Спосіб одержання гранульованого перкарбонату натрію

1. Спосіб одержання гранульованого перкарбонату натрію шляхом грануляції в псевдозрідженому шарі, що містить частки перкарбонату натрію, в який через щонайменше одну багатокомпонентну форсунку із зовнішнім змішу C2 2 (19) 1 3 крапельки розчину перкарбонату натрію, зазвичай перенасиченого. У псевдозрідженому шарі ці крапельки стикаються з частками перкарбонату натрію, на яких з розчину осідає перкарбонат натрію і з поверхні яких внесена з вказаними водними розчинами вода випаровується під дією зріджуючого газу, що подається для створення псевдозрідженого шару. Проте недолік цього відомого способу полягає в необхідності випаровування порівняно великих кількостей води. Окрім цього через стирання часток в псевдозрідженому шарі, а також через небажане висихання крапельок перед їх зіткненням з частками перкарбонату натрію утворюється пилоподібний перкарбонат натрію, що відноситься з псевдозрідженого шару зріджуючим газом. Пилоподібний перкарбонат натрію, що утворюється з газом, що відходить з псевдозрідженого шару, не відповідає вимогам, що пред'являються до його застосування у складі миючих засобів, і з цієї причини його до теперішнього часу повертали в технологічний цикл, додаючи в процесі приготування розчину карбонату натрію. Аналогічним чином в технологічний цикл можна повертати і пилоподібний перкарбонат натрію з інших стадій технологічного процесу, наприклад, із стадії нанесення покриття або з системи пневматичної подачі часток перкарбонату натрію. При цьому, проте, значна частина зв'язаного в пилоподібному перкарбонаті натрію пероксиду водню втрачається в результаті розкладання в лужному розчині карбонату натрію. У EP 0787682 A1 для зниження кількості випаровуваної води було запропоновано подавати в багатокомпонентну форсунку не розчин, а суспензію карбонату натрію. Разом з суспензією карбонату натрію або розпилюючим повітрям додатково можна також подавати кристалічний перкарбонат натрію. Проте недолік описаного в EP 0787682 A1 способу полягає в швидкому закупорюванні форсунок вже після закінчення короткого часу їх роботи, як це було встановлено в ході експериментів, що проводилися у зв'язку з подачею в Європейське патентне відомство заперечення проти видачі патенту EP 0787682 B1. Враховуючи вищевикладене, в даній галузі зберігається потреба в розробці способу одержання гранульованого перкарбонату натрію шляхом грануляції в псевдозрідженому шарі з можливістю подачі при цьому карбонату натрію і в суспендованому вигляді в розпилювальні форсунки без небезпеки їх закупорювання. В рівній мірі існує також необхідність повернення пилоподібного перкарбонату натрію в технологічний цикл без втрати при цьому зв'язаного в перкарбонаті натрію пероксиду водню для можливості його використання в процесі одержання необхідного гранульованого перкарбонату натрію. При створенні винаходу було встановлено, що вказані завдання вдається вирішити за допомогою способу одержання гранульованого перкарбонату натрію шляхом грануляції в псевдозрідженому шарі, що містить частки перкарбонату натрію, в який через щонайменше одну багатокомпонентну форсунку із зовнішнім змішуванням розпилювали 94287 4 водний розчин пероксиду водню і водний розчин карбонату натрію при одночасному випаруванні води, при цьому розчин карбонату натрію, що додатково містить карбонат натрію і/або перкарбонат натрію в суспендованому вигляді, перед подачею в багатокомпонентну форсунку пропускають через диспергатор для диспергування твердих речовин. При одержанні гранульованого перкарбонату натрію пропонованим у винаході способом використовують водний розчин пероксиду водню, переважно з вмістом пероксиду водню від 30 до 75 мас.%, особливо переважно від 40 до 70 мас.