SE452975B - Forfarande for framstellning av granulert stabiliserat natriumperkarbonat - Google Patents

Description

452 975 De av oorganiska ämnen bestående stabiliseringsmedlen för stabi- lisering av natriumperkarbonat utgöres oftast av magnesium-, ki- sel- och fosforföreningar, exempelvis magnesiumsulfat, natriumsi- likat och natriumpolyfosfater, isynnerhet natriumhexametafosfat osv. För stabilisering av natriumperkarbonat användes i regel oli- ka kombinationer av dessa föreningar.

Ett dylikt känt förfarande för framställning av pulverformigt nat- riumperkarbonat Åfiämför exempelvis GB patentskrift 1 418 562, (1975)] är baserat på att man använder en i förväg från tungmetall- föroreningar renad lösning av kalcinerad soda, som beretts av tek- nisk soda och vatten med tillsats av magnesiumsulfat och natrium- silikat, och sedan avskiljer fällningen av föroreningar. Härvid bildar magnesiumsulfatet olösliga karbonater, vilka utfälles och medför icke endast tungmetallhaltiga föroreningar utan även natri- umsilikatet. Detta kända förfarande för framställning av natrium- perkarbonat genomföres genom att en vattenlösning av väteperoxid blandas med i förväg beredd vattenlösning av kalcinerad soda, som i förväg renats från tungmetallföreningar. Processförloppet genom- föres i processanordningar eller -apparater, som tillförsäkrar vär- meväxling under omröring av reaktionsblandningen vid en temperatur av högst 30oC. Slutprodukten isoleras genom centrifugering eller filtrering med efterföljande torkning av kristaller av natriumper- karbonat, under det att moderlösningarna återmatas till processte- get eller används. Detta kända förfarande får emellertid ett be- gränsat användningsområde, eftersom moderlösningen förekommer i avskiljningssteget för natriumperkarbonat och återmatas till pro- cessteget och dessutom natriumperkarbonat erhålles i form av ett pulver, som flnisättningsvis måste granuleras.

Den kemiska stabiliteten och den mekaniska hâllfastheten utgör, så- som påpekats ovan, ett mycket viktigt krav men inte det enda krav, som skall ställas på granulerat natriumperkarbonat. För att detta med fördel skall kunna användas i syntetiska tvättmedel måste det uppvisa en kombination av egenskaper, av vilka den viktigaste, förutom den kemiska stabiliteten och den mekaniska hållfastheten, är den s.k. skrymdensitetsmässiga förenligheten med huvudbestànds- delar i syntetiska tvättmedel, vilket bidrar till att kompositio- WW 452 975 nerna är homogena samt till att eliminera skiktning och klumpbild- ning vid lagring och transport av granulerat natriumperkarbonat.

Granulerat natriumperkarbonat med en partikelstorlek av företrä- desvis 0,2 - 1,5 mm och en skrymdensitet av företrädesvis 0,5 - 0,6 g/cm3 är bäst förenligt med huvudbestàndsdelarna i syntetiska tvättmedel.

Vid ett antal kända förfaranden för framställning av granulerat natriumperkarbonat inför man i detta alkalimetallfosfater vid syn- tes av slutprodukten eller vid fortsatt granulering av det fram- ställda kristallina natriumperkarbonatet, vilket medverkar till att minska slutbroduktens skrymdensitet. Ett dylikt känt förfaran- de Åïämför exempelvis DE patentskrift 2 700 797 (1978L? är baserat på att man i det nyframställda, fuktiga, kristallina natriumperkar- bonatet inför alkalimetallpolyfosfater och/eller alkalimetallpyro- fosfater och vatten i ett inbördes blandningsviktförhållande mel- lan slutprodukten och fosfaterna varierande mellan 1:O,2 och 1:0,4 och dessutom genomför virvelbäddsgranulering vid en temperatur av 30-70°C. Det fuktiga, kristallina natriumperkarbonatet framställes på i och för sig känt sätt genom att vattenlösningar av väteper- oxid och kalcinerad soda med tillsatser av stabiliseringsmedel blan- das med varandra och reaktionsblandningar av lösningarna kyles till en temperatur av högst 30°C under bildning av kristaller av nat- riumperkarbonat, vilka avskiljes från moderlösningen genom filtre- ring eller centrifugering.

