NO129141B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av hydratisert

natriumtrifosfat.

Denne oppfinnelse angår fremstilling av hydratisert natriumtrifosfat. Mer spesielt angår den en fremgangsmåte for fremstilling av i det minste delvis hydratisert natriumtrifosfat som hensiktsmessig kan anvendes for fremstilling av vaskemiddelpulver.

Natriumtrifosfat er en.viktig bestanddel som en bygger i vaskemiddelblandinger, f.eks. vaskepulvere laget ved forstøv-ningstørking av en vandig oppslemning. Mengden derav i forhold til den totale blanding er slik at dets egenskaper ikke bare i stor utstrekning påvirker oppslemningens natur, men har også en vesentlig virkning på strukturen av det ferdige pulver.

Natriumtrifosfat (Na5P3°i0) krystalliserer monoklint Kfr. kl. 23e-2 og forekommer i to modifikasjoner, kjent som Fase I, som er høytemperaturformen, og Fase II som er lavtemperaturformen.

Den vesentlige forskjell mellom de to modifikasjoner er at

Fase I natriumtrifosfat hydratiserer meget raskere enn Fase II natriumtrifosfat, og fører til dannelse av natriumtrifosfat-heksahydrat. Hydratiseringshastigheten for vannfritt natriumtrifosfat inneholdende en vesentlig andel Fase I er så høy at den har en tendens til å føre til dannelse av harde klumper og skorper under fremstillingen -av oppslemningen. På den annen side betyr den høye hydratiseringshastighet at det bare er nød-

vendig med en kort tid for å oppnå tilnærmet kvantitativ hydra-tisering som resulterer i en oppslemning med konstant viskositet.

Ved fremstilling av vaskemidler forsøker man å omdanne natriumtrifosfatet kvantitativt til dets heksahydrat, slik at oppslemningen, som sprøytes i varm tilstand, kan danne et ferdig pulver med gode flyteegenskaper og lagringsstabilitet.

I motsetning til Fase I hydratiserer Fase II natriumtrifosfat meget langsomt og har en tendens til å holde seg som en overmettet oppløsning. Den manglende tilbøyelighet til å hydratisere fremgår av at det tar lang tid for oppslemningen å nå konstant viskositet. En annen ulempe er at det er nød-

vendig med lengre omrøringstid, hvilket medfører risiko for øket hydrolyse av natriumtrifosfatet til orto- og pyrofosfat.

Fra overmettede Fase II natriumtrifosfatoppløsninger krystalliserer heksahydratet dessuten bare langsomt og i store krystaller som har en skadelig virkning på kvaliteten av noen forstøvningstørkede pulverblandinger. Vaskemiddelpulveret laget med natriumtrifosfat bestående hovedsakelig av Fase II, sammen med f.eks. alkylbenzensulfonat, såpe og ikke-ioniske syntetiske vaskemidler, er generelt myke, flyter ikke fritt og er klebrige.

Av denne grunn er det ved kontinuerlig fremstilling av oppslemning foretrukket å anvende natriumtrifosfat med et høyt Fase I inn-

hold. Selv når man anvender natriumtrifosfat med et høyt Fase I innhold, er det imidlertid allikevel ikke alltid mulig å frem-

stille vaskemiddelpulvere inneholdende forholdsvis store an-

deler anioniske midler, såpe og ikke-ioniske midler, med gode frittflytende egenskaper og i en operasjon, f.eks. ved forstøv-ningstørking.

I et forsøk på å unngå disse vanskeligheter er det

allerede foreslått å fremstille vaskemiddeloppslemninger med natriumtrifosfat som i det minste delvis er i form av heksahydratet, og flere £>rslag er også fremkommet med hensyn til hvor-

dan hydratiséringsprosessen skal utføres, f.eks. ved sprøyting av vann på natriumtrifosfat i en roterende trommel eller ved behandling med is eller fuktig luft.

