DE2258319C3

DE2258319C3 - Verfahren zur Herstellung von abriebfestem Natriumperboratmonohydrat

Info

Publication number: DE2258319C3
Application number: DE2258319A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 5462 Bad Hoenningen Dillenburg; Paul-Wilhelm 5462 Bad Hoenningen Fuchs; Helmut Dr. 8191 Eurasburg Honig
Original assignee: United Initiators GmbH and Co KG
Current assignee: United Initiators GmbH and Co KG
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1978-04-13
Also published as: NL7316157A; BE807724A; FR2207859B1; FR2207859A1; GB1449511A; NL171348B; DE2258319B2; US3914380A; DE2258319A1; BR7309293D0; ES420753A1; NL171348C; IT1006654B

Description

Natriumperboratmonohydrat wird in zunehmendem Maße von der Wasch- und Reinigungsmittelindustrie als Aktivsauerstoffverbindung eingesetzt, z. T. als Substitutionsprodukt für das Natriumperborattetrahydrat. Die Herstellung von Monohydrat erfolgt üblicherweise durch Dehydration von Tetrahydrat, und zwar großtechnisch in Wirbelbett- oder Vibrationstrocknern, Gegenüber Tetrahydrat hat Monohydrat den Vorteil, daß nicht nur sein Aktivsauerstoffgehalt um etwa 50% höher liegt, sondern auch die Lösungsgeschwindigkeit größer ist. Nachteilig dagegen ist, daß das Monohydrat wesentlich weniger abriebfest als Tetrahydrat ist. was im Verarbeitungsprozeß zu erhöhtem Anfall von aktivsauerstoffhaltigem Staub und damit zu erheblichen Belästigungen führt. Der Grund für die geringe Abriebfestigkeit liegt darin, daß während der Dehydration durch die Entfernung von 3 Molen Hydratwasser das Kristallgerüst gestört wird, wodurch ein »poröser« Kristall entsteht, der weniger fest als das Ausgangsmaterial ist.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Abriebfestigkeit von Monohydrat zu erhöhen. So soll laut DT-AS 20 40 507 ein abriebfestes Produkt dadurch entstehen, daß man das Monohydrat nach der Dehydration mit Wasser in einer Menge von 15-25% bei Temperaturen von 20—90⁰C in einer Befeuchtungsanlage behandelt und anschließend bei Temperaturen von 40 - 90⁰C trocknet.

Die Verbesserung des Abriebs nach dem Wasserzusatz und der anschließenden Trocknung wird It. PT-AS 20 40 507 mit Hilfe einer Siebung vor und nach der »Befeuchtung« bewiesen. Dieses Verfahren ist insofern aufwendig, weil es neben der Anlage zum Dehydratisieren weitere Einrichtungen zur »Befeuchtung« des Monohydrats und der anschließenden Trocknung erfordert. Die Dehydration muß somit um zwei Verfahrensstufen erweitert werden, wodurch sich die Herstellkosten deutlich erhöhen. Trotz der aufwendigeren Herstellung werden nach diesem Verfahren keine befriedigenden Werte für die Abriebfestigkeit erreicht, wie aus der folgenden Tabelle zu ersehen:

	I elr.itmlr.il	Miinoliydriil	M(IiKi-
	Schütigcwichi	iiiich lickiinntL'iii	In (Ir.il hull
	(1.75 kg/l	Verfahren	DAS
		hergestellt	2041)507
".ι Abrieb	4	4.1	X Il
liiul DAS
2040507
-.. Abrieb	5	nicht meßbar	<> 1.1
wie unten		(Produkt mehl
beschrie-		artig)

Die in der 2. Zeile der Tabelle angegebenen Werte für

die Abriebfestigkeit wurden wie folgt bestimmt:

In einem mit Bleikugeln von 5 mm Durchmesser zur Hälfte gefüllten und mit 145 UpM rotierenden Zylinder werden 50 g Monohydrat, das zuvor auf einem DIN-30-Sieb abgesiebt worden ist, )5 Minuten behan-

^o delt. Anschließend wird wieder gesiebt Der Prozentgehalt mit einem Durchmesser unter 0,053 mm ist dann der Abrieb.

Die Zahlen zeigen, daß die Abriebfestigkeit von nach bekannten Verfahren hergestellten Monohydraten stets

^s geringer ist als von Tetrahydrat. Nur Abriebwerte von Monohydrat, die denen des Tetrahydrats entsprechen, lassen aber erwarten, daß ein pneumatischer Transport des Perborats ohne größere Staubbildung durchgeführt werden kann.

