Sprühtrockenlcammer 39, in welcher die Zerstäubungsdüsen gleichmäßig und verteilt und von-

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einander getrennt angeordnet sind; einem Heißluftkanal 21, der in einen Kantel 22 mündet und die Heißluft in das Innere der Kammer 39 mit Hilfe von Rohrschlitzen 23 verteilt. Durch diese Anordnung wird, was für eine optimale Ausübung der Erfindung kritisch ist, die Heißluft in die Kammer 39 in Form einer zyklonartigen Bewegung mit Hilfe von zur Erteilung der richtigen Bewegung entsprechend angeordneten Flügeln eingeführt. Zur Erzielung der günstigsten Hesulate soll die Heißluft eine Temperatur im

Bereich von 149 - 427⁰C, vorzugsweise 204 - 371⁰C, haben und -mit

' / . ycttzugsweise QC)7 bis 1814 fe einer Geschwindigkeit vom 454 kg/mm bis 2720 kg/minj/eingeiunr-c werden. Die zyklonförmige Bewegung der heißen Trocknungsluft übt einen wichtigen Einfluß auf die höhenmäßige Anordnung der in mehreren Etagen angeordneten Zerstäubungsdüsen 16, 18 und 20 aus, ebenso auch auf die Einhaltung der horizontalen Abstände der in jeder Sprühetage gleichmäßig verteilten Zerstäubungsdüsen.

Am Unterteil des Sprühturmes befindet sich ein Trichter 24, ein Absperrorgan 25 und eine Fördereinrichtung 26, mittels welcher das getrocknete Granulat abgezogen wird. Die Fördereinrichtung 26 iührt die getrockneten Körner zu einer Anlage 27, an welcher Stelle grobe Körner 28 gesammelt werden und über eine Leitung 30 wieder der Herstellung der Aufschlämmung im Krückwerk zugeführt werden. Das gewünschte Granulatprodukt 29 wird gesammelt, verpackt oder gelagert.

Der Kopf des Sprühturmes ist mit einer Abzugseinrichtung 31 versehen. Von dem Abzugsrohr führt eine Leitung 32 Feinteilchen an eine geeignete Stelle zur Behandlung bzw. Wiedergewinnung. Von dort aus gelangen diö abgezogenen Abgase in die Atmosphäre.

Im Innern der Sprühkammer 39 befinden sich eine zylindrische Sprühtrockenzone 40 und ein Verwirbelungsrohr 38. Die Parameter für die zylindrische Sprühtrockenzone 40 und das Verwirbelungsrohr 38 werden durch den Zykloneffekt der aufsteigenden Heißluft bestimmt. Bei der Ausführung der Erfindung ist es wichtig, daß die aus den Zerstäubungsdüsen auftretenden Sprühstrahlen mit ihrem Flächenberereich innerhalb der angegebenen zylindrischen Trockenzone zerstäubt werden. Es wurde beobachtet, daß bei Einhaltung

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dieser Bedingungen optimale Ergebnisse erzielt; v/erden im Hinblick auf die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit, die Regelung der" Dichte, die Einhaltung einer gleichförmigen Teilchengröße, eine verminderte Klebrigkeit der Körner,'eine Herabsetzung des Anfalles an feinen (staubartigen) bzw. groben Körnern sowie eine verminderte Entstehung von dampfförmig abziehenden Stoffen. Die Größe des Verwirbelungsrohres kann variieren· in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wozu die Geschwindigkeit der zyklonförmig strömenden heißen Trockenluft, die Größe der Vorrichtung usw. gehören. Die wichtige Überlegung im Hinblick auf das Verwirbelungsrohr besteht darin, daß dort ein Gebiet von vermindertem Druck vorliegt und daß irgendwelche Teilchen, die in das Gebiet dieses Verwirbelungsrohres frisch versprüht wurden, nicht den gewünschten optimalen Trocknungsbedingungen unterworfen werden, wie sie durch die kritische Einstellung in horizontaler und vertikaler Hinsieht der Etagen der Zerstäubungsdüsen sowie durch die kritische gleichmäßige horizontale Abstampfeinstellung innerhalb jeder Etage beschaffen werden.

Frisch versprühte Teilchen, die in den Eiederdruckbereich des innen liegenden konzentrischen Verwirbelungsrohres gelangen, fallen vorzeitig durch den Turm hindurch, was dem vorgenannten Sinn der Erfindung entgegensteht. Es würde daher festgestellt, daß zusätzlich zu einer, nachstehend näher erläuterten kritischen vertikalen Anordnung der Etagen der Zerstäubungsdüsen die horizontale Anordnung der Düsen derart sein muß, daß der Flächenbereich des Sprühstrahles aus jeder Düse zu einer Zerstäubung innerhalb der vorgenannten zylindrischen Sprühtrockenzone liegen muß; es muß dafür gesorgt werden, daß, der Flächenbereich der Sprühstrahlen nicht in das Verwirbelungsrohr reicht. In diesem Zusammenhang v/eist der Ausdruck "direkt in die zylindrische Sprühtrockenzone" auf die Wichtigkeit hin, daß ein Versprühen in das Gebiet des Verwirbelungsrohres vermieden wird.

Fig. 1 veranschaulicht auch eine wesentliche Ausführunjsforrr. der Erfindung bezüglich der vertikalen Anordnung der Vielzahl von Etagen der Zerstäubungsdüsen. !Besondere .Überlegungen betreffen die unterste Etage der Zerstäubungsdüse*!, denn deren An-

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ist für die Herbeiführung und optimale Erreichung der obangeführten Ziele von grundlegender Bedeutung. Die unterste Etage ist in Fig. 1 durch die Zufuhrleitung 19 und die Zerstäubungsdüsen 20 veranschaulicht.

Diese unterste Etage der Sprühdüsen ist im wesentlichen be'i oder unterhalb einer 88°C-Isothorme..41 und oberhalb einer Siedepunkt-Isotherme angeordnet. Isothermen sind wohlbekannte Temperaturkurven in einer Sprühtrockenkammer, die mit heißer Trocknungsluft betrieben wird. Es ist notv;endig, daß die frisch versprühten Teilchen in dieser untersten Etage einer Temperatur in einem Bereich von 88⁰C bis etwa 99 - 104⁰C ausgesetzt v/erden. Dies erlaubt ein rasches Austauschen der Körner mit einer entsprechenden Verminderung der Dichte. Die Teilchengröße läßt sich dabei einstellen, denn die auftretende rasche Verdampfung ist nicht so schnell, daß es zu einem.· Aufplatzen der Teilchen und zur Entstehung übermäßig großer Mengen an feinem Pulver kommt.. Große Mengen an Feinmaterial v/ürden zu einer Erhöhung der Dichte des granulierten Endproduktes führen. Neben der Freigabe wesentlicher Mengen von V/asser an dieser Stelle des Verarbeitungsganges v/erden als Ergebnis des raschen Trocknens.auch bedeutende Mengen an expandierenden Gasen freigesetzt. Sowohl das freigegebene Wasser in Dampfform als auch die freigesetzten Gase gelängen zusammen mit dem heißen Trocknungsgas im Turm nach oben. Diese Art eines dynamischen Systems war bisher nicht bekannt. Die günstigen Wirkungen sind auch jetzt noch nicht erkannt worden.

