一种干法制备过碳酸钠的方法技术

本发明专利技术属于无机化学中过氧酸盐的制备技术领域，尤其涉及一种干法制备活性氧含量至少是１０重量％，优选１３．５重量％～１５．２重量％的过碳酸钠的方法。本发明专利技术提供一种简单并经济地制备均质的、活性氧含量可变化的，特别是高活性氧含量的过碳酸钠颗粒的方法。过氧化氢溶液以变化的喷淋速度喷到无水碳酸钠中进行反应，反应产物经干燥、粒化，得到所希望活性氧含量和颗粒大小的过碳酸钠颗粒。按照本发明专利技术的方法，可以很好地控制过碳酸钠产物中的活性氧含量和密度，并且使之适应市场的各种要求和不同的产品。

【技术实现步骤摘要】
一种干法制备过碳酸钠的方法
本专利技术属于无机化学中过氧酸盐的制备
，尤其涉及一种制备活性氧含量至少是10重量％，优选13.5重量％～15.2重量％的过碳酸钠(sodium percarbonate，简称为PCS)的方法。
技术介绍
过碳酸钠是由碳酸钠和过氧化氢依靠氢键形成的白色固体，总分子式为2Na2CO3·3H2O2，理论活性氧含量为15.28％(相当于32.49％H2O2)。过碳酸钠溶于水后释放出大量的活性氧，具有较强的去渍、增白、杀菌功能。它的特点是水溶性好，分解产物不会增加环境负荷。可单独作为衣用漂白剂和家用去渍剂，也可作为洗涤组合物中的漂白剂，特别是浓缩和超浓缩洗衣粉的漂白组分，或作为餐具洗涤组合物的漂白组分，或硬表面清洗组合物的漂白组分。过碳酸钠不仅可克服氯系漂白剂使有色织物褪色，与洗涤剂中荧光增白剂等成份不能共存的缺点，而且无刺激性气味产生。过碳酸钠可以通过各种工艺方法制备，通常采用碳酸钠与过氧化氢水溶液反应，在现有技术中公开了三种工艺方法：结晶法、流化床法和干法。结晶法是将固体碳酸钠配成水溶液或悬浮液，在0～20℃的温度下与过氧化氢水溶液反应，并在稳定剂如水玻璃、无机磷酸盐、有机膦酸或其盐等存在下进行结晶，过碳酸钠结晶经过滤或离心分离、流化床干燥，则得颗粒状的过碳酸钠产品。由于整个反应体系中水分含量较高，且过碳酸钠在水中的溶解度较大，因此，为了使过碳酸钠尽可能多地结晶，常常在反应过程中加入盐析剂(如氯化钠)，促使反应进一步完成，提高目的产-->物的收率。过滤或离心分离出的溶液常称作母液，大部分母液经分解其中的过氧化氢后，用于配制碳酸钠溶液，另一部分母液经处理后排放。虽然此法反应产生的大量热量可及时移走，温度容易控制，所得产品的稳定性好，但工艺复杂，设备投资大，母液中含有较多未反应的过氧化氢，需要分解后才能回用，增加了生产成本，而且有部分母液需要排放，造成环境污染。粒子大小和堆密度不易控制。通过结晶法获得的过碳酸钠有许多用途，但不是最佳的，并且根据制备方法所要求加入的食盐会影响其性能。所得的过碳酸钠颗粒溶解速度慢，有些场合使用不便。流化床法是将过氧化氢水溶液和碳酸钠溶液按一定的比例分别或瞬间混合后连续不断地喷入含有过碳酸钠晶核的流化床中，利用流化气体的热能和反应产生的反应热，由气体带走水分，产物经冷却段得到粒状的过碳酸钠。反应、造粒、干燥可在一台流化床内完成，也可在两台或多台流化床内完成。此法所得的产品粒度均匀，有利于后续的包膜；原料消耗较低；装置紧凑，特别适合于连续化生产，反应热可及时移走。但需要除去大量的水分，能量消耗较高；喷嘴容易堵塞，操作要求严格，不易控制。干法是将固体无水碳酸钠或水合碳酸钠直接与过氧化氢水溶液反应，工艺简单，设备投资少，过氧化氢利用率高，生产成本较低。干法的最大问题就是如何将反应产生的热量及时导出，由于反应瞬间放出大量的热量，如果没有高效的混合和热交换将热量及时移走，温度会快速升高，造成过氧化氢分解，过氧化氢分解又会产生大量的热，从而促使过氧化氢进一步分解，如此恶性循环，最终导致操作失控。