NO131751B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av natriumperkarborat med formelen 2Na2C03.3H202.

Oppfinnelsen vedrører en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av natriumperkarbonat, med formel 2Na2cC>2. 3H202, i form av granulat som er motstandsdyktig mot slitasje.

Den klassiske fremgangsmåte for fremstilling av natrium-peirkarbonat består i å blande natriumkarbonat i fast form eller i suspensjon eller i løsning i vann, med en vandig løsning av hydrogenperoksyd, og avkjøle reaksjonsblandingen for å krystalli-sere perkarbonatet, deretter å fraskille sistnevnte fra reaksjons-miljøet. Under de beste betingelser er utbyttet av sluttproduktet av størrelsesorden 75 % i forhold til det anvendte hydrogenperoksyd.

For å forbedre dette utbytte er det vanlig å innføre i blandingen, under reaksjonens forløp, en betydelig mengde av Nacl for å redusere den forhøyede løselighet av perkarbonatet i krystallisasjons-morvæsken. Til tross for denne operasjon, som kalles utsalting, oppnår man bare utbytter av størrelsesorden 80-85 % i forhold til det anvendte hydrogenperoksyd og 70-75 % i forhold til natriumkarbonatet, som vanligvis innføres i overskudd i forhold til hydrogenperoksydet. Videre, på grunn av de relativt betydelige mengder av NaCl som er tilsatt til reaksjonsmiljøet, av størrelsesorden 0,5 til 1 kg NaCl/kg oppsamlet perkarbonat, må man bringe til resirkulering en meget betydelig del av morvæsken. Denne resirkulering fremkaller akkumulering av forurensninger i morvæsken og som følge av dette også i det oppnådde perkarbonat. Disse forurensninger kan skade perkarbonatets stabilitet. Forøvrig bevirker nærværet av en betydelig mengde NaCl i morvæsken som impregnerer natriumkarbonatet etter dettes utskillelse i reaksjonsmiljøet, en forhøyelse av NaCl-innholdet i sluttproduktet, hvilket kan utgjøre opp til 2,5-3 %.

Man kan også fremstille natriumperkarbonat ved innvirkning av natriumperoksyd på natriumbikarbonat i nærvær av en vandig løs-ning av hydrogenperoksyd. I dette tilfelle er det likeledes nød-vendig med en utsalting ved hjelp av NaCl.

Det er også kjent å fremstille addisjonsprodukter av hydrogenperoksyd, spesielt et partikkelformet natriumperkarbonat av formel Na2C03.H202.0,5H20 ved innføring av en vandig løsning av hydrogenperoksyd i et fluidisert sjikt som består av fast natriumkarbonat, hvor konsentrasjonen av hydrogenperoksyd er slik at for-holdet H20/H202 er det samme som i sluttproduktet. Ved denne fremgangsmåte tjener luften eller en annen fluidiseringsgass, innført med værelsetemperatur, utelukkende til å fjerne reaksjonsvarmen.

Denne fremgangsmåte gir produkter hvis kornstørrelse, til-synelatende spesifikke vekt og slitasjemotstandsdyktighet er for-bundet med de tilsvarende egenskaper for kornene av det anvendte natriumkarbonat. Det er forøvrig nødvendig å anvende konsentrerte løsninger av hydrogenperoksyd, og det gjør det ikke mulig å fremstille natriumperkarbonater av formel 2Na2C03.3H202.

Søkeren har fastslått i sine forsøk at under reaksjonen i fluidisert sjikt mellom fast natriumkarbonat og vandig løsning av hydrogenperoksyd må man operere ved en temperatur under 25°C og anvende vandige løsninger av hydrogenperoksyd som er meget konsentrerte, av størrelsesorden 80-90 %, for å fiksere mest mulig H202, slik at man oppnår de mest gunstige resultater,og at man da er nødt til å bruke meget fint natriumkarbonat, av middeldiameter ca. 100 mikron, hvilket medfører svake utstrømningsmengder av fluidiseringsluften som har til følge lang produksjonskapasitet for reaktoren med det fluidiserte sjikt.

Under disse betingelser har man til tross for et tap av hydrogenperoksyd ved fordampning av størrelsesorden 50 % iakttatt at i virkeligheten reagerer karbonatkornene bare på overflaten,

og man oppnår til slutt granulat med heterogen struktur, som består av en kjerne av natriumkarbonat, omhyllet av et skall av natriumperkarbonat hvis innhold av aktivt oksygen, av størrelses-orden 70-80 g/kg, er absolutt utilstrekkelig.