Aus Fig. 1 ist- zu ersehen, daß die 88 C-Isotherme 41 und die unterste Etage der Zerstä-ubungsdüsen in einer mit 35 bezeichneten Zone "A" liegen. Die Große dieser Zone kann natürlich Änderungen und Kodifikationen unterliegen, je nach der Einstellung der verschiedenen Variablen des Prozesses. Die Bedeutung der 88⁰C-IsO-sherrne 41 und der untersten Etage der Zerstäubungsdüsen 20 liegt darin, daß die wesentliche räumliche Beziehung dieser beiden Faktoren zueinander erkannt und festgelegt wurden. Der übrige Teil des Bprühturmes ist mit 34 bezeichnet und stelle die Zone "B" dar. In diesem Bereich sind zwei Etagen von Zerstäubungsdüsen 16 und 18 dargestellt..Es ist jedoch hervorzuheben, daß, obgleich

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sv/ei Etagen veranschaulicht sind, nur eine benötigt wird, um die Vorteile der Erfindung herbeizuführen. Es liegt daher im Bereich der Erfindung, auch nur zwei Etagen von Zerstäubungsdüsen, beispielsweise 16 und 20 bzw. 13 und 20, vorzusehen. Es int jedoch möglich, in der Zone 3,34, die Etagen der Düsen in Abständen von 2,4 m anzuordnen. So können, wenn die Zone B 15 m hoch ist, sechs Etagen Zerstäubungsdüsen angebracht werden. Es ist auf jeden Fall ein wesentliches Merkmal, daß eine Einrichtung zum Versprühen von $0 - 80 ^CA der Detergentien-Aufschlämmungen in der Zone A,35, vorgesehen ist, u.zw. unterhalb einer 88°C-Isotherme und oberhalb einer Siedepunkt-Isotherme. Der Grund dafür, warum oberhalb einer ^ Siedepunkt-Isotherme gearbeitet wird, wurde bereits weiter oben ' dargelegt. Ein Überschreiten des Siedepunktes und der Aufschlämmung hätte eine gegenteilige Wirkung auf die Trocknungsgeschwindigkeit und würde zur Erzeugung von Peinmaterial und möglicherweise zu einem Verschmoren bzw. Verkohlen des Produktes führen.

Es ist notwendig, daß mindestens 30 % der Aufschlämmung in die unterste Etage eingeführt werden, damit die beste Wirkung der Erfindung erzielt \tf erden kann. Es können auch größere Mengen als 80 % der Etage zugeführt; werden, doch wird es bevorzugt, unter 80 # zu bleiben, um die verschiedenen Arbeitsbedingungen miteinander zu kompendieren, nämlich Zufuhrgeschwindigkeit des heißen Trocknungsgases,· den Zyklonef feiet, die Irooknungsgeschwin- \ digkeit u.dgl.. Optimale Ergebnisse kommen erzielt xverden, wenn 35 - 70 Gew.-# in die unterste Etage eingesprüht werden.

Wenn nur zwei Etagen von Zerstäubungsdüsen benützt v/erden, kann die oberste Etage besonders zweckmäßig in einer Zone des Turmes angeordnet werden, v/o _ Temperaturen in einem Boreich von 74 - 85⁰O herrschen.

Wenn eine dritte Etage verwendet werden soll, dann wird diose vorzugsweise in gleichem Abstand zwischen der obersten und der untersten Etage angeordnet.

In Fig. 1 ist auch eine solche Variation der•Sprühdüsenanordnung dargestellt, bei v/elcher -Düsen 37 nahe der Wandung der

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Sprühtrockenkammer angebracht sind. Mittels einer Zufuhrleitung 56 gelangt auch die Aufschlämmung zu diesen Düsen. Bei einer solchen Position muß dafür gesorgt werden, daß die Sprühstrahlen von den Düsen in die Trocknungszone gerichtet werden,, um ein Ankleben an der vertikalen Wandung der Kammer zu vermeiden.- "

In Fig. 2, die einen Schnitt naoh der Linie 2-2 von darstellt, ist eine im wesentlichen gleichmäßige Anordnung der Zerstäubungsdüsen 20 veranschaulicht. Diese Düsen 20 sind auf einer Samraelringleitung 42 angebracht, die mit der Zufuhrleitung 19 i'n Verbindung steht. Es ist wichtig, die Sprühdüsen überall im 'Turm in einer solchen- Position anzuordnen, daß sie nicht zu nahe der v/andung der Kammer 39 oder auch nicht zu nahe zu dem unter niederem Druck stehenden Verwirbelungsrohr 58 liegen. Wenn frisch versprühter Schlamm die V/and berührt, kann er daran kleben bleiben und große Ablagerungen aufbauen. Diese lassen sich nur schwierig entfernen und sie können die gewünschten Gasströmungswege verlegen, die gerade durch das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung verwirklicht werden sollen.

In Fig. 2 ist der mit 22 bezeichnete Mantel zu ersehen und das Förderrohr 26, das aus dem 'Turm herausführt·

In den folgenden Beispielen ist die vorliegende Erfindung weiter erläutert. Es können jedoch vielerlei Variationen und Modifikationen in den Beispielen vorgenommen werden, ohne dabei von V/esen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die in Tabellenform enthaltenen Angaben beziehen sich auf erfindungsgemäße Ausführungsformen' mit zwed Etagen und drei Etagen und im Vergleich dazu mit der üblichen Arbeitsweise mit einer einzigen Etage.

Beispiel 1: Es wurde eine Aufschlämmung synthetischer Detergentien mit ungefähr der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

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Gew.-Teile

Natrium-talgalkylsulfat 9,2

Iiatrium-dodecylalkylbenzol-

suifonat 7}6

natriumsulfat ο 13,0

G₁₂-C₁₄-Amid (EC - EE₂) 1,1

Kondensat von Kokosnußalkoho.1 ^v

und 6 Mol Äthylenoxid (ONAEg) 0,6

Natriumsilikat . 7,0

Natriumtripolyphosphat (STP) 34,6

Natriumnitrilotriacetat (KTA) 12,4

Wasser 40,8

Nebenbestandteile (Carboxymethyl-

Zellulose und Aufheller) 1,0.

Die Aufschlämmung wurde unter den folgenden Bedingungen mit den nachstehend angegebenen Resultaten sprühgetrocknet:

Sprühdüsenanordnung: 3b ei 2,4m 5b ei 2,4m 10 bei 2,4]

4 bei 6,7 m 5 bei 10,7 m . 4 bei 10,7 m

freie Feuchtigkeit im

Endprodukt: 8,5 % 8,5 % 7,0 ^c/o

Produktionsgeschwindig-

keit kg/h: . 26.800 25.400 24.000 Dichte des Produktes

g/cm3: 0,285 0,287 0,290

Rückstand auf dem " 14-Maschensieb: 1,7 % 2,3 % 5,5 £ Anteil an rückgeführtem
Grobkorn (laut Beobachtung): leicht mäßig hoch

Anteil der eingeblasenen 60 # 5S # 60 ?j Luft, ungefähr: (54SCITM) (52SCI¹M) (54SCEM) Sprühturm-Lufteinlaß-

temperatur, G: " 349 ' 343 Sprühturm-Luftauslaß-

temperatur, G: 85 86

■x;s.: ./

109887/1294 BAD₀RfGiNAL

Forts.:

Pr ο dukt i ο η sb e schränkungen:

Druck der Hochdruckpumpe:

Genügend rasche Wegbeförderung
des Produktes aus dem Turm
unmöglich

70 kg/cm

Genügend rasche Wegbeförderung des
Produktes
aus dem Turm
unmöglich

kg/cm^£

Anteile an rückgeführtem Grobkorn für die Handhabung zu hoch

74 kg/cm²

Die Düsen waren in jeder Etage gleichmäßig angeordnet. Die Änderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Dichte und Anteil an rückgeführtem Grobkorn sind alle bedeutsam.

Kach diesem Beispiel wurde ein ausgezeichnetes Detergensprodukt mit vermindertem Phosphatgehalt erhalten. Es zeigt die-Wirksamkeit eines gemischten anionenaktiven Systems in Verbindung mit einem Gemisch von Aufbaustoffen aus Natriumtripοlyphosphat und Natriumnitrilotriacetat.

