DE2250720A1

DE2250720A1 - Verfahren zur herstellung von natriumpercarbonat

Info

Publication number: DE2250720A1
Application number: DE2250720A
Authority: DE
Inventors: Willy Kegelart; Francis Nisol
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1972-10-16
Publication date: 1973-05-24
Also published as: ZA727761B; AT333698B; NL7215252A; NO137318C; CH540196A; IT969808B; SE384014B; FR2160251B1; US3917663A; CA975133A; AU4839172A; NO137318B; ES408219A1; ATA966872A; FI54283C; DE2250720C2; BE790351A; GB1403449A; JPS4890993A; FI54283B

Description

Patentanwälte ; -

Dr. Ins. A. vart-d* Weri^ . .' -.

.Dr. ?. teclerar _x " 1 3.

21 Hamburg OO

■wnetorter Straße 3« S. 71/52

SOLVAY & GIE., Rue du Prince Albert 33, B-1050 Brüssel/

Belgien

Verfahren zur Herstellung von Natriumpercärbonat

Priorität: 15.November 1971, Frankreich,Nr. 7140860

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Natriumpercarbonat unter Ausgehen von ■

>»en

• wässrigen lösung* von Wasserstoffperoxyd und Natriumcarbonat.

Die übliche Herstellung des Natriumpercarbonats durch Kristallisation in wässriger Phase ,umfasst die Einführung der Reaktanten in ein wässriges Reaktionsmilieu, die Ausfällung des Natriumpercarbonats zwischen 10 und 20⁰C in Gegenwart eines aussalzenden Agens, beispielsweise NaCl, die Abtrennung der Mutterlauge und die Trocknung des abgeschleuderten NatriumpercarbonatB, beispielsweise im fluidisierten Bett. Dieses Verfahren benötigt mehrere chemische Massnahmen, die es aufwendig machen.

Andere Verfahren,wie z.B. Trocknung durch Zerstäuben, liefern Produkte in Pulverform oder als feine Kristalle„ ·

Schliesslich besitzt die Herstellung des Natriumpercarbohats durch unmittelbare Umsetzung der wässrigen lösungen von H₃O₂ und Na₂CO₅ in einem Trockner mit fluidisiertem Bett, d.h. durch gleichzeitige Kristallisation und Trocknung in einem Reaktor mit fluidisiertem 'Bett, das ist ein Verfahren, welches sehr einfach hinsichtlich der Apparatur ist, dennoch gewisse Übelstände, nämlich

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Verluste an H₂O₂ durch Mitnahme in der fluidieierungsluft, wie auch, durch Zersetzung.

Die Anmelderin hatte sich nun die Aufgabe gestellt, den erwähnten Übelständen abzuhelfen durch Auffindung eines anpassungsfähigen Verfahrens, welches ermöglichte, auf Verlangen Natriumpercarbonat gewünschter Korngrösse herzustellen«

Es wurde gefunden, dass ein solches ürgebnis erzsielt werden kann, wenn man in kontinuierlicher Weise unter Ausgehen von wässrigen Lösungen von H₂O* und Na₂CO* arbeitet.

G-emäss der Erfindung werden diese Lösungen in einen Mischer eingeführt, welcher gleichzeitig durch trockenes Natriumpercarbonat gespeist wird, wobei das sich ergebende feuchte Produkt dann in einen Trockner geschickt wird, ein aliquoter Teil des aus dem Trockner .herauskommenden trockenen Natriumpefcarbonats gesiebt wird, um Natriumpercarbonat von gewünschter Korngrösse in einer Menge zu gewinnen, welche derjenigen an Natriumpercarbonat entspricht, welchejiurch die eingespeisten ieaktanten eingeführt wird, während der Rest des trockenen, aus dem Trockner herauskommenden NatriumpercarbOBats ebenso wie die Fraktion an feinem Natriumpercarbonat, welches durch Zerkleinern des Siebrückstands erhalten wird, zu dem Mischer zurückgeführt werden.

Auf diese Weise erfolgt die Verteilung der zwei Lösungen der Reaktanten auf den Römern des trockenen. Natriumpercarbonat s durch die Mischwirkung, sodass "Verluste an H_?0_? nicht zu befürchten sind.

