过碳酸钠技术工艺发展趋势分析
第一节 产品技术发展现状
总体上,过碳酸钠的生产工艺比较简单,生产中最大的问题应该是产品稳定性差。过碳酸钠在制备、贮存、运输和使用过程中易发生分解,致使活性氧含量降低。因此,选择适宜的稳定方法,以提高过碳酸钠的稳定性,保持高的活性氧含量是生产过碳酸钠产品的关键。
影响过碳酸钠产品稳定性的因素主要有环境的湿度、温度以及产品中金属杂质的含量,所以目前生产中增加过碳酸钠稳定性的途径大致有净化原料,减少原料杂质,尤其是重金属离子的含量;添加无机物和有机物使其与金属离子形成螯合物;用某些有机和无机化合物涂覆过碳酸钠粒子,以隔绝与湿空气接触的机会,改善产品的贮存环境等几种方法。
目前我国由于地域广阔,各地资源情况不同,各企业的技术力量、基础设施也各有差异,还有许多小型企业在生产中仍然没有完全克服稳定性差给产品带来的不利影响,影响了产品质量和使用。
第二节 产品工艺特点或流程
过碳酸钠生产工艺主要有干法和湿法两种。
1、干法
早期的干法工艺是将无水碳酸钠和高浓度的过氢化氢借助于搅拌进行混合,迅速生成过碳酸钠结晶体,但由于反应过程中放出大量的热,造成过氧化氢分解损失,而由过氧化氢引入的水又不能迅速蒸发,故易形成过碳酸钠的浆状物,得不到令人满意的高活性氧含量且流动性好的过碳酸钠产品。目前,干法工艺主要是采用喷雾的方法,即将过氧化氢水溶液喷雾到无水碳酸钠固体上,水和反应热通过流化床移去而得到干燥的过碳酸钠产品。该方法的优点是生产工艺简单,流程短,不需要过滤工序,设备少,产率高,可以直接得到产品,但存在设备投资大,技术条件苛刻,能耗高,产品稳定性差,活性氧含量低,操作难以控制等缺点,目前在实际工业生产中很少采用。
2、湿法
湿法生产是将过氧化氢水溶液与饱和碳酸钠溶液置于反应釜中,控制反应温度在5℃以下进行反应,然后加入盐析剂使过碳酸钠结晶,分离,低温干燥制得产品。该法的优点是设备简单,投资少,技术条件易于掌握,操作容易,杂质较少,产品稳定性好,母液可以循环使用。湿法是目前国内外生产过碳酸钠普遍采用的方法,除德国外,几乎所有过碳酸钠生产厂家都采用该方法进行生产。该生产方法又包括喷雾法、结晶法和醇析法3种生产工艺。
1)喷雾法
二氧化碳和空气混合气,经预热器后由混合气导管送入干燥室,与事先加入稳定剂的烧碱溶液和过氧化氢溶液逆流接触反应并迅速干燥得到过碳酸钠成品,干燥室排出的成品送流化床,冷却即得到最终产品。
2)低温结晶法
过氧化氢和饱和碳酸钠溶液,在可溶性镁盐和硅酸钠为稳定剂的条件下,在反应器中进行低温反应生成过碳酸钠结晶,然后再经离心分离,低温干燥得到成品,分离后的母液送闪蒸器除去过量水分后进行循环使用。
3)溶剂法
溶剂法又名醇析法,将配制好的饱和碳酸钠溶液加入反应器,然后加入有机溶剂异丙醇或乙醇,并加入可溶性镁盐和硅酸钠稳定剂,再加入过氧化氢,在0-5℃条件下进行反应,生成的过碳酸钠经离心分离,干燥得成品。分离的母液经蒸馏回收有机溶剂后循环使用。
1、提高产品性能
1)包膜过碳酸钠
在过碳酸钠生产原料液中加入稳定剂,去除有害金属离子,在反应过程中加入助晶剂,提高产品的效率,可控制粒度95%一次性符合规定要求。在干燥过程中,经压力雾化喷入包膜剂,增加过碳酸钠稳定度,包膜过碳酸钠稳定度大于95%,产品质量和物耗控制程度均得到提高。
包膜过碳酸钠
研究成功也带动了国内稳定性过碳酸钠的开发和生产。产品出口到日本、韩国、美国、东南亚等国家,同时也带动了国内市场需求,部分知名品牌的洗衣粉厂家在洗衣粉中添加过碳酸钠。
2)涂覆过碳酸钠
涂覆过碳酸钠的制备方法属无机化学中涂覆物的制备技术领域,未来可能得到广泛应用的技术之一是,用过碳酸钠作为晶核,在过碳酸钠表面涂覆一层或二层涂覆液,同时蒸发水分,得到涂覆过碳酸钠。其特征在于所述的涂覆液为碱金属硫酸盐或碱金属磷酸盐和碱金属硅酸盐的混合物,涂覆采用喷雾方法并在流化床上进行,流化床由涂覆区域和干燥区域构成,其进风温度为130~170℃,涂覆温度为60~80℃。通过对过碳酸钠所用涂覆材料及涂覆工艺的合理改进,其活性氧可控制在12~14%之间,湿稳定性大于60%,溶解速率2分钟内90%可溶,既有效地提高了过碳酸钠的湿稳定性,又不影响过碳酸钠的使用效果,能广泛应用于各种类型的漂白洗涤剂,具有洗涤、杀菌、消毒、增艳等功能。
2、提高生产效率
1)颗粒状过碳酸钠结晶技术
过碳酸钠生产的基本原理是碳酸钠和过氧化氢在一定复合稳定剂和盐析剂存在的条件下进行加和反应,产物呈致密的颗粒状结晶出来。过碳酸钠反应结晶工艺已取得小试
研究成果。反应结晶装置已成功应用于其它产品等的工业生产。
用于洗涤剂等
行业的过碳酸钠都要求呈颗粒状。目前国内过碳酸钠生产厂家由于结晶工艺以及设备比较落后,产品的稳定性、堆密度、收率、产品的粒度分布以及颗粒的圆整度等方面与国外产品尚有差距,产品的竞争力较小。为适应国内过碳酸钠生产厂家对结晶新技术的需要以及满足国内外市场对产品的要求,天津大学自主开发了颗粒状过碳酸钠结晶技术,达到的技术指标为:8~80目粒度范围的产品质量分率大于98%,产品堆密度大于1000g/L,产品中氯化钠含量小于0.3%。
近年来,SPC市场需求量不断增加,全国先后建立了多套生产装置,生产能力迅速提高,主要用于洗涤剂
行业,在其他
行业如纺织,印染,造纸,食品和医药等方面的应用还尚未打开,即使是洗涤剂
行业,在洗衣粉中的添加量不足洗衣粉总产量的0.30%,发展十分缓慢。目前,我国过碳酸钠的年产量还不能满足市场的需求。本技术将有很好的应用前景。
2)干法技术改进
先进的干法过碳酸钠生产以双氧水和碳酸钠为原料合成而得,该干法工艺特点是工艺流程短,没有母液处理,设备少,投资较小,能耗低,生产成本低于“湿法”,质量与之相当,可连续生产得到颗粒状产品,并可大规模生产,但设备较“湿法”复杂,人员操作素质要求高,因而目前采用较少,未来这方面的技术有望得到改进。
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