Beispiel 2: Es wurde eine Aufschlämmung synthetischer Detergentien in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne. Natriumnitrilotriacetat. An dessen Stelle wurde der Anteil an Natriumtripolyphosphat auf 47 Teile erhöht. Die Sprühtrocknung wurde unter Einhaltung der folgenden Bedingungen durchgeführt :

Sprühdüsenanordnung: 3 hei 2,4 m 5 bei 2,4 m

3 bei 6,7 m 5 "bei 10,7

4 bei 10,7 m

freie Feuchtigkeit im Endprodukt; 12,3 % ■

'9 hei 2,4 m

Produktionsgeschwindigkeit kg/h: 28.800

Dichte des Produktes

g/cm?: - 0,290 '

Pölckstand auf dem 14-Kaschensieb: 1,6 %

Anteil an rückgefuhr- · tem Grobkorn : mäßig Anteil der eingeblase- 68'% nen Luft, ungefähr: (61SCFM)

12,7 %
28.100
0,298
3,1 %

hoch

^
(63SCFK)

12,0 %
26.300
0,300
4,8 ^c/o

sehr hoch

^c/o
(85SCFM)

109887/1294 Forts.: ./.

BAD ORIGINAL

Ports.:

Sprüh turm-iiuf te inlaßtemperatur, C:

Sprühturin-Luftauslaßtemperatur, C:

Produktionsbeschränicungen:

Druck, de]
pumpe:

Hochdruck-

- 18 -

357

81

Schnelleres
Pumpen der
Beuergentien-Auf schlämmung nicht möglich

68 kg/cm' 558

82

Anteil an rückgeführtem Grobkorn für die Handhabung zu hoch; Dichte des Produktes hoch

68 kg/cm"

359

88

Anteil an rückgeführtem Grobkorn für die Handhabung zu hoch; Dichte des Produktes hoch

70 kg/cm

Be-ispiel 3: Es wurde eine Aufschlämmung synthetischer Detergentien der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Natrium-dodecylalkylbenzolsulfonat

Natriumsulfat Talgfettsäure

gehärtete Fettsäure von Seetieren

Natriumsilikat Natriumtripolypho sphat Natriumnitrilotriacetat Nebenbeständteile (Carboxymethylzellulose und Aufheller) Wasser

Gew.-Τeile: 12,7

1,5

0,5

9,8 38,4 10,3

1,0 36,7

Die Sprühtrocknung wurde· unter Einhaltung der folgenden Bedingungen durchgeführt, wobei die nachstehenden Resultate erzielt wurden:

Sprühdüsenanordnung:

Feuchtigkeit im Produkt:

Produktionsgeschwindigkeit kg/h:

bei 2,4 m · 8 bei 2,4 m bei 6,1 m
bei 9,8 m
8,8 &

27.000

1 09887/1294 9Λ %

22.500 Forts.: ./.

BaD ORIGINAL

ITorts.:

Dichte des Produktes

luiclcstand auf dein

Anteil an rückgeführ- "ceu Groblcom (laut Kessung);_t

Anteil der eingeblase-Zien Luft, ungefähr:

Sprühturm-Luft einlaßt enip er at ur, C:

' Sprühturm-Luftau slaß-

C:

t emp er at ur, C:

Produktionsbeschränkungen :

Druck der Hochdruckpumpe:

0,281 5, J I*

13O6 kg/h

29 £

(29SCIi¹K)

357

77

Zupumpen von mehr Material in den Turm nicht möglich

70 kg/cm' 0,287 6,8 /b

2122 kg/h

30 % (3OSCFM)

354

82

Produkt klebrig, Anteil an rückgeführt e.m Korn für., die Handhabung zu hoch

74 kg/cm²

Dieses Beispiel veranschaulicht ebenfalls die Wirksamkeit mehrerer Etagen hinsichtlich Geschwindigkeit, Dichte, Rückführung von Grobanteilen usw. gegenüber einem System mit einer einzigen Etage.

Beispiel 4: ·

Katrium-dodecylalkylb enzo1-sulfonat

Natriumsulfat _f Natriumsilikat Katriumtripolypho sphat ICatriurani tr ilo triac e tat

Kebenbestandteile (Carboxymethylzellulose und Aufheller)

Wasser

Gew.-Teile:

16,8 ■ 13,1 7,0

33,6 12,5

1,1 36,0

Diese Formulierung wurde unter den nachstehenden Bedingungen sprühgetrocknet, wobei sich folgendes ergab:

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Sprühdüsenanordnung:

Feuchtigkeit im Produkt:

Produktionsgeschwindigkeit kg/h:

Dichte des Produktes g/cm3:

Rückstand auf dem 14-Maschensi eb:; -

Anteil an rückgeführtem Grobkorn:

Anteil des rückgeführten Reiskornes (aus dem Abzugs-

Sprühturm-Luft e inlaß-

temperatur, C:

Sprühturm-Luftauslaßtemperatur, C:

Produktionsb e schränkungen :

Druck der Hochdruckpumpe:

3 bei 2,4 m	8 bei 2,4 m
3 bei 6,1 m
3 bei 9,8 m
10,1 %	10,2 £
24.300	20.100
0,285 -	0,235
4,6 %
1333 kg/h	"416 kg/h
256 kg/h	762 kg/h
360	355
78	31
Trocknungs kapazität des Sprühturmes (Einlaßtem peratur auf Maximalwert)	Produkt klebrig, übermäßig hoher Anteil an rückge führt em Grobkom bei Erhöhung der Geschwindigkeit
70 kg/cm2	70 kg/cm2

Die verminderte Menge an Feinmaterial, das bei dem System mit 3 Etagen gemäß der vorliegenden Erfindung entsteht, ist sehr bemerkenswert. "

Im vorliegenden Beispiel, kann das Natriumtripolyphosphat oder das liatriumnitrilotriacetat durch eine gleiche Gewichtsmenge Natriumeitrat, Natriummellithat, Katriumoxydiacetat, ivatriumoxydisuccinat unter Erzielung befriedigender Resultate ersetzt werden.

Bei jedem dieser Beispiele wurde die Bildung von Feinniaterial um ungefähr 15 % vermindert. Das erhaltene Produkt bestand aus freifließenden Körnern von gleichmäßiger Größe.

Ss wurden zusätzliche Versuche durchgeführt,»uni die Kachteile des Versprühens frisch erzeugter Teilchen zu nahe der Kaisiucr-

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wandung bzw. in die Verwirbelungszone mit vermindertem Druck überzeugend darzulegen.

Beispiel 5* Es wurde die folgende Aufschlämmung zubereitet:

Tridecylbenzolsulfonat

Kondensationsprodukt von Kokosnußalkohol mit 6 Mol Äthylenoxid (CKAE₆)

rlatriumtripolyphosphat (STP) riatriumnitrilotriac etat (NTA. Ra, ) Natriumsilikatfeststoffe Natriumsulfat

Gehärtete Fettsäure aus Seetieren

Talgfettsäure

Nebenbestandteile (Carboxymethylzellulose und Aufheller) V/a s s er

Gew.-Teile; . 9,7

3,3

4,8 25,0 10,6 28,1

0,5 1,5

1,0 35,2

Das Sprühtrocknen erfolgte unter Anwendung der nachstehend angegebenen verschiedenen Düsenanordnungen mit den ebenfalls verzeichneten Resultaten:

Düsenanordnung:

1 Etage (Normalfall) 7 bei 2,4 m

i-roduktionsgeschwindigkeit:

Etagen;
bei 2,4 m

bei 6,7 m

bei 10,7 m" 21.700 kg/h 15.900 kg/h

Rückstand auf dem 14-Kaschensieb:	4	,0 %	,67 ,73 ,06 ,15	6,4 %
Lichte des Produktes g/cm-5:	0	,276-0,281	0,285-0,302
Feuchtigkeit im Produkt: '	7		5,5 %
Griff des Produktes:	gut	klebrig
% S'I'P als Kexahydrat:	47	0
% STP der folgenden Sorten: STP .fyrophocphat Orthophosphat· · Trimet'apho sphat	6 1 0	4,97 5,41 O1Q9 BAD ORIGINAL

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Aus diesen Angaben ergibt sich das folgende: (1) Durch aie Anordnung der Düsen in 3 Etagen wird eine Steigerung der iur.T.geschv/indigkeit bis zu 30 % herbeigeführt; (2) die Trocknungsbedingungen sind weniger streng und die Qualität des Produktes wird in der Hinsicht gewahrt, daß das Xatriuntripolyphosphat-hexahydrat nicht so stark zersetzt wird, wenn Düsen in mehreren Etagen verwendet v/erden; (3) die Prozeßführung ist regelbar und kontrollierbar.