Für die Ausführung des erfindungsgemässen Terfahrens könne] sich verschiedene Typen von kontinuierlichen Misohapparaten eignen, insbesondere ein Trog mit einer oder zwei Wellen, welche mit Schaufeln versehen sind, ein Schneckenmischer, eine Drehtrommel mit Abkratzer,o.dgl. Vorzugeweis« wird ein Mischer mit einer Welle mit Schaufeln benutzt.

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Ebenso können für die nachfolgende Trocknung die üblichen technischen Trockenapparate, wie- z.B.Drehtromiueln, Yibrationstrockner, senkrechte lufttrockner und auch Trockner mit fluidisiertem Bett verwendet werden. Bei der technischen Durchführung der Erfindung benutzt die Anmelderin vorzugsweise einen.Trockner mit fluidisiertem Bett, in welchem Pail das feine, von der Fluidlsierungsluft mitgenommene Natriumpercarbonat vorteilhafterweise in den Mischer zurückgeführt wird.

Die Anwesenheit des feinen Natriumpercarbonats in dem Mischer" ist wesentlich für den guten Ablauf des Verfahrens. Tatsächlich wird das gewonnene Produkt zwangsläufig grosser sein als das zum Mischer zurückgeführte Natriumpercarbonat, weil die Lösungen der Reaktanten sich auf den Granulaten des zurückgeführten Matriumpercarbonats niederschlagen und gewissermassen eine Umhüllung dieser Granulate bewirken. Die Einführung des feinen Natriumpercarbonats in den Mische ist gesichert durch die Rückführung nach der Zerkleinerung der zu grossen Fraktion des Produktes, das ist des Siebrückstände des aliquoten Teils an trockenem am Ausgang des T rockners abgezogenem Natriumpercarbonat- . Wenn die Trocknung des feuchten Natriumpercarbonats in einem Trockner mit fluidisiertem Bett bewirkt wird, ist es daher auch vorteilhaft, zum Mischer das feine, von dem Fluidisierungsgas mitgenommene Natriumpercarbonat zurückzuführen.

Der aliquote T_eii _an Natriumpercarbonat, welcher.am Auslass des Trockners abgezogen wird, um gesiebt zu werden und das gewünschte Produkt zu liefern, ist nur eine -Fraktion von . der Gesamtmenge des Natriumpercarbonats, welches den Trockner verlässt. Tatsächlich hat man festgestellt,- dass die Menge an trockenem Natriumpercarbonat, welches man zum Mischer zurückführt, ausreichend sein muss, damit das den Mischer verlassende Produkt eine niedrigere Feuchtigkeit alap bis 10 Gew.# je nach der Art.des benutzten Mischers besitzt, um die Bildung unerwünschter Agglomerate au vermeiden.

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Für den guten Ablauf des Yerfahrens wird vorgezogen, die zwei Reaktanten in den Mischer in i'orm wässriger lösungen einzuführen. Wenn man in den Mischer eine wässrige Lösung von HpOp und wasserfreies Natriumcarbonat getrennt einführt, reagieren die beiden Reaktanten unvollständig, was ein Natriumpercarbonat etgibt, dessen Gehalt an aktivem Sauerstoff zu schwach ist. Überdies fixiert sich das feste Natriumcarbonat nur teilweise auf den gleichfalls in den Mischec eingeführten Granulaten aus Natriumpercarbonat, was die Bildung einer zu grossen Menge an Feinem hervorruft. ,

Vorzugsweise verwendet man wässrige Lösungen mit 20 bis 70 Gew.7° HpOp und eine wässrige Lösung von Natriumcarbonat mit 15 bis 34 Gew.^, vorzugsweiße mit etwa 30 Gew.5^, Diese Lösungen können selbstverständlich die üblichen Stabilisatoren für Natriumpercarbonat oder ihre Vorläufer enthalten. Wenn der gewählte Stabilisator Magnesiumsilikat is.t, kann man eine wässrige ,Magnesiumsulfat enthaltende Lösung von HpOp und eine wässrige Lösung von Na₂CO, mit einem Gehalt an Natriumsilikat einsetzen.