Icke heller dessa kända förfaranden möjliggör framställning av granulerat natriumperkarbonat med en skrymdensitet understigande 0,65 g/cm3 och de har sålunda fått ett begränsat användningsområde, till följd av att moderlösningar förefinnes och slutprodukten er- hålles i kristallform. Även ett annat känt förfarande för framställning av granulerat natriumperkarbonat [íämför exempelvis den franska patentskriften nr. 2 359 789 (1978Lï grundar sig på att lösningen av kalcinerad soda renas från tungmetallhaltiga föroreningar genom tillsättande av natriumpolyfosfat exempelvis natriumhexametafosfat och natrium- silikat till denna lösning. Vattenlösningarna av väteperoxid och 452 975 kalcinerad soda med stabiliseringsmedel tillföres till s.k. start- partiklar av natriumperkarbonat genom olika tillförselrörledning- ar med hjälp av ett insprutningsmunstycke vid en temperatur av 35-95°C. Processförloppet genomföres under s.k. virvelbäddsprocess- förhållanden, dvs i en fluidiserad bädd, där man samtidigt genom- för syntes, granulering och torkning av det bildade natriumperkar- bonatet.

Detta kända förfarande är mer fullkomligt än det föregående, kän- da förfarandet, eftersom man samtidigt genomför syntes, granulering och torkning. Den medelst detta kända förfarande framställda slut- produkten uppvisar emellertid icke den önskade stabiliteten, håll- fastheten och skrymdensiteten. Genom att slutprodukten innehåller tungmetallhaltiga föroreningar, vilka är bundna vid varandra medelst natriumpolyfosfat, minskas stabiliteten hos det granulerade natri- umperkarbonat, som skall framställas, samtidigt som förlusterna av aktivt syre ökas. Genom att lösningarna av väteperoxid och kal- cinerad soda tillföres separat till startpartiklarna av natriumper- karbonat, minskas stabiliteten och hållfastheten hos de bildade granulerna av slutprodukten på grund av att syntestiden för granu- lerna minskas genom att granuleringen och torkningen genomföres samtidigt. Den framställda produktens skrymdensitet utgör 0,8 - 0,9 g/cm3, under det att de relativa förlusterna av aktivt syre (stabiliteten) uppgår till 20% och medelgranulstorleken vid håll- fasthetsprovning var 300 pm.

Den kända processtekniken gör det alltså icke möjligt att fram- ställa någorlunda stabila och hâllfasta granuler av natriumperkar- bonat, vilkas skrymdensitet är nära skrymdensiteten hos bestånds- delarna i syntetiska tvättmedel med tämligen goda fysikaliska och mekaniska egenskaper.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sâdant förfarande för framställning av granulerat nat- riumperkarbonat, som gör det möjligt att framställa stabila och hållfasta granuler av natriumperkarbonat, vilkas skrymdensitet är nära skrymdensiteten för beståndsdelarna i syntetiska tvättmedel.

Föreliggande uppfinning avser sålunda ett förfarande för framställ- ning av granulerat, stabiliserat natriumperkarbonat, vilket är *x 452 975 användbart såsom en komponent i syntetiska tvättmedel, vilket för- farande innefattar omsättning av vattenlösningar av väteperoxid och kalcinerad soda i närvaro av stabiliseringsmedel och tillför- sel av.reaktinsslösningarna till ympgroddar av natriumperkarbonat med efterföljande torkning av natriumperkarbonat i en fluidiserad bädd vid en temperatur av 35-95°C, vilket förfarande är känneteck- nat av att en blandning av vattenlösningarna av väteperoxid och kalcinerad soda tillföres samtidigt som man tillför en stabilise- ringsmedelsinnehâllande vattenhaltig suspension av natriumperkarbo- nat vid ett viktförhállande mellan suspensionen och den vattenhal- tiga reaktionslösningen av 0,25 : 1 till 4 : 1.

Stabiliseringsmedlen utgöres av natriumpolyfosfater och natriumsi- likater, varvid man som natriumpolyfosfat använder exempelvis nat- riumhexametafosfat.