%. Додатково цей розчин пероксиду водню може містити також добавки, що стабілізують перкарбонат натрію, відповідно вміст в ньому активного кисню. Як подібні підвищуючі стабільність перкарбонату натрію добавки переважно використовувати силікати лужних металів, перш за все рідке скло, магнієві солі, станати, пірофосфати, поліфосфати, а також хелатоутворювачі з групи гідроксикарбонових кислот, амінокарбонових кислот, амінофосфонових кислот, фосфонокарбонових кислот і гідроксифосфонових кислот, так само як і їх солі з лужними металами, амонієві і магнієві солі. При одержанні гранульованого перкарбонату натрію пропонованим у винаході способом використовують, крім того, водний розчин карбонату натрію, що додатково містить карбонат натрію, перкарбонат натрію або обидві ці речовини в суспендованому вигляді. Кількості суспендованого карбонату натрію, відповідно перкарбонату натрію можна вибирати в широких межах, за умови, що суспензія залишається текучою і зберігає здатність до перекачування. Додатково водний розчин карбонату натрію може містити добавки, що також стабілізують перкарбонат натрію, переважно одну з вказаних в попередньому абзаці добавок. У розчині карбонату натрію, що містить суспендований перкарбонат натрію, що поступає з подальшої стадії нанесення покриття або з системи пневматичної подачі покритих оболонкою часток перкарбонату натрію, в цьому випадку можуть бути присутніми ще і деякі кількості внесених з цим перкарбонатом натрію створюючих оболонку матеріалів. При одержанні гранульованого перкарбонату натрію пропонованим у винаході способом водний розчин карбонату натрію, що додатково містить карбонат натрію, перкарбонат натрію або обидві цих речовини в суспендованому вигляді, перед подачею в розпилювальні форсунки пропускають через диспергатор для диспергування твердих речовин. Для застосування як диспергатор придатні при цьому всі пристрої, які забезпечують рівномірний розподіл часток карбонату натрію, відповідно перкарбонату натрію в розчині карбонату натрію при одночасному руйнуванні агломератів часток карбонату натрію або часток перкарбонату натрію. Як приклад придатних для застосування в цих цілях диспергаторів можна назвати ультразвукові диспергатори. Переважно, проте, використовувати диспергатори механічної дії, заснованої, наприклад, на зіткненні матеріалів, що диспергують, або на створенні зсувних зусиль. Особливо переважні диспергатори, в яких зсувне зусилля, 5 що прикладається до суспензії, створюється між ротором і статором. Як приклад диспергаторів подібного типу, які можна використовувати при одержанні гранульованого перкарбонату натрію пропонованим у винаході способом, можна назвати потокові диспергатори (диспергатори безперервної дії) конструктивних серій Ultra-Turrax® і Dispax®, що випускаються фірмою ІКА. Параметри диспергатора і його роботи переважно мають бути такими, при яких він забезпечує руйнування або дроблення присутніх в суспензії агломератів, діаметр яких більше ніж на третину перевищує мінімальний розмір каналу у використовуваній багатокомпонентній форсунці. При подачі суспензії через центральний канал багатокомпонентної форсунки вказаний мінімальний розмір каналу відповідає мінімальному діаметру цього центрального каналу. При подачі ж суспензії через кільцевий канал багатокомпонентної форсунки вказаний мінімальний розмір каналу відповідає мінімальній ширині кільцевого зазору, створюючого цей кільцевий канал. Розчин карбонату натрію з суспендованими частками карбонату натрію і/або перкарбонату натрію переважно безперервно пропускати через диспергатор і безпосередньо після виходу з нього подавати в багатокомпонентну форсунку. Пропущену через диспергатор суспензію можна при цьому одночасно подавати в декілька багатокомпонентних форсунок. У одному з переважних варіантів здійснення винаходу в диспергаторі диспергують твердий карбонат натрію і/або твердий перкарбонат натрію у водному розчині карбонату натрію. При цьому тверду речовину подають в розчин карбонату натрію і диспергують в цьому розчині в одному і тому ж апараті. Як приклад диспергаторів, придатних для застосування в цьому варіанті здійснення винаходу, можна назвати потокові диспергатори конструктивної серії MHD, що випускаються фірмою ІКА. Розчин карбонату натрію додатково може містити також стабілізуюючі перкарбонат натрію добавки, як які можна використовувати ті ж добавки, що і в розчині пероксиду водню. Обидва розчини, тобто розчин пероксиду водню і пропущений через диспергатор розчин карбонату натрію з суспендованими частками карбонату натрію і/або