Wenn man einen Trockner mit fluidisiertem Bett in der Trockenstufe verwendet, empfiehlt es sich, die Temperatur des Betts vorzugsweise zwischen 55 und 80 0 zu,halten und eine Temperatur von 100⁰G nicht zu überschreiten. Ausserdem wird auch vorgezogen, auf 80?& die relative Feuchtigkeit des Trocknungsgases - gewöhnlich Luft - in dem Trockner zu begrenzen, um eine zu starke Zersetzung des Natrium· percarbonats möglichst zu vermeiden.

Die folgende Beschreibung an Hand der Zeichnung ist ein ■ niehtbe schränkendes Beispiel für die praktische Ausführung der Erfindung.

Die Zeichnung stellt ein Schema der zur Durchführung des erfindun^sgemässen Verfahrens benutzten Apparatur dar.

Ein Mischer 1 mit einem Volumen von 70 1 wird über zwei Schüttelrinnen 2 und 3 gespeist. Die Rinne 2 ermöglicht, das zurückgeführte trockene Natriumpercarbonat und ebenso

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die Lösungen von HpO_? und UaoCO* zuzusetzen. Diese Lösungen können jedoch ebenso unmittelbar in den Mischer 1 gegeben werden, in welchem Fall dann die Rinne 2 nur zur .Rückführung des trockenen Percarbonats dient oder sogar ausgelassen werden kann. Die Rinne 3 ist mit einem Speisetrichter 4 versehen und ermöglicht,die kontinuierliche Einführung der Percarbonatkeime zu regeln, welche bestehen aus: feinem Percarbonat, welches durch die Fluidisierungsluft in Leitung 5 mitgenommen und in Zyklon 6 gesammelt ivurde,

feinem Percarbonat,'welches aus dem Rückstand der ProduktiojL von Sieb 18 stammt und zum Zerkleinerer 19 geleitet wurde,

dem Rückstand auf Sieb 14 an Percarbonat, welches aus dem

Trockner mit fluidisiertem Bett austritt nach der Zerkleinerung in dem Zerkleinerer 19.

D,as feuchte Percarbonat verlässt den Mischer 1 durch den Auslass über den Überlauf 7 > welcher auf das STi ve au der Achse eingestellt ist,- und geht über ein Vibriersieb 8 mit

auf ' 10 mm Maschenweite. Dank dieses Siebes,/welches man einige dicke Prozellankugeln aufbringt, vermeidet man es, in den Trockner mit fluidisiertem Bett 9 Agglomerate an feuchtem Natriumpercarbonat einzuführen, welche sich mitunter in dem Mischer 1 bilden können.

Der Trockner mit fluidisiertem Bett 9 besteht aus nichtrostendem Stahl. Er besteht aus einem zylindrischen Teil, überragt von einer konischen Erweiterung, welche über ■ einem zweiten zylindrischen Abschnitt mündet. In diesem Trockner 9 ist die fluidisierte Schicht auf den unteren zylindrischen Teil, beschränkte Dieser Teil ist mit einem Doppelmantel· 10 für den Umlauf von Dampf versehen«

Die Basis des Betts besteht aus einem Blech 1 1 aus nichtrostendem Stahl, perforiert mit Löchern von 2 mm Durchmesse} in einem Abstand von 18 mm (36 Löcher pro dm ); es gewährleistet eine richtige Verteilung der Fluidisierungsluft.

Das Bett ist ausgerüstet mit einer Trennplatte 12, welche das Bett in zwei/gleiche Abteile von 27 und T5% an nutzbarem Volumen aufteilt. Das. fe.uchte Watriumpercarbonät wird

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in das grosse Abteil aingeführt und muss unter der Trennplatte hindurchgehen, um zu dem kleinen Abttil äu gelangen von wo das trockene Percarbonat sich durch I«eitung 13 entleert»

Das Bett arbeitet unter leichtem Unterdruck dank eines Ventilators 24, welcher die Pluidisierungeluft, beladen mit feinem Natriumpercarbonat, über Zyklon 6 aneaugt. Bas Feine wird aus Zyklon 6 abgezogen und zum Mischer 1 über 4 und 3 zurückgeleitet.

