PL196198B1

PL196198B1 - Sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika

Info

Publication number: PL196198B1
Application number: PL356198A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Pajer; Wiesław Capała; Magdalena Michalska; Włodzimierz Ratajczak; Jolanta Wielicka; Anna Ptasiewicz-Malinowska; Tomasz Jędrych; Dariusz Minda; Bożena Kaniewska
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej Im Pr; Zaklady Azotowe Pulawy Sa
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2007-12-31
Also published as: PL356198A1

Abstract

Sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika, przez reakcję addycji nadtlenku wodoru do mocznika, poprzez nanoszenie wodnego roztworu nadtlenku wodoru na ruchome złoże suchego sproszkowanego mocznika, polega na tym, że proces prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem 1-15 kPa w temperaturze 15-65ºC przy stosunku molowym nadtlenku wodoru do mocznika od 0,8:1 do 1,2:1, przy czym reakcji addycji nadtlenku wodoru do mocznika towarzyszy odparowanie wody z mieszaniny reakcyjnej, zaś po zakończeniu syntezy produkt suszy się w temperaturze nie wyższej niż 60ºC do zawartości wody poniżej 2% wagowych, oraz że korzystnie wraz z mocznikiem do środowiska reakcji wprowadza się stabilizator w postaci sproszkowanej substancji stałej w ilości do 3% wagowych w stosunku do masy mocznika. Otrzymany sposobem według wynalazku wodoronadtlenek mocznika ze względu na swoje właściwości wybielające ma zastosowanie między innymi jako środek do rozjaśniania włosów, do wybielania włókien celulozowych i papieru, do odkażania i dezynfekcji włókien oraz wyrobów włókienniczych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika (karbamidu).

Znane są sposoby wytwarzania wodoronadtlenku mocznika polegające na reakcji roztworu mocznika z wodnym roztworem nadtlenku wodoru.

W polskim opisie patentowym 130 777 opisano sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika polegający na reakcji mocznika w postaci roztworu z wodnym roztworem nadtlenku wodoru o stężeniu 30 procent przy stosunku molowym mocznika do nadtlenku wodoru 1:1,2 z dodatkiem stabilizatora. Po ochłodzeniu mieszaniny reakcyjnej do temperatury ok. 0°C uzyskany wodoronadtlenek mocznika oddziela się i suszy, zaś ługi macierzyste miesza z roztworem metaboranu sodu celem wytworzenia krystalicznego nadboranu sodu.

Znany z japońskiego opisu patentowego 58167557 sposób wytwarzania adduktu nadtlenku wodoru do mocznika polega na reakcji w temperaturze 40°C mocznika w postaci roztworu z roztworem H2O2 w obecności heksametafosforanu sodu przy stosunku molowym mocznika do nadtlenku wodoru 1:1 i stężeniu roztworu H2O2 około 35 procent. Do mieszaniny dodaje się dwuwodny siarczan wapniowy i chłodzi. Otrzymuje się produkt o zawartości 11 procent aktywnego tlenu.

Sposobem wg opisu patentowego ZSRR 910609 mononadtlenowodzian mocznika uzyskano przez rozpuszczenie mocznika w 23:30 procentowym wodnym roztworze nadtlenku wodoru w obecności stabilizatora (sulfonol), ogrzanie do temperatury 25:35°C a następnie schłodzenie mieszaniny, filtracjęi wysuszenie produktu.

Według polskiego zgłoszenia patentowego P-324739 wodoronadtlenek mocznika otrzymywany jest przez nanoszenie wodnego roztworu nadtlenku wodoruo stężeniu 50: 80 procent wagowych H2O2 na ruchome złoże suchego, sproszkowanego mocznika. Proces prowadzi się w temperaturze do 50°C, a stosunek molowy nadtlenku wodoru do mocznika wynosi od 0.5:1.0 do 1.3:1. Otrzymany wten sposób wodoronadtlenek mocznika w postaci mokrego osadu suszy się do zawartości wody poniżej 1procenta wagowego w temperaturze 15: 50°C.

Sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika, przez reakcję addycji nadtlenku wodoru do mocznika, poprzez nanoszenie wodnego roztworu nadtlenku wodoru na ruchome złoże suchego, sproszkowanego mocznika według wynalazku charakteryzuje się tym, że proces prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem 1-15 kPa, korzystnie od 2 kPa do 6 kPa, wtemperaturze około 15-65°C, korzystnie od 25 do 55°C, przy stosunku molowym nadtlenku wodoru do mocznika od 0.8:1 do 1.2:1. Reakcji addycji nadtlenku wodoru do mocznika towarzyszy odparowanie wody z mieszaniny reakcyjnej. Po zakończeniu syntezy produkt suszy się w temperaturze nie wyższej niż 60°C, korzystnie nie wyższej niż 55°C, do zawartości wody poniżej 2% wagowych, korzystnie poniżej 1,0% wagowego. Korzystnie wraz z mocznikiem do środowiska reakcji wprowadza się stabilizator w postaci sproszkowanej substancji stałej wilości do 3% wagowych, korzystnie wilości do 1,5% wagowych wstosunku do masy mocznika. Jako stabilizatory stosuje się kwas wersenowy i/lub kwas salicylowy i/lub wersenian disodowy i/lub pirofosforan disodowy.

Nieoczekiwanie okazało się, że sposobem według wynalazku otrzymuje się stabilny wodoronadtlenek mocznika o zawartości aktywnego tlenu ok. 16,5 procent wagowych, z blisko 100 procentową wydajnością.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że panujące wreaktorze warunki (zwłaszcza obniżone ciśnienie) powodują, że równolegle z reakcją addycji następuje stopniowe odparowanie wody wprowadzonej wraz z nadtlenkiem wodoru. Skutkuje to mniejszą zawartością wilgoci wwodoronadtlenku mocznika tuż po etapie addycji, atym samym skróceniem czasu jego suszenia do uzyskania określonej zawartości wilgoci. Zaletą sposobu według wynalazku jest również jego energooszczędność oraz to, że nie powstają ścieki ani odpady.

Otrzymany sposobem według wynalazku wodoronadtlenek mocznika ze względu na swoje właściwości wybielające ma zastosowanie jako środek do rozjaśniania włosów, do wybielania włókien celulozowych i papieru, do odkażania i dezynfekcji włókien oraz wyrobów włókienniczych, atakże wsyntezie organicznej jako środek utleniający lub inicjator polimeryzacji.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Do reaktora wyposażonego w mieszadło, płaszcz grzejny ogrzewany gorącą wodą, układ próżniowy, skraplacz par odprowadzanych z reaktora, filtr pyłowy oraz dyszę rozpyłową, doprowadzenie suchego powietrza a także urządzenie do pomiaru temperaturyi próżni, wprowadzono 45kg suchego,

PL 196 198 B1 sproszkowanego mocznika oraz 0.7kg wersenianu disodowego. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 30°C. Uruchomiono układ próżniowy reaktora oraz chłodzenie skraplacza i po osiągnięciu ciśnienia 5 kPa przy ogrzewaniu reaktora nanoszono na mieszany mocznik z dodatkiem wersenianu disodowego przez dyszę rozpyłową 42.5 kg roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 60 procent wagowych. Jednocześnie zachodził proces odparowania wody wprowadzonej z roztworem H2O2 przy utrzymywaniu ciśnienia w reaktorze na poziomie 6-3 kPa. Tempo dozowania roztworu H2O2 oraz intensywność ogrzewania reaktora regulowano tak by temperatura mieszaniny reakcyjnej utrzymywała się w granicach 30-45°C.

Po zakończeniu dozowania roztworu nadtlenku wodoru rozpoczęto proces suszenia wilgotnego wodoronadtlenku mocznika, dalej ogrzewając zawartość reaktora utrzymując ciśnienie w reaktorze 6-3 kPa a temperaturę w granicach 30-55°C. W czasie prowadzenia procesu technologicznego od dołu reaktora przez złoże ciała stałego podawano okresowo suche powietrze o temperaturze 40-55°C z szybkością 200-500 dm³/h.