Das Eexahydrat wird primär in der Aufschlämmung vor dem Einsprühen in den Sprühturm gebildet. Der niedere .Gehalt an liexahydrat bei einem Produkt, das unter Verwendung von Düsen in einer einzigen Etage gebildet wurde, v/eist auf die strengeren Troclcnungsbedingungen hin. Die Untersuchung der Phosphatsorte im Produkt macht deutlich, daß die höheren Anteile an Pyro- und Orthophosphaten in einem Produkt auftreten, das durch Versprühen mit Düsen in einer einzigen Etage erhalten wurde.

Es ist auch bemerkenswert, daß mit der angegebenen Formulierung beim Arbeiten mit Düsen in nur einer Etage keine höhere Produktionsgeschwindigkeit herbeigeführt werden konnte, weil das Produkt für eine Handhabung zu klebrig wurde. Bei der Arbeitsweise mit 3 Etagen gab es keine Begrenzung für die Geschwindigkeit und das Produkt war im wesentlichen frei von Klebrigkeit.

Bei jedem; der vorstehenden Beispiele war die unterste Etage an einer Stelle unterhalb der 88°C-IsothGrme und oberhalb einer Siedepunkt-Isotherme angeordnet. Die durch Jede Düse versprühte Menge war ungefähr dieselbe. Die in die unterste Etage versprühte Menge lag immer in einem Bereich von 30 - 80 # der erzeugten Aufschlämmung. - *

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man Zusammensetzungen aus synthetischen Detergentien der verschiedensten Formulierungen herstellen.

Das organische Detergens kann aus den wohlbekannten Klassen von synthetischen Detergentien ausgewählt werden, wozu anionische,

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niclitior-icche, arrpholytische und Zv/itterionen-Detergentien gehören. Diese Verbindungen sind durch die nachfolgend angeführten Stoffe näher veranschaulicht.

A. Anionische Seifen-Detergentien und synthetische Nichtseifen-Detergentien.

Zu dieser Klasse von Detergentien gehören die .gewöhnlichen Alkaiimetallseifen, wie die Natrium-, Kalium-, Ammonium- und Alkyiolarr.moniumsalze von höheren Fettsäuren mit etwa 8 bis etwa 24· Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoff atomen. Geeignete Fettsäuren können von natürlichen Quellen her stammen,'wie z.B. von pflanzlichen oder tierischen Estern (z.B. Palmöl, Kokosnußöl, Babassuöl, Sbjabohnenöl, Rizinusöl, Talg, Wal- und Fischöle, Fett, Schmalz und Gemische dieser Produkte). Die Fettsäuren können auch synthetisch hergestellt v/erden, s.3. durch Oxydation von Erdöl oder durch Hydrierung von Kohlenmonoxid nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren). Harzsäuren sind ebenfalls geeignet, wie Kollophonium und die Harzsäuren von Tallöl. Auch Naphthensäuren eignen sich. Die Natrium- und Kaliumseifen können durch direkte Verseifung der Fette und öle oder durch Neutralisation der freien Fettsäuren, die in einem eigenen Herstellungsprozeß erzeugt wurden, erhalten v/erden. Besonders brauchbar sind die Natrium- und Kaliumsalze der Fettsäuregemische, die von Kokosnuß öl und Talg stammen, d.h. Natrium- bzw. Kalium-Talgseife und -Kokosnußseife.

Diese Klasse der Detergentien umfaßt auch wasserlösliche Salze, insbesondere die Alkalimetallsalze von organischen Sulfurierungsprodukten, die in ihrem Kolekülaufbau ein ,AlkyIradikal mit .etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen und ein/Sulfonsaurerest oder einen Schwefelsäureesterrest aufweisen. Unter dem Begriff "Alkyl" ist auch der Aikylteil von höheren Acylradikalen zu verstehen. Beispiele dieser Gruppe von synthetischen Detergentien, die einen Teil der bevorzugten aufgebauten Deüergentien-Zusammensetzungen gea.äii der vorliegenden Erfindung bilden, sind die Natrium- oder Kaliumalkylsulfate, insbesondere jene, die durch Sulfatierung jener höheren Alkohole (mit G₇₁-Q _o Kohlenstoffatomen) erhalten

Ίο

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v/erden, die bei der Reduktion der Glyceride von Talg oder Kokosnuß öl entstehen; die Natrium- oder Ivaiiumalkyibenzolsulfonate, in welchen der Alkylrest etwa 9 bis etwa 15 Kohlenstoffatome auf v/eist, mit gerader oder verzweigter Kette, beispielsweise jene Verbindungen des in den USA-Patentschriften Nr. 2,220,099 und Hr. 2,477,383 beschriebenen ¹Iypus (besonders wertvoll sind lineare geradkettige Alkylbenzolsulfonate, in welchen die AlleyIreste etwa 13 Kohlenstoffatome aufweisen, nachfolgend als CL ,LAß bezeichnet); Natriumalkylglyceryläthersulfonate, insbesondere die Äther von höheren Alkoholen, die von Talg und Kokosnußöl abgeleitet sind; Natriumkokosnußöl-fettsäuremonogiycerid-sulfonate und -sulfate; Natrium- oder Kaliumsalze von Schwefelsäureestern des Reaktions-Produktes von 1 Mol eines höheren Pettalkoholes (z.B. Talg- oder ™ Kokosnußölalkohole) mit etwa 1 bis 6 Hol Äthylenoxid; Natriumoder Kaliumsalze von Alkylphenolathylenoxidäthersulfat mit etwa 1 bis etwa 10 Äthylenoxiüeinheiten je Molekül, wobei die Alkyireste etwa 8 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthalten.

Zusätzliche Beispiele von anionischen, synthetischen Nichtseifen-Detergentien, die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, sind das Reaktionsprodukt von Fettsäuren, die mü; Icäthioncäure verestert und mit Natriumhydroxid neutralisiert sind, beispielsweise die von Kokosnuß öl abgeleiteten Fettsäuren; Natriurn- oder Kaliumsalze von Fettsäureamid von Methyltaurid, worin die Fettsäuren z.B. von Kokosnußöl abgeleitet sind. Andere anioni- | sehe synthetische Detergentien dieser Art sind in den USA-Patentschriften Nr. 2,486,921; Nr. 2,486,922 und Nr. 2,396,278 beschrieben. .

Andere anionische syntehtische Detergentien umfassen die als Succinamate bezeichnete Stoffklasse. Dazu gehören solche oberflächenaktive Mittel, wie Dinatrium-N-octadecylsulfo-succinar.at; Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyäthyl)-N-octadecyl-sulfo-succinamat; Diamylester von Natriumsulfosuccinsäure; Dihexylester von Natriumsulfosuccinsäure;-Dioctylester von Natriumsulfοcuccinsäurc.'

Auch anionische Phoophat-Surfactants erweisen sich für die vorliegende Erfindung als nützlich. Es sind dies oberflächenaktrivu

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Materialien mit einer wesentlichen Detergentienwirkuiig, worin die anionische solubilisierende Gruppe, die die hydrophoben Moleküljeile verbindet, eine Oxysäure von Phosphor darstellt. Die gebräuchlichsten solubilisierenden Gruppen sind'natürlich -SO^H, -SO₇H und -CO₀H. Alky!phosphatester, wie z.B. (R-O)₀PO₀H und ROi-O-,Hp, worin R eine Alkylkette mit etwa 8 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, sind gut brauphbar.