Nach einem anderen in der DT-OS 19 30 286 beschriebenen Verfahren wird eine bessere Abriebfestigkeit des Monohydrats dadurch erreicht, daß man Tetrahydrat mit erhitzer LuIt in einem Fließbetttrockncr bei Zulufttemperaturen von etwa 180 bis 210"C und

i> Ablufttemperaturen von 56,7 bis 58,6°C entwässert. Wenn auch die Abriebfestigkeit dadurch verbessert wird, so ist doch nicht zu verkennen, daß eine Behandlung der leicht sauerstoffabgebenden Substanzen bei Temperaturen von etwa 200⁰C, d. h. weit über

ic den Schmelz- und Zersetzungspunkten der Verbindungen, problematisch ist. Außerdem ist die Anwendung so hoher Temperaluren aus wärmetechnischen Gründen aufwendig.
Schließlich ist aus der DT-AS 18 01 470 ein Verfahren

4<; zur Entwässerung von Natriumperborattetrahydrat im Vibrationstrockner mittels erhitzer Luft unter Hindurchführen des Tetrahydrats durch mehrere Zonen stets ansteigender Temperatur bekannt, wobei die in aufeinanderfolgenden Zonen zugeführte Warmluft

v> Temperaturen von 80 bis 160⁰C haben soll. Vor Verlassen des Trockners durchläuft das Gut zwecks Abkühlung eine Zone, der Luft von etwa 0 bis 25"C zugeführt wird. Bei diesem Verfahren ist die zugeführie Warmluft trocken und es kommt nicht zum Schmelzen

ss des Perborats. Das erhaltene Produkt besitzt nicht die erforderliche Abriebfestigkeit.

Es wurde nun gefunden, daß die Abricbfesligkeit von Monohydrat erheblich verbessert wird, ohne daß sich die erwünschten Eigenschaften, wie hoher Aktivsauer-

ff> stoffgehalt und große Lösegeschwindigkeit, ändern, wenn man während der Dehydration des Tetrahydrats eine relative Feuchtigkeit von 40 bis 80%, vorzugsweise 50 bis 70%, in der die Kristallkörner umgebenden Luft aufrechterhält und die Temperatur der Abluft auf

(·> mindestens 60°C einstollt. Unter diesen Bedingungen wird das Reaklionsgiit während der Entwässerung leicht angeschmolzen, d. h., der Kristallwasserentzug wird aus dünnen gescimolzenen Schichten vorgenom-

men, wodurch das Monohydrat seine weiche Struktur zugunsten einer härteren verliert.

Bei der kontinuierlichen Dehydration von Tetrahydrat nach bekannten Verfahren, z. B. im fluidisierten Zustand bei Entwässerungstemperaturen von 140 bis 160° C, stellt sich während des Prozesses automatisch eine relative Luftfeuchte von 30% bei Ablufttemperaturen von etwa 55° C ein. Bei dieser Prozeßführung kann kein Anschmelzen des Gutes und damit auch keine härtebeeinfiussende Sinterung eintreten, weil die Ablufttemperatur unter dem Schmelzpunkt der Hydrate liegt Auch eine Steigerung der Ablufttemperatur auf höhere Werte kann kein Schmelzen des Reaktionsgutes bewirken, da durch die große Wasserverdunstungsgeschwindigkeit die zugeführte Wärme praktisch nur zur is Entfernung des Kristallwassers und nicht zum Schmelzen ausgenutzt wird.

Bei dem erfindungsgcniäUen Verfahren dagegen wird infolge des höheren Feuchtigkeitsgehaltes derdns Korn umgebenden Luft die Verdampfungsgeschwindigkeit des Kristallwassers herabgesetzt, so daß ein Teil der zugeführten Wärme zum Anschmelzen der Kornoberfläche ausgenutzt werden kann. Voraussetzung für das Anschmelzen ist natürlich, daß die Ablufttemperaturen über dem Schmelzpunkt des Perborats liegen.

Es wurde weiter festgestellt daß es nicht notwendig ist, die höhere relative Luftfeuchtigkeit während des gesamten Dehydrationsprozesses aufrechtzuerhalten, sondern daß es zur Erzielung der gewünschten Abriebfestigkeit bereits genügt, wenn die relative Luftfeuchtigkeit nur während der Entfernung von mindestens 0,8, vorzugsweise 1 Mol, Kristallwasser aus dem Tetrahydrat auf höhere Werte eingestellt wird, während das restliche Kristallwasser unter üblichen Bedingungen entfernt werden kann. Vor. ugsweise wird zunächst unter üblichen Bedingungen entwässert, und erst nach Entfernung von etwa 2 Mol Kristallwasser werden die erfindungsgemäßen Bedingungen eingestellt, wobei die Ablufttemperatur etwa 70 bis 90°C betragen sollte. Wird dagegen die gesamte Dehydration bei erhöhter relativer Luftfeuchte durchgeführt, so sollte zumindest zu Beginn des Entwässerungsprozesses die Ablufttemperatur niedriger, etwa auf 60 bis 65"C eingestellt sein.

Es war nicht vorherzusehen, daß bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise das resultierende Monohydrat nicht nur eine hohe Abriebfestigkeit, sondern auch eine gute Lösegeschwindigkeit besitzen würde, ohne daß eine Zersetzung auftritt, so daß ein Aktivsauerstoffgehalt von über 15% erreicht wird.