Das trockene Natriumpercarbonat, welches, den Trockner 9 über Leitung 13 verlässt, geht über ein Schüttelsieb 14, welches die Verkrustungen und Agglomerate zurückhält. Der Rückstand wird über leitung 15 zum Zerkleinerer 19 geleitet und dann zum Mischer 1 über Leitung 25 zurückgeführt.

Das trockene Natriumpercarbonat, welches das Sieb 14 passiert hat, gelangt in den Trichter 16, von wo über einei Überlauf ein aliquoter Teil durch Leitung 17 über &ieb 18 geschickt wird, welches mit einem ^iebtuch ausgerüstet ist, dessen Maschenweite von der für die Produktion gewünschten Korngrösse bestimmt ist. Das Natriumpercarbonat, Welches Sieb 18 passiert, stellt das Endprodukt dar. Der Rückstand von Sieb 18 geht zum Zerkleinerer 19 und wird dann zum Mischer 1 über Leitung 25 zurückgeführt.

Der ß-est des trockenen Percarbpnats verlässt Trichter 16

Natriumüber einen Luftlift 21, der mit trockenein/Percarbonat über eine Schnecke ohne Ende 20 gespeist wird. Die Ablichtung dieser Einführung wird durch die Schicht aus Natriumpercarbonat bewirkt, welche sich in dem Speisetrichter 16 der Schraube ohne Ende 20 befindet«

Die Trennung des zurückgeführten trockenen Percarbonats und der Luft wird durch einen Zyklon 22, ausgerüstet mit einem Stielfilter 23, bewirkt. ' ' ,

Beispiel '

In die in der Zeichnung wiedergegebene Apparatur wurde in Sieb 18 ein Siebtuch mit Offnungen von einer Maschenweite

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gleich 0,5 mm eingesetzt, während das Schüttelsieb 14 Öffnungen mit einer Maschenweite von 2 mm besitzt. Der Versuch hatte eine Dauer von einer Woche.

Bei diesem Versuch von langer Dauer waren die angewendeten Bedingungen die folgenden:

Über die Schüttelrinne 2 führte man pro Stunde ein:

7,5 kg H₂O₂ von 24$ (1,80 "kg-H₂O₂ von 100$/h entsprechend) mit einem Gehalt von 30 g MgS0..7H₂O/kg H₂O₂ von 100$, 12,7 kg Na_?CO, von 30$ (3,82 kg Na_?CO„ von 1OO$/h ent sprechend) ,enthaltend 40 g Natriumsilikat von 36 Beaume/ kg Na₂CO., von 100$; das Molarverhältnis H₂O₂ZNa₂CO₅ ist also 1,47,

450 bis 500 kg trockenes Natriumpercarbonat, zurückgeführt mittels Luftlift 21. -

Mittels Schüttelrinne 3 wurden eingeführt pro Stunde:

7 bis 8 kg feines Percarbonat aus Zyklon 6, 5,5 bis 7 kg feines Percarbonat aus Zerkleinerer 19, welcher durch 0,5 bis 1 kg Krusten und Agglomerate von dem Rost 14 mit Öffnungen von 2 mm Maschenweite und durch 5 bis 6 kg an Natriumpercarbonat, welches den Überlauf von Sieb 18 darstellte, gespeist wurde; die Zerkleinerung wurde so geregelt, um Feines zu ergeben, dessen mittlerer Durchmesse die Grössenördnung von 0,1 bis 0,2 mm besass.

Die Feuchtigkeit des Natriumpercarbonats am Auslass des Mischers 1 erreichte 3-4$ und die Verweilzeit darin war 2 bis 4,5 Minuten.