перкарбонату натрію, подають в одну або декілька багатокомпонентних форсунок, пропускаючи через їх роздільні канали, на виході яких відбувається зовнішнє змішування обох цих розчинів в розпилюваному форсункою струмені конічної форми. У розпилювальну форсунку, відповідно в кожну розпилювальну форсунку переважно при цьому додатково подавати через ще один передбачений в ній канал розпилюючий газ. Відповідні багатокомпонентні форсунки з одним або двома каналами для розпилюючого газу відомі з WO 95/06615 і EP 0787682 A1. Як розпилюючий газ, переважно використовувати повітря. Кількісна витрата розчину пероксиду водню і кількісна витрата розчину карбонату натрію з суспендованими частками карбонату натрію і/або перкарбонату натрію переважно вибирати такими, 94287 6 щоб молярне співвідношення між карбонатом натрію і пероксидом водню складало переважно від 1:1,4 до 1:1,7, особливо переважно від 1:1,5 до 1:1,65. Вказане молярне співвідношення відноситься при цьому до загальної кількості розчиненого і суспендованого карбонату натрію, але без врахування суспендованого перкарбонату натрію. Температура обох розчинів переважно повинна складати від 20 до 70 °С. Розчин пероксиду водню і розчин карбонату натрію з суспендованими частками карбонату натрію і/або перкарбонату натрію розпилюють багатокомпонентною форсункою в псевдозріджений шар, що містить частки перкарбонату натрію. Використовувані в цих цілях багатокомпонентні форсунки можна розміщувати при цьому над псевдозрідженим шаром або ж в межах псевдозрідженого шару. Для скорочення шляху, який крапельки, що утворюються, повинні проходити до часток псевдозрідженого шару, і щоб уникнути розпилювального висихання крапельок багатокомпонентні форсунки переважно розміщувати в межах псевдозрідженого шару. Псевдозріджений шар створюють і підтримують в киплячому стані шляхом подачі зріджуючого газу, який одночасно інтенсифікує також випар води. Зріджуючий газ переважно подавати в псевдозріджений шар з температурою в межах від 120 до 500 °С, особливо переважно від 200 до 500 °С, перш за все від 300 до 500 °С. Температуру і витрату зріджуючого газу вибирають такими, щоб забезпечити можливість випаровування переважаючої частини від всієї внесеної з розчинами кількості води. Температуру і витрату зріджуючого газу переважно вибирати такими, які дозволяють підтримувати температуру в псевдозрідженому шарі в межах від 40 до 95 °С, особливо переважно від 50 до 80 °С, перш за все від 60 до 80 °C. При одержанні гранульованого перкарбонату натрію пропонованим у винаході способом вказані вище розчини можна розпиляти в псевдозріджений шар в безперервному або в періодичному режимі. Переважно ж безперервно розпиляти обидва розчини в псевдозріджений шар і безперервно ж відбирати з нього отриманий гранулят. Отриманий гранулят переважно відбирати з псевдозрідженого шару через сортувальний розвантажувальний пристрій, який дозволяє повертати гранули дуже малого діаметру назад в псевдозріджений шар. У початковій фазі грануляції в псевдозрідженому шарі його заздалегідь утворюють з дрібних часток, що служать центрами гранулоутворення, на яких потім розпилюють вказані вище розчини. Як подібні центри гранулоутворення переважно використовувати частки перкарбонату натрію, розміри яких менше розмірів, які повинен мати отримуваний гранулят. При безперервній грануляції в псевдозрідженому шарі в ньому для формування гранул постійно мають бути присутніми нові центри гранулоутворення. Подібні центри гранулоутворення можуть утворюватися в межах псевдозрідженого шару в результаті стирання формованих гранул або їх дроблення. Переважніше, проте, подавати центри гранулоутворення в твердому вигляді в псевдозріджений шар ззовні для 7 94287 можливості регулювання швидкості утворення центрів гранулоутворення і тим самим гранулометричного складу отримуваного грануляту. В процесі грануляції в псевдозрідженому шарі з нього зріджуючим газом несуться дрібні, пилоподібні частки перкарбонату натрію. Такі частки можна відділяти від потоку газу, що відходить з псевдозрідженого шару, за допомогою придатних для цієї мети пристроїв або сепараторів, наприклад, скруберів, фільтрів або