Das Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Monohydrats gemäß der Erfindung zeichnet sich durch große Einfachheit aus und kann sowohl diskontinuierlich wie kontinuierlich durchgeführt werden. Es können bekannte Einrichtungen wie Wirbelbetttrockner, Vibrationstrockner. Stromtrockner oder auch Kombinationen von Trocknern unterschiedlicher Bauart zum Kniwässern von /cnirifugenfeiichtcniTcirahydrat angewendet werden. Zusätzliche Aggregate sind nicht notwendig. Lediglich eine entsprechende Dosierung von Wässerdämpf in die Entwässerungsluft zur Aufrechterhaltung der gewünschten relativen Luftfeuchte und deren Kontrolle sind erforderlich. Zweckmäßigerweise werden jedoch Entwässerungseinrichtungen verwendet, die es gestatten, Wasserdampf in einen kontinuierlichen Luftstrom einzuführen oder aber Abluft umzuführen.

Beispiel 1

In einem Vibrationstrockner von 6 m Länge mit einem Anströmboden von 3 m², der mit drei Luftkammern ausgerüstet war, wurden kontinuierlich 220 kg/h zentrifugenfeuchtes Natriumperborattetrahydrat iiiit 5% anhaftender Feuchtigkeit eingespeist Getrocknet hatte das Tetrahydrat ein Schüttgewicht von 0,80 kg/1 und einen Abrieb von 1,5%, der bestimmt wurde wie oben beschrieben. Die Zuluft zur ersten Kammer wurde auf eine Menge von etwa 4000 mVh mit einer Temperatur von 90° C eingestellt Die Temperatur der Abluft betrug 55° C Der Zuluft von 7000 mVh für die zweite und dritte Kammer wurde so viel Sattdampf (1,4 atü) zugesetzt daß die Abluft dieser Kammern eine relative Luftfeuchte von 70% und eine Temperatur von 8O⁰C aufwies. Der Aktivsauerstoffgehalt des Perborats nach dem Passieren der ersten Kammer wurde mit 134% ermittelt Die Abluft wurde entstaubt und in den Ausgangsstutzen des Zuluftventilators rückgeführt

Stündlich wurden am Ende des Trockners 125 kg Monohydrat mit einem Aktivsauerstoffgehalt von 15,4% und einem Schüttgewicht von 0,55 kg/l abgezogen. In den Filterorganen wurden 12 kg entwässertes Produkt abgeschieden. Das Monohydrat wurde über ein Schwingsieb mit 0,9 mm Maschenweite abgesiebt

Es wurden 123 kg verkaufsfähiges Produkt mit folgenden Eigenschaften erhalten:

Abrieb: 3%

Lösegeschwindigkeit nach 1 min.: 100%

Die Lösegeschwindigkeit wurde folgendermaßen ermittelt: 2 g Monohydrat werden in 1 Liter destilliertem Wasser von 15° C unter Rühren gelöst, wobei alle Kristalle in der Schwebe gehalten werden müssen. Durch Titration des Aktivsauerstoffgehaltes wird in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt, wieviel Monohydrat sich gelöst hat.

Beispiel 2

In einen Fließbetttrockner mit einer Anströmbodenfläche von 2 m² wurden 150 kg zentrifugenfeuchtes Natriumperborattetrahydrat mit 5% anhaftender Feuchtigkeit eingefülltGetrocknet hatte das Tetrahydrat ein Schüttgewicht von 0,80 kg/l und einen Abrieb von 1,5%.

hl der Stunde wurden 8000 m' Luft von einer Temperatur von 85"C eingeleitet, der Satidampf (1,4 atü) in einer solchen Menge zugesetzt wurde, daß die relative Luftfeuchte der Abluft, deren Temperatur 65°C betrug, auf 70% gehalten wurde.

Nach einer Stunde wurden aus dem Trockner 90 kg Monohydrat mit einem Aktivsauerstoffgehalt von 15,4% und einem Schüttgewicht von 0,55 kg/l abgezogen.

Die Abluft aus dem Trockner wurde über einen isolierten Zyklon entstaubt, in dem 10 kg Monohydrat abgeschieden wurden.

Das erhaltene Monohydrat wurde über ein Schwingsieb mit 0,9 mm Maschenweite abgesiebt. Es wurden 85 kg verkaufsfähiges Produkt erhalten, dessen Abrieb 3% betrug.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von abriebfestem Natriumperboratmonohydrat durch Dehydration von Natriumperborattetrahydrat im erhitzten Luftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß man in der die Kristallkörner umgebenden Luft eine relative Feuchtigkeit von 40 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70%, aufrechterhält und die Temperatur der Abluft auf mindestens 60⁰C einstellt, damit ein Anschmelzen des Perborats erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Anspruch 1 genannten Bedingungen nur während der Entfernung von mindestens 1 Mol Kristallwasser einhält.