Das feuchte, den Mischer 1 verlassende Produkt wurde in den Trockner mit fluidisiertem Bett 9 geschickt,worin folgende Bedingungen herrschten:

Luftdurchsatz: 60 m /h ,

Temperatur der eingeführten Luft: 220⁰C Temperatur des Betts: 7O⁰C

Geschwindigkeit der Luft in dem Bett: 0,67 m/Sek.' Dampf in dem Doppelmantel 10: 9 ata gleich 175°C

..der au!3tr.a±eixdexi-laiJJjb: etwa, 75$»

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BAD ORIGINAL

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Es ist zu bemerken, dass der Rückstand der Produktion auf Sieb 18 mit 0,5 mm Maschenweite während des ganzen Versuchs nahezu gleich der Menge an Produkt blieb, welche das Sieb passierte, das heisst der Menge an gewonnenem Fertigprodukt, welche 5,62 kg/h war. Der mittlere Durchmesser des zurückgeführten Natriumpercarbonats war daher etwa 0,5 mm während der ganzen Versuchsdauer geblieben.

Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Natriumpercarbonats waren die folgenden:

Aktiver Sauerstoff in g/kg 142

3*

S_cheinbares spezifisches Gewicht in kg/dm 1,14

Fluidität in Sekunden ** 3 Granulometrie

fo Rückstand : 0,500 mm 0,2

0,350 mm 42,7

0,250 mm 86,7

0,125 mm 99,9

0,088 mm 100,0

mittlerer Durchmesser in mm 0,355

Verschleissindex in °/> *** 1

Beständigkeit, % Verlust an aktivem Sauerstoff:

nach 7 und 14 Tagen bei 5O⁰C und 68$ relativer Feuchtigkeit: 2 und

nach 1 Stunde bei 100⁰C 7

Bemerkungen:

* und **: Werte gemessen durch die Prüfungen, definiert in der deutschen Patentschrift ¹Nr. 1 109 vom 2 2,4.1959 der Anmelderin

Wert gemessen nach der Prüfung beschrieben in der DT-OS 1 930 286 vom 14.6.1969 der Anmelderin

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Claims

Patentansprüche -

njL Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Natriumpercarbonat unter Ausgehen -von wässrigen Lösungen von Wasserstoffperoxyd und Natriumcarbonat, dadurch g e k e η η zeichnet , dass man diese Lösungen in einen ' bischer einführt, welcher durch trockenes zurückgeleitetes Natriumpercarbonat gespeist wird, dass man das feuchte, sich ergebende Produkt, trocknet, dass man einen aliquoten l'eil des den Trockner verlassenden Na triump er carbonate abzieht, wobei dieser aliquote Teil derart gesiebt wird, um Natriumpercarbonat gewünschter Korngrösse in einer Menge zu gewinnen, welche derjenigen entspricht, welche durch die Reaktanten zugeführt'wird, und dass man zum Mischer das trockene Natriumpercarbonat zurückführt, welches den Rest des den Trockner verlassenden Natriumpefcarbonats darstellt, und auch das feine Natriumpercarbonat zum Mischer ztirückführt, welches durch Zerkleinerung des Siebrückstands des aliquoten Teils an abgezogenem Natriumpercarbonat erhalten wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Mischer aus einem Trog mit Schaufelwelle besteht=
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Trocknung in einem Trockner mit

j fluidisiertem Bett ausgeführt wird und dass das feine '- zum Mischer zurückgeführte Natriumpercarbonat ausserdern das feine durch das Pluidisierungsgas des Trockners mitgenommene iMatriumpercarbonat umfasst„
4 ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge an trockenem, zum Mischer zurückgeführtem Natriumpercarbonat eine solche ist, dass der Wassergehalt des feuchten, aus dem Mischer austretenden Natriumpercarbonate nicht 10 Gew.$ überschreitet.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch' g e k β n n zeichnet, dass man eine wässrige Lösung mit 20 bis 70 Gew.> Wasserstoffperoxyd und eine wäsörige Lösung mit 15 Ms 34 Gew.'/i Natriumcarbonat einsetzt,
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g β k e η η ■-zeichnet , dass während der Trocknung im fluidisierten Bett die Temperatur des Betts nicht 100-0. überschreitet und dass die relative Feuchtigkeit des Trocknungsgases nicht 8Ο7& in dem fluidisieren Bett überschrei teto ■ ' ,

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