干法分为一步干法和二步干法，二步法是先将固体碳酸钠与水反应调-->制成一水碳酸钠或水合碳酸钠，进而再与过氧化氢水溶液反应得到过碳酸钠。此法较好地解决过程的传热问题，但干燥过程中需要除去大量的水分，成本较高。例如中国专利CN1240407A公开了一种由无水碳酸钠调制成一水碳酸钠，再与过氧化氢水溶液反应制备过碳酸钠的方法。一步干法是以无水碳酸钠为原料，在强烈搅拌下与过氧化氢水溶液进行混合，迅速反应生成过碳酸钠。美国专利US4966762公开了一种含过碳酸钠混合物的制备方法，包括：将稳定剂二膦酸或其盐(如1-羟基乙烷-1，1-二膦酸)加入到50％～80％的过氧化氢水溶液中，配成混合溶液。在机械混合下，将混合溶液喷洒在Na2CO3中，抽真空或导入空气至反应混合物的表面，除去水分，反应温度维持在35～80℃。干燥得到含45％～75％过碳酸钠的混合物。美国专利US5045296和US5328721公开的方法为：将65％～85％过氧化氢水溶液与60％1-羟基乙烷-1，1-二膦酸水溶液混合，得到50％～75％的过氧化氢混合溶液。74～300μm无水碳酸钠颗粒投入反应器，搅拌，加入过氧化氢混合溶液，往反应器中通入空气，保持反应温度为50～80℃，汽化所有的游离水。冷却反应混合物，得到可自由流动、稳定的过碳酸钠，产品的粒径分布与原料碳酸钠相同，活性氧含量为13.0％～14.5％。不破坏粒子大小的固体混合器都可作为反应器，如流化床、锥形混合器、螺旋混合器。美国专利US5851420公开的方法为：将未经纯化的无水碳酸钠和稳定剂九水偏硅酸钠加入到反应器。稳定剂MgSO4·7H2O加到过氧化氢水溶液中配成混合溶液。在搅拌下，喷洒过氧化氢混合溶液，同时通入空气控制反-->应温度为20～80℃。用流化床干燥，得到颗粒状的过碳酸钠，活性氧含量＞13.5％，贮存稳定性好，在冷水中溶解速度快。空气的温度为-5～20℃，每m3反应器中空气的流量为0.5～80m3/min。以上专利方法要求使用高浓度的过氧化氢水溶液，一般要求浓度≥50％。过氧化氢水溶液在提浓过程中容易发生爆炸，工艺要求十分严格，市场上可供的过氧化氢水溶液多为低浓度的，如27.5％过氧化氢水溶液。反应过程中采用通入空气带走热量和水分，如果反应温度较低，如0～50℃，空气带走的热量和水分有限；如果反应温度较高，如50～80℃，虽然空气可带走大部分热量和水分，但过氧化氢容易分解，在制备相同活性氧的过碳酸钠时会消耗更多的过氧化氢，导致成本增加，而且空气会夹带粉状的碳酸钠，造成原料浪费、产品收率降低和环境污染。在现有技术的制备方法下，所获得的过碳酸钠的堆密度和颗粒尺寸一般很少是易变的，并且在大多数情况下，通过工艺方法或者所使用的碳酸钠一开始就将其限定在较窄的范围中。根据最终用途的不同，洗涤剂制造商需要不同的过碳酸钠，例如为了使洗涤、漂白和清洗组合物组分在包装、运输和货柜存贮中不产生离析，低堆密度的轻质粉状洗涤剂需要低堆密度的过碳酸钠，而在较高堆密度的洗涤剂中则需要高堆密度的过碳酸钠。如果制备的过碳酸钠活性氧低，为了保持洗涤剂组合物中活性氧的含量，就需要增加过碳酸钠的用量，这样增加了洗涤剂的包装、运输成本。因此，越来越需要一种工艺方法能生产具有高的活性氧含量和不同的堆密度和粒径的过碳酸钠。特别地还要求，这样的洗涤剂组合物中单个组分的堆密度之间是相互协调一致的，以便尽-->可能地避免在组分的堆密度不同时必然出现的离析。
技术实现思路