För att kunna reglera slutproduktens skrymdensitet tillföres lämp- ligen blandningen av ovannämnda vattenlösningar av väteperoxid och kalcinerad soda, samtidigt som man inmatar en stabiliseringsmedels- innehållande suspension av natriumperkarbonat, vilken utgöres av en produkt, som erhålles vid reaktionen mellan kalcinerad soda och vattenlösningen av väteperoxid.

Vid syntesen av slutprodukten tillföres alltså till startpartik- larna samtidigt tvâ flöden, nämligen blandningen av vattenlösnin- garna av kalcinerad soda och väteperoxid och suspensionen av natrí- umperkarbonat.

Tack vare att vattensuspensionen av natriumperkarbonat vid syntes av granulerat natriumperkarbonat tillföres till startpartiklarna, bildas vid slutproduktens partikelyta en porös struktur av agglo- mererade partiklar av natriumperkarbonat, vilket bidrar till att minska produktens skrymdensitet. Om halten av den suspension, som skall införas, är lägre än 0,25:1, formas ett tätt skikt av natri- umperkarbonat på de bildade partiklarna, vilket ökar den färdiga produktens skrymdensitet till 0,8-0,9 g/cm3 och minskar process- kapaciteten på grund av att den vattenmängd, som skall avdunstas, blir högre. Om halten av den suspension, som skall införas, är högre än 4:1, försämras granulbildningen avsevärt, vilket i sin tur åt- följes av dammbildning och andra negativa förlopp. 452 975 Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna förfarandet för f:am- ställning av granulerat natriumperkarbonat gör det alltså möjligt att framställa stabila och hållfasta granuler med en skrymdensitet understigande 0,6 g/cm3.

Förfarandet genomföres på följande sätt. I en med omrörare och vär- memantel försedd behållare införes dels destillerat vatten från en med en mätskala försedd tillförselbehâllare och dels en beräknad mängd kalcinerad soda för beredning av en 18-20-procentig lösning, varefter natriumhexametafosfat i en mängd av 1% av den kalcinerade sodans vikt tillsättes och löses vid en temperatur av 50-60°C un- der samtidig omröring. Den beredda lösningen filtreras sedan. Den frånfiltrerade lösningen av kalcinerad soda inmatas under samtidig omröring i en uppvärmd behållare, i vilken man dessutom inför nat- riumsilikat (vattenglas) i en mängd av 5-10% av sodans vikt.

Samtidigt som samtliga arbetsmoment för beredning av vattenlösnin- gen av kalcinerad soda utföres, ihälles i en andra behållare en 25-40-procentig vattenlösning av väteperoxid, som försättes med ortofosforsyra så att lösningens pH-värde bringas till 1 - 2,5, varefter lösningen omblandas. De beredda lösningarna av kalcinerad soda och väteperoxid blandas i doserade mängder i ett inbördes mol- förhållande av 1:1,5.

Syntesen av natriumperkarbonat påbörjas, samtidigt som lösningarna av kalcinerad soda och väteperoxid blandas i en blandningskammare.

Natriumperkarbonatet torkas och granuleras samtidigt i en virvel- bäddsanordning och slutfraktionen bortföres från anordningens flui- diserade bädd.

Suspensionen av natriumperkarbonat beredes genom att torr soda blandas med en 25-40-procentig vattenlösning av väteperoxid i ett molförhâllande lika med det stökiometriska molförhållandet vid framställning av natriumperkarbonat. Suspensionen framställes vid en temperatur av mellan 1°C och -SOC under samtidig omröring under en tid av 0,5 - 1 timme. Därefter tillföres den framställda vat- tensuspensionen av natriumperkarbonat till startpartiklarna, sam- tidigt som man till dessa tillför blandningen av vattenlösningarna av väteperoxid och kalcinerad soda, varvid viktblandningsförhål- 452 975 landet mellan den suspension, som skall tillföras. och blandnin-- gen av lösningarna är mellan O,25:1 till 4:1.

Det bildade natriumperkarbonatet torkas och granuleras samtidigt i en tork- och granuleringsanordning av virvelbäddstyp, dvs med fluidiserad bädd. Samtidigt som förloppet genomföres, mätes tempe- raturen hos det ovanför gallret liggande skiktet samt temperaturen och mängden av den luft, som skall användas för torkningen. Tempe- raturen under gallret ligger mellan 125 och 250°C, unde: det att virvelbäddstemperaturen utgör 65-95°C.