I US-patent 3.054.656 beskrives behandling av natriumtripolyfosfat med vann, vanndamp eller fuktig luft for frem-

stilling av natriumtripolyfosfat med et vanninnhold på 0,1 -

0,4%. Ved fremgangsmåten ifølge patentet anvendes varmt natriumtripolyfosfat som nettopp er tatt ut av den siste oppvarmnings-

sone i kalsineringsprosessen. Det behandlede, granulære produkt males derefter til et pulver. I henhold til nevnte fremgangs-

måte er det nødvendig med en meget effektiv mekanisk blanding efter at vannet er tilsatt og efter avkjøling av det behandlede natriumtripolyfosfat, for å oppnå jevn fordeling, f.eks. ved at det føres flere ganger gjennom en knusemølle.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en enkel og

allikevel mer effektiv metode for fremstilling av i det minste delvis hydratisert natriumtrifosfat, som er egnet for frem-

stilling av vaskemidler, ved behandling av vannfritt natriumtrifosfat med vanndamp. Fremgangsmåten karakteriseres ved at partikkelformig natriumtrifosfat transporteres pneumatisk gjennom en rørledning ved hjelp av en bæregass, mens overopphetet vann-

damp innføres i rørledningen på ett eller flere punkter langs denne.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foregår kontinuerlig

under anvendelse av relativt lite og enkelt apparatur, og med en kapasitet som er forholdsvis mye høyere enn den som kan oppnås med en hvilken som helst annen konvensjonell metode, fremstilles hydratisert natriumtrifosfat som enten kan anvendes direkte for f remstilling av vaskemiddeloppslemning eller underkastes lagring og håndtering før bruk uten noen skadevirkning.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan således

utføres som en uavhengig prosess for fremstilling av delvis eller i vesentlig utstrekning hydratisert natriumtrifosfat, eller den kan kobles sammen med en vaskemiddeloppslemning-fremstillings-

prosess ved hvilken det hydratiserte fosfat innføres direkte i oppslemningsblandeapparatet.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen transporteres partikkelformig natriumtrifosfat pneumatisk gjennom en rørledning i hvilken det bringes i kontakt med vanndamp ved hjelp av en, to eller flere suksessivt anordnede dampstråle-

dyser i den pneumatiske transportørledning.

Antall dampstråledyser vil være avhengig av mengden av dampbehandlingstransportør-rørledningen og flere dampstråle-

dyser vil muliggjøre en jevnere dampbehandling eller en økning i natriumtrifosfat-mengden som passerer gjennom rørledningen.

Mengden av pneumatisk transportluft kan reguleres

automatisk ved hjelp av en trykkreduksjonsventil. Vektforholdet mellom natriumtrifosfat og bæregass varierer hensiktsmessig fra 10:1 til 2:1, og er fortrinnsvis ca. 5:1.

Fremgangsmåten utføres hensiktsmessig under anvendelse

av et vanndamp:bæregass vektforhold på fra 1:25 til 3:10 for å fremstille delvis hydratisert natriumtrifosfat med opptil ca.

15% fuktighetinnhold svarende til ca. 65% heksahydratinnhold.

For fremstilling av vaskemidler er det generelt til-strekkelig med en hydratiseringsgrad som svarer til et heksahydratinnhold på 4 til 9 vekt%, fortrinnsvis 5 til 7 vekt%.

Dampstråledysene forsynes med overopphetet damp med

en passende metningsgrad og på en slik måte at vektforholdet damp:natriumtrifosfat i seksjonen ved hvert kontaktpunkt ikke bør overstige 5:100, og vektforholdet damp:natriumtrifosfat i ledningen ligger mellom 0,5:100 og 5:100, fortrinnsvis mellom 2:100 og 3:100.

Metningsgraden for den anvendte damp bør være så lav

som mulig, dvs. slik at uønsket kondensasjon i røret som fører til dysen, forhindres og dampen er mettet når den kommer ut av dysen. Dette kan generelt oppnås ved anvendelse av vanndamp med en metningstemperatur på fra 105-150°C og overopphetet til ca. 200°C.

Som et resultat av ekspansjonen i dysen kjøles dampen

ned i en slik utstrekning at den når metningspunktet og således kondenserer på natriumtrifosfatpajjtiklene. Strømningshastigheten for natriumtrifosfatet ved dampkontaktpunktene bør fortrinnsvis reguleres til 20 til 30 m/sek.

Det er iakttatt at ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen dannes primært et utbytte av meget små heksahydrat-hodekrystaller på natriumtrifosfatoverflaten og disse hodekrystaller vil senere igangsette og i vesentlig grad akselerere hydratiseringen av natriumtrifosfat ved en påfølgende oppslemningsfremstilling,

slik at man får et stort antall små natriumtrifosfat-heksahydrat-krystaller. Heksahydratkrystallene som dannes på natriumtri-fosfatoverf laten og som kan skjelnes under mikroskopet, har alle en størrelse på mindre enn 20ytf. De virkelige hodekrystaller er i størrelsesområdet fra ca. 1 - 3f4, og større krystaller som eventuelt også kan sees under mikroskopet på trifosfatoverflaten,

er agglomerater av mindre hodekrystaller, som vil bli frigjort igjen når natriumtrifosfatet oppløses i oppslemningen.