Søkeren har funnet frem til en fremgangsmåte som gjør det mulig å unngå de ovennevnte mangler og å oppnå natriumperkarbonat med formelen 2^200^. ^^C^ i form av granulat som er slitasjemotstandsdyktig og som i tillegg gir et utmerket utbytte i forhold til de anvendte reaksjonspartnere. Ved fremgangsmåten går man ut fra et vannholdig, med natriumperkarbonat overmettet miljø som fås ved omsetning mellom en vandig løsning av natriumkarbonat og en vandig løsning av hydrogenperoksyd.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er karakterisert ved at man kontinuerlig avdamper vann fra det nevnte vannholdige miljø i en tørkeovn med fluidisert sjikt, som mates med luft med en temperatur mellom 100 og .180°C, hvorved det i det fluidiserte sjikt hele tiden er krystallisasjonskim tilstede hvis dimensjoner er mindre enn dimensjonene til det fremstilte granulat som forlater tørkeovnen.

Forskjellige modifikasjoner gjør det mulig å sikre det konstante nærvær av krystallisasjonskim.

Således kan man f.eks. mate tørkeovnen kontinuerlig med

en vandig suspensjon som resulterer fra den partielle krystallisasjon av natriumperkarbonat. I dette tilfelle regulerer man graden av perkarbonatkrystallisasjon ved å innvirke på kontakttiden for reaksjonspartnerne før innmatningen i tørkeovnen med fluidisert sjikt, eller ved å innvirke på temperaturen i det vandige miljø

som inneholder natriumperkarbonatet. Oftest vil man foretrekke å benytte slike bétingelser hvor natriumperkarbonatet er i overmettet tilstand i det vandige miljø, slik at vannmengden som skal fordampes, blir redusert, og man opererer da i nærvær av krystallisasjonsinhibitorer, så som polyfosfater osv. Man kan også regulere krystallisasjonsgraden fra den vandige løsning av natriumperkarbonat

ved å variere mengden av krystallisasjonsinhibitorer.

Partikler av natriumperkarbonat med middeldiameter lavere enn for det granulat som fremstilles i tørkeovnen, og som anvendes som kim ved foreliggende fremgangsmåte, oppnås f.eks. ved maling, av en fraksjon av natriumperkarbonat som er fremstilt i tørke-ovnen med fluidisert sjikt eller fremstilt ved en annen metode, f.eks. ved krystallisasjon i vandig miljø.

Man kan også danne kim ved mekanisk destruksjon, i det indre av tørkeovnen med fluidisert sjikt, av en porsjon granulat som allerede har dannet seg. For dette, formål utstyrer man tørke-ovnen med fluidisert sjikt med røreverk, mølle, avstrykere etc. som kan funksjonere kontinuerlig.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er utelukkende en kontinuerlig fremgangsmåte.

Søkeren har under sine forsøk iakttatt flere fenomener som skal beskrives i det følgende.

På konvensjonell måte, for å innlede en tørkeoperasjon i fluidisert sjikt, er det nødvendig på forhånd å etablere et fluidisert sjikt av faste partikler ved gjennomblåsning av en luftstrøm eller en annen gass, deretter å sprøyte inn i dette partikkelsjikt en flytende fase hvorfra man ønsker å fordampe vannet eller løs-ningsmidlet.

Ved å arbeide på denne måte har søkeren, som har etablert et fluidisert sjikt av faste partikler av natriumperkarbonat, kon-statert at under den påfølgende innsprøytning av en vandig løsning av natriumperkarbonat i dette, sjikt danner det seg ikke noen ny partikkel* men tvertimot forstørres de allerede tilstedeværende faste partikler i sjiktet progressivt..

Middeldiameteren til partiklene ved start, og etter en viss tid til granulater som fremkommer ved forstørrelsen, antar for store dimensjoner til at de kan holde seg i fluidisert tilstand; granulatet faller derfor ned på bunnen av tørkeovnen, og det flytende sjikt går tomt. Ved å arbeide på denne måte er det altså nødvendig å avbryte operasjonen hver gang granulatet har nådd den ønskede dimensjon, og å starte syklusen på ny. Med andre ord, man har i virkeligheten med en lite praktisk, diskon-tinuerlig prosess å gjøre.