I processanordningen införes i förväg partiklar av natriumperkar- bonat med en storlek av mellan 200 och 500 pm, vilka framställts _pâ valfritt sätt. Blandningen av lösningarna och suspensionen av natriumperkarbonat tillföres samtidigt separat till dessa partiklar medelst respektive doseringsanordningar. Man erhåller på så sätt slutproduktsgranuler med någon önskad storlek från 0,2 mm till 2,5 mm.

Den framställda produktens skrymdensitet bestämmes såsom förhållan- det mellan vikten hos den produkt, som fritt inmatas i en cylinder, och den av produkten upptagna volymen.

Provningen av den framställda produkten med avseende på dess lag- ringsstabilitet genomföres på följande sätt.

I en kammare i en s.k. ultratermostatregleringsanordning alstras vid en temperatur av SOOC processförhållanden, som är typiska för 100-procentig relativ luftfuktighet. I kammaren satsas i öppna boxar placerade invägningar om 0,15 g granulerat natriumperkarbonat och 0,85 g syntetiskt tvättmedel, som är fritt från blekmedelstill- sats. Invägningarna hålles i kammaren under en tid av 15 timmar, varefter man bestämmer förlusterna av aktivt syre (Oa) genom en s.k. permanganatometrisk metod.

Produktens stabilitet uppskattas i beroende av de relativa förlus~ terna av aktivt syre under en tid av 15 timmar.

Hållfastheten hos slutproduktens granuler bestämmes med hjälp av en kulkvarn under användning av metallkulor, vilkas storleksför- delning bestämmes medelst siktafioch en bildanalysator. Provningen 452 975 genomföras under en tid av 5 minuter vid en s.k. vridamplitud li- ka med 5. Granulerna av natriumperkarbonat har en medelstorlek av 830-835 Pm.

Uppfinningen belyses närmare nedan medelst följande exempel på ge- nomförande av förfarandet.

Exemgel 1 För att kunna framställa en natriumperkarbonatlösning införde man i en med en omrörare försedd kolv 1207 ml vatten, 265 9 (2,5 mol) kalcinerad soda och 2,65 g (10% av sodans vikt) natriumhexameta- fosfat. Upplösningen genomfördes vid en temperatur av 50-60°C. Där- efter filtrerades den framställda lösningen. Den frånfiltrerade lösningen försattes under samtidig omröring med 13,25 9 (5% av so- dans vikt) natriumsilikat (vattenglas). I en andra, med en omröra- re försedd kolv ihälldes 425 g (3,75 mol) perhydrol (30-procentig vattenlösning av väteperoxid) under tillsättande av 1 g ortofosfor- syra med en densitet av 1.7 g/cm3 för att bringa lösningens pH till 1,0. I en reaktionsbehållare av virvelbäddstyp, vars nedre del var försedd med ett fördelningsgaller för varmlufstillförsel, satsades såsom startmaterial på valfritt, känt sätt framställda partiklar av natriumperkarbonat med en storlek av 200-500 pm i en mängd av 300 g.

De beredda lösningarna av väteperoxid och kalcinerad soda blanda- des under en tid av 50 s, varefter blandningen av lösningarna till- fördes till den fluidiserade bädden av startpartiklar.

För beredning av vattensuspensionen av natriumperkarbonat infördes i en med omrörare försedd behållare 701 g torr, kalcinerad soda och 1125 g perhydrol (30-procentig lösning av väteperoxid), varef- ter man införde 36 g natriumsilikat och 7 g natriumhexametafosfat.

Viktförhâllandet mellan den fasta fasen och vätskefasen i den ge- nom användning av den 30-procentiga lösningen av väteperoxid fram- ställda suspensionen utgjorde 1:0,75. Den framställda suspensionen omrördes vid en temperatur av frân 1°C till -5°C under en tid av 0,5 timmar. Den beredda suspensionen tillfördes till den fluidise- rade bädden av startpartiklar, samtidigt som man till dessa till- förde blandningen av vattenlösningarna, varvid viktförhâllandet mellan suspensionen och blandningen av lösningarna var 1:1. n, 452 975 Tillväxten av partiklarna, granuleringen och torkningen genomför- des vid en temperatur av 95°C under en tid av 20 minuter.