Po osiągnięciu zawartości wilgoci w produkcie 0.5% wagowych proces zakończono.

Otrzymano 68.8 kg wodoronadtlenku mocznika o zawartości aktywnego tlenu 16.5%.

P r z y k ł a d II

Do reaktora wyposażonego w mieszadło, płaszcz grzejny ogrzewany gorącą wodą, układ próżniowy, skraplacz par odprowadzanych z reaktora, filtr pyłowy oraz dyszę rozpyłową, doprowadzenie suchego powietrza a także urządzenie do pomiaru temperatury i próżni, wprowadzono 45kg suchego, sproszkowanego mocznika. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 25°C. Uruchomiono układ próżniowy reaktora oraz chłodzenie skraplacza i po osiągnięciu ciśnienia 5kPa przy ogrzewaniu reaktora nanoszono na mieszany mocznik przez dyszę rozpyłową 42.5 kg roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 60 procent wagowych. Jednocześnie zachodził proces odparowania wody wprowadzonej z roztworem H2O2 przy utrzymywaniu ciśnienia w reaktorze na poziomie 6-3 kPa. Tempo dozowania roztworu H2O2 oraz intensywność ogrzewania reaktora regulowano tak by temperatura mieszaniny reakcyjnej utrzymywała się w granicach 30-45°C.

Po zakończeniu dozowania roztworu nadtlenku wodoru rozpoczęto proces suszenia wilgotnego wodoronadtlenku mocznika, dalej ogrzewając zawartość reaktora utrzymując ciśnienie w reaktorze w przedziale 6-3 kPa a temperaturę w granicach 35-45°C. W czasie prowadzenia procesu technologicznego od dołu reaktora przez złoże ciała stałego podawano okresowo suche powietrze o temperaturze 40-50°C z szybkością 200-500 dm³/h.

Otrzymano 68.1 kg wodoronadtlenku mocznika o zawartości aktywnego tlenu 16.4%.

P r z y k ł a d III

Do reaktora wyposażonego w mieszadło, płaszcz grzejny ogrzewany gorącą wodą, układ próżniowy, skraplacz par odprowadzonych z reaktora, filtr pyłowy oraz dyszę rozpyłową, doprowadzenie suchego powietrza a także urządzenie do pomiaru temperatury i próżni, wprowadzono 60 kg suchego, sproszkowanego mocznika oraz 0,8 kg kwasu wersenowego i 0,2 kg kwasu salicylowego. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 27°C. Uruchomiono układ próżniowy reaktora oraz chłodzenie skraplacza ipo osiągnięciu ciśnienia 4,5 kPa przy ogrzewaniu reaktora nanoszono na mieszany mocznik z dodatkiem kwasu wersenowego i kwasu salicylowego, przez dyszę rozpyłową 56,7 kg roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 60 procent wagowych, jednocześnie odparowując wodę wprowadzoną z roztworem H2O2 i utrzymując ciśnienie w reaktorze 5-3 kPa. Tempo dozowania roztworu H2O2 oraz intensywność ogrzewania reaktora regulowano tak by temperatura mieszaniny reakcyjnej utrzymywała się w granicach 30-45°C.

Po zakończeniu dozowania roztworu nadtlenku wodoru, zawartość reaktora ogrzewano dalej utrzymując ciśnienie w reaktorze 4,5-3,5 kPa, a temperaturę w granicach 35-50°C. W czasie prowadzenia procesu technologicznego od dom reaktora, przez złoże suszonego produktu, podawano okresowo suche powietrze z szybkością 200-500 dm³/h.

Po osiągnięciu zawartości wilgoci w produkcie 0,7% wagowych proces zakończono.

Otrzymano 92,5 kg wodoronadtlenku mocznika o zawartości aktywnego tlenu 16,6 % wagowych.