Diese Ester können modifiziert werden durch Einbau von 1 bis zu .etwa 40 Alkylenoxideinheiten, z.B. Äthylenoxideinheiten, ir. das Molekül. Diese modifizierten anionischen Phosphatdetergentien können durch die allgemeinen Formeln

0 0

/"R-O-(CE₀CH₀O)^ 7o P-O-M oder /"R-O-(CH₀CH₀O) 7 P-O-M — cL d. η— c. — C. c. η— ι

0-K

definiert v/erden, worin R ein Alky Ire st mit etwa 8 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen oder ein Alkylphenylrest, worin die Alkylgruppe etwa 3 bis etwa 20 Kohlenstoffatome aufweist, ist und M ein lösliches Kation, wie Wasserstoff, Natrium, Kalium, Ammonium oder substituiertes Ammonium, bedeutet und worin η eine ganze Zahl von 1 bis etwa 40 darstellt.

Ein spezifisches anionisches Detergens, das sich auch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als ausgezeichnet erwiesen hat, ist in der USA-Patentschrift Nr. 3j 332,880 geoofenbart. Diese Detergentienmischung enthält etwa 30 bis etwa 70 Gew.->£ einer Komponente A,. e"cwa 20 "bis etwa 70 Gew.-# einer Komponente B und etwa 2 bis etwa 15 Gew.-/o einer Komponente C, wobei

(a) die Komponente A ein Gemisch·aus Positionsisorneren mit Doppelbindung von wasserlöslichen Salzen von Alken-1-culfoncäuren mit etwa 10 bis .etwa 24 ^ohlenGCO-Tiacomen ict, in welchem Gcraisch der Positionsisoir.ercn ctv;a 10 bi^ ouwa 25 'p eines a,2-urigectLtti_t-_:;ten iGomoro, etwa 30 ~u±3 etwa. 70 [.j eines ß,/-ungesättigten I^or.ero, etwa 5 bis ütv/a cty 'Jo c-inec ./,-^-un^euuctigten Isomers und etwa

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5 bis etwa 10 ^r/j eines </,^-ungesättigten Isomors vorliegen;

.(b) die Komponente 3 ein Genisch aus wasserlöslichen Salzen von bifunktionell-substituierten schwefelhaltigen, gesättigten aliphatischen Verbindungen mit etwa 10 bis etwa 24 Kohlenstoffatomen ist, welche funktioneilen Einheiten Hydroxy- und £ulfonatreste sind, v/ob ei der SuI-fonatrest immer an einem endständigen Kohlenstoffatom sitzt und sich der HydroxyIrest an einem Kohlenstoffatom befindet, das mindestens 2 Kohlenstoffatome vom endständigen Kohlenstoffatom entfernt ist und mindestens 90 °,Ό der Hydroxylreste in 3-» 4- oder 5-Stellung vorliegen; und

(c) wobei die Komponente C ein Gemisch aus etwa 50 bis 95 ⁽f° wasserlöslichen- Salzen von Alkendisulfonaten mit etwa 10 bis etwa 24 Kohlenstoffatomen und aus etwa 5 bis etwa 70 % wasserlösuchen Salzen von Kydroxydisulfonaten mit etwa 10 bis etwa 24 Kohlenstoffatomen ist, welche Alkendisulfonate eine Sulfonatgruppe, die an einem endständigen Kohlenstoffatom sitzt, und eine zweite Sulfonatgruppe aufweisen, die an einem nicht endständigen Kohlenstoffatom sitzt, das nicht mehr als etwa 6 Kohlenstoffatome von dem erwähnten endständigen Kohlenstoffatom entfernt ist, wobei die Alkendoppelbindung zwischen dem endständigen Kohlenstoffatom und etwa dem siebentem Kohlenstoffatom liegt, und v/obei diese Hydroxysulfonate gesättigte aliphatisch e Verbindungen darstellen, die einen Sulfonatrest an einem endständigen Kohlenstoffatom und eine zweite Sulfonatgruppe an einem innen liegenden, nicht endständigen Kohlenstoffatom aufweisen, das nicht mehr als etwa 6 Kohlenstoffatone von dem endständigen Kohlenstoffatom entfernt ist, sowie eine Hydroxylgruppe, die an einem Kohlenstoffatom sitzt, das nicht mehr als etwa 4 Kohlenstoffatome von der Subcüitutionssteilo der zweiten Sulfonatgruppe entfernt ist.

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3. I:iehtionischc synthetische Detergentien.

I.'ichuionische synthetische Detergentien lcönnen als Verbinungen definiert werden, die durch Kondensation von Alkylcnoxid-

■uppen (von hydrophiler Beschaffenheit) mit einer hydrophoben organischen Verbindung, die von aliphatischor oder alkylaromatischcr Art sein kann, erhalten werden. Die Länge des hydrophilen oder Polyoxyalkylen-restes, der mit einer speziellen hydrophoben Gruppe kondensiert wird, kann leicht in der Weise eingestellt v/erden, daß man eine wasserlösliche Verbindung erhält, die den gewünschten Ausgleich zwischen hydrophilen und hydrophoben Bestandteilen herstellt.

•Eine wohlbekannte Klasse von nichtionischen synthetischen Detergentien ist beispielsweise unter der Markenbezeichnung "Pluronic" im Handel erhältlich. Diese Verbindungen werden durch Kondensation von Äthylenoxid mit einer hydrophoben Base, gebildet durch Kondensation von Propylenoxid mit Pr.opylenglykol, erhalten. Der hydrophobe Seil des Moleküls, der natürlich wasserunlöslich ist, besitzt ein Molekulargewicht von etwa 1500 bis 1800. Die Einführung von Polyoxyäthylenresten in diesen hydrophoben Teil führx; zu einer Steigerung der V/asserlöslichkeit des Moleküls im Gänsen und der flüssige Charakter des Produktes wird bis zu einem

in/
Punkt aufrechterhalten,/Welchem der Polyoxyäthylengehalt etwa 50 >j, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kondensationsproduktes, ausmacht.

Andere geeignete nichtionische synthetische Detergentien umfassen folgende Stoffklassen:

(1) Die Polyäthylenoxidkondensate von Alleylphenolen, z.B. die Kondensationsprodukte von Alkylphenolen mit einer Alkylgruppe von etwa 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, entweder in geradke-jtiger oder verzv/eigtkettiger Anordnung, mit Äthylenoxid, wobei das Athylenoxid in Mengen entsprechend 5 bis 25 Hol Äthylenoxid je KoI Alkylphenol vorhanden ist. Der Alkylsubstituent in diesen Verbindungen kann beispielsweise abgeleitet sein von polymerisiertem Propylen, Diisobutyien, Octen oder I\^ronen.

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(2) Verbindungen, die bei der Kondensation von Äthylcnoxid mit einem Produkt erhalten v/erden, das bei der Reaktion von Propylenoxid mit Äthylendiamin entsteht. Hiefür eignen sich 3.3. in befriedigender V/eise Verbindungen mit etwa 40 bis etv/a 80 Gev.^r.-^ Polyoxyäthylen und einem Molekulargewicht von etv/a 50CO bis e"cwa 11COO, die bei der Reaktion von Äthylenoxidgruppen mit einer hydrophoben Base entstehen, die das Reaktionsprodukt von Äthylendiamin und überschüssigem Propylenoxid ist, wobei diese Base ein Molekulargewicht in der Größenordnung von 2500 bis 3000 hat.

