DK163225B - Fremgangsmaade til kontinuert fremstilling af natriumperborat-monohydrat ud fra tetrahydratet - Google Patents

Description

i

DK 163225 B

Den foreliggende opfindelsen angår en fremgangsmåde til kontinuert fremstilling af natriumperborat-mono-hydrat ved dehydratisering af natriumperborat-tetra-hydrat i fluidiseret leje ved hjælp af en strøm af varm 5 luft'.

Natriumperborat med bruttoformlen NaBO^Hg, betegnet som natriumperborat-tetrahydrat, anvendes i almindelighed til fremstilling af vaskemidler. Det er dog i besiddelse af karakteristika, såsom f.eks. opløsningshastigheden eller 10 temperaturstabiliteten, som stadig er utilstrækkelig til, at det giver fuld tilfredsstillelse under dette anvendelsesområde .

Der ud over foretrækker man mere og mere det såkaldte na-triumperborat-monohydrat med bruttoformlen NaBO^l·^, som 15 er i besiddelse af, især i forhold over for natriumper borat-tetrahydrat, et indhold af aktiv oxygen, som er ca. 50¾ større, og en hurtigere opløsningshastighed.

De hidtil kendte fremgangsmåder til fremstilling af na-triumperborat-monohydrat ud fra natriumperborat-tetra-20 hydrat består i fra dette at fjerne den ønskede mængde krystalvand ved hjælp af en strøm af varm luft.

For at sikre en god fordeling af den varme luft såvel som en god ensartethed af temperaturen i den masse, som skal dehydratiseres, og for at undgå en overdreven nedbrydning 25 af denne masse, har man foreslået at gennemføre dehydra- tisering af natriumperborat-tetrahydrat i fluidiseret leje ved hjælp af en strøm af varm luft.

Dette beskrives i fransk patentskrift nr. 1 081 421, i-følge hvilket teknikken med anvendelse af fluidiseret leje 2

DK 163225 B

gør det muligt at opretholde i den masse, der skal dehy-dratiseres, en homogen temperatur på mellem 50 °C og 60 °C.

Det er imidlertid nødvendigt, for at opnå kontinuert under anvendelse af denne teknik med fluidiseret leje korn af 5 perborat-monohydrat, som er modstandsdygtighed over for nedslidning, at arbejde ifølge fransk patentskrift nr.

2 013 104 med en strøm af luft, hvis temperatur er højere end 180 °C ved indgangen til fluidiseringszonen, eller også, dersom dette ikke er tilfældet, samtidig at svare 10 til det dobbelte krav fremsat i det franske patentskrift og i additionscertifikatet, som er offentliggjort henholdsvis under numrene 2 207 859 og 2 285 339, at man har en relativ fugtighed i den cirkulerende luft i fluidiseringszonen lig med mindst 40% og højst 80%, og at temperaturen 15 på luften, når den forlader denne zone, mindst er lig med 60 °C.

En kontinuert gennemførelse af dehydratisering i fluidiseret leje ifølge den fremgangsmåde, som er beskrevet i det først ovenfor nævnte patentskrift, fører til et mono-20 hydrat, hvis kvalitet beklagelig vis er nedbrudt ved den fastslåede tilstedeværelse af en hastigt forøgende mængde af skrubber af dimensioner, som overskrider de specifikationer, som godtages af anvenderne.

De fremgangsmåder, som er beskrevet i de to øvrige doku-25 menter, medfører ikke alene i praksis mindst to hydrati-serings-trin; men de fører yderligere til dannelsen af meget fine partikler, der kan betegnes som støv, og som, når de er fraseparerede fra den strøm af fugtig luft, der betegnes som dehydratiseringsluften, og som medbringer 30 dem uden for fluidiseringszonen, behøver at blive tilbageført til natriumperborat-tetrahydrat-tilstanden, før de på ny kan indgå i dehydratiseringsprocessen.

DK 163225 B

3

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse gør det muligt at undgå ulemperne knyttet til de kendte fremgangsmåder og kontinuert at oonå i pf enkelt trin korn af na-triumperborat-monohydrat med høj modstandsdygtighed over 5 for slid ved nedslidning, under driftsbetingelser, som ikke kunne lade formode, at det var muligt at opnå et sådant resultat.