Zmienności temperatur i ciśnień w reaktorze podczas reakcji addycji i procesu suszenia wynikają z zachodzącej wymiany masy i energii.

P r z y k ł a d IV

Wodoronadtlenek mocznika otrzymany według sposobu podanego w przykładzie II poddano badaniom działania wybielającego.

PL 196 198B1

Oznaczono zdolność wybielającą przy użyciu sztucznie zabrudzonej tkaniny testowej 10K -zabrudzenie kawą na tkaninie bawełnianej. Przed praniem wszystkie kawałki tkanin testowych poddano pomiarowi intensywności barwy przy użyciu spektrofotometru Elrepho 2000f-my Datacolor. Prania prowadzono w pralnicy laboratoryjnej LINITEST w temperaturze 40 i 60°C.

Do oceny stopnia wybielenia różnych zabrudzeń wykorzystano pomiar zmiany intensywności barwy (DE) będącej rezultatem prania. Pomiar barwy wykonano w układzie CIELab z zastosowaniem iluminantu światła dziennego Des/io przy użyciu spektrofotometru Elrepho 2000f-my Datacolor.

W równaniu powyższym:

L*- jasność, a*ib* - współrzędne chromatyczności, a* - składowa czerwono-zielona, b* - składowa żółto-niebieska, zmiany wyżej wymienionych parametrów są wyrażone jako różnice między wielkościami tych parametrów oznaczonymi dla każdego kawałka pranej tkaniny i tkaniny niepranej.

Tabela II

Wyniki oznaczenia zdolności wybielających wodoronadtlenku mocznika w temperaturze 40 i 60°C.

Seria prania	1a	1b	2a	2b	3a	3b	Średnia
Temperatura 40^oC
10K kawa DE	19.1	19.1	19.1	19.2	19.4	19.2	19.2
Temperatura 60^oC
10K kawa DE	21.4	21.5	21.0	19.7	21.0	21.0	20.9

W przypadku zabrudzenia kawą 10K zaobserwowano wybielenie tkaniny DE (różnica między intensywnością barwy tkaniny upranej i wyjściowej brudzonej) - średnia dla temperatury 40°C 19.2i dla 60°C 20.9.

P r z y k ł a d V

Wodoronadtlenek mocznika otrzymany sposobem według przykładu I wynalazku poddano badaniom stabilności.

Wyniki badania podano w tabeli III.

Tabela III

Produkt	Zawartość aktywnego tlenu (%)	Względny ubytek zawartości aktywnego tlenu (%)
Wodoronadtlenek mocznika + wersenian disodowy	16.76	0.42

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób wytwarzania wodoronadtlenku mocznika, przez reakcję addycji nadtlenku wodoru do mocznika, poprzez nanoszenie wodnego roztworu nadtlenku wodoru na ruchome złoże suchego sproszkowanego mocznika, znamienny tym, że proces prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem 1-15 kPa w temperaturze 15-65°C przy stosunku molowym nadtlenku wodoru do mocznika od 0.8:1 do 1.2:1, przy czym reakcji addycji nadtlenku wodoru do mocznika towarzyszy odparowanie wody z mieszaniny reakcyjnej, zaś po zakończeniu syntezy produkt suszy się w temperaturze nie wyższej niż 60°C do zawartości wody poniżej 2% wagowych oraz, że korzystnie wraz z mocznikiem do środowiska

PL 196 198 B1 reakcji wprowadza się stabilizator w postaci sproszkowanej substancji stałej w ilości do 3% wagowych w stosunku do masy mocznika.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się obniżone ciśnienie od 2 kPa do 6kPa.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze od 25 do 55°C.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mocznika dodaje się jako stabilizatora kwas wersenowy i/lub kwas salicylowy i/lub wersenian disodowy i/lub pirofosforan disodowy.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stabilizator dodawany jest w ilości do 1,5% wagowych w stosunku do masy mocznika.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że suszenie produktu prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż 55^oC do zawartości wody poniżej 1,0% wagowego.