Søkeren har i motsetning til dette kunnet konstatere at ved å mate det fluidiserte sjikt av natriumperkarbonat med en vandig suspensjon av natriumperkarbonat som oppnås fra partiell krystallisasjon av perkarbonat, bremses forstørrelsen av de største granuler som er tilstede i det flytende sjikt i et gitt øyeblikk, betydelig til fordel for forstørrelse av de mindre,

faste partikler som nettopp er innført med suspensjonen. Det etableres en slags likevekt som man kan dra fordel av for kontinuerlig å tappe av granulat med på forhånd fastsatte dimensjoner fra det flytende sjikt.

Søkeren har likeledes kunnet vise at denne likevekt etablerer seg uaktet hvordan innføringen av disse minste partikler skjer, som her kalles kim, men betingelsen er at innføringen skjer kontinuerlig.

Forøvrig synes temperaturen av luften eller en annen

gass som innføres for å holde sjiktet i fluidisert tilstand, ikke å øve noen markert innflytelse, i det minste i temperaturområdet mellom 100 og 180°C. Det er overraskende å konstatere at ved disse temperaturer har det ikke vært observert noe tap av hydrogenperoksyd ved fordampning. Det eneste tap av H2O2, mindre enn 5 %

i alle forsøk, skyldes ene og alene spaltning.

For fremstilling av natriumperkarbonatet som skal tjene

som utgangsmateriale ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, kan man anvende vandige løsninger av natriumkarbonat nær metnings-punktet og vandige løsninger av hydrogenperoksyd som er relativt konsentrert, f.eks. 15-35 %, for å redusere mengden av vann som skal fordampes under det trinn som er gjenstand for denne oppfinnel-se .

Videre er det fordelaktig å fremstille natriumperkarbonatet

i nærvær av kjente stabilisatorer, f.eks. natriumsilikat, magnesium-sulfat, magnesiumsilikat, som eventuelt er dannet in situ.

I forhold til den klassiske fremstillingsmetode for perkarbonat ved krystallisasjon i vandig fase presenterer fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tallrike fordeler, spesielt:

- utelatelse av utsalting og oppnåelse av natriumperkarbonat som

ikke inneholder NaCl, hvilket forbedrer dets stabilitet,

- utbytter med hensyn på natriumkarbonat på 100% og med hensyn på hydrogenperoksyd på 95 % og mer,

- oppnåelse av natriumperkarbonat med høyt innhold av aktivt

oksygen, over eller lik 145 g/kg, mot 140-142 g/kg ved krystal-lisas jonsmetoden,

- oppnåelse av mer snever kornstørrelsesfordeling, karakterisert

ved fravær av støv,

- kornene får større slitasjemotstandsdyktighet, dvs. redusert bruksindeks: 1 til 2 % for natriumperkarbonatet som er oppnådd i flytende sjikt, mot 5-7 % for det som oppnås ved krystallisasjon i vandig miljø.

Verdiene for bruksindeksene er gitt ved en test som er be-skrevet i søkerens BE-PS 718 160.

I de følgende eksempler er tørken en sylinder med 15 cm i diameter og 60 cm i lengde, forsynt ved bunnen med en glassdel som sikrer fordeling av luft i det fluidiserte sjikt.

Matingen av tørken med det vandige miljø utføres i det indre av det fluidiserte sjikt, mens granulatet av natriumperkarbonat som danner seg, fjernes ved et lateralt rør som er beliggende 12,5 cm over bunnen.

For innledning av forsøkene etablerer man i tørkeovnen et flytende sjikt av kim av natriumperkarbonat på følgende måte: Man innfører i tørkeovnen f.eks. 200-500 g fint natriumperkarbonat, dvs. en mengde som er lavere enn den som tilsvarer full forsyning av sjiktet, hvilket er 750 g for en lufthastighet på 50 cm/sek., og man blåser inn luft som på forhånd er oppvarmet ved bunnen av tørken for å fluidisere kimene.

Eksempel 1

I et krystallisasjonskar innføres kontinuerlig en 20 % vandig løsning av hydrogenperoksyd med utstrømningshastighet 570 g/time og en 30 % vandig løsning av natriumkarbonat med en utstrømningshastighet av 790 g/time for dannelse av en vandig suspensjon av natriumperkarbonat i hvilken krystallisasjonsgraden er ca. 20 %.