(3) Das Kondensationsprodukt von aliphatischen Alkoholen mit

8 bis 22 Kohlenstoffatomen, entweder in geradkettiger oder versweigtkettiger Anordnung, mit Äthylenoxid, beispielsweise ein Kokosnußalkohol/Äthylenoxid-Kondensat mit 5 bis 30 Mol Äthylenoxid je Mol Kokosnußalkohol, v/obei die Kokosnußalkoholfraktion 10 bis

14 Kohlenstoffatome aufweist.

(4) ITichtionische Detergentien umfassen auch I^ony!phenol, kondensiert mit entweder etv/a 10 oder etwa 30 Mol Äthylenoxid je Mol Phenol, und die Kondensationsprodukte von Plokosnußalkohol mit durchschnittlich entweder etwa 5,5 oder etv/a 15 Mol Äthylenoxid je Mol Alkohol sowie das Kondensationsprodukt von etwa

15 Mol Äthylenoxid mit. 1 Mol Tridecanol.

V/eitere Beispiele umfassen Dodecylphenol, kondensiert mit 12 Mol Äthylenoxid je Mol Phenol; Dinonylphenol, kondensiert mit-15 Hol Äthylenoxid je Mol Phenol; Dodecylnercaptan, kondensiert ' mit 10 Mol Äthylenoxid je Mol Mercaptan: 3is-(rI-2-hydroxyäthyl}-lauramid; Nony!phenol, kondensiert mit 20 Mol Äthylenoxid je Mol liony!phenol; Myristylalkohol, kondensiert mit 10 Mol Äthylenoxid je Mol Myristylalkohol; Laui'amid, kondensiert mit Ip Mol Äohyl^noxid je Mol Lauramid; Diidooctylphenol, kondensiert mit 15 Mol Äthylenoxid.

y*^ O "^

(5) Ein Detergent der allgemeinen I?ormei R ¹Ii'".^.' —>ü (Arninoxiddeoergens), worin 2 einen Alkylrest mit etwa 10 bis etv/a 28 Kohlenstoffatomen, 0 bis etwa 2 hydroxylgruppen und 0 bis etwa 5 Ätheroindungen aufweist, v/oboi mindestens ei:; '2 eil des

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Restes R' eine Alkylgruppe rr.it etwa 10 bis etwa 18 Kohlenstoff-

- ■ 2 ' ' ato~.cn ohne Ätherbindungen bedeutet, und worin jeder liest Ii und' "3? aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Alley Ireste und HydroxyalkyIreste mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen umfaßt.

Besondere Beispiele von Aminoxiddetergentien umfassen: Dimethyldodecylaminoxid, Dimethy-ltetradecylaminoxid, iithylmethyltetradecylaminoxid, Getyldimethylaminoxid, Dimethylstearylaniinoxid, Cetyläthylpropylaminoxid, Diäthyldodecylaminoxid, Diäthyltetradecylaminoxid, Dipropyldodecylaminoxid_y Bis-(2-hydroxyäthyl)-dodecylaminoxid, Bis-(2-hydroxyäthyl)-3-dodecoxy-1-hydroxypropylaminoxid, (2-Hydroxypropyl)-methyltetradecylaminoxid, Dinethyloleylaminoxid, Dimethyl-(2-hydroxydodecyl)-aminoxid sowie die entsprechenden Decyl-, Hexadecyl- und Octadecylhomologen der vorgenannten Verbindungen.

/| Ο 7

(6) Ein Detergens der· allgemeinen Formel R R RP —> 0

•ι

(Phosphinoxiddetergens), worin R eine Alkylgruppe mit etwa 10 bis etwa 28 Kohlenstoffatomen, 0 bis etwa 2 Hydroxylgruppen und 0 bis etwa 5 iitherbindungen darstellt, wobei mindestens ein 'Heil des Restes R eine Alkylgruppe mit etwa 10 bis etwa 18 Kohlen-

stoffatomen und ohne Atherbindungen bedeutet, und worin R und Έτ aus einer Gruppe ausgewählt sind, die AlkyIreste und HydroxyalkyIreste mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen umfaßt.

Spezielle Beispiele von Phosphinoxiddetergentien umfassen: Dimethyldodeöylphosphinoxid, Dimethyltetradecylphosphinoxid, Äthylraethyltetradecylpho sphinoxid, Cetyldimethylpho sphinoxid, Dimethylstearylphosphinoxid, Cetyläthylpropylphosphinoxid, Diäthyldodecalphosphinoxid, Diäthyltetradecylphosphinoxid, Dipropyldodecylphosphinoxid, Bis-(hydroxymethyl)-dodecylphosphinoxid, Bis-(2-hydroxyäthyl)-dodecylphosphinoxid,(2-Hydroxypropyl)-methyltetradecylphosphinoxid, Dimethyloleylphosphinoxid, Dimethyl-(2~hydroxydodecyl)-phosphinoxid und die entsprechenden Decyl-, Hexadecyl- und Octadecylhomologen der vorgenannten Verbindungen.

Ί "Γ Ρ

(7) Sin Dcjergens der allgemeinen Formel ■ R« - S - R (Guifoxiddetergens), worin R einen Alkylrest mit etwa 10 bis

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BAD

etwa 28 Kohlenstoffatomen, O bis etwa 3 A"therbindungen und C bis e-Gv;a 2 Eydroxylresten bedeutet, wobei mindestens ein l'cil des Restes R einen Alkylrest ohne Atherbindungen und mit eöv:a 10 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen darstellt, und worin IT" ein AlKyL-rest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und 1 oder 2 Hydroxylgruppen bedeutet. Beispiele für diese SuIfoxidverbindungen sind: Octadecylmethylsulfoxid, Dodecylmethylsuifoxid, Setradecyimethyisulfoxid, 3-Hydroxytridecylmethylsulfoxid, 3-Hethoxytridecyimethylsulfoxid, 3~Eydroxy~4~ dodecoxybutylmethylsulfoxid, Cctadecyl-2-hydroxyäthyIsulfoxid und Dodecyläthylsulfoxid.

k C. Ampholytische synthetische Detergentien.

Ämpholytische synthetische Detergentien können allgemein als Derivate von aliphatischen sekundären oder tertiären Aminen bzw. von aliphatischen Derivaten heterocyclischer sekundärer oder tertiärer Amine definiert werden, worin der aliphatische Hest geradkettig oder verzweigtkettig sein kann und v/obei die aliphatischen Substituenten etwa 8 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten und mindestens 1 Substituent eine anionische, wasserlöslichmachende Gruppe aufweist, z.B. den Carboxy-, SuIfο-, SuIfato-, Phgsphato-oder Phosphonorest. Beispiele von unter diese Definition fallenden Verbindungen sind: Natrium-3-(dodecylamino)-propionat, riatrium-3-(dodecylamino)-propan-1-sulfonat, Natrium-2-(dodecylamino)-äthylsulfat, Natrium-2-(dimethylamine)-octadecanoat, Dinatrium-3-(N-carboxymethyldodecylamino)-propan-1-suIfonat, Dinatrium-2~(oleylamino)-äthy!phosphat, Dinatrium-3-(K-methylhexadecylamino)-propyl-i-phosphonat, Dinatrium-octadecyliminodiacetat, Natrium-1-»carboxymethyl-2~undecylimidasol, Dinatrium-2-_i/~N-(2-hydroxyäthyl)-octadecylamino_>J^;r-äthy!phosphat und Katriun-N,N-bi s-(2-hydroxyäthyl)-2-sulfato-3-dodecoxypropylamin.

D.. Synthetische Zwitterionen-Detergentien.