Under hydratiseringsprosessen kan natriumtrifosfatets temperatur øke til ca. 50-60°C på grunn av frigjøring av hydr-atiseringsvarme og kondensasjonsvarme, men denne økning har imidlertid ingen skadelig innvirkning på natriumtrifosfat-kvaliteten. En undersøkelse med hensyn til eventuell hydrolyse av natriumtrifosfat behandlet i henhold til oppfinnelsen, har vist at ved sammenligning mellom de gjennomsnittlige analyse-resultater fra 30 prøver av ubehandlet og 12 prøver av damp-behandlet natriumtrifosfat, er det ingen økning i ortofosfat-innholdet, og pyrofosfatinnholdet i det dampbehandlede fosfat er bare 1, 2% høyere enn i det ubehandlede fosfat, mens det bare er en forskjell på 1,1% i trifosfatinnholdet som ikke har noen skadelig innvirkning på kvaliteten av natriumtrifosfatet som bygger.

Vaskemiddeloppslemninger fremstilt med det hydratiserte natriumtrifosfat fremstilt i henhold til oppfinnelsen, er funnet å gi harde, sprø og frittflytende pulvere ved forstøvnings-tørking.

Det er tidligere iakttatt at størrelsen og formen av heksahydrat-krystallene som dannes i oppslemningen, er av av-

gjørende betydning for kvaliteten av vaskemiddelpulveret. Jo mindte krystallene er desto bedre er pulver st ruk tur en. Dette er særlig tilfelle for vaskemiddelblandinger som er basert på det velkjente aktive ternære system av anionisk middel, ikke-ionisk middel og såpe.

Med hydratisert natriumtrifosfat fremstilt i henhold

til oppfinnelsen kan man få heksahydratkrystaller i størrelses-

orden (1-10)x(5-20)^<, fortrinnsvis i størrelsesorden (1-3)x(6-l0)/i

i oppslemningen, som ved forstøvningstørking gir harde og frittflytende pulvere med meget god kvalitet, hvilket kan skyldes tilstedeværelsen av slike små heksahydratkrystaller i pulveret.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes

for enhver natriumtrifosfat-kvalitet fra natriumtrifosfat med meget lavt Fase I innhold til meget høyt Fase I innhold, selv om det selvsagt er mest fordelaktig å anvende natriumtrifosfat med meget lavt Fase I innhold (natriumtrifosfat med høyt Fase II innhold) i stedet for med høyt Fase I innhold.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjør det

derfor overraskende mulig, når man fremstiller et vaskepulver med gode flyte-eganskaper, å avstå fra bruk av det dyrere natriumtrifosfat med høyt Fase I innhold og å anvende det billigere kommersielle natriumtrifosfat som hovedsakelig består av Fase II-materialet, f.eks. natriumtrifosfat inneholdende minst 90

vekt% Fase II-materiale, selv i de tilfeller hvor anvendelsen av vannfritt natriumtrifosfat med høyt innhold av Fase I (f.eks. 20-45% Fase I) allikevel ville gi utilfredsstillende "krypende" pulvere, nemlig blandinger inneholdende store andeler anioniske midler, såpe og ikke-ioniske midler.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen utføres hydratiseringen av natriumtrifosfatet under pneumatisk transport av natriumtrifosfatet fra siloen til anlegget for fremstilling av va skemidde1-opp slemn ing.

Natriumtrifosfatet fremstilt ifølge oppfinnelsen kan

anvendes i alle sorter natriumtrifosfat-holdige vaskepulver-blandinger, så som de vanlige kommersielle vaskemiddelblandinger som er basert på anioniske overflateaktive midler, såpe eller ikke-ioniske overflateaktive midler, eller blandinger derav og også andre blandinger med et forholdsvis høyt innhold av aktivt vaskemiddel, men er særlig nyttig for fremstilling av vaske-pulverblandinger som inneholder en typisk blanding av anioniske midler, ikke-ioniske midler og såpe.