Denne vandige suspensjon føres kontinuerlig, med en ut-strømningshastighet på 1360 g/t i tørkeovnen som til å begynne med inneholder 500 g kim av natriumperkarbonat i fluidisert tilstand, mens det hele tiden blåses inn luft av 110°C med en hastighet av 50 cm/sek. Temperaturen i det fluidiserte sjikt når 47°C.

Gjennom det laterale rør fjernes 350 g natriumperkarbonat pr. time.

De fysikalske egenskaper for det oppnådde natriumperkarbonat er følgende:

Eksempel 2

Tørkeovnen som til å begynne med inneholder et fluidisert sjikt med 400 g kim av natriumperkarbonat, mates kontinuerlig med en vandig 20 % løsning av hydrogenperoksyd med utstrømnings-hastighet 975 g/time og med en vandig 30 % løsning av natriumkarbonat med en utstrømningshastighet på 1350 g/time.

Man sikrer konstant nærvær av kim i det fluidiserte sjikt ved mekanisk destruksjon av et granulatparti ved hjelp av en av-stryker som funksjonerer kontinuerlig.

Luften, som har 125°C, føres inn i tørkeovnen med en hastighet av 65 cm/sek. Under disse betingelser når temperaturen i det fluidiserte sjikt 49°C.

Det granulerte natriumperkarbonat som fjernes gjennom det laterale rør med 600 g pr. time, har følgende fysikalske egenskaper:

Eksempel 3

Tørkeovnen hvor det på forhånd var etablert et fluidisert sjikt av 500 g natriumperkarbonat-støv oppnådd ved sikting av det granulerte produkt, mates kontinuerlig og separat med en 26 %

overmettet løsning av natriumperkarbonat med formel 2Na2C03. 3H202 ved utstrømningshastighet 2500 g/time og med natriumperkarbonat-støv oppnådd ved sikting av et parti fra produksjonen, innført med en hastighet av 50 g/time.

Luften, med temperatur 150°C, blåses inn i tørkeovnen med en hastighet av 50 cm/sek. Under disse betingelser når temperaturen i det fluidiserte sjikt 54°C.

Timeproduksjonen i tørkeovnen er 700 g perkarbonatgranu-lat, hvorav 50 g resirkuleres for mating etter sikting.

De fysikalske egenskaper for det oppnådde granulat er følgende:

De oppnådde resultater i disse tre eksempler viser tydelig at kornstørrelsesfordelingen er meget snever og at slitasjemot-standsdyktigheten er god for produktene som er oppnådd ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Forøvrig er det i tabell I nedenfor angitt resultater som viser utviklingen i løpet av en viss tid for kornstørrelses-fordelingen av et natriumperkarbonat fremstilt som angitt i eksempel 3, og for et natriumperkarbonat som er fremstilt for sammen-ligningens skyld i henhold til den samme metode, men hvor den kontinuerlige innføring av perkarbonatkim er utelatt.

Disse resultater viser tydelig at den kontinuerlige inn-føring av perkarbonatkim gjør det mulig å oppnå granulat som så

å si ikke forandrer størrelse mens utelatelse av innføring av kim fører til en hurtig forstørrelse av produktet og fører til at tørkeovnen stanser etter 7 timers funksjonering, av mangel på fluidisering.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av natriumperkarbonat med formelen 2Na2C03•^ 2Q2 ^ ^orm av slitasjemotstandsdyktig granulat, ved at man går ut fra et vannholdig, med natriumperkarbonat overmettet miljø som fås ved omsetning mellom en vandig løsning av natriumkarbonat og en vandig løsning av hydrogenperoksyd, karakterisert ved at man kontinuerlig avdamper vann fra det nevnte vannholdige miljø i en tørkeovn med fluidisert sjikt, som mates med luft med temperatur mellom 100 og 180°c, hvorved det i det fluidiserte sjikt hele tiden er. tilstede krystallisasjonskim hvis dimensjoner er mindre enn dimensjonene til det fremstilte granulat som forlater tørkeovnen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørkeovnen mates med en vandig suspensjon av natriumperkarbonat som er et resultat av partiell krystallisasjon.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørkeovnen mates separat med en vandig løsning av natriumperkarbonat og med kim.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørkeovnen mates separat med en vandig løsning av hydrogenperoksyd, med en vandig løsning av natriumkarbonat og med kim.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kimene dannes in situ i tørkeovnen ved mekanisk destruksjon av det granulat som danner seg under fordampningen.