Fremgangsmåden består af en kontinuert fremgangsmåde til fremstilling af natriumperborat-monohydrat ved dehydrati-10 sering af natriumperborat-tetrahydrat i et enkelt trin i fluidiseret leje ved hjælp af en strøm af varm luft, og fremgangsmåden er ejendommelig derved, at luftens temperatur er på mellem 100 °C og 180 °C, når den træder ind i fluidiseringszonen, og at i denne zone temperaturen er 15 på mellem smeltetemperaturen for natriumperborat-tetrahy drat og 80 °C, og at den relative fugtighed er mindre end 40¾ og mindst lig med 10¾.

Når luften ved indgangen til fluidiseringszonen har en temperatur lavere end 100 °C, er det stadig muligt at 20 arbejde inden for rammerne af de øvrige karakteristika ifølge opfindelsen; men produktiviteten bliver hurtigt meget lille, hvis man skal tilfredsstille de industrielle krav inden for dette område.

Når denne temperatur når op på eller overskrider 180 °C, 25 påbegyndes dannelsen af skorper mere og mere, hvilket umiddelbart medfører de ovenfor beskrevne ulemper.

Det foretrukne temperaturområde er 130 °C - 175 °C.

Det er muligt at arbejde, således som det er anført i opfindelsen; men med en temperatur i fluidiseringszonen 30 uden for det ovenfor definerede temperaturområde.

4

DK 163225 B

Når det drejer sig om temperaturer højere end 80 °C vil dog den ekstra tilførelse af varmeenergi, som må tages i betragtning, i praksis ikke føre til nogen mærkbar·.forbedring af det resultat, som opnås ved fremgangsmåden gen-5 nemført under karakteristika ifølge opfindelsen.

Når det drejer sig om en temperatur lavere end smeltetemperaturen for natriumperborat-tetrahydrat, bliver modstandsdygtigheden over for slid ved nedslidning af det opnåede natriumperborat-monohydrat hurtigt utilstrække-10 lig.

Luftens relative fugtighed i fluidiseringszonen er fortrinsvis på mellem 15¾ og 30¾. Opholdstiden i fluidise-ringszonen er ikke kritisk. Den kan af den grund antage meget forskellige værdier, f.eks. være på mellem 10 og 15 60 minutter idet man vælger de øvrige parametre, såsom lejets højde, fordelingen af den gasformige strøm, således, at man normalt respekterer kriterierne for fluidise-r ing.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres i et 20 vilkårligt apparat, som almindeligvis anvendes til flui- disering af gas og fast stof, og som er konstrueret af et materiale, som er modstandsdygtigt over for korrosion ved hjælp af fugtig luft og over for nedslidning grundet bevægelsen af faste stoffer, såsom f.eks. glas eller, hyp-25 pigst, rustfrit stål.

Apparaturet består i hovedsagen af en cylindrisk fluidi-serings-reaktor, som er i besiddelse af et fordelings-system for den i bunden indførte luftmængde, som er mest mulig homogen inden for fluidiseringsmassen, et system 30 til bortfjernelse af dehydratiserings-luften anbragt på toppen af reaktoren oven over den fluidiserede masse, et system til indførsel af det perborat, der skal dehydrati-seres, og som ligeledes befinder sig i den øvre del af

DK 163225 B

5 reaktoren, et udtag for natriumperborat-monohydrat ved overflydning til det ydre af den fluidiserede masse, såvel som af et system, som gør det muligt effektivt at isolere de korn, som medrives uden for fluidiseringszo-5 nen af dehydratiserings-luften, og som i almindelighed består af en eller flere cykloner.

De således isolerede korn, som sædvanligvis ville skulle føres tilbage til tetrahydrat-tilstanden, før de kunne recirkuleres under denne form og på ny blive dehydrati-10 set, lader sig ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen an vende direkte som bestanddele i det fremstillede natrium-perborat-monohydrat, når mængden deraf ikke overskrider ca. 10 vægt-% af vægten af det dannede natriumperborat-monohydrat.