本专利技术的目的是，消除过碳酸钠现有制备技术中存在的缺陷并且提供一种有效的、可灵活操作的干法制备过碳酸钠的方法。本专利技术提出的干法特别能够在尽可能高的有效活性氧产率下提供高质量过碳酸钠，依据不同的使用目的，过碳酸钠是可变的，特别是活性氧含量和颗粒大小。本专利技术提供一种活性氧含量至少是10重量％的过碳酸钠的干法制备方法，其特征按下列步骤进行：(A)按一定比例将1-羟基乙烷-1，1-二膦酸(HEDP)或其钠盐加入到27.5％～70％的过氧化氢水溶液中，搅拌或其它方式使其混合均匀，得到均匀的过氧化氢混合溶液；(B)往带有混合装置和冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性氧含量至少是１０重量％的过碳酸钠的干法制备方法，其特征按下列步骤进行：（Ａ）按一定比例将１－羟基乙烷－１，１－二膦酸或其钠盐加入到２７．５重量％～７０重量％过氧化氢水溶液中，搅拌或其它方式使其混合均匀，得到均匀的过氧化氢混合 溶液；（Ｂ）往带有混合装置和冷却装置的反应器中，加入无水固体碳酸钠，喷淋（Ａ）步所得的过氧化氢混合溶液，其量按过碳酸钠中所希望的活性氧含量准化学计算量加入，并根据过氧化氢的浓度，在不同的反应阶段控制不同的喷淋速度，使碳酸钠与过氧化氢 充分反应，控制反应温度在０～７０℃的范围内，得到过碳酸钠的浆体或糊状物或膏状物；（Ｃ）随后通过干燥／和粉碎，干燥温度控制在６０～１２０℃的范围内，获得活性氧含量为１０重量％～１５．２重量％，优选为１３．５％～１５．２重量％的粉状过碳 酸钠；（Ｄ）通过造粒获得具有所希望的堆密度和颗粒大小的过碳酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种活性氧含量至少是10重量％的过碳酸钠的干法制备方法，其特征按下列步骤进行：(A)按一定比例将1-羟基乙烷-1，1-二膦酸或其钠盐加入到27.5重量％～70重量％过氧化氢水溶液中，搅拌或其它方式使其混合均匀，得到均匀的过氧化氢混合溶液；(B)往带有混合装置和冷却装置的反应器中，加入无水固体碳酸钠，喷淋(A)步所得的过氧化氢混合溶液，其量按过碳酸钠中所希望的活性氧含量准化学计算量加入，并根据过氧化氢的浓度，在不同的反应阶段控制不同的喷淋速度，使碳酸钠与过氧化氢充分反应，控制反应温度在0～70℃的范围内，得到过碳酸钠的浆体或糊状物或膏状物；(C)随后通过干燥/和粉碎，干燥温度控制在60～120℃的范围内，获得活性氧含量为10重量％～15.2重量％，优选为13.5％～15.2重量％的粉状过碳酸钠；(D)通过造粒获得具有所希望的堆密度和颗粒大小的过碳酸钠。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在反应过程中保持反应温度在0～70℃的范围内，优选在20～50℃的范围内。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，以理论分子式为2Na2CO3·3H2O2的过碳酸钠为基准计，使用准化学计算量的过氧化氢水溶液，每摩尔碳酸钠中优选加入1.49～1.52摩尔的过氧化氢水溶液。4.根据权利要求1的方法，其特征在于，过氧化氢水溶液的浓度为27.5％～70％，优选为35％～50％。5.根据权利要求1的方法，其特征在于，过氧化氢水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭本祝，钟存仁，
申请(专利权)人：广东中成化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]