Zv/itterionische synthetische Detergentien können alijcrr.ei:- als Derivate von aliphatischen quaternären Ammonium- oder rhosphoniurnverbindungen oder von tertiären Sulfoniumverbindungen definiert werden, v/orin das kationische Atom Teil eines heterocyclischen

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Ringes sein kann, das aliphatische Radikal geradkettig oder verzweigt sein kann,'einer der aliphatischen Reste etwa 3 bis 18 Kohlen 3 soffa-jorne aufweist und Kinde st ens ein aliphatischer Rest eine anionische wasserlöslichmachende Gruppe, die z.B. Carboxy-, SuIfO, SuIfato oder Phosphono, enthält. Beispiele von uirirer diese Definition fallenden Verbindungen sind: 5-(K,iT-Dimethyl-K-hexadecyl-amnonio)-2-hydroxypropan-1-suifonat, 3~(K,N-Dinethyl-K-he:-:adecylarr.TT.onio)-propan-1-sulfonat, 2-(r:,N-Dimethyl-i^vT-dodccyla^ir.onio}-acetat, 3-(H,N-Dimethyl-ri-dodecylaminonioO-pripionat,' 2-(X, I-T-Dirnethyl-ri-octadecylarainonio )-äthylsulfat, 2-Trimethylar^nonio)-äthyldodccylpho sphonat, Äthy 1-3- ( K, K-dimethy 1-iJ-dodecylarrußonio ) propylphosphonat, 3~(l^>5l³-Siraethyl-P-dodecylphosphonio}-propan-1-suifonat, 2-(S-Kethyl-S-tert.-hexadecylsulfonio)-äthan-1-sulfonai;, 3-(S-Iiothyl-S-dodecylsulfonio)-propionat, Natrium^-^I^, IT-dinei IC-dodccylaminonio)-äthylphosphonat, 4-(S-Xethyl-S-tetradccylculi"onio)-butyrat, 1-(2-Il3?"dro:-;yäthyl)-2-undecylirr.idazoliuir.-1-acetat, 2-(xriäthylannionio)-octadecanoat und 3-(K,N-3is-(2-lj oxyä"c;hyi)-2i-octadecylaKinonio)-2-hydroxypropan-1 -suifonat. Einige dieser Detergentien sind in den USA-Patentschriften Rr. 2,129,264, Kr. 2,173,353, Kr. 2,77^,786, Nr. 2,813,898 und Kr. 2,828,332 beschrieben.

Die Aufbausuoffe (Gerüststoffsalze) können beliebige organische oder anorganische Aufbaustoffe sein.

Beispiele von geeigneten wasserlöslichen, o.norganischen alkalischen Detergens-Aufbausalzen sind Alkalimetallcarbonate, -berate, -phosphate, -polyphosphate, -bicarbonate, -Silikate und -sulfate. Besondere Beispiele für solche Salze sind die NauZ'iun- und Kaliumtetraborate, -perborate, -bicarbonate, -carbonate, -tripolyphosphate, -pyrophosphate, orthophosphate und hexarictaphosphatei Auch Natriumsulfat, obwohl es nicht als alkalisches Aufbausalz zu klassifizieren ist, wird ebenfalls in diese Kategorie einbezogen.

Beispiele von geeigneten organischen alkalischen Detergens-Aufbaucaizen sind: (1) V/acscrlüslichs A:::inopcIycarboxylate, z.3. I'-Tatriu^.- ocer Kaliur^-äthyiendiar.:i:vüG^-Craaccoatc, liitrilotriace-

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täte und Ii-(2-Eydroxyäthyl)-nitrilodiacetate; (2) wasserlösliche Salze der Phytinsäure, z.B. Z\atrium- und Kaliumphytäte, vgl. ■· USA-Patentschrift Hr. 2,739,942; (3) wasserlösliche Polyphosphonate," wozu insbesondere gehören die Natrium-, Kai ium- und Lithiumsalze von A* tIian-1-hydroxy-1,1-diph" ο sphonsäur e, Katrium-,. Kalium- und Lithiumsalze von Meanylendiphosphonsäurc, Natrium-, !valium- und Lithiumsalze von A'thylendiphosphonsäure und Natrium-, Kalium- und Lithiumsalze von Äthan-1,1,2-triphosphonsäure. V/eitere Beispiele umfassen die Alkalimetallsalze·von Äthan-2-carboxy-1,1-diphosphonsäure, Hydroxymethandiphosphonsäure, Carbonyl— dipho sphonsäure, Äthan-1-hydroxy-1,1,2-tripho sphoncäure, Athan-2-hydroxy-1·,1,2-triphosphonsäure, Propan-1,1,3,3-tetraphosphonsäure, Propan-1,1,2,J-tetraphosphonsäure und Propan-1,2,2,3-tetraphosphonsäure; (4) wasserlösliche Salze von Polycarbcxylatpolymeren und -copolymeren, wie sie in der USA-Patentschrift ITr. 3)308,067 beschrieben sind. Besonders geeignet ist ein Detergens-Aufbaumaterial, das ein wasserlösliches Salz einer polymeren aliphatischen Polycarbonsäure enthält, das den folgenden strukturellen Bedingungen hinsichtlich der Stellung der Carboxylatgruppen entspricht und die nachstehend angegebenen physikalischen Eigenschaften besitzt: (a) ein Mindestmolokulargewicht von etwa 350, berechnet auf die Säureform; (b) ein Äquivalentgewicht von etwa'50 bis etwa 80, berechnet auf die Säureform; (c) mindestens 45 Kol-#. der Konomerform müssen wenigstens 2 Carbonsäuregruppen aufweisen, die durch nicht mehr als 2 Kohlenstoff atome voneinander getrennt sind; (d) die Angriffsstelle der Polymerkette irgendeines Carbonsäuregruppen enthaltenden Restes darf durch nicht mehr als 3 Kohlenstoffatome entlang dor Polymerkette von der Stelle entfernt sein, an welche der nächste Carbonsäuregruppen enthaltende Rest gebunden ist. Besondere Beispiele von Polymeren dieser Art sind: Itaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure, Methylcnmalonsäure, Citraconsäure und Copolymere dieser Verbindungen untereinander oder mit verträglichen Monomeren, wie Äuhylen; (5) Gemische der vorgenannten Verbindungsgruppen.

2s können auch Gemische von organischen und/oder anorganische:: Aufbaustoffen benutzt werden, was im allgemeinen erwünscht ioC.

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ZDi η derartiges Geraicch von Aufbau stoff en ist in der USA-Patentschrift K^Tr. 3,592,121 beschrieben, z.B. ternäre Gemische aus Katriumtripolyphosphat, Katriumnitrilqtriacetat und Srinatriumäthan-1-hydroxy-1,1-diphosphonat. Die vorstehend beschriebenen Aufbaustoffe können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch einsein Verwendung finden.

Im übrigen können auch andere Aufbaustoffe befriedigend angewendet werden, wie z.B. wasserlösliche Salze von~nellifrsäure, Citronensäure, Pyromeliithsüure, Benzolpentacarbonsäure, Qxydiessigsäure und Oxydisueeinsäure.

Alle im Rahmen der Erfindung angegebenen Prozentsätze und Mengenangaben beziehen sich, soweit nichts anderes gesagt ist, auf das Gewicht.

Bas in Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendete Sprühverfahren mit mehreren Etagen führt zu insgesamt reineren Produkten; die Kontrolle bzw. Regelung der Dichte geht auch dadurch nicht verloren, daß die'Dichte der einzelnen Siebfraktionen etwas geringer ist. Dies zeigt die nachfolgend wiedergegebene Verteilung der 'i'eilchengrößen (Siebfraktionen) sowie die Schüttdichte der · einzelnen Fraktionen.

Abgetrennte Fraktionen (lyler-Sieb, Maschen)

!Durchhang Rückstand bei Sieb _;auf Sieb

/j des' Produktes
bei 3 Etagen bei 1 Etage

Schüttdichte ("topped")-

(g/cm*)
bei 3 bei 1 Etagen Etage

14	20	10,7
20	•28	28,4
28	35	24,6
35	48	14,S
48	65	10,5
65	IGO	4,3

18,2	0,296	0,327
29,8	0,302	0,334
20,0	0,522	0,345
10,7	0,34-5.	0,362
7,4 ■	0,371	0,394
3,3	0,411	0,415

J·-. lici.an

> kei 2,4 :,; 3 bei 6,7 π 4 "Jei 10,7 πι V bei 2,4 ;.-;

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Diese Zahlenwerte wurden bei einem Produkt erhalten, das nach dem Beispiel 2 hergestellt worden war.