Med betegnelsen "anioniske midler" skal her forstås anioniske, syntetiske vaskemidler, som generelt kan beskrives som de vannoppløselige salter, særlig alkalimetallsaltene av organiske svovelsyre- eller fosforsyre-reaksjonsprodukter som i molekylstrukturen inneholder et hydrokarbonradikal med fra 8 til ca. 22 karbonatomer og et radikal valgt fra gruppen bestående av sulfonsyre-, svovelsyréester- eller fosforsyreester-radikaler. Viktige eksempler på de anioniske, syntetiske vaskemidler som normalt anvendes i vaskemiddelblandiriger er natrium-

eller kalium-alkylbenzensulfonater; natrium- eller kalium-alkylsulfater; vannoppløselige alkan- og alken-sulfonater; alkalimetall-alkylfosfater, alkalimetallsalter av sulfaterte eller fosfaterte alkylenoksyd-kondensasjonsprodukter fremstilt ved etoksylering og/eller propoksylering av forskjellige organ-

iske hydrofobe forbindelser inneholdende aktivt hydrogen, så

som alkoholer, merkaptaner og alkylfenoler; natriumalkyl-glyceryleter-sulfater; og lignende.

Med betegnelsen "ikke-ioniske midler" skal forstås en

klasse syntetiske vaskemidler som generelt kan defineres som forbindelser fremstilt ved kondensasjon av alkylenoksydgrupper med en organisk hydrofob forbindelse, som kan være av alifatisk eller alkylaromatisk natur. Lengden av det hydrofile radikal eller polyoksyalkylenradikalet som kondenseres med en spesiell hydrofob gruppe, kan lett avpasses for å få en vannoppløselig forbindelse som har den ønskede grad av balanse mellom de hydro-

file og hydrofobe elementer. Som eksempler kan nevnes etylenoksyd-kondensasjonsprodukter av primære eller sekundære, for-

grenede eller uforgrenede høyere alkoholer; alkylfenol-etylen-

oksyd- og/eller -propylenoksyd-kondensasjonsprodukter; forbindelser erholdt ved konsendasjon av etylenoksyd med en hydrofob base dannet ved kondensasjon av propylenoksyd med propylenglykol; fettsyreamid kondensert med etylenoksyd,osv.

Med betegnelsen "såpe" skalher forstås vannoppløselige salter, f.eks. natrium- og/eller kaliumsalter, av langkjedede fettsyrer fra naturlig forekommende, vegetabilske eller ani-

malske estere, eller av syntetisk fremstilte fettsyrer (f.eks.

ved oksydasjon av petroleum eller hydrogenering av karbonmono-

oksyd ved Fischer-Tropsch metoden) av harpikssyre (f.eks. kolo-

fonium og harpikssyrene i tallolje), og/eller av naftensyrer.

Som nevnt tidligere krever utførelse av fremgangsmåten

i henhold til oppfinnelsen et forholdsvis lite og enkelt apparat.

Et apparat for fremstilling av i det minste delvis hydratisert natriumtrifosfat ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, omfatter et pneumatisk transportrør med innløp for en bæregass og partikkelformig natriumtrifosfat, minst ett innløp for innføring av vanndamp i røret på et punkt eller punkter som natriumtrifosfatet føres forbi ved hjelp av bæregassen, og et utløp fra føret for det vanndamp-behandlede natriumtrifosfat og bæregassen.

Dampinnløpsinnretningene utgjøres av dampstråledyser

og bør fortrinnsvis være anordnet koaksialt i samme strømnings-retning som strømmen i røret, på en slik måte at natriumtrifosfatet strømmer jevnt rundt dem. Dette arrangement vil i stor utstrekning forhindre fukting av veggen i røret og derav følgende beleggdannelse på veggene.

På tegningen er apparatet illustrert skjematisk. Fig-uren viser et grunnriss av et komplett anlegg, hvor strømnings-retningen er angitt med piler.

Partikkelformig natriumtrifosfat fra lagerbeholder. (1) anordnet over transportledningen (3) føres via skovlhjulspjeld (2) som drives ved hjelp av en elektrisk motor (4), til den pneumatiske transportledning (3), hvor luft fra luft-hoved-ledningen (12) slippes gjennom reduksjonsventil (5) for å trans-portere det partikkelformige natriumtrifosfat pneumatisk gjennom røret til den midlertidige lagerbeholder (6). Dampledning (7) gjennom åpning (9) mater dampinnløpsdysene (8a-8d), anordnet etter hverandre og med regelmessig mellomrom i den pneumatiske transportør-rørledning. Dette dampbehandlingstransportrør ender i en separator (10) som er anordnet direkte på toppen av den midlertidige lagerbeholder (6). Utløp (11) fører til avstøvnings-filteret hvor også resterende transportluft absorberes. Den koaksiale anordning av dysene er vist på tegningen for dyse 8a.