циклонів. Подібні частки після їх відділення в твердій формі у вигляді пилу від газу, що відходить з псевдозрідженого шару, переважно повністю або частково подавати в диспергатор і диспергувати в розчині карбонату натрію, що подається в багатокомпонентну форсунку. Перевага пропонованого у винаході способу перед відомим з EP 0787682 A1 способом полягає в можливості безперервного одержання гранульованого перкарбонату натрію протягом тривалого періоду часу без небезпеки закупорювання багатокомпонентних форсунок. Окрім цього пропоноване у винаході рішення дозволяє рівномірне в порівнянні з відомим з EP 0787682 A1 способом розпилювати розчин карбонату натрію, що містить тверді частки, оскільки такі частки не застрягають в отворі розпилювача форсунки, в розпилюваному струмені якої конічної форми виключається тим самим нерівномірний розподіл твердих часток. Пов'язаний з цим позитивний ефект полягає в можливості досягти практично повного перетворення пероксиду водню на перкарбонат натрію при використанні пероксиду водню в меншому надлишку. У варіанті з поверненням пилоподібних часток перкарбонату натрію, відокремлених від потоку газу, що відходить з псевдозрідженого шару, в диспергатор, пропонований у винаході спосіб дозволяє повертати цей пилоподібний перкарбонат натрію в технологічний цикл без втрати пероксиду водню, що міститься в ньому в зв'язаному вигляді. Завдяки цьому забезпечується можливість перетворювати великі кількості використовуваного пероксиду водню на товарний гранульований перкарбонат натрію однорідної якості. Повернення пилоподібного перкарбонату натрію в технологічний цикл негативно не позначається на якості отримуваного гранульованого перкарбонату натрію. Приклади Приклад 1: Розпилення розчину карбонату натрію з суспендованими частками перкарбонату натрію з використанням і без використання диспе Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 ргатора 30%-ний по масі содовий розчин подавали з витратою 300 л/год через потоковий диспергатор типу MHD 2000/5 фірм IKA в трикомпонентну форсунку моделі 0/56 S3 фірми Schlick і розпилюють без подачі розпилюючого газу. У диспергаторі дворядним диспергуючим робочим органом типу роторного статора з шириною зазору між зубами 3 мм в содовому розчині диспергували пилоподібний перкарбонат натрію з середнім розміром часток 45 мкм в кількості 80-150 кг/год. Розпилювальна форсунка працювала при цьому протягом 4 год без закупорювання і формувала рівномірно розпилюваний струмінь конічної форми. У порівняльному експерименті замість диспергуючого робочого органу використовували суспендуючий робочий орган, що не володіє диспергуючою дією. Після закінчення короткого проміжку часу через часткове закупорювання щілинного каналу форсунки починав формуватися нерівномірний, переривчастий розпилюваний струмінь конічної форми. Приклад 2: Повернення пилоподібного перкарбонату в процес грануляції в псевдозрідженому шарі Пилоподібний перкарбонат натрію з середнім розміром часток 45 мкм, відокремлений від потоку газу промислової установки, що відходить, для одержання гранульованого перкарбонату натрію, диспергували з витратою 100 кг/год в описаному в прикладі 1 устаткуванні в 30%-ном по масі содовому розчині, що подається з витратою 280 л/год, і потім подавали в трикомпонентну форсунку промислової установки. Через цю трикомпонентну форсунку з використанням повітря як розпилюючий газ, в псевдозріджений шар, що створюється в промисловій установці, розпилюють отриману суспензію, а також 44%-ний по масі розчин пероксиду водню з витратою 90 л/год. Після закінчення 3денного періоду роботи трикомпонентної форсунки жодного її закупорювання не спостерігалося. За результатами аналізу кількісного (матеріального) балансу установки було встановлено, що більше 50% поверненого в технологічний цикл пилоподібного перкарбонату натрію увійшло до складу отриманого гранульованого перкарбонату натрію. Повернення пилоподібного перкарбонату натрію в технологічний цикл не чинило жодного впливу на гранулометричний склад отримуваного гранульованого перкарбонату натрію і на його стійкість до стирання. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601