15 Denne yderligere fordel opnås i almindelighed i praksis ved behandlingen af industriel natriumperborat-tetrahy-drat, når den opad stigende lineære hastighed af den gasstrøm, som bevæger sig igennem fluidiseringszonen, målt under de betingelser, som hersker ved udgangen fra denne 20 zone, ikke overstiger ca. 0,5 m/s.

De efterfølgende eksempler belyser fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

De værdier, som er angivet for den lineære opad stigende hastighed af den gasstrøm, som bevæger sig igennem flui-25 diseringszonen, er målt under de betingelser, som hersker ved udgangen fra denne zone.

I hver af eksemplerne var det vægtmæssige udbytte mindst 99¾ under hensyntagen til det perborat, som er medrevet med dehydratiserings-luften, og som er isoleret ved cy-30 klonbehandling af denne luft og i hvert tilfælde direkte anvendt som bestanddel af det fremstillede produkt.

6

DK 163225 B

De værdier, som er anført under udtrykket nedslidnings-grad, er blevet bestemt på følgende måde: man underkaster i 6 minutter 50 g af perboratet indvirkning af 8 kugler af rustfrit stål med 20 mm diameter indeholdt i en hori-5 sontal cylinder af rustfrit stål med indre diameter 100 mm og med en længde på 115 mm, som drejer sig med en hastighed på 150 omdrejning/minut. Nedslidningsgraden bedømmes således som værende den vægt-% del af perboratet, som har en kornstørrelse mindre end 53y.um.

10 Målingerne af de specifikke overflader af det fremstil lede produkt gennemføres i overensstemmelse med den såkaldte BET-metode.

Den tilsyneladende densitet af det fremstillede natrium-perborat-monohydrat var større end 0,5 g/ml.

15 EKSEMPEL 1

Man anbringer i en fluidiseringsreaktor, som i hovedsagen består af et cylindrisk rør af rustfrit stål med diameteren 90 mm, 0,3 kg/h natriumperborat-tetrahydrat indeholdende 8¾ fugtighed.

20 Den fluidiserede tilstand sikres ved hjælp af en luft strøm, hvis temperatur er 120 °C, når den træder ind i fluidiseringszonen, og hvis lineære opad stigende hastighed er 0,3 m/s.

Temperaturen er i fludiseringszonen 65 °C, og den relati-25 ve fugtighed er 13%.

Det opnåede natriumperborat-monohydrat indeholder 15,3 vægt-% aktiv oxygen, det udviser en specifik overflade 2 på 6,9 m /g, en opløsningshastighed på 100% på mindre end 1 minut samt en nedslidningsgrad på 5,8%.

DK 163225 B

7 EKSEMPEL 2

Idet man arbejder med det samme apparatur som beskrevet i eksempel 1; men idet man modificerer reaktionsbetingelserne som følger: - hastighed af natriumperborat-tetrahydrat med 8% fugtighed: 0,5 kg/h - temperatur af luften, som den træder

ind i fluidiseringszonen: 150 °C

- opad stigende hastighed af gasstrøm: 0,25 m/s

- temperatur i fluidiseringszonen: 70 °C

- relativ fugtighed i fludiserings- zonen: 16 ?ό indeholder det således opnåede natriumperborat-monohydrat 15.4 vægt-% oxygen, det udviser en specifik overflade på 2 5.4 m /g, en opløsningshastighed på 100¾ på mindre end 1 minut og en nedslidningsgrad lig med 4,3¾.

EKSEMPEL 3

Idet man arbejdet med det samme apparatur som i eksempel 1 og 2; men idet man modificerer reaktionsbetingelserne som følger: - hastighed af natriumperborat-tetrahydrat med 8¾ fugtighed: 0,61 kg/h - temperatur af luften, som den træder

ind i fluidiseringszonen: 175 °C

- opad stigende hastighed af gasstrøm: 0,25 m/s 8

DK 163225 B

- temperatur i fluidiseringszonen: 75 °C

- relativ fugtighed i fluidiseringszonen 17 % indeholder det således opnåede natriumperborat-monohydrat 5 15,6 vægt-?o aktiv oxygen, det udviser en specifik over- flade på 3,3 m /g, en opløsningshastighed på 100¾ på mindre end 1 minut og en nedslidningshastighedgrad lig med 4¾.