De från processanordningen bortförda granulerna av natriumperkar- bonat i en mängd av 1432 g (11,03 mol) hade en storlek av 0,7-1,0 mm, innehöll 14,37% aktivt syre, varvid det framställda natrium- perkarbonatets skrymdensitet utgjorde 0,51 g/cm3. De relativa för- lusterna av aktivt syre utgjorde 11%. Granulernas medelstorlek var vid hâllfasthetsprovning 467 pm.

Exempel 2 Granulerat natriumperkarbonat framställdes under de i exempel 1 beskrivna betingelserna utgående från att man i kolven inmatade 482 ml vatten, 106 g (1 mol) kalcinerad soda och 1,06 g natrium- hexametafosfat. Efter avslutad filtrering försattes den erhållna lösningen med 5,3 g natriumsilikat. I den andra kolven infördes 170 g (1,5 mol) 30~procentig vattenlösning av väteperoxid, som för- sattes med ortofosforsyra i en mängd, som erfordrades för att bringa lösningens pH-värde till 1,0. För beredning av vattensus- pensionen av natriumperkarbonat inmatades i en behållare 1190 g torr, kalcinerad soda och 1914 g väteperoxid, varefter man inför- de 59,5 g natriumsilikat och 11,9 g natriumhexametafosfat. Den så beredda suspensionen tillfördes till startpartiklarna, samtidigt som man till dessa tillförde blandningen av vattenlösningarna av kalcinerad soda och väteperoxid, varvid viktförhållandet mellan suspensionen och blandningen av lösningarna utgjorde 4:1. Granu- leringen och torkningen genomfördes vid en temperatur av 65°C un- der en tid av 40 minuter. De från processanordningen utmatade gra- nulerna av natriumperkarbonat uppvisade en skrymdensitet av 0,5 g/cm3, varvid de relativa förlusterna av aktivt syre utgjorde 10,5%, medan granulernas medelstorlek vid hållfasthetsprovning var 451 pm.

Exempel 3 Granulerat natriumperkarbonat framställdes under de i exempel 1 beskrivna betingelserna utgående från att man i kolven införde 1889,? ml vatten, 414,8 g (3,9 mol) kalcinerad soda och 4,15 g natriumhexametafosfat. Efter avslutad filtrering försattes den er- 452 975 1o hållna, frånfiltrerade lösningen med 20,75 g natriumsilikat. I den andra kolven infördes 664,7 g (5,8 mol) väteperoxid under tillsättande av ortofosforsyra i en mängd, som erfordrades för att bringålösningens pH-värde till 1,5. För beredning av vattensus- pensionen av natriumperkarbonat inmatades i behållaren 279 g torr, kalcinerad soda och 448 g väteperoxid, varefter man införde 14 g natriumsilikat och 2,79 g natriumhexametafosfat. Viktförhâllandet mellan den suspension och den blandning av vattenlösningarna av kalcinerad soda och väteperoxid, som skulle tillföras till start- partiklarna, utgjorde 0,25:1. De framställda granulerna av natri- umperkarbonat uppvisade en skrymdensitet av 0,53 g/cm3, varvid de relativa förlusterna av aktivt syre utgjorde 11%, medan granu- lernas medelstorlek vid hâllfasthetsprovning var 485 pm. 57)

Claims (1)

1. 0 15 452 975 'H Patentkrav Förfarande för framställning av granulärt stabiliserat natrium- perkarbonat, vilket är användbart såsom en komponent i synte- tiska tvättmedel, vilket förfarande innefattar omsättning av vattenlösningar av väteperoxid och kalcinerad soda i närvaro av stabiliseringsmedel och tillförsel av reaktionslösningarna till ympgroddar av natriumperkarbonat med efterföljande tork- ning av natriumperkarbonati en fluidiserad bädd vid en tempera- tur av 35-95°C, k ä n n e t e c k n a t av att en blandning av vattenlösningarna av väteperoxid och kalcinerad soda tillfö- res samtidigt som man tillför en stabiliseringsmedelsinnehâl- lande vattenhaltig suspension av natriumperkarbonat vid ett viktförhållande mellan suspensionen och den vattenhaltiga reak- tionslösningen av 0,25:1 till 4:1.