I de følgende eksempler, hvor prosentdelene er etter vekt, skal tjene til å illustrere oppfinnelsen ytterligere.

EKSEMPEL 1

Fra en natriumtrifosfat lagerbeholder ble normalt, kommersielt natriumtrifosfat inneholdende 8% Fase I materiale ført ved hjelp av et skovlhjulspjeld inn i en 19 m lang damp-behandlingstransportør-rørledning, i hvilken natriumtrifosfatet ble blåst med komprimert luft på ca. 1,5 atmosfære og ført til en midlertidig lagertank mens det passerte fire dampstråledyser.

Den mengde natriumtrifosfat som ble transportert, var 3500 kg/time. Luftmengden for transport av natriumtrifosfatet ble regulert automatisk ved hjelp av en trykkreduksjonsventil til ca. 500-550 Nm 3/time.

Dampbehandlingstransportrøret hadde en innvendig dia-meter på 10 cm og munnet ut i en midlertidig lagertank med et utløp for dosering til et anlegg for fremstilling av vaskemiddeloppslemning.

De fire dampstråledyser, som ble forsynt med damp av

9 atmosfærer, hadde hver en kapasitet på 20-60 kg damp pr. time. De var anordnet nøyaktig i midten av røret og ble hver matet med 20 kg damp pr. time, som ble tørret før innføring i dysesystemet.

Det delvis hydratiserte natriumtrifosfat som ble opp-samlet i den midlertidige lagertank, oppviste en hydratiseringsgrad svarende til et heksahydrat-innhold på ca. 7%, og hadde en størrelsesfordeling som ikke var vesentlig forskjellig fra det vannfrie pulver, var tørt og meget frittflytende og kunne anvendes direkte som råmateriale for fremstilling av vaskemiddelblandinger.

EKSEMPEL II

Med det delvis hydratiserte natriumtrifosfat fra eksempel I ble det laget et vaskemiddelpulver med den følgende sammensetning ved å fremstille en oppslemning og deretter forstøvnings-tørke denne i et tørketårn på kjent måte.

Det erholdte vaskemiddelpulver inneholdt tallrike små natriumtrifosfat-heksahydratkrystaller i størrelsesorden (l-l0)x(5-20)/W, og er meget frittf lytende og hadde ingen tendens til sammenbakning.

Et vaskemiddelpulver med samme sammensetning, men laget på vanlig måte under anvendelse av ikke-forhåndshydratisert natriumtrifosfat inneholdende 45% Fase i materiale, inneholdt derimot vesentlige mengder av store heksahydrat-krystaller med varierende størrelse fra 20^til 150^. Pulveret føltes mykt og var "krypende"

("crawly").

EKSEMPEL III

Fremgangsmåten ifølge eksempel I ble gjentatt, imidlertid

under anvendelse av et natriumtrifosfat inneholdende 2o% Fase I

og et annet natriumtrifosfat inneholdende 45% Fase I.

Begge de erholdte hydratiserte natriumtrifosfater viste

de samme egenskaper som produktet fra eksempel I, og alle pro-

duktene var meget lett håndterlige og oppførte seg godt ved lagring.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av i det minste delvis hydratisert natriumtrifosfat, som er egnet for fremstilling av vaskemidler, ved behandling av vannfritt natriumtrifosfat med vanndamp, karakterisert ved at partikkelformig natriumtrifosfat transporteres pneumatisk gjennom en rørledning ved hjelp av en bæregass, mens overopphetet vanndamp innføres i rørledningen på ett eller flere punkter langs denne.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes et vektforhold mellom natriumtrifosfat og bæregass på fra 10:1 til 2:1.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det anvendes et vektforhold mellom natriumtrifosfat og bæregass på 5:1.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at det anvendes et vektforhold mellom vanndamp og bæregass på fra 1:25 til 3:10.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes et vektforhold mellom vanndamp og natriumtrifosfat på fra 0,5:100 til 5:100.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at det anvendes et vektforhold mellom vanndamp og natriumtrifosfat på fra 2:100 til 3:100.

7. Fremgangsmåte som angitt i. et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes vanndamp som har en metningstemperatur på fra 105 til 150°C og er overopphetet til ca. 200°C.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en strømnings-hastighet for natriumtrifosfatet ved dampkontaktpunktet (-punktene) på fra 20 til 30 m/sek.