EKSEMPEL 4 10 Man anbringer i en fluidiseringsreaktor, som i hovedsa gen består af et cylindrisk rør af rustfrit stål med diameteren 300 mm, 6,3 kg/h natriumperborat-tetrahydrat indeholdende 8¾ fugtighed.

Fluidiseringstilstanden sikres ved hjælp af en luftstrøm, 15 hvis temperatur er 175 °C, hvor den træder ind i fluidiseringszonen, og hvis lineære opad stigende hastighed er 0,25 m/s.

Temperaturerne er i fluidiseringszonen 70 °C, og den relative fugtighed er 22¾.

20 Det således opnåede natriumperborat-monohydrat indeholder 15,25 vægt-?o aktiv oxygen, det udviser en specifik over-2 flade på 6,3 m /g, og en opløsningshastighed på 100¾ på mindre end 1 minut samt en nedslidningsgrad på 4,5¾.

EKSEMPEL 5 25 Idet man arbejder med det samme apparatur som i eksempel 4; men idet man modificerer reaktionsbetingelserne som følger:

DK 163225 B

9 - hastighed af natriumperborat-tetrahydrat med 88 fugtighed: 6,7 kg/h - temperatur af luften, som den træder

ind i fluidiseringszonen: 175 °C

5 - opad stigende hastighed af gasstrøm: 0,25 m/s

- temperatur i fluidiseringszonen: 65 °C

- relativ fugtighed i fluidiseringszonen : 29 8 indeholder det således opnåede natriumperborat-monohydrat 10 15,3 vægt-8 aktiv oxygen, det udviser en specifik over- flade på 6,8 m /g, og det har en opløsningshastighed på 100?ό på mindre end 1 minut samt en nedslidningsgrad på 58.

EKSEMPEL 6 15 Idet man arbejder med det samme apparatur som i eksempel 4 og 5; men idet man modificerer reaktionsbetingelserne som følger: - hastighed af natrijmperborat-tetrahydrat med 8¾ fugtighed: 8 kg/h - temperatur af luften, som den træder

20 ind i fluidiseringszonen: 175 °C

- opad stigende hastighed af gasstrøm: 0,4 m/s

- temperatur i fluidiseringszonen 70 °C

- relativ fugtighed i fluidiseringszonen 22 %

DK 163225 B

10 indeholder den således opnåede natriumperborat-monohydrat 15,3 vægt-% aktiv oxygen, det udviser en specifik over-2 flade på 6,8 m /g, en opløsningshastighed på 100% på mindre end 1 minut samt en nedslidningsgrad på 6,5%.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til kontinuert fremstilling af natrium-perborat-monohydrat ved dehydratisering af natriumperbo-rat-tetrahydrat i et enkelt trin i fluidiseret leje ved 5 hjælp af en strøm af varm luft, kendetegnet ved, at luftens temperatur er på mellem 100 °C og 180 °C, når den træder ind i fluidiseringszonen, at temperaturen i denne zone er på mellem smeltetemperaturen for natrium-perborat-tetrahydrat og 80 °C, og at den relative fugtig-10 hed er mindre end 40¾ og mindst lig med 10¾.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at luftens temperatur er på mellem 130 °C og 175 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den relative fugtighed er på mellem 15¾ og 15 30¾.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at man som bestanddel af det fremstillede produkt direkte anvender de korn, som medrives af luften uden for fluidiseringszonen, når mængden heraf 20 højst er lig med 10 vægt-?i af vægten af dannet natrium- perborat-monohydrat, uden anden behandlingsproces end deres forudgående isolering.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at luftens opadgående hastighed målt under de ved 25 udgangen fra fluidiseringszonen herskende betingelser ikke overstiger 0,5 m/s.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendetegne t ved, at de medrevne korn isoleres ved cyklonbehand- 30 ling af den luft, der indeholder dem.