Die Erfindung besieht sich in der vorstehenden Beschreibung auf bestimmte technisch ausführbare.und bevorzugte Durchführungsforir.en. Eine Beschränkung der Erfindung hierauf soll aber damit nicht erfolgen, da der Fachmann zahlreiche Variationen und Modifikationen vornehmen kann, die alle innerhalb des Rahmens der Erfindung gelegen sind.

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Claims (13)

Patentansprüche

1.} Kontinuierliches Verfahren zur Sprühtrocknung großer !.'.engen einer Aufschlämmung synthetischer Detergentien in einem SprühtrockenturEi zur Erzeugung einer granulierten Zusammensetzung synthetischer Detergentien -von geregelter Dichte und gleichmäßig feiner Teilchengröße bei minimaler Bildung von Staubteilchen und anderen dampfförmig abziehenden Stoffen, · gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

(1) Herstellung einer wässerigen Aufschlämmung von synthetischen Detergentien aus etwa 10 bis 50 Gew.-% V/asser und 50 bis 90 Gew.-% Feststoffen aus mindestens einem synthetischen organischen Detergens und aus mindestens einem Detergensaufbaustoff aus der Gruppe der organischen oder anorganischen Aufbaustoffe oder deren Gemischen;

(2) Ausbildung im Inneren der Kammer des Sprühturmes

(a) einer zylinderförmigen, die Achse der Kammer umgebenden Trockenzone durch Aufwärtsieiten von erhitzter Trocknungsluft durch die Kammer in zyklonartiger Bewegung sowie

(b) einer Zone niedrigen Druckes in Form eines konzentrischen, entlang der Achse der Kammer verlaufenden Verwirbelungsrohres;

(3) kontinuierliche Versprühung im Gegenstrom von 30

bis 80 % der Detergentienaufschlämmung direkt in die zylinderförmige Trockenzone an einer Stelle unterhalb einer 88⁰C-Isotherme und oberhalb einer Siedepunktsisotherme, wobei die Versprühung mit Hilfe von Zerstäubungsdüsen erfolgt, die in einer horizontalen, durcfi die zylindrische Trockenzone verlaufenden Ebene im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so daß im wesentlichen jeder der Sprühstrahlen innerhalb der zylindrischen Trockenzone zu Teilchen zerstäubt wird;

(4·) kontinuierliche Versprühung im Gegenstrom der restlichen iienge der Detergentienauf schlämmung direkt in die zylinderförmige Trockenzone an einer Stelle oberhalb der 88°C-Isotherme mit Hilfe mindestens einer Etage von Zerstäubungsdüsen, die in einer horizontal durch die zylindrische Trocken&one

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verlaufendenSbene im wesentliehen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so daß in wesentlichen Jeder der Sprühstrahlen innerhalb der zylindrischen Trockenzone zu Teilchen zerstäubt wird, ■ wodurch nur'jene, bloß zerstäubten Teilchen, die in das unter niederem Druck stehende Verwirbelungsrohr gelangen, durch die zyklonartige Bewegung des Trocknungsgases mit fortgetragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d-adurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (3) versprühte Menge in einem Bereich von 35 bis 70 %, bezogen auf die Iietergentienaufschlämmung, liegt.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (4) eingeführte restliche Menge der Detergentienaufschlämmung in die zylindrische Trockenzone mit Hilfe von in einer Etage gleichmäßig verteilten Zersbäubungsdüsen versprüht wird, die an einer solchen Stelle des Turmes angeordnet sind, an v/elcher Temperaturen in einem Bereich von 7^ "bis 85°C erreicht v/erden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer dritten Etage von gleichmäßig verteilten Zerstäubungsdüsen gearbeitet wird, die zwischen (a) der Etage der Zerstäubungsdüsen in dem Turm, wo Temperaturen in einem Bereich von 74 bis 85°C erreicht werden, und (b) der Etage der Zerstäubungsdüsen, die unterhalb der 88 C-Isotherme liegen, angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Etage der Zerstäubungsdüseη im wesentlichen in gleichem Abstande zwischen der oberen und der unteren Etage angeordnet wird. *

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Detergensaufbaustoff ein phosphorfreier Aufbaustoff eingesetzt wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß als Aufbaustoff ein wasserlösliches Salz der Nitrilotriessigsäure eingesetzt wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 als Detergensaufbaustoff ein phosphorfreier und stickstofffreier Aufbaustoff eingesetzt wird.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Detergensaufbaustoff ein wasserlösliches Salz der Zitronensäure oder der Ivlellithsäure' oder ein Gemisch derselben eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Detergens ein nicht seifenartiges anionisches synthetisches Detergens und als Aufbaustoff ein Stoff mit vermindertem Phosphatgehalt, umfassend ein Gemisch von Natriuratripolyphosphat und Hatriuainitrilotriacetat in einem Molarverhältnis von 5 ~: 1 "bis 1 : 6 eingesetzt wird.

11. Sprühtrockenturm zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

(a) eine Sprühtrockenkammer; .

(b) eine Einrichtung für die Zufuhr eines zyklonartigea. Stromes von erhitztem Trocknungsgas am Boden der. κ >\' Sprühtrockenkammer und zur Aufrechterhaltung dieses Stromes innerhalb der Sprühtrockenkaainer, wobei die zyklonartige Bewegung ungefähr -der Längsachse der Sprühtrockenkammer folgt und eine .die Achse der Kammer umgebende zylinderförmige Trockenzone bildet;

(c) eine Einrichtung zum Abziehen der Gase vom Kopf der Sprühtrockenkarimer;

(d) mindestens zwei horizontal angeordnete Etagen von Zerstaubungsdüsen innerhalb der Kammer, wobei jede Etage eine Vielzahl von Zerstäubungsdüsen umfaßt_r die in einer horizontal durch die zylindrische Trockenzone verlaufenden Ebene im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind;

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(e) die h^henr.äßifrö Einstellung dor untersten Stage der Zerstäubungsdüsen an einer Stelle der Sprühkammer' ■unterhalb der 88°C-Isotherme und oberhalb einer Siedepunktisotherme , welche Isothermen sich während des Betriebes des Sprühtroclcenturiaes ausbilden, wobei alle weiteren Etagen.von Zerstäubungsdüse!! oberhalb der untersten Etage angeordnet sind;

. (f ) eine Zufuhreinrichtung für die Detergentienaufschlämmung auf Basis von 10 bis 50 Gew.-% Wasser und 50 bis 90 Gew.-% Peststoffen aus mindestens einem syntheti-■ sehen organischen Detergens und mindestens einem Detergensaufbaustoff aus der Gruppe der organischen oder anorganischen Aufbaustoffe oder deren Gemischen; (g) eine Zuführeinrichtung für die Detergentienaufschlämmung zu der Mehrzahl von horizontalen Etagen der Verstäub ungsdüseii, wobei eine Einrichtung für die Zufuhr von 30 bis 80 Gew.-% der Aufschlämmung zu der unter-

. · sten Etage der ²erstäubungsdüsen sowie eine. Einrichtung für die Zufuhr der restlichen Menge der Aufschlämmung zu den übrigen Etagen der Zerstäubungsdüsen, die oberhalb der untersten Etage angeordnet sind, vorgesehen ist; ■

(h) eine Entnahmeeinrichtung zum Abziehen der getrockneten Teilchen vom Boden der Sprühtrockenkammer.

12. Sprühtrocken'turm nach, Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste horizontale Etage der Zerstäubungsdüsen nahe dem Kopf des Turmes, wo Temperaturen in einem Bereich von 74· bis 85⁰C erreicht werden, angeordnet ist.

13. Sprühtrockenturm nach'Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Etage von gleichmäßig verteilten Zerstäubungsdüsen zwischen der obersten und der untersten

Etage angeordnet ist. ■ .·

Für: The Procter & Gamble Company

durch:

1 0 9 8 8 7 / 1.2 9 t* Rechtsanwalt

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